JP7314255B2 - 発光素子の整列方法とそれを用いた表示装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は発光素子の整列方法とそれを用いた表示装置の製造方法に関する。
表示装置はマルチメディアの発達と共にその重要性が増大している。そ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)等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。その中で、発光表示パネルは発光素子を用いて発光することによって画像を表示することができる。この時、発光ダイオード(Light Emitting Diode,LED)を発光素子として用いる場合、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発光素子として用いられる。
有機発光ダイオード(OLED)の場合、蛍光物質の有機物を用いて発光するものであり、製造工程が簡単な長所がある。しかし、蛍光物質の有機物は高温の駆動環境に脆弱であり、青色光の効率が他の光に比べて相対的に低い場合もある。
反面、無機発光ダイオードの場合、無機物半導体を蛍光物質として用いるので、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光の効率が高い長所がある。したがって、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持続している。
本発明が解決しようとする課題は、発光素子の整列正確度を高めることができる発光素子の整列方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、発光素子の整列正確度を高めることができる表示装置の製造方法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発光素子の整列方法は、第1電極にグランド電圧を印加し、前記第1電極と離隔する第2電極に第1交流電圧を印加する段階、および前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第2電極に第2交流電圧を印加する段階を含み、前記第1交流電圧は非対称波形を有する。
前記第1交流電圧の正極性領域の電圧波形と負極性領域の電圧波形は、左右非対称である。
前記第1交流電圧は、のこぎり形状の波形を有する。
前記第2交流電圧は、対称波形を有する。
前記第2交流電圧の正極性領域の電圧波形と負極性領域の電圧波形は、左右対称である。
前記第2交流電圧は、正弦波形、矩形波形、または三角波形を有する。
前記第1交流電圧の駆動周波数は、前記第2交流電圧の駆動周波数より低い。
前記第1交流電圧の駆動周波数は、1hz~1khzである。
前記第2交流電圧の駆動周波数は、1khz~100khzである。
前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第1電極と離隔する第2電極に第1交流電圧を印加する場合、前記第1電極と前記第2電極によって形成された電場は正極性または負極性のうちいずれか一つの極性が優勢な非対称電場である。
前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第2電極に第2交流電圧を印加する場合、前記第1電極と前記第2電極によって形成された電場は対称電場である。
前記他の課題を解決するための一実施形態による表示装置の製造方法は、基板上に隔壁、第1電極、および第2電極を形成する段階、発光素子を含む塗布性溶液をサブ画素に塗布する段階、前記第1電極と前記第2電極の間に電場を形成して前記発光素子を整列する段階、前記塗布性溶液を揮発させて除去する段階、前記第1電極と前記発光素子の一端を連結する第1連結電極を形成する段階、および前記第2電極と前記発光素子の他端を連結する第2連結電極を形成する段階を含む。
前記第1電極と前記第2電極の間に電場を形成して前記発光素子を整列する段階は、前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第2電極に第1交流電圧を印加する段階、および前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第2電極に第2交流電圧を印加する段階を含む。
前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第2電極に第1交流電圧を印加する場合、前記発光素子が前記第1電極に偏向する。
前記発光素子それぞれは、前記発光素子それぞれの他端に配置された第1導電型半導体、および前記発光素子それぞれの一端に配置された第2導電型半導体を含み、前記第1導電型半導体が前記第2電極に近く配置され、第2導電型半導体が前記第1電極に近く配置される。
前記第1導電型半導体はn型半導体層であり、前記第2導電型半導体はp型半導体層である。
前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第2電極に第2交流電圧を印加する場合、前記発光素子が前記第1電極と前記第2電極の間の中央に整列する。
前記第1交流電圧は、非対称波形を有する。
前記第2交流電圧は、対称波形を有する。
前記第2連結電極を形成した後に前記第1電極を断線してサブ画素ごとに第1電極を形成する段階をさらに含む。
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。
一実施形態による発光素子の整列方法とそれを用いた表示装置の製造方法によれば、非対称波形の第1交流電圧を第2電極に印加することによって非対称磁場を形成することができ、これによって発光素子の第1導電型半導体が第1電極側に配置されるように発光素子を第1電極に偏向させることができる。それから、対称波形の第2交流電圧を第2電極に印加することによって対称磁場を形成することができ、これによって第1電極に偏向した発光素子を第1電極と第2電極の間の中央に整列することができる。したがって、発光素子の整列正確度を高めることができる。
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。
一実施形態による表示装置を示す斜視図である。 一実施形態による表示装置を概略的に示すブロック図である。 図1および図2の画素の一例を示す回路図である。 図1の表示パネルを詳細に示す平面図である。 図4の表示領域の画素を詳細に示す平面図である。 図5のI-I’、II-II’、およびIII-III’の一例を示す断面図である。 図6の発光素子を詳細に示す斜視図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を示す流れ図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するための表示領域の画素の平面図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するための表示領域の画素の平面図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するための表示領域の画素の平面図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するための表示領域の画素の平面図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するための表示領域の画素の平面図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するための表示領域の画素の平面図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するための表示領域の画素の平面図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するためのII-II’の断面図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するためのII-II’の断面図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するためのII-II’の断面図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するためのII-II’の断面図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するためのII-II’の断面図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するためのII-II’の断面図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を説明するためのII-II’の断面図である。 高周波数のサイン波形を有する交流電圧を第2電極に印加した場合、整列した発光素子、第1電極枝部、および第2電極枝部を含む画素を示す平面図である。 図11の等価回路図である。 一実施形態による発光素子の整列方法を示す流れ図である。 非対称波形の第1交流電圧を第2電極に印加した場合、発光素子の整列を示す平面図である。 双極子モーメントを説明するための発光素子の一例示図である。 図10cのように第1電極と第2電極の間に電場が形成された場合、第1電極、第2電極、および塗布性溶液の等価回路図である。 第1交流電圧の波形図とそれによって形成される電場を示すグラフである。 第1交流電圧の波形図とそれによって形成される電場を示すグラフである。 対称波形の第2交流電圧を第2電極に印加した場合、発光素子の整列を示す平面図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。 対称波形の第2交流電圧の例を示す波形図である。 対称波形の第2交流電圧の例を示す波形図である。 対称波形の第2交流電圧の例を示す波形図である。
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することができ、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、他の素子真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指称する。実施形態を説明するための図面に開示された形状、大きさ、比率、角度、個数などは例示的なものであるため本発明が示す事項に限定されるものではない。
第1、第2等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。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。
本発明の様々な実施形態のそれぞれ特徴は、部分的にまたは全体的に互いに結合または組み合わせが可能であり、技術的に多様な連動および駆動が可能であり、各実施形態が互いに対して独立して実施することも可能であり、関連関係で共に実施することもできる。
以下、添付する図面を参照して具体的な実施形態について説明する。以下では、一実施形態による表示装置1が発光素子として無機物半導体を含む無機発光ダイオードを用いる無機発光表示装置であることを中心に説明する。
図1は一実施形態による表示装置を示す斜視図である。図2は一実施形態による表示装置を概略的に示すブロック図である。図3は図2の画素の一例を示す回路図である。
図1ないし図3を参照すると、一実施形態による表示装置1は、表示パネル10、統合駆動回路20、スキャン駆動部30、回路ボード40、および電源供給回路50を含む。統合駆動回路20はデータ駆動部21とタイミング制御部22を含み得る。
本明細書において、「上部」、「トップ」、「上面」はZ軸方向を指し、「下部」、「ボトム」、「下面」はZ軸方向の逆方向を指す。また、「左」、「右」、「上」、「下」は表示パネル10を平面から見たときの方向を指す。例えば、「左」はX軸方向の逆方向、「右」はX軸方向、「上」はY軸方向、「下」はY軸方向の逆方向を指す。
表示パネル10は平面上長方形形状からなる。例えば、表示パネル10は図1のように第1方向(X軸方向)の短辺と第2方向(Y軸方向)の長辺を有する長方形の平面形状を有し得る。第1方向(X軸方向)の短辺と第2方向(Y軸方向)の長辺が接する縁は直角に形成されたり所定の曲率を有するように丸く形成され得る。表示パネル10の平面形状は長方形に限定されず、他の多角形、円形または楕円形に形成され得る。また、図1では表示パネル10が平坦に形成された場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。表示パネル10の少なくとも一側は所定の曲率に曲がるように形成され得る。
表示パネル10は表示領域DAと表示領域DAの周辺に配置された非表示領域NDAに区分される。表示領域DAは、画素PXが形成されて画像を表示する領域である。表示パネル10は、データ線(D1~Dm,mは2以上の整数)、データ線D1~Dmと交差するスキャン線(S1~Sn,nは2以上の整数)、高電位電圧が供給される高電位電圧線VDDL、低電位電圧が供給される低電位電圧線VSSL、およびデータ線D1~Dmとスキャン線S1~Snに接続された画素PXを含み得る。
画素PXそれぞれは、第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3を含み得る。第1サブ画素PX1は第1色の光を発光し、第2サブ画素PX2は第2色の光を発光し、第3サブ画素PX3は第3色の光を発光する。第1色は赤、第2色は緑、第3色は青であり得るが、これに限定されない。また、図2では画素PXそれぞれが3個のサブ画素を含む場合を例示したが、これに限定されない。すなわち、画素PXそれぞれは4個以上のサブ画素を含み得る。
第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3それぞれは、データ線D1~Dmのうち少なくとも一つ、スキャン線S1~Snのうち少なくとも一つ、および高電位電圧線VDDLに接続され得る。第1サブ画素PX1は図3のように発光素子LDと発光素子LDに電流を供給するための複数のトランジスタと少なくとも一つのキャパシタを含み得る。
発光素子LDそれぞれは、第1電極、無機半導体、および第2電極を含む無機発光ダイオードであり得る。ここで、第1電極はアノード電極、第2電極はカソード電極であり得る。
複数のトランジスタは、図3のように発光素子LDに電流を供給する駆動トランジスタDT、駆動トランジスタDTのゲート電極にデータ電圧を供給するスキャントランジスタSTを含み得る。駆動トランジスタDTは、スキャントランジスタSTのソース電極に接続されるゲート電極、高電位電圧が印加される高電位電圧線VDDLに接続されるソース電極、および発光素子LDの第1電極に接続されるドレイン電極を含み得る。スキャントランジスタSTは、スキャン線(Sk,kは1≦k≦nを満たす整数)に接続されるゲート電極、駆動トランジスタDTのゲート電極に接続されるソース電極、およびデータ線(Dj,jは1≦j≦mを満たす整数)に接続されるドレイン電極を含み得る。
キャパシタCstは駆動トランジスタDTのゲート電極とソース電極の間に形成される。ストレージキャパシタCstは駆動トランジスタDTのゲート電圧とソース電圧の差電圧を保存する。
駆動トランジスタDTとスイッチングトランジスタSTは、薄膜トランジスタ(thin film transistor)で形成され得る。また、図3では駆動トランジスタDTとスイッチングトランジスタSTがP型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)で形成された場合を中心に説明したが、本発明はこれに限定されない。駆動トランジスタDTとスイッチングトランジスタSTはN型MOSFETで形成されることもできる。この場合、駆動トランジスタDTとスイッチングトランジスタSTそれぞれのソース電極とドレイン電極の位置は変更され得る。
また、図3では第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3それぞれが一つの駆動トランジスタDT、一つのスキャントランジスタST、および一つのキャパシタCstを有する2T1C(2 Transistor-1 capacitor)を含む場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3それぞれは、複数のスキャントランジスタSTと複数のキャパシタCstを含み得る。
第2サブ画素PX2と第3サブ画素PX3は、第1サブ画素PX1と実質的に同じ回路図で表し得るので、これらに対する詳しい説明は省略する。
統合駆動回路20は、表示パネル10を駆動するための信号と電圧を出力する。このために、統合駆動回路20はデータ駆動部21とタイミング制御部22を含み得る。
データ駆動部21は、タイミング制御部22からデジタルビデオデータDATAとソース制御信号DCSの入力を受ける。データ駆動部21は、ソース制御信号DCSによってデジタルビデオデータDATAをアナログデータ電圧に変換して表示パネル10のデータ線D1~Dmに供給する。
タイミング制御部22は、ホストシステムからデジタルビデオデータDATAとタイミング信号の入力を受ける。タイミング信号は、垂直同期信号(vertical sync signal)、水平同期信号(horizontal sync signal)、データイネーブル信号(data enable signal)、およびドットクロック(dot clock)を含み得る。ホストシステムはスマートフォンまたはタブレットPCのアプリケーションプロセッサ、モニターまたはTVのシステムオンチップなどであり得る。
タイミング制御部22は、データ駆動部21とスキャン駆動部30の動作タイミングを制御するための制御信号を生成する。制御信号は、データ駆動部21の動作タイミングを制御するためのソース制御信号DCSとスキャン駆動部30の動作タイミングを制御するためのスキャン制御信号SCSを含み得る。
統合駆動回路20は、表示パネル10の一側に設けられる非表示領域NDAに配置される。統合駆動回路20は、集積回路(integrated circuit,IC)で形成され、COG(chip on glass)方式、COP(chip on plastic)方式、または超音波接合方式で表示パネル10上に取り付けられるが、本発明はこれに限定されない。例えば、統合駆動回路20は表示パネル10でない回路ボード40上に取り付けられ得る。
また、図1では統合駆動回路20がデータ駆動部21とタイミング制御部22を含む場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。データ駆動部21とタイミング制御部22は一つの集積回路に統合されず、それぞれ別個の集積回路で形成され得る。この場合、データ駆動部21はCOG(chip on glass)方式、COP(chip on plastic)方式、または超音波接合方式で表示パネル10上に取り付けられ、タイミング制御部22は回路ボード40上に取り付けられ得る。
スキャン駆動部30はタイミング制御部22からスキャン制御信号SCSの入力を受ける。スキャン駆動部30はスキャン制御信号SCSによりスキャン信号を生成して表示パネル10のスキャン線S1~Snに供給する。スキャン駆動部30は多数のトランジスタを含んで表示パネル10の非表示領域NDAに形成され得る。または、スキャン駆動部30は集積回路で形成され得、この場合、表示パネル10の他の一側に付着するゲート軟性フィルム上に取り付けられ得る。
回路ボード40は、異方性導電フィルム(anisotropic conductive film)を用いて表示パネル10の一側縁に設けられるパッド上に付着され得る。これによって、回路ボード40のリード線はパッドに電気的に接続され得る。回路ボード40は、フレキシブルプリント回路ボード(flexible prinited circuit board)、プリント回路ボード(printed circuit board)またはチップオンフィルム(chip on film)のようなフレキシブルフィルム(flexible film)であり得る。回路ボード40は、表示パネル10の下部にベンディング(bending)され得る。これによって、回路ボード40の一側は、表示パネル10の一側縁に付着され、他側は表示パネル10の下部に配置されてホストシステムが取り付けられるシステムボードに連結され得る。
電源供給回路50は、システムボードから印加されるメイン電源から表示パネル10の駆動に必要な電圧を生成して表示パネル10に供給し得る。例えば、電源供給回路50は、メイン電源から表示パネル10の発光素子LDを駆動するための高電位電圧VDDと低電位電圧VSSを生成して表示パネル10の高電位電圧線VDDLと低電位電圧線VSSLに供給し得る。また、電源供給回路50はメイン電源から統合駆動回路20とスキャン駆動部30を駆動するための駆動電圧を生成して供給し得る。
図1では電源供給回路50が集積回路で形成され、回路ボード40上に取り付けられた場合を例示したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、電源供給回路50は統合駆動回路20に統合形成され得る。
図4は図1の表示パネルを詳細に示す平面図である。図4では説明の便宜上、データパッド(DP1~DPp,pは2以上の整数)、フローティングパッドFD1,FD2、電源パッドPP1,PP2、フローティング線FL1,FL2、低電位電圧線VSSL、データ線D1~Dm、第1電極210、および第2電極220のみを示した。
図4を参照すると、表示パネル10の表示領域DAにはデータ線D1~Dm、第1電極210、第2電極220、および画素PXが配置され得る。
データ線D1~Dmは、第2方向(Y軸方向)に長く延び得る。データ線D1~Dmの一側は統合駆動回路20に連結され得る。これによって、データ線D1~Dmには統合駆動回路20のデータ電圧が印加され得る。
第1電極210は、第1方向(X軸方向)に所定の間隔で離隔して配置され得る。これによって、第1電極210はデータ線D1~Dmと重ならない。第1電極210のうち表示領域DAの右側縁に配置された第1電極210は非表示領域NDAで第1フローティング線FL1に接続され得る。第1電極210のうち表示領域DAの左側縁に配置された第1電極210は非表示領域NDAで第2フローティング線FL2に接続され得る。
第2電極220それぞれは第1方向(X軸方向)に長く延び得る。これによって、第2電極220はデータ線D1~Dmと重なる。また、第2電極220は非表示領域NDAで低電位電圧線VSSLに連結され得る。これによって、第2電極220には低電位電圧線VSSLの低電位電圧が印加され得る。
画素PXそれぞれは第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3を含み得る。画素PXそれぞれの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3は、第1電極210、第2電極、およびデータ線D1~Dmによりマトリックス形状に定義される領域に配置され得る。図4では画素PXが3個のサブ画素を含む場合を例示したが、これに限定されず、画素PXそれぞれは4個以上のサブ画素を含み得る。
画素PXそれぞれの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3は第1方向(X軸方向)に配置されるが、これに限定されない。すなわち、画素PXそれぞれの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3は第2方向(Y軸方向)に配置されたり、ジグザグ形状に配置され得、その他の多様な形態に配置され得る。
第1サブ画素PX1は第1色の光を発光し、第2サブ画素PX2は第2色の光を発光し、第3サブ画素PX3は第3色の光を発光し得る。第1色は赤、第2色は緑、第3色は青であり得るが、これに限定されない。
表示パネル10の非表示領域NDAには、データパッドDP1~DPp、フローティングパッドFD1,FD2、および電源パッドPP1,PP2を含むパッド部PA、統合駆動回路20、第1フローティング線FL1、第2フローティング線FL2、および低電位電圧線VSSLが配置され得る。
データパッドDP1~DPp、フローティングパッドFD1,FD2、および電源パッドPP1,PP2を含むパッド部PAは、表示パネル10の一側縁、例えば下側縁に配置され得る。データパッドDP1~DPp、フローティングパッドFD1,FD2、および電源パッドPP1,PP2はパッド部PAで第1方向(X軸方向)に並ぶように配置され得る。
データパッドDP1~DPp、フローティングパッドFD1,FD2、および電源パッドPP1,PP2上には回路ボード40が異方性導電フィルム(anisotropic conductive film)を用いて付着され得る。これによって、回路ボード40とデータパッドDP1~DPp、フローティングパッドFD1,FD2、および電源パッドPP1,PP2は電気的に接続され得る。
統合駆動回路20はリンク線LLを介してデータパッドDP1~DPpに連結され得る。統合駆動回路20はデータパッドDP1~DPpを介してデジタルビデオデータDATAとタイミング信号の入力を受ける。統合駆動回路20はデジタルビデオデータDATAをアナログデータ電圧に変換して表示パネル10のデータ線D1~Dmに供給し得る。
低電位電圧線VSSLはパッド部PAの第1電源パッドPP1と第2電源パッドPP2に連結され得る。低電位電圧線VSSLは表示領域DAの左側外側と右側外側の非表示領域NDAで第2方向(Y軸方向)に長く延び得る。低電位電圧線VSSLは第2電極220に連結され得る。これによって、電源供給回路50の低電位電圧は回路ボード40、第1電源パッドPP1、第2電源パッドPP2、および低電位電圧線VSSLを介して第2電極220に印加され得る。
第1フローティング線FL1は、パッド部PAの第1フローティングパッドFD1に連結され得る。第1フローティング線FL1は表示領域DAの左側外側と右側外側の非表示領域NDAで第2方向(Y軸方向)に長く延び得る。第1フローティングパッドFD1と第1フローティング線FL1はいかなる電圧も印加されないダミーパッドとダミー線であり得る。
第2フローティング線FL2はパッド部PAの第2フローティングパッドFD2に連結され得る。第1フローティング線FL1は表示領域DAの左側外側と右側外側の非表示領域NDAで第2方向(Y軸方向)に長く延び得る。第2フローティングパッドFD2と第2フローティング線FL2はいかなる電圧も印加されないダミーパッドとダミー線であり得る。
一方、製造工程中に発光素子300を整列するために画素PXそれぞれの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3に電場を形成することができる。具体的には、製造工程中に誘電泳動(dielectrophoresis)方式を用いて発光素子300に誘電泳動力(Dielectrophoretic Force)を加えることによって発光素子300を整列させることができる。製造工程中に誘電泳動方式を用いて発光素子300を整列するためには、第1電極210にグランド電圧を印加し、第2電極220に交流電圧を印加する。
しかし、製造工程中には薄膜トランジスタを駆動して第1電極210にグランド電圧を印加することが難しい。したがって、完成された表示装置1では第1電極210が第1方向(X軸方向)に所定の間隔で離隔して配置されるが、製造工程中の第1電極210は第1方向(X軸方向)に断線されず、長く延びて配置され得る。これによって、製造工程中には第1電極210が第1フローティング線FL1および第2フローティング線FL2と連結され得る。したがって、第1電極210は第1フローティング線FL1および第2フローティング線FL2を介してグランド電圧の印加を受け得る。したがって、製造工程中に誘電泳動(dielectrophoresis)方式を用いて発光素子300を整列させた後に、第1電極210を断線することによって、第1電極210が第1方向(X軸方向)に所定の間隔で離隔して配置され得る。これに対する詳しい説明は図8を参照して後述する。
一方、第1フローティング線FL1と第2フローティング線FL2は、製造工程中にグランド電圧を印加するためのラインであり、完成された表示装置ではいかなる電圧も印加されなくてもよい。または、完成された表示装置で静電気防止のために第1フローティング線FL1と第2フローティング線FL2にはグランド電圧が印加されてもよい。
図5は図4の表示領域の画素を詳細に示す平面図である。
図5を参照すると、画素PXは第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3を含み得る。画素PXそれぞれの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3は、スキャン線Skとデータ線Dj,Dj+1,Dj+2,Dj+3の交差構造によって定義される領域にマトリックス形状に配置され得る。スキャン線Skは第1方向(X軸方向)に長く延びて配置され、データ線Dj,Dj+1,Dj+2,Dj+3は第1方向(X軸方向)と交差する第2方向(Y軸方向)に長く延びて配置され得る。
第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3それぞれは、第1電極210、第2電極220、および複数の発光素子300を含み得る。第1電極210と第2電極220は発光素子300と電気的に接続され、発光素子300が発光するようにそれぞれ電圧の印加を受け得る。
いずれか一つのサブ画素の第1電極210はそれに隣接するサブ画素の第1電極210と離隔して配置され得る。例えば、第1サブ画素PX1の第1電極210はそれに隣接する第2サブ画素PX2の第1電極210と離隔して配置され得る。また、第2サブ画素PX2の第1電極210はそれに隣接する第3サブ画素PX3の第1電極210と離隔して配置され得る。また、第3サブ画素PX3の第1電極210はそれに隣接する第1サブ画素PX1の第1電極210と離隔して配置され得る。
これに比べて、いずれか一つのサブ画素の第2電極220はそれに隣接するサブ画素の第2電極220と連結され得る。例えば、第1サブ画素PX1の第2電極220はそれに隣接する第2サブ画素PX2の第2電極220と連結され得る。また、第2サブ画素PX2の第2電極220はそれに隣接する第3サブ画素PX3の第2電極220と連結され得る。また、第3サブ画素PX3の第2電極220はそれに隣接する第1サブ画素PX1の第2電極220と連結され得る。
また、製造工程中に第1電極210と第2電極220は発光素子300を整列するために、第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3それぞれで電場を形成するために活用され得る。具体的には、製造工程中に誘電泳動(dielectrophoresis)方式を用いて発光素子300に誘電泳動力を加えることによって発光素子300を整列させ得る。製造工程中に誘電泳動(dielectrophoresis)方式を用いて発光素子300を整列するためには、第1電極210にグランド電圧を印加し、第2電極220に交流電圧を印加する。この場合、電場によってキャパシタンスが形成されることによって発光素子300に誘電泳動力を加え得る。
第1電極210は発光素子300の第2導電型半導体に接続されるアノード電極であり、第2電極220は発光素子300の第1導電型半導体に接続されるカソード電極であり得る。発光素子300の第1導電型半導体はn型半導体層であり、第2導電型半導体はp型半導体層であり得る。しかし、本発明はこれに限定されず、第1電極210がカソード電極であり、第2電極220がアノード電極であり得る。
第1電極210は第1方向(X軸方向)に長く延びて配置される第1電極幹部210Sと第1電極幹部210Sで第2方向(Y軸方向)に分枝される少なくとも一つの第1電極枝部210Bを含み得る。第2電極220は第1方向(X軸方向)に長く延びて配置される第2電極幹部220Sと第2電極幹部220Sで第2方向(Y軸方向)に分枝される少なくとも一つの第2電極枝部220Bを含み得る。
第1電極幹部210Sは第1電極コンタクトホールCNTDを介して薄膜トランジスタ120に電気的に接続され得る。これによって、第1電極幹部210Sは薄膜トランジスタ120により所定の駆動電圧の印加を受け得る。第1電極幹部210Sが連結される薄膜トランジスタ120は図3に示す駆動トランジスタDTであり得る。
第2電極幹部220Sは第2電極コンタクトホールCNTSを介して低電位補助配線161に電気的に接続され得る。これによって、第2電極幹部220Sは低電位補助配線161の低電位電圧の印加を受け得る。図5では画素PXの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3それぞれで第2電極幹部220Sが第2電極コンタクトホールCNTSを介して低電位補助配線161に連結された場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第2電極幹部220Sは、画素PXの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3のうちいずれか一つのサブ画素で第2電極コンタクトホールCNTSを介して低電位補助配線161に連結され得る。または、図4のように第2電極幹部220Sは非表示領域NDAの低電位電圧線VSSLに連結されるので、第2電極コンタクトホールCNTSを介して低電位補助配線161に連結されなくてもよい。すなわち、第2電極コンタクトホールCNTSは省略することもできる。
いずれか一つのサブ画素の第1電極幹部210Sは、第1方向(X軸方向)に隣り合うサブ画素の第1電極幹部210Sと第1方向(X軸方向)に並ぶように配置され得る。例えば、第1サブ画素PX1の第1電極幹部210Sは第2サブ画素PX2の第1電極幹部210Sと第1方向(X軸方向)に並ぶように配置され、第2サブ画素PX2の第1電極幹部210Sは第3サブ画素PX3の第1電極幹部210Sと第1方向(X軸方向)に並ぶように配置され、第3サブ画素PX3の第1電極幹部210Sは第1サブ画素PX1の第1電極幹部210Sと第1方向(X軸方向)に並ぶように配置され得る。これは製造工程中に第1電極幹部210Sが一つに連結され、発光素子300を整列させた後に、レーザ工程によって断線したからである。
第2電極枝部220Bは第1電極枝部210Bの間に配置され得る。第1電極枝部210Bは第2電極枝部220Bを基準に対称に配置され得る。図5では画素PXの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3それぞれが2個の第1電極枝部210Bを含む場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、画素PXの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3それぞれは3個以上の第1電極枝部210Bを含み得る。
また、図5では画素PXの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3それぞれが一つの第2電極枝部220Bを含む場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、画素PXの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3それぞれが複数の第2電極枝部220Bを含む場合、第1電極枝部210Bは第2電極枝部220Bの間に配置され得る。すなわち、画素PXの第1サブ画
素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3それぞれで第1電極枝部210B、第2電極枝部220B、第1電極枝部210B、および第2電極枝部220Bの順に第1方向(X軸方向)に配置され得る。
複数の発光素子300は第1電極枝部210Bと第2電極枝部220Bとの間に配置され得る。複数の発光素子300のうち少なくともいずれか一つの発光素子300の一端が第1電極枝部210Bと重なるように配置され、他端が第2電極枝部220Bと重なるように配置され得る。複数の発光素子300の一端にはp型半導体層である第2導電型半導体が配置され、他端にはn型半導体層である第1導電型半導体が配置されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の発光素子300の一端にはn型半導体層である第1導電型半導体が配置され、他端にはp型半導体層である第2導電型半導体が配置され得る。
複数の発光素子300は第1方向(X軸方向)に実質的に並ぶように配置され得る。複数の発光素子300は第2方向(Y軸方向)に離隔するように配置され得る。この場合、複数の発光素子300の間の離隔間隔は互いに異なってもよい。例えば、複数の発光素子300の一部の発光素子が隣接するように配置されて一つのグループをなし、残りの発光素子300が隣接するように配置されて他のグループをなすことができる。または、複数の発光素子300すべてが不均一な密集度を有し得る。
第1電極枝部210Bと第2電極枝部220B上にはそれぞれ連結電極260が配置され得る。連結電極260は第2方向(Y軸方向)に長く延びて配置され、第1方向(X軸方向)に互いに離隔して配置され得る。連結電極260は発光素子300のうち少なくともいずれか一つの発光素子300の一端部と連結され得る。連結電極260は第1電極210または第2電極220と連結され得る。
連結電極260は第1電極枝部210B上に配置され、発光素子300の少なくともいずれか一つの発光素子300の一端部と連結される第1連結電極261と、第2電極枝部220B上に配置され、発光素子300の少なくともいずれか一つの発光素子300の一端部と連結される第2連結電極262を含み得る。これによって、第1連結電極261は複数の発光素子300を第1電極210と電気的に接続させる役割をし、第2連結電極262は複数の発光素子300を第2電極220と電気的に接続させる役割をする。
第1連結電極261の第1方向(X軸方向)の幅は、第1電極枝部210Bの第1方向(X軸方向)の幅より広くてもよい。また、第2連結電極262の第1方向(X軸方向)の幅は第2電極枝部220Bの第1方向(X軸方向)の幅より広くてもよい。
図6は図5のI-I’、II-II’、およびIII-III’の一例を示す断面図である。
表示パネル10は基板110、基板110上に配置された少なくとも一つの薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの上部に配置された電極210,220と発光素子300を含み得る。少なくとも一つの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を含み得る。第1薄膜トランジスタ120は図3に示す駆動トランジスタDTであり、第2薄膜トランジスタ140は図3に示すスキャントランジスタSTであり得る。
第1薄膜トランジスタ120と第2薄膜トランジスタ140それぞれは活性層、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210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得る。図面では第1電極210が第1薄膜トランジスタ120と直接連結された場合を示しているが、これに制限されない。第1電極210と第1薄膜トランジスタ120は任意の導電層を介して互いに電気的に接続され得る。
より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スルホン(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)、ポリエチレンナフタレート(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)等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は不純物イオンが広がることを防止し、水分や外気の浸透を防止し、表面平坦化機能を遂行する。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し得る。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、チタン酸化物などを含み得る。これらは単独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を間に置いて第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上に配置された低電位補助配線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)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、銅(Cu)の中から選択さ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、チタン酸化物、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ゲート絶縁層を間に置いて第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し得る。
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)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、銅(Cu)の中から選択さ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し得る。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 phenylene ether 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)等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、および低電位補助配線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得る。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得る。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を介して低電位補助配線161と電気的に接続され得る。
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)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、銅(Cu)の中から選択さ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200が配置される。絶縁基板層200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)等の有機物質からなる。絶縁基板層200の表面は平坦であり得る。
絶縁基板層200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、互いに離隔する隔壁410,420、例えば第1隔壁410および第2隔壁420上にはそれぞれ第1電極210と第2電極220が配置され得る。図6では一つのサブ画素内に2個の第1隔壁410と一つの第2隔壁420が配置され、それぞれこれらを覆うように第1電極210と第2電極220が配置される場合を示している。図2ではこれらのうち一つの第1隔壁410と一つの第2隔壁420の断面図のみを示しており、これらの配置構造は図6に示していない他の第1隔壁410の場合にも同様に適用することができる。
ただし、隔壁410,420の数はこれに制限されない。例えば、一つの画素PX内により多くの数の隔壁410,420が配置され、より多くの数の第1電極210と第2電極220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210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220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で、二つの第1隔壁410が離隔して配置され、前記離隔する第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。
また、図6では示していないが、前述したように第1電極210と第2電極220はそれぞれ電極幹部210S,220Sと電極枝部210B,220Bを含み得る。すなわち、図6の第1隔壁410と第2隔壁420上にはそれぞれ第1電極枝部210Bと第2電極枝部220Bが配置されたものと理解することができる。
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、図面では示していないが、複数の隔壁410,420のうち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。この場合、画素PXの境界に配置される隔壁410,420上には電極210,220が配置されなくてもよい。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のうち少なくとも一部は表示パネル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。ただし、これに制限されず、各電極210,220が配置される第1隔壁410および第2隔壁420以外の隔壁は電極210,220を形成した後追加的な工程を行って配置されることもできる。
複数の隔壁410,420は絶縁基板層200を基準に少なくとも一部が突出した構造を有し得る。隔壁410,420は発光素子300が配置された平面を基準に上部に突出し得、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211,221が入射される光を反射させ得る。発光素子300で反射層211,221に向かう光は反射して表示パネル10の外部方向、例えば、隔壁410,420の上部に伝達され得る。突出した構造の隔壁410,420はその形状が特に制限されない。図6では側面が傾斜し、上面が平坦で縁が角ばった形状である場合を示しているが、これに制限されず曲線型の突出した構造であり得る。
複数の隔壁410,420上には反射層211,221が配置され得る。
第1反射層211は第1隔壁410を覆い、一部は絶縁基板層200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221は第2隔壁420を覆い、一部は絶縁基板層200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211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得る。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5では第1電極幹部210S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221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得る。図6では一画素PX内で第2反射層221が第5コンタクトホール319_2を介して連結される場合を示している。図5では第2電極幹部220S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220が低電位補助配線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。
前述したように、図5では第1電極コンタクトホールCNTDと第2電極コンタクトホールCNTSはそれぞれ第1電極幹部210Sと第2電極幹部220S上に配置される。そのため、図6は表示パネル10の断面図上、第1電極210および第2電極220は第1電極枝部210Bと第2電極枝部220Bが配置される隔壁410,420と離隔する領域でそれぞれ第4コンタクトホール319_1および第5コンタクトホール319_2を介して第1薄膜トランジスタ120または低電位補助配線161と電気的に接続される場合を示している。
ただし、これに制限されるものではない。例えば、図5で第2電極コンタクトホールCNTSは第2電極幹部220S上でも多様な位置に配置され得、場合によっては第2電極枝部220B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221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と連結され得る。前述したように、各画素PXの第2電極220は互いに第2電極幹部220Sを介して電気的に接続され、同じ電気信号の印加を受け得る。
いくつかの実施形態で、第2電極220は表示パネル10の外側部に位置した前記非表示領域NDAで第2電極幹部220S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得る。図5の表示パネル10とは異なり、第2電極幹部220Sが一つのコンタクトホールを介して電源電極162と連結されても、第2電極幹部220S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220Bに同じ電気信号を印加することもできる。表示パネル10の第2電極220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パネル10の構造によって多様である。
一方、再び図5と図6を参照すると、反射層211,221は発光素子300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211,221は、銀(Ag)、銅(Cu)等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。
第1反射層211および第2反射層221上にはそれぞれ第1電極層212および第2電極層222が配置され得る。
第1電極層212は第1反射層211の真上に配置される。第1電極層212は第1反射層211と実質的に同じパターンを有し得る。第2電極層222は第2反射層221の真上に配置され、第1電極層212と離隔するように配置される。第2電極層222は第2反射層221と実質的に同じパターンを有し得る。
一実施形態で、電極層212,222はそれぞれ下部の反射層211,221を覆い得る。すなわち、電極層212,222は反射層211,221より大きく形成され、電極層212,222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212と第2電極層222は、それぞれ第1薄膜トランジスタ120または電源電極162と連結された第1反射層211と第2反射層221に伝達される電気信号を後述する連結電極261,262に伝達し得る。電極層212,222は透明性導電性物質を含み得る。一例として、電極層212,222は、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide)等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で、反射層211,221と電極層212,222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し得る。一例として、反射層211,221と電極層212,222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211と第1電極層212は第1電極210をなす。第1電極210は第1隔壁410の両終端から延びた領域まで突出し得、そのため第1電極210は前記突出した領域で絶縁基板層200と接触し得る。第2隔壁420上に配置される第2反射層221と第2電極層222は第2電極220をなす。第2電極220は第2隔壁420の両終端から延びた領域まで突出し得、そのため第2電極220は前記突出した領域で絶縁基板層200と接触し得る。
第1電極210と第2電極220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210と第2電極220は互いに離隔して対向するように配置される。各電極が離隔する間には後述するように第1絶縁層510が配置され、第1絶縁層510上に発光素子300が配置され得る。
また、第1反射層211は第1薄膜トランジスタ120から駆動電圧の伝達を受け得、第2反射層221は低電位補助配線161から電源電圧の伝達を受け得るので、第1電極210と第2電極220はそれぞれ駆動電圧と電源電圧の伝達を受ける。
具体的には、第1電極210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220は低電位補助配線161と電気的に接続され得る。そのため、第1電極210と第2電極220上に配置される第1連結電極261および第2連結電極262は前記駆動電圧と電源電圧の印加を受け得る。前記駆動電圧と電源電圧は発光素子300に伝達され、発光素子300に所定の電流が流れて光を放出し得る。
第1電極210および第2電極220上にはこれらを部分的に覆う第1絶縁層510が配置される。第1絶縁層510は第1電極210と第2電極220の上面を大部分覆うように配置され、第1電極210と第2電極220の一部を露出させ得る。また、第1絶縁層510は第1電極210および第2電極220が離隔する空間にも配置され得る。図5を基準に説明すると、第1絶縁層510は平面上第1電極枝部210Bおよび第2電極枝部220Bの間の空間に沿って島状または線状形状を有するように配置され得る。
図6では一つの第1電極(210,例えば第1電極枝部210B)と一つの第2電極(220,例えば第2電極枝部220B)との間の離隔する空間に第1絶縁層510が配置された場合を示している。ただし、前述したように第1電極210と第2電極220は複数であり得るので、第1絶縁層510は一つの第1電極210と他の第2電極220または一つの第2電極220と他の第1電極210との間にも配置され得る。
第1絶縁層510は各電極210,220上の一部領域、例えば、第1電極210と第2電極220が対向する方向に突出した領域のうち一部と重なってもよい。隔壁410,420の傾斜した側面および平坦な上面と各電極210,220が重なる領域にも第1絶縁層510が配置され得る。また、第1絶縁層510は第1電極210と第2電極220が互いに対向する各側部の反対側でもこれらを部分的に覆うように配置され得る。すなわち、第1絶縁層510は第1電極210と第2電極220の中心部のみを露出させるように配置され得る。
第1絶縁層510は発光素子300と絶縁基板層200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200に接触し、第1絶縁層510の上面に発光素子300が配置され得る。そして、第1絶縁層510は両側面で各電極210,220と接触し、これらを電気的に相互絶縁させ得る。
一例として、第1絶縁層510は第1電極210と第2電極220が互いに対向する方向に突出した各端部を覆う。第1絶縁層510は絶縁基板層200と下面の一部が接触し得、各電極210,220と下面の一部および側面が接触し得る。そのため、第1絶縁層510は各電極210,220と重なる領域を保護するとともに、これらを電気的に相互絶縁させ得る。また、発光素子300の第1導電型半導体310および第2導電型半導体320が他の基材と直接接触することを防止して発光素子300の損傷を防止することができる。
ただし、これに制限されず、いくつかの実施形態では第1絶縁層510が第1電極210と第2電極220上の領域のうち隔壁410,420の傾斜した側面と重なる領域にのみ配置されることもできる。この場合、第1絶縁層510の下面は隔壁410,420の傾斜した側面で終止し、隔壁410,420の傾斜した側面のうち一部上に配置される各電極210,220は露出して連結電極260とコンタクトされ得る。
また、第1絶縁層510は発光素子300の両端部は露出するように配置され得る。そのため、連結電極260は前記各電極210,220の露出した上部面と発光素子300の両端部と接触し得、連結電極260は第1電極210と第2電極220に印加される電気信号を発光素子300に伝達することができる。
第1絶縁層510の下面は各電極210,220と接触し、これらを保護すると同時に互いに直接接触しないように絶縁させ得る。また、第1絶縁層510の上面は部分的に発光素子300と接触し、発光素子300が各電極210,220と直接接触することを防止することもできる。
図7は図6の発光素子を詳細に示す斜視図である。
図7を参照すると、発光素子300は、複数の導電型半導体310,320、素子活性層330、電極物質層370および絶縁性物質膜380を含み得る。第1電極210および第2電極220から印加される電気信号は、複数の導電型半導体310,320を介して素子活性層330に伝達されて光を放出し得る。
具体的には、発光素子300は、第1導電型半導体310、第2導電型半導体320、第1導電型半導体310と第2導電型半導体320との間に配置される素子活性層330、第2導電型半導体320上に配置される電極物質層370を含むロッド形状の半導体コアと、半導体コアの外周面を囲むように配置される絶縁性物質膜380を含み得る。図7の発光素子300は半導体コアの第1導電型半導体310、素子活性層330、第2導電型半導体320および電極物質層370が長手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370は省略され得、いくつかの実施形態では第1導電型半導体310および第2導電型半導体320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300を例示して説明し、後述する発光素子300に関する説明は発光素子300が他の構造をさらに含んでも同様に適用できることは自明である。
第1導電型半導体310はn型半導体層であり得る。一例として、発光素子300が青波長帯の光を放出する場合、第1導電型半導体310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のうちいずれか一つ以上であり得る。第1導電型半導体310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310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320はp型半導体層であり得る。一例として、発光素子300が青波長帯の光を放出する場合、第2導電型半導体320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のうちいずれか一つ以上であり得る。第2導電型半導体320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320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。
素子活性層330は第1導電型半導体310および第2導電型半導体320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。素子活性層330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。素子活性層330は第1導電型半導体310および第2導電型半導体320を介して印加される電気信号に応じて電子-正孔対の結合によって光を発光し得る。一例として、素子活性層330が青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、素子活性層330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、素子活性層330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よって他の3族~5族半導体物質を含み得る。そのため、素子活性層330が放出する光は、青波長帯の光に制限されず、場合によっては赤、緑波長帯の光を放出することもできる。素子活性層330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。
素子活性層330から放出される光は発光素子300の長さ方向の外部面だけではなく、両側面に放出されることができる。すなわち、素子活性層330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370はオーミック(ohmic)連結電極であり得る。ただし、これに制限されず、ショットキー(Schottky)連結電極であり得る。電極物質層370は導電性がある金属を含み得る。例えば、電極物質層370は、アルミニウム(Al)、チタン(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370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。
絶縁性物質膜380は半導体コアの外周面を囲むように配置される。具体的には、絶縁性物質膜380は第1導電型半導体310、第2導電型半導体320、素子活性層330および電極物質層370の外部に形成され、これらを保護する機能を遂行し得る。一例として、絶縁性物質膜380は前記部材の側面部を囲むように形成され、発光素子300の長さ方向の両端部、例えば第1導電型半導体310および電極物質層370が配置された両端部には形成されない。ただし、これに制限されない。
図面では絶縁性物質膜380は長さ方向に延びて第1導電型半導体310から電極物質層370までカバーできるように形成された場合を示しているが、これに制限されない。絶縁性物質膜380は第1導電型半導体310、素子活性層330および第2導電型半導体320のみカバーしたり、電極物質層370の外面の一部のみをカバーして電極物質層370の一部外面が露出することもできる。
絶縁性物質膜380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。
絶縁性物質膜380は第1導電型半導体310、第2導電型半導体320、素子活性層330および電極物質層370を保護する機能を遂行し得る。絶縁性物質膜380は、絶縁被膜381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)等を含み得る。そのため素子活性層330が第1電極210または第2電極220と直接接触する場合に発生し得る電気的短絡を防止することができる。また、絶縁性物質膜380は素子活性層330を含んで発光素子300の外周面を保護するので、発光効率の低下を防止することができる。
図8は一実施形態による表示装置の製造方法を示す流れ図である。図9aないし図9gは一実施形態による表示装置の製造方法を説明するための表示領域の画素の平面図である。図10aないし図10gは一実施形態による表示装置の製造方法を説明するためのII-II’の断面図である。
以下では図8、図9aないし図9g、および図10aないし図10gを参照して一実施形態による表示装置の製造方法を詳細に説明する。図10aないし図10gでは説明の便宜上絶縁基板層200の上部のみを示した。すなわち、図10aないし図10gでは薄膜トランジスタ120,140、低電位補助配線161、および補助層163の図示を省略した。
第一に、図9aと図10aを参照すると、絶縁基板層200上に第1隔壁410と第2隔壁420を形成し、第1隔壁410と第2隔壁420上に第1電極210と第2電極220を形成し、第1電極210と第2電極220上に第1絶縁物層510’を形成する(図8のS101)。
具体的には、絶縁基板層200上に第1隔壁410と第2隔壁420を形成する。第1隔壁410と第2隔壁420は互いに離隔する。第1隔壁410と第2隔壁420はポリイミド(PI)のような有機物で形成され得る。第1隔壁410と第2隔壁420はマスク工程で有機物をパターニングすることによって形成され得る。
それから、第1隔壁410上に第1電極210を形成し、第2隔壁420上に第2電極220を形成する。第1電極210それぞれは第1反射層211と第1電極層212を含み得、第2電極220それぞれは第2反射層221と第2電極層222を含み得る。第1反射層211と第2反射層221は、銀(Ag)、銅(Cu)等のような物質を含み得る。第1電極層212と第2電極層222はITO、IZO、ITZOなどのような透明導電層からなる。第1反射層211、第2反射層221、第1電極層212、および第2電極層222はマスク工程で金属層をパターニングすることによって形成され得る。
この時、第1電極210は断線されず、第1方向(X軸方向)に長く延び得る。したがって、第1サブ画素PX1の第1電極210はそれに隣接する第2サブ画素PX2の第1電極210に連結され、第2サブ画素PX2の第1電極210はそれに隣接する第3サブ画素PX3の第1電極210に連結され、第3サブ画素PX3の第1電極210はそれに隣接する第1サブ画素PX1の第1電極210に連結され得る。これによって、第1電極210は図4のように非表示領域NDAの第1フローティング線FL1と第2フローティング線FL2に連結され得る。したがって、後述する発光素子300の整列工程で第1電極210は非表示領域NDAの第1フローティング線FL1と第2フローティング線FL2を介してグランド電圧の印加を受け得る。
それから、第1電極210と第2電極220を覆う第1絶縁物層510’を形成する。第1絶縁物層510’は無機膜、例えばシリコンナイトライド層、シリコンオキシナイトライド層、シリコンオキシド層、チタンオキシド層、またはアルミニウムオキシド層で形成され得る。第1絶縁物層510’は後述する段階で発光素子300を整列した後パターニングされることによって第1絶縁層510に形成され得る。
第二に、図9bと図10bを参照すると、第1絶縁物層510’上に発光素子300を含む塗布性溶液Sを画素PXそれぞれの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3それぞれに塗布する。(図8のS102)
発光素子300は図9bおよび図10bのように塗布性溶液S内には無秩序にランダムに配置され得る。
塗布性溶液Sを塗布する方法は、インクジェットプリンティング法(Inkjet printing)、インクジェット注入法(Inkjet injection)、スロット-ダイコート法(Slot dye coating)、スロット-ダイプリンティング法(Slot dye printing)等多様な工程を用いて行われ得、本発明はこれに限定されない。
第三に、図9cと図10cを参照すると、互いに隣接する第1電極210と第2電極220の間に電場Eを形成して発光素子300を整列する(図8のS103)。
具体的には、第1電極210は断線されず、第1フローティング線FL1と第2フローティング線FL2と連結されるので、第1電極210は第1フローティング線FL1と第2フローティング線FL2を介してグランド電圧の印加を受け得る。第2電極220は図4のように低電位電圧線VSSLに連結されるので、低電位電圧線VSSLを介して交流電圧の印加を受け得る。第1電極210にグランド電圧が印加され、第2電極220に交流電圧が印加される場合、第1電極210と第2電極220の間に電場Eが形成される。この場合、発光素子300は電場Eによって誘電泳動力(Dielectrophoretic Force)を受けることによって図10cのように第1電極210と第2電極220の間で第1方向(X軸方向)に並ぶように整列され得る。発光素子300の整列方法に関する詳しい説明は図13を参照して後述する。
一方、互いに隣接する第1電極210と第2電極220の間に電場Eを形成して発光素子300を整列した後、発光素子300を含む塗布性溶液Sを乾燥し得る。塗布性溶液Sが乾燥されるとき、塗布性溶液Sの溶液分子が全領域で均一に揮発されず任意の領域で先に揮発される場合、塗布性溶液S内で流体力(Hydrodynamic Force)が発生し得る。この場合、流体力によって発光素子300の位置を移動させ得る。したがって、塗布性溶液Sの乾燥工程は発光素子300の整列が維持される状態行われることが好ましい。
第四に、図9dと図10dを参照すると、発光素子300を第1電極210と第2電極220の間に整列した後、塗布性溶液Sを揮発させて除去する(図8のS104)。
それから、発光素子300上に第2絶縁層530を形成し得る。第2絶縁層530は、無機膜、例えばシリコンナイトライド層、シリコンオキシナイトライド層、シリコンオキシド層、チタンオキシド層、またはアルミニウムオキシド層で形成され得る。
第五に、図9eと図10eを参照すると、第1電極210と発光素子300の第1導電型半導体を連結する第1連結電極261を形成する(図8のS105)。
具体的には、第1絶縁物層510’を部分的にエッチングして第1絶縁層510を形成する。第1絶縁層510は第1電極210の第1電極層212と第2電極220の第2電極層222を露出させるように形成され得る。
それから、第1隔壁410と重なる第1絶縁層510上に第1連結電極261を形成する。第1連結電極261それぞれは第1絶縁層510により覆われず露出した第1電極210の第1電極層212と接続され得る。また、第1連結電極261それぞれは発光素子300の一端に接続され得る。これによって、第1連結電極261それぞれは発光素子300の一端の第1導電型半導体に接続され得る。
それから、第1連結電極261と第2絶縁層530を覆う第3絶縁層540を形成し得る。第3絶縁層540は、無機膜、例えばシリコンナイトライド層、シリコンオキシナイトライド層、シリコンオキシド層、チタンオキシド層、またはアルミニウムオキシド層で形成され得る。
第六に、図9fと図10fを参照すると、第2電極220と発光素子300の第2導電型半導体を連結する第2連結電極262を形成する(図8のS106)。
具体的には、第2隔壁420と重なる第1絶縁層510上に第2連結電極262を形成する。第2連結電極262それぞれは第1絶縁層510により覆われず露出した第2電極220の第2電極層222と接続され得る。また、第2連結電極262それぞれは発光素子300の他端に接続され得る。これによって、第2連結電極262それぞれは発光素子300の他端の第2導電型半導体に接続され得る。
それから、第2連結電極262と第3絶縁層540を覆う第4絶縁層550を形成し得る。第4絶縁層550は、無機膜、例えばシリコンナイトライド層、シリコンオキシナイトライド層、シリコンオキシド層、チタンオキシド層、またはアルミニウムオキシド層で形成され得る。
第七に、図9gと図10gを参照すると、互いに連結された第1電極210を断線する(図8のS107)。
具体的には、図9aないし図9fと図10aないし図10fの製造工程中には誘電泳動方式を用いて第1電極210と第2電極220の間に形成された電場によって発光素子300を整列する。このために、第1電極210は非表示領域NDAに形成された第1フローティング線FL1と第2フローティング線FL2に連結されてグランド電圧の供給を受けなければならない。したがって、第1電極210は断線されず第1方向(X軸方向)に長く延び得る。
しかし、画素PXそれぞれの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3それぞれの第1電極210は、第1電極コンタクトホールCNTDを介して薄膜トランジスタ120に電気的に接続されて薄膜トランジスタ120により所定の駆動電圧の印加を受ける。したがって、画素PXそれぞれの第1サブ画素PX1、第2サブ画素PX2、および第3サブ画素PX3の駆動のためには第1電極210は互いに連結されてはならない。これによって、図9aないし図9fと図10aないし図10fの製造工程を完了した後、第1電極210が第1方向(X軸方向)に所定の間隔で離隔して配置されるように断線され得る。
画素PXそれぞれの第1サブ画素PX1の第1電極210は、それに隣接する第2サブ画素PX2の第1電極210と断線され、第2サブ画素PX2の第1電極210はそれに隣接する第3サブ画素PX3の第1電極210と断線され、第3サブ画素PX3の第1電極210はそれに隣接する第1サブ画素PX1の第1電極210と断線され得る。また、第1電極210は、データ線Dm,Dm+1,Dm+2,Dm+3と重ならないように断線され得る。第1電極210はレーザ工程によって断線され得る。
図8に示す実施形態によれば、表示パネル10の製造工程で第1電極210と第2電極220の間に磁場を形成することによって、発光素子300を第1電極210と第2電極220との間で第1方向(X軸方向)に整列され得る。
一方、第1電極210がアノード電極であり、第2電極220がカソード電極である場合、発光素子300の第1導電型半導体pが第1電極210に電気的に接続され、第2導電型半導体nが第2電極220に電気的に接続された場合のみ発光素子300に電流が流れ得る。すなわち、発光素子300は第1導電型半導体pが第1電極210に隣接するように配置され、第2導電型半導体nが第2電極220に隣接するように配置される正方向整列の場合に発光することができる。発光素子300は第1導電型半導体pが第2電極220に隣接するように配置され、第2導電型半導体nが第1電極210に隣接するように配置される逆方向整列の場合には発光できない。
しかし、図11のように第2電極220に高周波数の正弦波を有する交流電圧を印加する場合、一部の発光素子300、例えば、第1、第3、第5、第6、および第8発光素子LD1,LD3,LD5,LD6,LD8が正方向整列し、残りの発光素子300、例えば、第2、第4、第7、第9、および第10発光素子LD2,LD4,LD7,LD9,LD10が逆方向整列する。この場合、図12のように第1、第3、第5、第6、および第8発光素子LD1,LD3,LD5,LD6,LD8のみが発光し、第2、第4、第7、第9、および第10発光素子LD2,LD4,LD7,LD9,LD10は発光できない。したがって、サブ画素の輝度が低くなる。したがって、発光素子300の整列正確度を高めることができる方法が求められる。
以下では、図13を参照して整列正確度を高める発光素子300の整列方法を詳細に説明する。
図13は一実施形態による発光素子の整列方法を示す流れ図である。図13には図8のS103段階で発光素子300の整列正確度を高める方法が示されている。
図13を参照すると、第一に、非対称波形を有する第1交流電圧を第2電極220に印加し、グランド電圧を第1電極210に印加する(図13のS201)。
図17a、および図19aないし図19nのように非対称波形を有する第1交流電圧を第2電極220に印加し、グランド電圧を第1電極210に印加する場合、発光素子300は図14のように第1電極210に偏向するように配置され得る。非対称波形を有する第1交流電圧に対する詳しい説明は図17aおよび図19aないし図19nを参照して後述する。
発光素子300は図14のように第1電極210に偏向する場合、発光素子300の第1導電型半導体pは第1電極枝部210Bと重なるが、第2導電型半導体nは第2電極枝部220Bと重ならない。また、発光素子300の第1導電型半導体pが第1電極210側に配置され得る。以下では、発光素子300の第1導電型半導体pが第1電極210側に配置されることについて詳細に説明する。
具体的には、発光素子300が図15のようにp型にドーピングされたGaNからなる第1導電型半導体pとn型にドーピングされたGaNからなる第2導電型半導体nを含む場合、正孔が豊富なp型にドーピングされたGaNの正孔はn型にドーピングされたGaNに移動し、電子が豊富なn型にドーピングされたGaNの電子はp型にドーピングされたGaNに移動する。これによって、p型にドーピングされたGaNでn型にドーピングされたGaN方向に永久的な双極子モーメント(pemanent dipole moment)が生成され得る。すなわち、発光素子300は長手方向に極性を有する粒子と定義することができる。
一方、図10cのように第1電極と第2電極の間に電場が形成された場合、第1電極210、第2電極220、および塗布性溶液Sの等価回路図は図16のように示すことができる。この場合、第2電極220に印加される交流電圧V(t)は数式1のように定義することができる。
Figure 0007314255000001
数式1において、V(t)は第2電極220に印加される交流電圧、Rは塗布性溶液Sの抵抗、i(t)は塗布性溶液Sを介して流れる電流、q(t)は第1絶縁物層510’に誘導された電荷を示す。数式1のC1は数式2のように定義することができる。
Figure 0007314255000002
数式2において、εdは第1絶縁物層510’の相対誘電率(relative permittivity)、εoは真空での誘電率、d1は第1絶縁物層510’の厚さを示す。
数式1において、i(t)=dq(t)/dtを置き換えた後整理すると数式3が導き出される。
Figure 0007314255000003
数式3から電場を計算すると数式4が導き出される。
Figure 0007314255000004
図17aに示す非対称波形、すなわちのこぎり形状の波形を数式4に代入して導き出された電場は、図17bのようにのこぎり形状の波形と相異する波形を有する。この場合、電場は図17bのように正極性の面積と負極性の面積の合計が0にならない非対称電場が形成され得る。すなわち、第1交流電圧によって生成される電場は図17bのように負極性が優勢な非対称電場であり得る。図17bでは第1交流電圧によって生成される電場が負極性が優勢な非対称電場である場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、第1交流電圧によって生成される電場は正極性に優勢な非対称電場であり得る。
非対称電場は図15を参照して説明した発光素子300の永久的な双極子モーメントに影響を与える。したがって、非対称電場によって、発光素子300の第1導電型半導体pが第1電極210側に配置され得る。
一方、第1交流電圧の周波数は、1hz~1khzであり得、好ましくは10hz~500hzであり得る。第1交流電圧の周波数が1khzを超える場合、第1交流電圧の周期が短くなるので、図17aのように非対称波形の第1交流電圧を印加しても、図17bのように非対称電場が形成され難い。
第二に、対称波形を有する第2交流電圧を第2電極220に印加し、グランド電圧を第1電極210に印加する。(図13のS202)
非対称波形の第1交流電圧を第2電極220に印加する場合、図14のように発光素子300の第1導電型半導体pが第1電極210側に配置されるが、発光素子300が第1電極210に偏向し得る。しかし、この場合、発光素子300の第2導電型半導体nは第2電極枝部220Bと離隔し、これによって後述する第2連結電極262を形成する工程で第2連結電極262と連結されない。したがって、発光素子300の第2導電型半導体nを第2電極枝部220Bに安定的に連結するために、発光素子300を第1電極枝部210Bと第2電極枝部220Bの間の中央に整列させる必要がある。
対称波形を有する第2交流電圧を第2電極220に印加する場合、第1電極210と第2電極220の間に形成された電場は正極性の面積と負極性の面積の合計が0になる対称電場であり得る。この場合、発光素子300は、これ以上第1電極210に偏向せず、第1電極枝部210Bと第2電極枝部220Bの間の中央に整列される。これによって、発光素子300の第2導電型半導体nが第2電極枝部220Bに電気的に接続され得る。
一方、第2交流電圧の周波数は第1交流電圧の周波数より高いことが好ましい。例えば、第2交流電圧の周波数は1khz~100khzであり得、好ましくは10khz~100khzであり得る。第2交流電圧の周波数が高まるほど第1電極210と第2電極220の間に形成された電場も大きくなり、これによって発光素子300は第1電極枝部210Bと第2電極枝部220Bの間の中央に安定的に整列される。
図13に示す実施形態によれば、非対称波形の第1交流電圧を第2電極220に印加することによって非対称磁場を形成できるので、発光素子300の第1導電型半導体pが第1電極210側に配置されるように発光素子300を第1電極210に偏向させることができる。それから、対称波形の第2交流電圧を第2電極220に印加することによって対称磁場を形成できるので、第1電極210に偏向した発光素子300を第1電極枝部210Bと第2電極枝部220Bの間の中央に整列し得る。したがって、発光素子の整列正確度を高めることができる。
一方、図13に示す実施形態で、対称波形の第2交流電圧を第2電極220に印加する段階(S202)は省略することができる。この場合、図14のように発光素子300が第1電極210に偏向され得るが、第1電極210が偏向するだけ第2連結電極262を第1電極枝部210B側に移動して形成する場合、発光素子300の第2導電型半導体nが第2連結電極262と連結され得る。
図19aないし図19nは非対称波形の第1交流電圧の例を示す波形図である。
図19aないし図19nにおいて、x軸は時間を示し、y軸は電圧レベルを示す。図19aないし図19nでは第1交流電圧が最大レベル電圧HVを有し、最小レベル電圧LVを有する場合を例示した。この時、最大レベル電圧HVは20Vであり、最小レベル電圧LVは-20Vであり得るが、本発明はこれに限定されない。
図19aないし図19nのように、非対称波形の第1交流電圧は第1交流電圧の正極性領域の電圧波形と負極性領域の電圧波形が左右非対称である波形を示す。図19aないし図19nにおいて、第1交流電圧の正極性領域は第1交流電圧が0V以上である領域を示し、第1交流電圧の負極性領域は第1交流電圧が0Vより低い領域を示す。
図19aのように第1交流電圧は1周期T11で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVにすぐに上昇してから第1直線傾きを有して最小レベル電圧LVに下降する波形を有し得る。図19aに示す第1交流電圧の波形はのこぎり波形と呼ばれる。
図19bのように第1交流電圧は1周期T12で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVに第2直線傾きを有して上昇してから最大レベル電圧HVから最小レベル電圧LVにすぐに下降する波形を有し得る。図19bに示す第1交流電圧の波形はランプ波形と呼ばれる。
図19cのように第1交流電圧は1周期T13の第1期間T131で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVにすぐに上昇してから第3直線傾きを有して最小レベル電圧LVに下降し、第2期間T132で最小レベル電圧LVを維持する波形を有し得る。
図19dのように、第1交流電圧は1周期T14の第1期間T141で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVにすぐに上昇してから第4直線傾きを有して最小レベル電圧LVに下降し、第2期間T142で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVにすぐに上昇してから第4直線傾きの絶対値より小さい絶対値の第5直線傾きを有して最小レベル電圧LVに下降する波形を有し得る。この場合、第1期間T141は第2期間T142より短い。
図19eのように、第1交流電圧は1周期T15で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVにすぐに上昇してから第1曲線傾きを有して最小レベル電圧LVに下降する波形を有し得る。第1曲線傾きの絶対値最大レベル電圧HVから最小レベル電圧LVに行くほど減少し得る。
図19fのように、第1交流電圧は1周期T16で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVに第2曲線傾きを有して上昇してから最大レベル電圧HVから最小レベル電圧LVにすぐに下降する波形を有し得る。第2曲線傾きの絶対値最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVに行くほど増加し得る。
図19gのように、第1交流電圧は1周期T17の第1期間T171で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVにすぐに上昇してから第3曲線傾きを有して最小レベル電圧LVに下降し、第2期間T172で最小レベル電圧LVを維持する波形を有し得る。第3曲線傾きの絶対値最大レベル電圧HVから最小レベル電圧LVに行くほど減少し得る。
図19hのように、第1交流電圧は1周期T18で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVにすぐに上昇してから第4曲線傾きを有して最小レベル電圧LVに下降する波形を有し得る。第4曲線傾きの絶対値最大レベル電圧HVから最小レベル電圧LVに行くほど大きくなる。
図19iのように、第1交流電圧は1周期T19で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVに第5曲線傾きを有して上昇してから最大レベル電圧HVから最小レベル電圧LVにすぐに下降する波形を有し得る。第5曲線傾きの絶対値最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVに行くほど減少し得る。
図19jのように、第1交流電圧は1周期T31の第1期間T311で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVにすぐに上昇してから第6曲線傾きを有して最小レベル電圧LVに下降し、第2期間T322で最小レベル電圧LVを維持する波形を有し得る。第6曲線傾きの絶対値最大レベル電圧HVから最小レベル電圧LVに行くほど大きくなる。
図19kのように、第1交流電圧は1周期T32の第1期間T321で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVにすぐに上昇してから第6直線傾きを有して最小レベル電圧LVに下降し、第2期間T322で最小レベル電圧LVから0Vにすぐに上昇してから第6直線傾きの絶対値より小さい絶対値の第7直線傾きを有して最小レベル電圧LVに下降する波形を有し得る。この場合、第1期間T321は第2期間T322より短い。
図19lのように、第1交流電圧は1周期T33の第1期間T331で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVにすぐに上昇した後最大レベル電圧HVを維持し、第2期間T332で第8直線傾きを有して最小レベル電圧LVに下降する波形を有し得る。
図19mのように第1交流電圧は1周期T34の第1期間T341で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVにすぐに上昇した後最大レベル電圧HVを維持し、第2期間T342で第7曲線傾きを有して最小レベル電圧LVに下降する波形を有し得る。第7曲線傾きの絶対値最大レベル電圧HVから最小レベル電圧LVに行くほど小さくなる。
図19nのように、第1交流電圧は1周期T35の第1期間T351で最小レベル電圧LVから最大レベル電圧HVにすぐに上昇した後最大レベル電圧HVを維持し、第2期間T352で第8曲線傾きを有して最小レベル電圧LVに下降する波形を有し得る。第8曲線傾きの絶対値最大レベル電圧HVから最小レベル電圧LVに行くほど大きくなる。
以上で調べたように、非対称波形の第1交流電圧は、最小レベル電圧LVから最大レベル圧HVに上昇した後直線または曲線の傾きを有して最小レベル電圧LVに下降する波形を有し得る。また、非対称波形の第1交流電圧は第1交流最小レベル電圧LVから最大レベル圧HVに直線または曲線の傾きを有して上昇した後最小レベル電圧LVに下降する波形を有し得る。この時、最小レベル電圧LVから最大レベル圧HVに上昇した後維持する期間または最小レベル電圧LVに下降した後維持する期間を含み得る。
一実施形態による非対称波形の第1交流電圧は図19aないし図19nに示す例に限定されない。
図20aないし図20cは高周波数の第2交流電圧の例を示す波形図である。
図20aないし図20cにおいて、x軸は時間を示し、y軸は電圧レベルを示す。図20aないし図20cでは第1交流電圧が最大レベル電圧HVを有し、最小レベル電圧LVを有する場合を例示した。この時、最大レベル電圧HVは20Vであり、最小レベル電圧LVは-20Vであり得るが、本発明はこれに限定されない。
図20aないし図20cのように対称波形の第2交流電圧は、第2交流電圧の正極性領域の電圧波形と負極性領域の電圧波形が左右対称である波形を示す。図20aないし図20cにおいて、第2交流電圧の正極性領域は第2交流電圧が0V以上である領域を示し、第2交流電圧の負極性領域は第2交流電圧が0Vより低い領域を示す。
第2交流電圧は図20aのように正弦波形(またはサイン波形)、図20bのように三角波形、図20cのように矩形波形を有し得る。
一実施形態による対称波形の第2交流電圧は図20aないし図20cに示す例に限定されない。
以上、添付する図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、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 (19)

  1. 第1電極にグランド電圧を印加し、前記第1電極と離隔する第2電極に第1交流電圧を印加する段階と、
    前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第2電極に第2交流電圧を印加する段階とを含み、
    前記第1交流電圧は、非対称波形を有し、
    前記第2交流電圧は、対称波形を有する、発光素子の整列方法。
  2. 前記第1交流電圧の正極性領域の電圧波形と負極性領域の電圧波形は、左右非対称である、請求項1に記載の発光素子の整列方法。
  3. 前記第1交流電圧は、のこぎり波形またはランプ波形を有する、請求項1に記載の発光素子の整列方法。
  4. 前記第2交流電圧の正極性領域の電圧波形と負極性領域の電圧波形は、左右対称である、請求項に記載の発光素子の整列方法。
  5. 前記第2交流電圧は、正弦波形、矩形波形、または三角波形を有する、請求項に記載の発光素子の整列方法。
  6. 前記第1交流電圧の駆動周波数は、前記第2交流電圧の駆動周波数より低い、請求項に記載の発光素子の整列方法。
  7. 前記第1交流電圧の駆動周波数は、1hz~1khzである、請求項に記載の発光素子の整列方法。
  8. 前記第2交流電圧の駆動周波数は、1khz~100khzである、請求項に記載の発光素子の整列方法。
  9. 前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第1電極と離隔する第2電極に第1交流電圧を印加する場合、前記第1電極と前記第2電極によって形成された電場は正極性または負極性のうちいずれか一つの極性が優勢な非対称電場である、請求項1に記載の発光素子の整列方法。
  10. 前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第2電極に第2交流電圧を印加する場合、前記第1電極と前記第2電極によって形成された電場は対称電場である、請求項1に記載の発光素子の整列方法。
  11. 基板上に隔壁、第1電極、および第2電極を形成する段階と、
    発光素子を含む塗布性溶液をサブ画素に塗布する段階と、
    前記第1電極と前記第2電極の間に電場を形成して前記発光素子を整列する段階と、
    前記塗布性溶液を揮発させて除去する段階と、
    前記第1電極と前記発光素子の一端を連結する第1連結電極を形成する段階と、
    前記第2電極と前記発光素子の他端を連結する第2連結電極を形成する段階とを含み、
    前記第1電極と前記第2電極の間に電場を形成して前記発光素子を整列する段階は、
    前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第2電極に非対称波形を有する第1交流電圧を印加する段階を含む、表示装置の製造方法。
  12. 前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第2電極に第1交流電圧を印加する場合、前記発光素子が前記第1電極に偏向する、請求項11に記載の表示装置の製造方法。
  13. 前記発光素子それぞれは、
    前記発光素子それぞれの他端に配置された第1導電型半導体と、
    前記発光素子それぞれの一端に配置された第2導電型半導体とを含み、
    前記第1導電型半導体が前記第2電極に近く配置され、第2導電型半導体が前記第1電極に近く配置される、請求項11に記載の表示装置の製造方法。
  14. 前記第1導電型半導体はn型半導体層であり、前記第2導電型半導体はp型半導体層である、請求項13に記載の表示装置の製造方法。
  15. 前記第1電極と前記第2電極の間に電場を形成して前記発光素子を整列する段階は、
    前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第2電極に第2交流電圧を印加する段階をさらに含む、請求項11に記載の表示装置の製造方法。
  16. 前記第1電極にグランド電圧を印加し、前記第2電極に第2交流電圧を印加する場合、前記発光素子が前記第1電極と前記第2電極の間の中央に整列する、請求項15に記載の表示装置の製造方法。
  17. 前記第2交流電圧は、対称波形を有する、請求項15に記載の表示装置の製造方法。
  18. 前記第1交流電圧の駆動周波数は、前記第2交流電圧の駆動周波数より低い、請求項15に記載の表示装置の製造方法。
  19. 前記第2連結電極を形成した後に前記第1電極を断線してサブ画素ごとに第1電極を形成する段階をさらに含む、請求項11に記載の表示装置の製造方法。
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