KR102169274B1 - 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상부에 적어도 2개의 하부배선이 배치되는 하부기판, 상기 하부배선들과 전기적으로 연결되는 제1전극과 광을 생성하는 발광 구조물을 가지는 적어도 2개의 발광소자, 상기 하부기판과 상기 발광소자 중 어느 하나에 위치되고 자성을 가지는 자성부 및 상기 하부기판과 상기 발광소자 중 다른 하나에 위치되어 상기 자성부와 인력이 작용되는 반응부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명의 일 실시예는 표시장치에 관한 것이다.
최근, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.
액정 표시 장치(LCD)는, 표시 품질이 높고, 또한 박형 경량, 저소비 전력 등의 특징을 구비하고 있는 점에서, 소형의 휴대 단말기로부터 대형 텔레비전에 이르기까지 널리 이용되고 있다.
유기발광다이오드표시장치(organic light emitting diode display device: OLED, 이하 유기발광표시장치)는 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 발광층에 전자 및 정공을 주입하여 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 이러한 유기발광표시장치는 플라스틱과 같은 유연한 기판(flexible substrate) 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 자체 발광에 의해 색감이 뛰어나며, 낮은 전압에서(10V이하) 구동이 가능한 바, 전력 소모가 비교적 적다는 장점이 있다.
그러나, LCD(Liquid Crystal Display)의 경우 빠르지 않는 반응 시간과, 백라이트 유닛의 높은 효율을 저하시켜 전력 소모에 큰 유발을 하고 있다는 문제점이 존재하고, OLED(Organic Light Emitting Diodes)의 경우 유기물이 가지고 있는 신뢰성에 취약하여 수명이 2년 이상을 보장하지 못하고, 양산 수율 또한 매우 좋지 않은 문제점이 존재한다.
이를 보완하기 위해, 각각의 화소영역에 마이크로 LED를 배열한 새로운 표시장치가 개발되었다.
다만, 이러한 마이크로 LED를 사용한 대면적의 표시장치는 각각의 화소영역에 위치되는 하부배선에 마이크로 LED를 배열해야 하는데, 작은 크기로 인해 배열이 어려운 문제점이 존재한다.
종래기술에 따르면, 마이크로 LED를 하부배선에 정렬할 때 모세관력을 이용한 자가정열을 사용하였으나, 모세관력의 힘이 너무 약하여 자가 정렬(Alignment)되는 마이크로 LED의 확률 자체가 낮아지므로, 낭비되는 마이크로 LED가 많아져서 수율이 저하되는 문제점이 존재한다.
또한, 종래기술에 따르며, 하나의 화소영역에 하나의 마이크로 LED가 정렬되어야 하는데, 복수의 마이크로 LED가 정렬되는 문제점이 존재한다.
본 발명의 실시예는 기판 상에 복수 개의 발광소자를 정확하고, 효율적으로 정렬된 표시장치를 제공한다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상부에 적어도 2개의 하부배선이 배치되는 하부기판, 상기 하부배선들과 전기적으로 연결되는 제1전극과 광을 생성하는 발광 구조물을 가지는 적어도 2개의 발광소자, 상기 하부기판과 상기 발광소자 중 어느 하나에 위치되고 자성을 가지는 자성부 및 상기 하부기판과 상기 발광소자 중 다른 하나에 위치되어 상기 자성부와 인력이 작용되는 반응부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예는 발광 구조물과 기판의 형합에 의해 2개의 이상의 발광소자가 하나의 화소영역에 배열되는 확률을 줄이는 이점이 존재한다.
또한, 실시예는 발광 구조물의 형상에 발광 구조물이 하부기판과 수직한 축 상에서 회전되더라도, 발광소자와 하부배선 사이의 전기적 연결의 불량을 줄이은 이점이 존재한다.
또한, 실시예는 하부기판과 발광소자에 자성부와 반응부를 사용하여서, 모세관력과 자력을 이용하여 발광소자의 정위치 정렬 확률을 향상시키는 이점이 존재한다.
또한, 실시예는 무기물 발광소자를 화소영역에 배치하여서, 빠른 응답속도로 고속화면을 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 실시예는 별도의 백라이트 유닛을 필요로 하지 않으므로, 휘도가 우수하고, 효율이 우수한 장점을 가지고 있다.
또한, 발광소자는 무기물이므로 수명이 긴 장점을 가지고 있다.
또한, 실시예는 픽셀 단위로 발광소자를 배치할 수 있으므로, 능동형으로 구현하기 용이한 장점을 가진다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 표시장치의 평면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 하부기판의 평면도,
도 4는 도 3에 도시된 하부기판의 A-A선을 따라 절단한 단면도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자의 평면도,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 위치결정 격벽의 변형 예들을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자의 변형 예들을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 도시한 순서도,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 표시장치의 단면도,
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 하부기판의 평면도,
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 표시장치의 단면도,
도 14a는 본 발명의 제4실시예에 따른 표시장치의 단면도,
도 14b는 본 발명의 제4실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 표시장치의 평면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 하부기판의 평면도,
도 4는 도 3에 도시된 하부기판의 A-A선을 따라 절단한 단면도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자의 평면도,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 위치결정 격벽의 변형 예들을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자의 변형 예들을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 도시한 순서도,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 표시장치의 단면도,
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 하부기판의 평면도,
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 표시장치의 단면도,
도 14a는 본 발명의 제4실시예에 따른 표시장치의 단면도,
도 14b는 본 발명의 제4실시예에 따른 발광소자의 단면도,
도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 실시예에서 표시장치의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 표시장치를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치의 단면도, 도 2는 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 표시장치의 평면도, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 하부기판의 평면도, 도 4는 도 3에 도시된 하부기판의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1실시예에 따른 표시장치(1)는 상부에 하부배선(11)이 배치되는 하부기판(10) 및 하부배선(11)과 전기적으로 연결되는 제1전극(121)과 광을 생성하는 발광 구조물(110)을 가지는 적어도 2개의 발광소자(100)를 포함한다.
또한, 제1실시예에 따른 표시장치(1)는 제2도전형 반도체층(113) 상에 위치되는 제2전극(122)과, 제2전극(122)과 전기적으로 연결되는 상부배선(20)과, 발광소자(100) 상에 배치되어 발광소자(100)에서 생성되는 광의 파장을 변환하는 컬러기판(30)을 더 포함한다.
하부기판(10)은 절연재질의 필름 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 하부기판(10)은 투명한 유리재질로 이루어지거나 또는 유연성이 우수한 투명한 플라스틱이나 또는 고분자 필름으로 이루어질 수 있다.
하부기판(10) 상에는 하부배선(11)이 배치된다. 하부배선(11)은 발광소자(100)와 전기적으로 연결되어 발광소자(100)에 구동전원을 공급한다. 하부배선(11)은 적어도 하부기판(10) 상에 발광소자(100)에 대응되는 위치에 대응된다. 구체적으로, 하부배선(11)은 복수 개의 발광소자(100)에 구동전원을 공급하기 위해, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 평면 상에서 라인(Line) 형태로 배치된다. 라인 형태로 배치된 하부배선(11) 상에 일정한 피치를 가지고 발광소자(100)가 배열된다. 다른 예로, 하부배선(11)은 평면 상에서 점 형태로 배치된다.
하부배선(11)은 도전성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들면, 예를 들어 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속을 포함할 수 있으며, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 또한, 하부배선(11)은 광을 투과하는 재질로 형성될 수 있고, 예를 들면, ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
하부배선(11)은 하부기판(10) 상에 상술한 도전성 물질을 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성한다. 이어서, 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정으로 금속층이 패터닝되어서 형성될 수 있다.
하부배선(11)은 서로 교차하여 배치될 수 있고, 상술한 교차지점에는 스위칭 소자(미도시)가 위치할 수도 있다. 하부배선(11)은 후술하는 화소영역(P)을 고려하여 배치될 수 있다.
하부배선(11)은 발광소자(100)의 제1전극(121)과 전기적으로 연결되는 데, 하부배선(11)과 제1전극(121) 사이의 접착력을 보강하기 위해, 금속 본딩층(13)이 사용된다.
금속 본딩층(13)은 하부배선(11) 상에서 각각의 발광소자(100)가 위치되는 화소영역(P)에 대응되게 배치된다. 금속 본딩층(13)은 하부배선(11)과 제1전극(121)을 접착한다.
또한, 금속 본딩층(13)은 제1전극(121)과 모세관력이 작용되는 물질이 선택될 수 있다. 금속 본딩층(13)과 제1전극(121) 사이에 작용하는 모세관력에 의해 복수의 발광소자(100)가 하부배선(11) 상에서 화소영역(P)에 대응되게 정렬된다.
구체적으로, 화소영역(P) 보다 많은 수의 발광소자(100)들이 들어있는 용액에 금속 본딩층(13)이 배치된 하부기판(10)이 투입하되, 진동을 주면서, 금속 본딩층(13)과 제1전극(121)의 모세관력에 의해 자가 정렬된다.
이러한 금속 본딩층(13)에 열이 가해지면, 금속 본딩층(13)이 융해되면서 제1전극(121)과 하부배선(11)을 접착한다. 금속 본딩층(13)은 45℃~300℃ 사이의 융점 온도를 가진다. 바람직하게는, 표시장치의 구동 조건과 후공정의 온도를 견딜 수 있도록 150℃~300℃ 사이의 메탈 솔더가 사용된다. 따라서, 자가 정렬은 금속 본딩층(13)의 융점온도에서 실시된다. 더욱 바람직하게는, 금속 본딩층(13)의 융점온도는 제1전극(121)의 융점온도 보다 낮게 형성된다.
금속 본딩층(13)은 도전성 물질을 포함한다. 예를 들면, 금속 본딩층(13)은 Sn, Ag, Cu, Pb, Al, Bi, Cd, Fe, In, Ni, Sb, Zn, Co 및 Au 중 적어도 어느 한 원소 또는 이들 원소들의 8성분계 이하의 합성물일 수 있다. 바람직하게는, 금속 본딩층(13)은 Cu, Pb, Al, Fe 및 Ni 중 적어도 어느 한 원소 또는 이들의 원소들의 합성물이다.
금속 본딩층(13)은 하부배선(11) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성한다. 이어서, 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정으로 금속층이 패터닝되어서 형성될 수 있다.
금속 본딩층(13)의 용융되는 경우, 하부배선(11) 상에 배열된 금속 본딩층(13)이 설정된 크기 보다 확장되어서, 금속 본딩층(13)에 2개 이상의 발광소자(100)가 결합될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 하부기판(10)의 상부에는 위치결정 격벽(12)이 위치된다.
위치결정 격벽(12)은 금속 본딩층(13)이 수용되는 공간을 정의한다. 또한, 위치결정 격벽(12)은 발광소자(100)의 제1전극(121)이 정렬되는 위치를 결정한다. 위치결정 격벽(12)은 금속 본딩층(13)이 기설정된 크기 보다 확장되는 것을 방지하는 벽의 역할을 한다. 또한, 위치결정 격벽(12)은 금속 본딩층(13)의 형상을 잡아준다. 따라서, 금속 본딩층(13)이 발광소자(100)의 형상에 대응되는 형상을 가지게 하여서, 발광소자(100)의 정렬을 용이하게 하고, 하나의 금속 본딩층(13)에 2개 이상의 발광소자(100)가 결합되는 것을 제한한다.
또한, 위치결정 격벽(12)이 정의하는 공간에는 발광 구조물(110)의 센터 영역(S1)이 내삽된다. 위치결정 격벽(12)이 정의하는 공간의 형상은 센터 영역(S1)이 내삽되는 형상을 가진다. 위치결정 격벽(12)이 정의하는 공간 내에 센터 영역(S1)이 내삽되면, 발광소자(100)의 정 위치 정렬의 확률이 증가된다. 위치결정 격벽(12)과 의 센터 영역(S1)의 형합에 의해 발광소자(100)가 모세관력에 의해 접촉되더라고, 발광소자(100)의 중심과 금속 본딩층(13) 중심이 일치되게 정렬된다.
구체적으로, 위치결정 격벽(12)은 하부배선(11)의 일부를 수용하고, 하부배선(11) 보다 상부로 돌출되는 형상을 가진다. 예를 들면, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 위치결정 격벽(12)은 하부기판(10)에서 상부로 돌출되는 벽일 수 있다. 다른 예를 들면, 위치결정 격벽(12) 하부기판(10)의 상부가 아래로 함몰되어 형성될 수도 있다. 다만, 하부기판(10) 상에 하부배선(11)을 배열 등을 고려하면, 위치결정 격벽(12)은 하부기판(10)에서 돌출된 벽 형태가 바람직하다.
특히, 도 3을 참조하면, 위치결정 격벽(12)은 하부기판(10) 상에서, 각각의 발광소자(100)가 위치될 화소영역(P)에 대응되는 위치에 배치되어서, 발광소자(100)의 제1전극(121)과 금속 본딩층(13)이 접착되는 영역을 결정한다. 금속 본딩층(13)은 위치결정 격벽(12)이 평면 상에서 정의하는 공간의 내부에 수용된다.
위치결정 격벽(12)은 평면 상에서 폐공간을 형상하는 형상을 가진다. 위치결정 격벽(12)은 평면 상에서 금속 본딩층(13)을 감싸게 배치된다. 위치결정 격벽(12)의 평면 상의 형상은 링(ring) 형상을 가진다.
구체적으로, 발광소자(100)의 오 정렬을 방지하기 위해, 위치결정 격벽(12)에 의해 정의되는 내부공간은 후술하는 발광 구조물(110)의 센터 영역(S1)과 대응되게 형성된다. 위치결정 격벽(12)에 의해 정의되는 내부공간은 원 형상을 가진다. 이러한, 위치결정 격벽(12)에 의해 정의되는 내부공간의 직경(d1)은 센터 영역(S1)의 직경(d2) 보다 크게 형성된다. 바람직하게는, 위치결정 격벽(12)에 의해 정의되는 내부공간의 직경(d1)은 센터 영역(S1)의 직경(d3) 대비 90% 내지 120% 일 수 있다. 다른 예로, 위치결정 격벽(12)은 상부에서 보아 센터 영역(S1)을 감싸는 경계선 상에 연속적으로 배치된다.
위치결정 격벽(12)은 전기 절연성을 가지는 수지재질로 이루어진다.
상부배선(20)은 발광소자(100)에 구동전원을 공급한다. 상부배선(20)은 하부배선(11)과 반대극성의 구동전원을 공급한다.
구체적으로, 상부배선(20)은 발광소자(100)의 제2전극(122)과 전기적으로 연결된다. 상부배선(20)은 제2전극(122) 상에 위치된다. 상부배선(20)은 적어도 제2전극(122)과 수직적으로 중첩되게 배치된다. 또한, 상부배선(20)은 평면 상에서 라인(Line) 형태로 배치된다.
상부배선(20)은 도전성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들면, 예를 들어 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속을 포함할 수 있으며, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상부배선(20)은 하부에 위치된 발광소자(100)에서 생성되는 광을 투과하는 재질로 형성될 수 있고, 예를 들면, ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
상부배선(20)은 제2전극(122) 상에 상술한 도전성 물질을 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성한다. 이어서, 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각 공정으로 금속층이 패터닝되어서 형성될 수 있다.
물론, 라인 형태의 상부배선(20)을 배열하기 위해서 각각의 발광소자(100) 사이의 공극에는 몰딩재(40)가 충진된다. 몰딩재(40)에 의해 발광소자(100)의 상면은 평탄화된다. 이러한, 몰딩재(40)는 광을 투과하는 투명한 실리콘 등으로 이루어진다.
특히, 도 2를 참조하면, 컬러기판(30)은 발광소자(100) 상에 배치되어 발광소자(100)에서 생성되는 광의 파장을 변환한다. 또한, 컬러기판(30)의 일 영역은 광을 차폐하고, 다른 일 영역은 광을 투과시켜서 복수의 화소영역(P)과 화소 외영역(P')으로 구획될 수 있다.
복수의 화소영역(P)은 행(Row)와 열(Column)을 갖는 매트릭스타입으로 배열될 수 있다. 컬러기판(30)의 화소 외영역(P')에는 일정간격으로 블랙매트릭스(31)가 배치되어 화소영역(P)을 정의한다.
예를 들면, 컬러기판(30)은 블랙매트릭스(31)와, 컬러기판(30)(31)를 포함할 수 있다.
블랙매트릭스(31)는 컬러기판(30)에 매트릭스 형태로 형성된다. 이러한 블랙매트릭스(31)는 컬러기판(30)의 영역을 컬러필터(32)가 형성될 복수의 화소영역(P)들로 나누고, 인접한 화소영역(P)들 간의 광간섭과 외부광 반사를 방지한다.
블랙매트릭스(31) 사이의 공간에 해당되는 화소영역(P)에는 복수의 컬러필터(32)(R, G, B)가 위치한다.
컬러필터(32)는 블랙매트릭스(31)에 의해 구분된 화소영역(P)에 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(32)(R, G, B)로 구분되도록 형성되어 적색, 녹색, 청색 광을 각각 투과시킨다. 색상을 표현하기 위한 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(32)(R, G, B)는 각각의 열방향을 따라 스트라이프 형태로 배열될 수 있다.
블랙매트릭스(31)는 광을 차단하는 재질, 예를 들면, 비투광성 합성수지를 포함할 수 있다.
컬러필터(32)는 복수의 발광소자(100)와 수직적(도 1 기준)으로 중첩되게 배치될 수 있다. 또한, 블랙매트릭스(31)는 복수의 발광소자(100)와 수직적으로 중첩되지 않게 배치될 수 있다. 따라서, 발광소자(100)에서 발생된 광의 대부분은 컬러필터(32)를 통해 외부로 방출되게 되므로, 표시장치(1)의 효율 및 휘도를 향상시킬 수 있다.
컬러필터(32)는 발광소자(100)에서 발생하는 광을 파장을 변환하는 형광체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 컬러필터(32)는 구현하고자 하는 광의 파장에 따라 적어도 하나 이상의 형광체가 선택될 수 있다.
이러한 형광체는 발광소자(100)에서 방출되는 광의 파장에 따라 청색 발광 형광체, 청록색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체, 황녹색 발광 형광체, 황색 발광 형광체, 황적색 발광 형광체, 오렌지색 발광 형광체, 및 적색 발광 형광체중 하나가 적용될 수 있다.
즉, 형광체는 발광소자(100)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다.
예를 들어, 발광소자(100)가 청색 발광 다이오드이고 형광체가 황색 형광체인 경우, 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 황색 빛을 방출할 수 있다.
이러한 형광체는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 공지된 형광체일 수 있다.
물론, 다른 예로, 컬러기판(30)가 생략되고 각각의 발광소자(100)가 적색, 녹색, 청색의 빛을 방출하게 구성될 수도 있다. 그러나, 이러한 경우, 각 화소영역(P)에 대응되는 색의 발광소자(100)를 정렬시키기 어려운 문제가 존재한다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자의 단면도, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자의 평면도이다.
복수의 발광소자(100)는 하부배선(11) 상에 화소영역(P)에 대응되게 위치된다. 구체적으로, 발광소자(100)들은 각각의 화소영역(P)에 대응되게 위치된 금속 본딩층(13) 상에 모세관력에 의해 정렬되고, 접착된다.
발광소자(100)는 제1전극(121), 제2전극(122) 및 광을 생성하는 발광 구조물(110)을 포함한다.
발광소자(100)는 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로부터 선택된 무기물 반도체일 수 있다.
LCD(Liquid Crystal Display)의 경우 빠르지 않는 반응 시간과, 백라이트 유닛의 높은 효율을 저하시켜 전력 소모에 큰 유발을 하고 있다는 점과 또한 OLED(Organic Light Emitting Diodes)의 경우 유기물이 가지고 있는 신뢰성에 취약하여 수명이 2년 이상을 보장하지 못하고, 양산 수율 또한 매우 좋지 않은 문제점이 존재한다.
실시예는 무기물 발광소자(100)를 화소영역(P)에 배치하여서, 빠른 응답속도로 고속화면을 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한, 별도의 백라이트 유닛을 필요로 하지 않으므로, 휘도가 우수하고, 효율이 우수한 장점을 가지고 있다.
또한, 발광소자(100)는 무기물이므로 수명이 긴 장점을 가지고 있다. 또한, 픽셀 단위로 발광소자(100)를 배치할 수 있으므로, 능동형으로 구현하기 용이한 장점을 가진다.
발광소자(100)는 UV(Ultraviolet ray) 영역 또는 청색 광을 출광할 수 있다. 단파장의 광의 경우 휘도가 우수하므로, 낮은 전압으로 높은 휘도의 광을 얻을 수 있는 장점을 가질 수 있다.
발광소자(100)는 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
예를 들면, 발광 구조물(110)은 제1도전형 반도체층(111), 제1도전형 반도체층(111) 상에 위치하는 활성층(112) 및 활성층(112) 상에 위치하는 제2도전형 반도체층(113)을 포함할 수 있다.
제1도전형 반도체층(111)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며 제1 도전성 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1도전형 반도체층(111)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 활성층(112)에 전자를 제공할 수 있다. 제1도전형 반도체층(111)은 예를 들어, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제1도전형 반도체층(111) 상에는 활성층(112)이 형성될 수 있다. 활성층(112)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 단일 또는 다중 양자 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다.
활성층(112)이 양자우물구조로 형성된 경우 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1-a-bN (0≤a≤1, 0≤b≤1, 0≤a+b≤1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 다중 양자우물구조를 가질 수 있다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
또한, 활성층(112)이 다중 양자우물구조를 가질 경우, 각각의 우물층(미도시)은 서로 상이한 In 함유량 및 서로 상이한 밴드갭을 가질 수 있으며, 이에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.
활성층(112)의 위 또는/및 아래에는 도전성 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전성 클래드층(미도시)은 반도체로 형성될 수 있으며, 활성층(112)의 밴드 갭보다는 큰 밴드 갭을 가질 수 있다. 예를 들어, 도전성 클래드층(미도시)은 AlGaN을 포함하여 형성할 수 있다,
제2도전형 반도체층(113)은 활성층(112)에 정공을 주입하도록 반도체 화합물로 형성될 수 있으며 제2 도전성 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제2도전형 반도체층(113)은 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 제2도전형 반도체층(113)은 예를 들어, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 활성층(112)과 제2도전형 반도체층(113) 사이에 중간층(미도시)이 형성될 수 있으며, 중간층은 고 전류 인가 시 제1도전형 반도체층(111)으로부터 활성층(112)으로 주입되는 전자가 활성층(112)에서 재결합되지 않고 제2도전형 반도체층(113)으로 흐르는 현상을 방지할 수 있다. 중간층은 활성층(112)보다 상대적으로 큰 밴드갭을 가짐으로써, 제1도전형 반도체층(111)으로부터 주입된 전자가 활성층(112)에서 재결합되지 않고 제2도전형 반도체층(113)으로 주입되는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 활성층(112)에서 전자와 정공의 재결합 확률을 높이고 누설전류를 방지할 수 있다.
또한, 제1도전형 반도체층(111)이 p형 반도체층으로 구현되고, 제2도전형 반도체층(113)이 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 제2도전형 반도체층(113) 상에는 제2도전형 반도체층(113)의 극성과 반대되는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 발광 소자는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 실시예의 발광소자(100)는 발광 구조물(110)의 하부와 상부에 각각 전극이 형성되는 수직형으로 구현되고, 제1도전형 반도체층(111)은 p형 반도체층으로 구현되고, 제2도전형 반도체층(113)은 n형 반도체층으로 구현된다.
한편, 제1도전형 반도체층(111)에는 제1도전형 반도체층(111)과 전기적으로 연결되는 제1전극(121)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1도전형 반도체층(111)의 하부에는 제1전극(121)이 형성될 수 있다. 제1전극(121)은 하부배선(11)과 금속 본딩층(13)에 의해 접착된다.
또한, 제2도전형 반도체층(113)에는 제2도전형 반도체층(113)과 전기적으로 연결되는 제2전극(122)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2전극(122)은 제2도전형 반도체층(113)의 상부에 위치된다.
제1전극(121) 및 제2전극(122)은 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제1전극(121) 및 제2전극(122)은 전도성 물질, 예를 들어 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속을 포함할 수 있으며, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며 이에 한정하지 아니한다. 바람직하게는, 제1전극(121)은 Au, Pt 및 Ag 중 어느 하나의 원소 또는 이들의 합금으로 이루어진다.
또한, 제1전극(121)과 제1도전형 반도체층(111) 사이에는 제1전극(121)과 제1도전형 반도체층(111)을 접착하는 본딩층(미도시)이 형성된다. 본딩층은 PbSn 합금, AuGe 합금, AuBe 합금, AuSn 합금, Sn,In 및 PdIn 합금 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제1전극(121)에는 활성층(112)에서 입사된 빛을 반사하는 도전성의 반사층(123)을 더 포함할 수 있다.
활성층(112)에서 생성된 광이 하부기판(10)으로 진행할 때, 제1전극(121)에 흡수되지 않고, 반사층(123)에서 반사되므로, 제1전극(121)에 광이 흡수되어서 발생하는 휘도 및 밝기의 저하를 방지할 수 있다.
발광 구조물(110)은 제1전극(121)이 위치되는 센터 영역(S1)과, 센터 영역(S1)을 감싸게 형성되는 주변 영역(S2)을 포함한다.
하부에서 보아, 센터 영역(S1)은 발광 구조물(110)의 중앙에 배치되어서, 주변 영역(S2)의 내부에 위치된다. 주변 영역(S2)은 센터 영역(S1)을 내부에 수용하는 닫힌 공간을 정의한다.
센터 영역(S1)과 주변 영역(S2)은 단차를 가진다. 구체적으로, 센터 영역(S1)은 주변 영역(S2) 보다 하부로 돌출되는 단차를 가진다. 제1전극(121)이 위치되는 영역이 발광 구조물(110)의 하부 면적 보다 작아지고, 발광 구조물(110)의 하부 테두리에서 내측으로 위치된다. 따라서, 하나의 화소영역(P)에 복수 개의 발광소자(100)가 정렬되는 것이 방지된다. 즉, 평면 상에서 복수개의 발광소자(100)의 측면들이 서로 접촉하는 경우에도, 제1전극(121)이 위치되는 센터 영역(S1)의 폭(d1)이 발광 구조물(110)의 폭(d3) 보다 작게 형성되고, 제1전극(121)에 대응되게 금속 본딩층(13)이 형성되어서, 하나의 금속 본딩층(13)에 복수 개의 발광소자(100)가 결합될 확률이 적어진다.
센터 영역(S1)과 주변 영역(S2)의 단차는 발광 구조물(110)의 하부에 반도체층이 적층되어 형성되거나, 발광 구조물(110)의 주변 영역(S2)이 상부로 식각되어 형성된다.
센터 영역(S1)의 하면과 주변 영역(S2)의 하면 사이의 단차는 제한이 없다. 바람직하게는, 센터 영역(S1)의 하면과 주변 영역(S2)의 하면 사이의 단차는 500nm~7000nm 이다. 센터 영역(S1)의 하면과 주변 영역(S2)의 하면 사이의 단차가 500nm 보다 작으면, 센터 영역(S1)이 위치결정 격벽(12)의 내부에 내삽되더라도 쉽게 이탈되게 되고, 센터 영역(S1)의 하면과 주변 영역(S2)의 하면 사이의 단차가 7000nm 보다 큰 경우 발광소자(100)의 효율이 저하되기 때문이다. 이 때, 제1전극(121)은 센터 영역(S1)의 하면에 배치된다.
구체적으로, 센터 영역(S1)과 주변 영역(S2)의 경계에는 적어도 제1도전형 반도체층(111)의 측면이 노출되도록 형성된다. 바람직하게는, 센터 영역(S1)과 주변 영역(S2)의 경계에는 적어도 제1도전형 반도체층(111), 활성층(112)의 측면 및 제2도전형 반도체층(113)의 측면 일부가 노출된다. 센터 영역(S1)은 발광 구조물(110) 하부 테두리를 식각하여 형성할 수 있다.
발광 구조물(110)의 평면 상의 폭 또는 직경은 센터 영역(S1)의 평면 상의 폭 또는 직경 보다 크다. 센터 영역(S1)의 평면 상의 폭 또는 직경은 발광 구조물(110)의 평면 상의 폭 또는 직경 대비 50% 내지 85% 인 것이 바람직하다. 주변 영역(S2)의 폭은 센터 영역(S1)의 둘레를 따라 동일하게 형성된다.
발광 구조물(110)을 하부에서 본 형상은 사각형, 다각형 및 원 형 중 어느 하나를 포함한다. 바람직하게는, 평면 상에서 발광 구조물(110)이 조밀하게 배치될 때, 큰 공극률을 가지는 형상이 바람직하다. 따라서, 발광 구조물(110)의 평면 상 형상은 6각형 이상의 다각형 이거나, 원 형상을 가지는 것이 바람직하다.
센터 영역(S1)은 하부에서 본 형상이 사각형, 다각형 및 원 형 중 어느 하나를 포함한다. 센터 영역(S1)의 평면 상 형상은 발광 구조물(110)의 평면 상 형상과 대응되거나, 서로 다른 형상을 가질 수도 있다. 그러나, 복수의 발광소자(100)가 하나의 화소영역(P)에 배열되는 것을 방지하기 위해서, 센터 영역(S1)의 평면 상의 형상과, 발광 구조물(110)의 평면 상의 형상은 서로 동일한 것이 바람직하다. 따라서, 센터 영역(S1)의 평면 상 형상은 발광 구조물(110)의 하면의 중앙에 배치되는 6각형 이상의 다각형 이거나, 원 형상을 가지는 것이 바람직하다.
하부에서 본 주변 영역(S2)의 형상은 센터 영역(S1)과 발광 구조물(110)의 형상에 의해 결정된다. 하부에서 본 주변 영역(S2)의 형상은 링 형상이다. 주변 영역(S2)은 화소영역(P)의 주변에 위치된 발광소자(100)의 전극이 화소영역(P)의 금속 본딩층(13) 또는 하부배선(11)에 접촉되는 것을 방지하는 버퍼 역할을 한다.
또한, 발광소자(100)는 절연층(124)을 더 포함한다. 절연층(124)은 하부배선(11)이 제1도전형 반도체층(111)을 제외한 다른 층에 전기적으로 연결되는 것을 방지한다. 구체적으로, 절연층(124)은 발광 구조물(110)의 측면을 커버한다. 더욱 구체적으로, 절연층(124)은 센터 영역(S1)의 둘레와 주변 영역(S2)의 둘레를 감싸게 배치되고, 주변 영역(S2)의 하부에 배치된다. 절연층(124)은 전기적 절연 재질의 수지물질을 포함한다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 위치결정 격벽의 변형 예들을 도시한 도면이다.
도 7a를 참조하면, 도 7a는 제1실시예의 위치결정 격벽(12)과 그 형상에 차이점이 존재한다. 도 7a의 변형예에 따른 위치결정 격벽(12)의 평면 상 형상은 다각형이다. 구체적으로, 위치결정 격벽(12)의 평면상 형상은 사각형이다. 이 때, 센터 영역(S1)의 평면 상 형상도 사각형으로 형성된다.
도 7b를 참조하면, 도 7b는 제1실시예의 위치결정 격벽(12)과 그 형상에 차이점이 존재한다. 도 7b의 변형예에 따른 위치결정 격벽(12)은 상부에서 보아 센터 영역(S1)을 감싸는 경계선 상에 비 연속적으로 배치된다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자의 변형 예들을 도시한 도면이다.
도 8a를 참조하면, 도 8a는 제1실시예와 비교하면 발광소자(100)의 형상에 차이점이 존재한다. 도 8a의 변형예에 따른 발광 구조물(110)의 평면 상 형상은 다각형이다. 구체적으로, 발광 구조물(110)의 평면상 형상은 사각형이다.
또한, 센터 영역(S1)의 평면 상 형상은 발광 구조물(110)의 형상과 대응되는 사각형을 가진다.
도 8b를 참조하면, 도 8b는 제1실시예와 비교하면 발광소자(100)의 형상에 차이점이 존재한다. 도 8a의 변형예에 따른 발광 구조물(110)의 평면 상 형상은 사각형이고, 센터 영역(S1)의 평면 상 형상은 원 형이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 9a를 참조하면, 먼저, 상부에 하부배선(11)이 배치된 하부기판(10)이 준비된다. 하부기판(10) 상에 위치결정 격벽(12)을 형성된다. 위치결정 격벽(12)에 의해 정의된 공간 내부에 금속 본딩층(13)이 위치된다.
도 9b 및 도 9c를 참조하면, 금속 본딩층(13)과 발광소자(100)의 제1전극(121) 사이에 작용하는 모세관력에 의해 다수의 발광소자(100)를 각각의 화소영역(P)에 정렬된다. 구체적으로, 다수의 발광소자(100)가 들어있는 용액이 담긴 용기에 금속 본딩층(13)이 형성된 하부기판(10)이 담겨지고, 진동이 가해진다. 용액 내에서 금속 본딩층(13)과 발광소자(100)의 제1전극(121) 사이에 작용하는 모세관력에 의해 발광소자(100)가 각각의 화소영역(P)에 정렬된다. 이 때, 금속 본딩층(13)이 융해되도록 열을 가한다. 융해된 금속 본딩층(13)에 의해 제1전극(121)이 하부배선(11) 상에 결합된다.
이 때, 발광소자(100)는 제1전극(121)과, 발광 구조물(110)만 형성된 상태로 용액에 담기게 된다. 제2전극(122)이 형성되면, 제2전극(122)과 하부배선(11)이 연결되는 불량이 발생되기 때문이다.
이 때, 위치결정 격벽(12)과, 센터 영역(S1)의 형상에 의해 하나의 화소영역(P)에 2개 이상의 발광소자(100)가 정렬되는 것이 방지된다. 센터 영역(S1)이 원형으로 형성되어서, 발광 구조물(110)이 회전되더라도, 발광 구조물(110)의 센터 영역(S1)이 위치결정 격벽(12)의 내부로 쉽게 내삽된다.
도 9d를 참조하면, 이후, 발광소자(100)에 제2전극(122)이 형성된다. 발광소자(100) 사이의 공극에 몰딩재가 충진되어 평탄화 된다. 이후, 발광소자(100) 상에 상부배선(20) 및 컬러기판(30)이 배치된다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 표시장치의 단면도, 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 하부기판의 평면도, 도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 제2실시예의 표시장치(1A)는 제1실시예와 비교하면, 발광소자(100A)의 구조와, 하부기판(10) 및 발광소자(100A) 중 어느 하나에 위치되는 자성부와 다른 하나에 위치되는 반응부를 더 포함하는 차이점을 가진다. 이하, 제2실시예에서는 제1실시예와의 차이점 위주로 설명하고, 특별한 설명이 없는 부분은 제1실시예와 동일하다.
제2실시예의 표시장치(1A)는 상부에 적어도 2개의 하부배선(11)이 배치되는 하부기판(10), 하부배선(11)들과 전기적으로 연결되는 제1전극(121)과 광을 생성하는 발광 구조물(110)을 가지는 적어도 2개의 발광소자(100A), 하부기판(10)과 발광소자(100A) 중 어느 하나에 위치되는 자성부 및 하부기판(10)과 발광소자(100A) 중 다른 하나에 위치되어 자성부와 인력이 작용되는 반응부를 포함한다.
제2실시예는 제1실시예의 위치결정 격벽(12)이 생략된다. 제2실시예는 자성부와 반응부 사이에 작용하는 자력에 의해 하나의 화소영역(P)에 하나의 발광소자(100A)가 자가 정렬된다.
하부배선(11) 상에는 제1실시예와 동일하게 발광소자(100A)가 위치될 영역에 금속 본딩층(13)이 배치된다.
제2실시예의 발광소자(100A)는 제1실시예의 발광소자(100)와 비교하면, 발광소자(100A)의 하부에 센터 영역(S1)과 주변 영역(S2)의 구분이 없다. 즉, 발광소자(100A)의 하부는 평평하게 형성된다.
특히, 도 12를 참조하면, 제2실시예의 발광소자(100A)는 발광 구조물(110)과, 제1전극(121) 및 제2전극(122)을 포함한다. 제2실시예의 표시장치(1A)는 제2전극(122)과 전기적으로 연결되는 상부배선(20)과, 발광소자(100A) 상에 배치되는 컬러기판(30)을 더 포함한다.
발광 구조물(110)은 1도전형 반도체층(111), 제1도전형 반도체층(111) 상에 위치하는 활성층(112) 및 활성층(112) 상에 위치하는 제2도전형 반도체층(113)을 포함한다.
제1전극(121)은 제1도전형 반도체층(111)의 하부에 노출되고, 제2전극(122)은 제2도전형 반도체층(113)의 상부에 노출된다.
또한, 제2실시예는 절연층(124)을 더 포함한다. 절연층(124)은 적어도 발광 구조물(110)의 측면을 감싸게 배치된다.
복수의 발광소자(100A)는 자성부와 반응부의 인력에 의해 하부기판(10)의 하부배선(11) 상에 정렬된다.
자성부는 자력을 가지는 물질이다. 예를 들면, 자성부는 마그네틱을 포함한다. 자성부는 영구자석 또는 일시자석을 포함한다. 자성부는 하부기판(10)과 발광소자(100A) 중 어느 하나에 위치된다. 다만, 자성부가 마그네틱으로 구성되는 경우, 발광소자(100A)에 마그네틱을 위치시키는 작업이 어렵기 때문에, 자성부는 하부기판(10)에 위치되는 것이 바람직하다.
이러한 자성부들은 하부기판(10)에서 발광소자(100A)가 정렬위치를 정의한다. 자성부들은 화소영역(P)과 대응되는 하부기판(10)에 배열된다. 구체적으로, 자성부들은 화소영역(P)과 수직적으로 중첩되는 하부배선(11)들의 일부와 수직적으로 중첩되게 배치된다.
자성부들은 하부배선(11)의 하부에 위치될 수 있다. 즉, 자성부들은 하부배선(11)과 하부기판(10) 사이에 위치될 수 있다. 또한, 자성부들은 하부기판(10)의 내부 또는 하부기판(10)의 하면에 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 자성부는 하부기판(10)에 매몰된 제1자성부(14)를 포함할 수 있다.
자성부의 면적이 너무 넓은 경우, 복수 개의 발광소자(100A)가 하나의 화소영역(P)에 배열될 수 있다. 따라서, 자성부들의 평면 상 형상은 제1전극(121)과 대응되게 형성된다. 구체적으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 자성부들의 평면 상 형상은 원 형상이다. 또한, 자성부들의 면적 및 폭은 제1전극(121)의 면적 및 폭 보다 작게 형성된다.
이 때, 금속 본딩층(13)은 자성부와 수직적으로 중첩되게 배치된다. 금속 본딩층(13)의 중앙에 자성부가 수직적으로 중첩되게 배치되고, 금속 본딩층(13)의 테두리에는 자성부가 수직적으로 중첩되지 않게 배치된다.
반응부는 자성부의 자력에 반응하여 자성부와 인력이 발생된다.
예를 들면, 반응부는 자성부와 인력이 작용되는 마그네틱을 포함한다. 구체적으로, 자성부는 제1극성을 가지는 마그네틱이고, 반응부는 제1극성와 반대극성인 제2극성을 가지는 마그네틱이다.
다른 예를 들면, 반응부는 자성부와 인력이 작용되는 자성금속을 포함한다. 자성금속은 금속으로써 마그네틱의 자력에 인력을 받는 자성체를 포함한다. 자성금속은 강자성체를 포함한다. 구체적으로, 반응부는 Ni, Cr, Mo 및 Fe 중 어느 하나의 원소를 포함하거나, 이들 원소들의 합금이다.
반응부는 하부기판(10)과 발광소자(100A) 중 다른 하나에 위치된다. 반응부는 자성금속으로 이루어지므로, 반응부는 발광소자(100A)에 위치되는 것이 바람직하다.
반응부는 도전체이므로, 전기적 쇼트를 방지하기 위해 발광소자(100A)의 성장 과정 중에 제1전극(121) 또는/및 제2전극(122)과 전기적으로 연결되게 구성된다. 구체적으로, 반응부는 제1전극(121) 또는/및 제2전극(122)과 함께 증착 또는 스퍼터링 방법으로 형성되는 것이 바람직하다.
특히, 도 12를 참조하면, 반응부는 반응부는 제1전극(121)과 제1도전형 반도체층(111) 사이에 위치되는 제1자성전극(131)으로 구현된다. 따라서, 제1도전형 반도체층(111)의 하부에 제1자성전극(131)이 위치되고, 제1자성전극(131)의 하부에 제1전극(121)이 위치된다.
물론, 제1자성전극(131)과 제1도전형 반도체층(111)의 결합력 향상을 위해 제1자성전극(131)과 제1도전형 반도체층(111)의 사이에 본딩층(134)이 위치될 수도 있다. 본딩층(134)은 Sn, Ag, Cu, Pb, Al, Bi, Cd, Fe, In, Ni, Sb, Zn, Co, Au 중 적어도 어느 한 원소 또는 이들 원소들의 합성물이다. 또한, 본딩층(134)과 제1자성전극(131)은 하나의 층으로 구현될 수도 있다.
제1자성전극(131)은 전기적으로 도전체이고, 자성부의 자력과 인력이 발생하는 자성금속을 포함한다. 제1자성전극(131)은 Ni, Cr, Mo 및 Fe 중 어느 하나의 원소를 포함하거나, 이들 원소들의 합금이다.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.
도 13을 참조하면, 제3실시예에 따른 표시장치(1B)는 제2실시예와 비교하면, 제2자성부(15)와, 제2자성전극(132)을 더 포함한다.
자성부는 제1자성부(14)와 제2자성부(15)를 포함하거나, 제2자성부(15)만 포함하거나, 제1자성부(14)만 포함할 수 있다. 도 13에는 자성부가 제1자성부(14)와 제2자성부(15)를 포함하는 것을 도시하고 있다.
자성부의 자력이 약한 경우, 발광소자(100A)의 정위치 정렬확률이 떨어지므로, 자성부를 복수 개로 구비할 수 있다. 즉, 하나의 화소영역(P)에 복수개의 자성부가 구비된다.
제2자성부(15)는 하부기판(10)의 하면에 위치된다. 구체적으로, 제2자성부(15)는 제1자성부(14)와 수직적으로 중첩되게 배치되고, 제1자성부(14)와 대응되는 형상과 크기를 가진다.
반응부는 제1자성전극(131)과 제2자성전극(132)을 포함하거나, 제1자성전극(131)만 포함할 수 있다. 도 13에는 반응부가 제1자성전극(131)과 제2자성전극(132)을 포함하는 것으로 도시된다.
제2자성전극(132)은 제2전극(122)과 전기적으로 연결된다. 제2자성전극(132)은 제2전극(122)과 제2도전형 반도체층(113) 사이에 위치된다. 제2자성전극(132)은 제1자성전극(131) 만으로 자력의 부족한 경우 자력을 보충한다.
도 14a는 본 발명의 제4실시예에 따른 표시장치의 단면도, 도 14b는 본 발명의 제4실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
제4실시예의 따른 표시장치(1C)는 제2실시예의 표시장치와 비교하면, 발광소자(100C)의 형상에 차이점이 존재한다.
제4실시예의 발광소자(100C)는 발광 구조물(110)이 센터 영역(S1)과, 주변 영역(S2)으로 구획되고, 제1전극(121), 제1자성전극(131)이 센터 영역(S1)에 위치된다. 물론, 센터 영역(S1)과 주변 영역(S2)은 제1실시예서 설명한 것과 동일하다.
따라서, 하나의 화소영역(P)에 복수 개의 발광소자(100C)가 위치될 확률이 줄어들게 된다.
도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 15a를 참조하면, 먼저, 상부에 하부배선(11)이 배치된 하부기판(10)이 준비된다. 하부기판(10)에 제1자성부(14)를 형성된다. 화소영역(P)에 대응되는 하부배선(11) 상에 금속 본딩층(13)이 위치된다.
도 15b 및 도 15c를 참조하면, 금속 본딩층(13)과 발광소자(100A)의 제1전극(121) 사이에 작용하는 모세관력과, 제1자성부(14)와 발광소자(100A)의 제1자성전극(131) 사이에 작용하는 인력에 의해 다수의 발광소자(100A)를 각각의 화소영역(P)에 정렬된다. 구체적으로, 다수의 발광소자(100A)가 들어있는 용액이 담긴 용기에 하부기판(10)이 담겨지고, 진동이 가해진다. 용액 내에서 자력과 모세관력에 의해 발광소자(100A)가 각각의 화소영역(P)에 정렬된다. 이 때, 금속 본딩층(13)이 융해되도록 열을 가한다. 융해된 금속 본딩층(13)에 의해 제1전극(121)이 하부배선(11) 상에 결합된다.
이 때, 발광소자(100A)에는 제1전극(121)과, 제1자성전극(131)과, 발광 구조물(110)만 형성된 상태로 용액에 담기게 된다. 제2전극(122)이 형성되면, 제2전극(122)과 하부배선(11)이 연결되는 불량이 발생되기 때문이다.
이후, 발광소자(100A)에 제2전극(122)이 형성된다. 발광소자(100A) 사이의 공극에 몰딩재를 충진되어 평탄화 된다. 이후, 발광소자(100A) 상에 상부배선(20) 및 컬러기판(30)이 배치된다.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다
10: 하부기판
11: 하부배선
20: 상부배선
30: 컬러기판
100: 발광소자
11: 하부배선
20: 상부배선
30: 컬러기판
100: 발광소자
Claims (20)
- 상부에 적어도 2개의 하부배선이 배치되는 하부기판;
상기 하부배선들과 전기적으로 연결되는 제1전극과 광을 생성하는 발광 구조물을 가지는 적어도 2개의 발광소자;
상기 하부기판과 상기 발광소자 중 어느 하나에 위치되고 자성을 가지는 자성부; 및
상기 하부기판과 상기 발광소자 중 다른 하나에 위치되어 상기 자성부와 인력이 작용되는 반응부를 포함하고,
상기 자성부는 상기 하부기판에 수용되는 제1자성부와,
상기 하부기판의 하면에 위치되는 제2자성부를 포함하며,
상기 자성부들은 상기 하부배선들의 일부와 수직적으로 중첩되게 배치되고,
상기 자성부들은 상기 하부배선의 하부에 위치되는 표시장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 발광소자는 상기 자성부와 상기 반응부의 인력에 의해 상기 하부기판의 하부배선 상에 정렬되는 것을 특징으로 하는 표시장치. - 제1항에 있어서,
상기 자성부는 제1극성을 가지는 마그네틱이고, 상기 반응부는 상기 제1극성와 반대극성인 제2극성을 가지는 마그네틱인 표시장치. - 제1항에 있어서,
상기 자성부는 마그네틱이고, 상기 반응부는 자성금속을 포함하는 표시장치. - 제4항에 있어서,
상기 발광 구조물은,
상기 제1전극 상에 위치되는 제1도전형 반도체층;
상기 제1도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층; 및
상기 활성층 상에 위치하는 제2도전형 반도체층;을 포함하고,
상기 반응부는 상기 제1전극과 상기 제1도전형 반도체층 사이에 위치되는 제1자성전극을 포함하는 표시장치. - 제4항에 있어서,
상기 발광 구조물은,
상기 제1전극 상에 위치되는 제1도전형 반도체층;
상기 제1도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층; 및
상기 활성층 상에 위치하는 제2도전형 반도체층;을 포함하고,
상기 발광소자는 상기 제2도전형 반도체층 상에 위치되는 제2전극을 더 포함하고,
상기 반응부는 상기 제2전극과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 위치되는 제2자성전극을 포함하는 표시장치. - 제5항에 있어서,
상기 발광소자는 상기 반응부와 상기 제1도전형 반도체층 사이에 배치되는 본딩층을 더 포함하는 표시장치. - 제4항에 있어서,
상기 반응부는 Ni, Cr, Mo 및 Fe 중 어느 하나의 원소를 포함하거나, 이들 원소들의 합금인 표시장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1전극은 Au, Pt 및 Ag 중 적어도 어느 하나의 원소를 포함하는 표시장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 자성부들의 면적은 상기 제1전극의 면적 보다 작은 표시장치. - 제1항에 있어서,
상기 하부배선 상에서 상기 자성부와 수직적으로 중첩되게 배치되고, 상기 제1전극과 접착되는 금속 본딩층을 더 포함하는 표시장치. - 제14항에 있어서,
상기 금속 본딩층과 상기 제1전극은 서로 모세관력이 작용되는 것을 특징으로 하는 표시장치. - 제14항에 있어서,
상기 금속 본딩층은 Sn, Ag, Cu, Pb, Al, Bi, Cd, Fe, In, Ni, Sb, Zn, Co, Au 중 적어도 어느 한 원소 또는 이들 원소들의 합성물인 표시장치. - 제1항에 있어서,
상기 발광 구조물은
상기 제1전극이 위치되는 센터 영역과,
상기 센터 영역을 감싸게 형성되는 주변 영역을 포함하며,
상기 센터 영역은 상기 주변 영역과 단차를 가지는 것을 특징으로 하는 표시장치. - 제17항에 있어서,
상기 하부기판의 상부에 상기 하부배선의 일부를 내부에 수용하게 배치되어 상기 발광소자의 제1전극이 정렬되는 위치를 결정하는 위치결정 격벽을 더 포함하는 표시장치. - 제18항에 있어서,
상기 위치결정 격벽에 의해 정의되는 공간은 상기 센터 영역과 대응되는 형상을 가지는 표시장치. - 제6항에 있어서,
상기 제2전극과 전기적으로 연결되는 상부배선과,
상기 발광소자 상에 배치되어 상기 발광소자에서 생성되는 광의 파장을 변환하는 컬러기판을 더 포함하는 표시장치.
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