KR102528300B1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 기판, 상기 기판 상의 발광 다이오드, 상기 기판 상에 위치하고, 상기 발광 다이오드를 수용하는 오목부를 구비한 화소 정의막, 상기 발광 다이오드와 상기 화소 정의막 사이의 공간을 채우는 광안내부 및 상기 발광 다이오드의 상면을 커버하는 광 차단부를 포함하고, 상기 발광 다이오드는, 상기 오목부의 중심으로부터 이격되어 상기 화소 정의막에 인접하게 배치되고, 상기 광안내부는, 상기 발광 다이오드에서 방출된 광을 상기 오목부의 중심을 기준으로 상기 발광 다이오드가 위치한 영역의 반대편 영역으로 안내하는 디스플레이 장치를 개시한다.

Description

디스플레이 장치{Display apparatus}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 발광 다이오드를 활용하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 등의 빛의 형태로 변환시키는 소자로서, 가전제품, 리모콘, 전광판, 각종 자동화 기기 등에 사용되고 있으며, 소형의 핸드 헬드 전자 디바이스부터 대형 디스플레이 장치까지 전자 디바이스의 광범위한 분야에서 발광 다이오드를 활용하는 등 발광 다이오드의 사용 영역이 점차 넓어지고 있다. 그러나, 점광원인 발광 다이오드를 활용하는 디스플레이 장치는, 동일한 발광 영역이라 할지라도 발광 다이오드에 근접한 영역과 발광 다이오드로부터 이격된 영역 사이에 시인성의 차이가 발생하여 표시 품질이 저하될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 표시 품질이 우수한 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 디스플레이 장치는, 기판, 상기 기판 상의 발광 다이오드, 상기 기판 상에 위치하고, 상기 발광 다이오드를 수용하는 오목부를 구비한 화소 정의막, 상기 발광 다이오드와 상기 화소 정의막 사이의 공간을 채우는 광안내부 및 상기 발광 다이오드의 상면을 커버하는 광 차단부를 포함하고, 상기 발광 다이오드는, 상기 오목부의 중심으로부터 이격되어 상기 화소 정의막에 인접하게 배치되고, 상기 광안내부는, 상기 발광 다이오드에서 방출된 광을 상기 오목부의 중심을 기준으로 상기 발광 다이오드가 위치한 영역의 반대편 영역으로 안내할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발광 다이오드는, 상기 오목부의 중심을 향하는 제1 측면과 나머지 측면들을 포함하고, 상기 나머지 측면들 중 적어도 상기 제1 측면의 반대편인 제2 측면에는 광 차단층이 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 광 차단층은 상기 발광 다이오드의 상기 상면상으로 연장될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 광 차단부는, 제1 방향을 따라 연장되어 상기 발광 다이오드와 인접한 상기 화소 정의막 상에 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발광 다이오드는 p-n 다이오드, 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 포함하고, 상기 기판 상에는 상기 제1 컨택 전극과 전기적으로 연결된 제1 전극이 위치하고, 상기 제2 컨택 전극은 상기 광 차단부와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 광 차단부는, 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향을 따라 길게 연장되고, 상기 광 차단부에는 상기 발광 다이오드의 구동을 위한 전압이 인가될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 광안내부 내에는 복수의 산란 입자들이 분산되어 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 산란 입자들은 상기 발광 다이오드로부터 멀어질수록 조밀하게 분포할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 산란 입자들은 형광체일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 광안내부는 표면에 산란 패턴들을 포함하고, 상기 산란 패턴들은 상기 광 차단부에 인접할수록 조밀하게 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 오목부의 바닥면에는 반사 패턴들을 포함하고, 상기 반사 패턴들은 상기 발광 다이오드로부터 멀어질수록 조밀하게 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 오목부의 바닥면에는 상기 발광 다이오드와 전기적으로 연결된 제1 전극이 위치하고, 상기 반사 패턴들은 상기 제1 전극 상에 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발광 다이오드와 상기 광안내부 사이의 몰딩부를 더 포함하고, 상기 발광 다이오드는 n형 반도체층, p형 반도체층 및 상기 n형 반도체층과 상기 p형 반도체층 사이의 중간층을 포함하며, 상기 몰딩부는 적어도 상기 중간층을 에워쌀 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 몰딩부의 굴절율은 상기 광안내부의 굴절율과 상이할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 발광 다이오드는, 상기 디스플레이 장치의 제1 전극과 전기적으로 연결된 제1 컨택 전극 및, 상기 디스플레이 장치의 제2 전극과 전기적으로 연결된 제2 컨택 전극을 포함하고, 상기 광안내부 내에는 복수의 탄소 나노 튜브들이 분산되며, 상기 제1 컨택 전극과 상기 제1 전극 사이의 영역 및 상기 제2 컨택 전극과 상기 제2 전극 사이의 영역 중 적어도 어느 하나의 영역에 배치된 상기 나노 튜브들의 밀도는 나머지 영역에서의 상기 탄소 나노 튜브들의 밀도보다 클 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 오목부를 에워싸는 상기 화소 정의막의 내측면에는 반사층이 위치할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 오목부는, 서로 인접한 제1 오목부와 제2 오목부를 포함하고, 상기 발광 다이오드는, 상기 제1 오목부와 상기 제2 오목부에 각각 수용된 제1 발광 다이오드와 제2 발광 다이오드를 포함하며, 상기 광 차단부는 상기 제1 발광 다이오드의 상면 및 상기 제2 발광 다이오드의 상면을 동시에 커버할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 발광 다이오드와 상기 제2 발광 다이오드는 상기 제1 오목부와 상기 제2 오목부 사이에 위치한 상기 화소 정의막에 인접하여 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 광 차단부는 상기 제1 발광 다이오드의 상면, 상기 제2 발광 다이오드의 상면 및 상기 제1 오목부와 상기 제2 오목부 사이에 위치한 상기 화소 정의막 상에 위치할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 디스플레이 장치는, 기판, 상기 기판 상의 발광 다이오드, 상기 기판 상에 위치하고, 상기 발광 다이오드를 수용하는 오목부를 구비한 화소 정의막 및 상기 발광 다이오드의 상면을 커버하는 광 차단부를 포함하고, 상기 발광 다이오드는, 상기 오목부의 중심으로부터 이격되어 상기 화소 정의막에 인접하게 배치되고, 상기 발광 다이오드는, 상기 오목부의 중심을 향하는 제1 측면과 나머지 측면들을 포함하고, 상기 나머지 측면들 중 적어도 상기 제1 측면의 반대편인 제2 측면에는 광 차단층이 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 발광 다이오드가 점광원으로 인식되는 것을 방지하고, 발광영역 전체에서 균일한 발광을 할 수 있으므로, 디스플레이 장치의 표시 품질이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치에 배치된 픽셀의 일 예를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 디스플레이 장치에 포함된 발광 다이오드의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5 내지 도 10은 도 2의 I-I'단면의 다른 예들을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 11은 도 1의 디스플레이 장치의 픽셀 구조의 일 예를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 12는 도 11의 II-II'단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 13은 도 1의 디스플레이 장치의 픽셀 구조의 다른 예를 개략적으로 도시한 평면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 각 도면에서, 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
각 구성요소의 설명에 있어서, 상(on)에 또는 하(under)에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(on)과 하(under)는 직접 또는 다른 구성요소를 개재하여 형성되는 것을 모두 포함하며, 상(on) 및 하(under)에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 평면도, 도 2는 도 1의 디스플레이 장치에 배치된 픽셀의 일 예를 개략적으로 도시한 평면도, 도 3은 도 2의 I-I'단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도, 그리고 도 4는 도 1의 디스플레이 장치에 포함된 발광 다이오드의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 표시부(110) 및 드라이버(120)를 포함할 수 있다. 표시부(110)는 기판 상에 배열된 복수의 픽셀(P)들을 포함할 수 있다. 드라이버(120)는 픽셀(P)에 연결된 스캔선으로 스캔 신호를 인가하는 스캔 드라이버 및 데이터선으로 데이터 신호를 인가하는 데이터 드라이버를 포함할 수 있다.
드라이버(120)는 픽셀(P)들이 배열된 표시부(110) 주변인 기판의 비표시부에 배치될 수 있다. 드라이버(120)는 집적 회로 칩의 형태로 형성되어 표시부(110)가 형성된 기판 위에 직접 장착되거나, 연성인쇄회로필름(flexible printed circuit film) 위에 장착되거나 TCP(tape carrier package)의 형태로 기판에 부착되거나, 기판에 직접 형성될 수도 있다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 각 픽셀(P)은 발광 다이오드(LED, 300) 및 발광 다이오드(300)에 연결된 픽셀 회로를 포함할 수 있다. 픽셀 회로는 적어도 하나의 트랜지스터(TFT) 및 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 픽셀 회로는 서로 교차하는 스캔선 및 데이터선과 각각 연결된다.
기판(101) 상에는 트랜지스터(TFT) 및 발광 다이오드(300)가 위치할 수 있다. 선택적 실시예로써 기판(101) 상에는 버퍼층(111)이 더 구비될 수 있다.
기판(101)은 다양한 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(101)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 그러나, 기판(101)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 투명한 플라스틱 재질로 형성되어 가요성을 가질 수 있다. 플라스틱 재질은 절연성 유기물인 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유기물일 수 있다.
화상이 기판(101)방향으로 구현되는 배면 발광형인 경우에 기판(101)은 투명한 재질로 형성해야 한다. 그러나 화상이 기판(101)의 반대 방향으로 구현되는 전면 발광형인 경우에 기판(101)은 반드시 투명한 재질로 형성할 필요는 없다. 이 경우 금속으로 기판(101)을 형성할 수 있다.
금속으로 기판(101)을 형성할 경우 기판(101)은 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 스테인레스 스틸(SUS), Invar 합금, Inconel 합금 및 Kovar 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
버퍼층(111)은 기판(101)의 상부에 평탄면을 제공할 수 있고, 이물 또는 습기가 기판(101)을 통하여 침투하는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(111)은 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 알루미늄옥사이드, 알루미늄나이트라이드, 티타늄옥사이드 또는 티타늄나이트라이드 등의 무기물이나, 폴리이미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 유기물을 함유할 수 있고, 예시한 재료들 중 복수의 적층체로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)는 활성층(210), 게이트 전극(220), 소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)을 포함할 수 있다.
이하에서는 박막 트랜지스터(TFT)가 활성층(210), 게이트 전극(220), 소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)이 순차적으로 형성된 탑 게이트 타입(top gate type)인 경우를 설명한다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 바텀 게이트 타입(bottom gate type) 등 다양한 타입의 박막 트랜지스터(TFT)가 채용될 수 있다.
활성층(210)은 반도체 물질, 예컨대 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 다결정 실리콘(poly crystalline silicon)을 포함할 수 있다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 활성층(210)은 다양한 물질을 함유할 수 있다. 선택적 실시예로서 활성층(210)은 유기 반도체 물질 등을 함유할 수 있다.
또 다른 선택적 실시예로서, 활성층(210)은 산화물 반도체 물질을 함유할 수 있다. 예컨대, 활성층(210)은 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge) 등과 같은 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(103:gate insulating layer)은 활성층(210) 상에 형성된다. 게이트 절연막(113)은 활성층(210)과 게이트 전극(220)을 절연하는 역할을 한다. 게이트 절연막(113)은 실리콘산화물 및/또는 실리콘질화물 등의 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(220)은 게이트 절연막(113)의 상부에 형성된다. 게이트 전극(220)은 박막 트랜지스터(TFT)에 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결될 수 있다.
게이트 전극(220)은 저저항 금속 물질로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(220)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(220)상에는 층간 절연막(115)이 형성된다. 층간 절연막(115)은 소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)과 게이트 전극(220)을 절연한다. 층간 절연막(115)은 무기 물질로 이루어진 막이 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 예컨대 무기 물질은 금속 산화물 또는 금속 질화물일 수 있으며, 구체적으로 무기 물질은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZrO2) 등을 포함할 수 있다.
층간 절연막(115) 상에 소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)이 형성된다. 소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)은 활성층(210)의 소스 영역과 드레인 영역에 각각 전기적으로 연결된다.
평탄화층(117)은 박막 트랜지스터(TFT) 상에 형성된다. 평탄화층(117)은 박막 트랜지스터(TFT)를 덮도록 형성되어, 박막 트랜지스터(TFT)로부터 비롯된 단차를 해소하고 상면을 평탄하게 한다.
평탄화층(117)은 유기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 유기 물질은 Polymethylmethacrylate(PMMA)나, Polystylene(PS)과 같은 일반 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함할 수 있다. 또한, 평탄화층(117)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층체로 형성될 수도 있다.
평탄화층(117)상에는 제1 전극(510)이 위치한다. 제1 전극(510)은 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(510)은 평탄화층(117)에 형성된 컨택홀을 통하여 소스 전극(230a) 또는 드레인 전극(230b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(510)은 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예를 들면 아일랜드 형태로 패터닝되어 오목부(430)의 바닥면에 위치할 수 있다.
제1 전극(510)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막 상에 형성된 투명 또는 반투명 전극층을 구비할 수 있다. 투명 또는 반투명 전극층은 인듐틴옥사이드(ITO; indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO; indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO; zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3; indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO; indium gallium oxide) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO; aluminum zinc oxide)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.
평탄화층(117)상에는 발광 영역을 정의하는 화소 정의막(400)이 배치될 수 있다. 화소 정의막(400)은 발광 다이오드(300)가 수용될 오목부(430)를 포함할 수 있다. 화소 정의막(400)의 높이는 발광 다이오드(300)의 높이 및 시야각에 의해 결정될 수 있다. 오목부(430)의 크기(폭)는 디스플레이 장치(100)의 해상도, 픽셀 밀도 등에 의해 결정될 수 있다. 한편, 도 2에는 오목부(430)가 대략 사각형인 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않고, 오목부(430)는 다각형, 직사각형, 원형, 원뿔형, 타원형, 삼각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
화소 정의막(400)은 광의 적어도 일부를 흡수하는 물질, 또는 광 반사 물질, 또는 광 산란 물질을 포함할 수 있다. 화소 정의막(400)은 가시광(예를 들어, 380nm 내지 750nm 파장 범위의 광)에 대해 반투명 또는 불투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 화소 정의막(400)은 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르설폰, 폴리비닐부티랄, 폴리페닐렌에테르, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 노보넨계(norbornene system) 수지, 메타크릴 수지, 환상 폴리올레핀계 등의 열가소성 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 아크릴수지, 비닐 에스테르 수지, 이미드계 수지, 우레탄계 수지, 우레아(urea)수지, 멜라민(melamine) 수지 등의 열경화성 수지, 혹은 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트 등의 유기 절연 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로, 화소 정의막(400)은 SiOx, SiNx, SiNxOy, AlOx, TiOx, TaOx, ZnOx 등의 무기산화물, 무기질화물 등의 무기 절연 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
선택적 실시예에서, 화소 정의막(400)은 블랙 매트릭스(black matrix) 재료와 같은 불투명 재료로 형성될 수 있다. 절연성 블랙 매트릭스 재료로는 유기 수지, 글래스 페이스트(glass paste) 및 흑색 안료를 포함하는 수지 또는 페이스트, 금속 입자, 예컨대 니켈, 알루미늄, 몰리브덴 및 그의 합금, 금속 산화물 입자(예를 들어, 크롬 산화물), 또는 금속 질화물 입자(예를 들어, 크롬 질화물) 등을 포함할 수 있다.
선택적 실시예로써, 오목부(430)를 에워싸는 화소 정의막(400)의 내측면에는 반사층이 위치할 수 있다. 반사층은 일 예로, 고반사율을 갖는 분산된 브래그 반사체(DBR) 또는 금속으로 형성된 미러 반사체일 수 있다. 이에 의해, 발광 다이오드(300)에서 방출된 광은 화소 정의막(400)의 내측면에서 반사될 수 있다.
오목부(430)에는 발광 다이오드(300)가 배치된다. 발광 다이오드(300)는 도 4에 도시된 바와 같이, p-n 다이오드, 제1 컨택 전극(BE) 및 제2 컨택 전극(TE)을 포함할 수 있다.
p-n 다이오드는 제1 반도체층(PS), 제2 반도체층(NS) 및, 제1 반도체층(PS)과 제2 반도체층(NS) 사이의 중간층(LL)을 포함할 수 있다.
제1 반도체층(PS)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. p형 반도체층은 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. 제1 반도체층(PS)에는 제1 컨택 전극(BE)이 형성될 수 있다.
제2 반도체층(NS)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함하여 형성될 수 있다. n형 반도체층은 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 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 반도체층(NS)에는 제2 컨택 전극(TE)이 형성될 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 제1 반도체층(PS)이 n형 반도체층을 포함하고, 제2 반도체층(NS)이 p형 반도체층을 포함할 수도 있다.
중간층(LL)은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다. 중간층(LL)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well)로 형성될 수 있다. 또한, 양자선(Quantum wire)구조 또는 양자점(Quantum dot)구조를 포함할 수도 있다.
제1 컨택 전극(BE) 및/또는 제2 컨택 전극(TE)은 하나 이상의 층을 포함할 수 있으며, 금속, 전도성 산화물 및 전도성 중합체들을 포함한 다양한 전도성 재료로 형성될 수 있다.
발광 다이오드(300)는 오목부(430)의 중심으로부터 이격되어 화소 정의막(400)에 인접하게 배치될 수 있으며, 발광 다이오드(300)의 상면은 광 차단부(530)에 의해 커버될 수 있다. 한편, 발광 다이오드(300)는 역테이퍼 형상을 가지도록 형성되어, 인접한 화소 정의막(400)의 내측면과 접하도록 배치될 수 있다.
광 차단부(530)는 발광 다이오드(300)보다 큰 면적을 가질 수 있어서, 발광 다이오드(300)를 완전히 덮을 수 있다. 광 차단부(530)는 제1 방향(-X)을 따라 연장되어 발광 다이오드(300)와 인접한 화소 정의막(400)상에 위치할 수 있다. 따라서, 발광 다이오드(300)가 점광원으로 인식되는 것을 방지할 수 있다.
일 예로, 광 차단부(530)는 블랙 매트릭스일 수 있다. 또 다른 실시예로, 광 차단부(530)는 제2 컨택 전극(TE)과 전기적으로 연결되어 발광 다이오드(300)에 구동을 위한 전압을 인가하는 제2 전극일 수 있다.
제2 전극이 광 차단부(530)인 경우, 광 차단부(530)는 광을 흡수할 수 있는 금속 재질 또는 반사할 수 있는 금속 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 광 차단부(530)는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성될 수 있다. 또한, 광 차단부(530)는 제1 방향(-X)과 상이한 제2 방향(Y)을 따라 길게 연장되어, 공통 전원을 공급하는 전압선과 연결될 수 있다.
일 예로, 광 차단부(530)은 발광 다이오드(300)에 구동을 위한 전압을 인가하는 제2 전극 및 상기 전극 상에 배치되어 있는 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다.
발광 다이오드(300)와 화소 정의막(400) 사이의 공간은 광안내부(520)에 의해 채워질 수 있다. 광안내부(520)은 일 예로, 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. 광안내부(520)는 발광 다이오드(300)의 상부, 예컨대 제2 컨택 전극(TE)은 커버하지 않는 높이로 형성되어, 제2 컨택 전극(TE)은 노출될 수 있으며, 광안내부(520) 상부에는 노출된 제2 컨택 전극(TE)과 전기적으로 연결되는 광 차단부(530)가 배치될 수 있다.
광안내부(520)는 발광 다이오드(300)에서 방출된 광을 오목부(430)의 중심을 기준으로 발광 다이오드(300)가 위치한 영역의 반대편 영역으로 안내할 수 있다. 이를 위해, 광안내부(520)의 굴절율은 광안내부(520) 상에서 광안내부(520)와 접하여 배치된 LiF 층과 같은 보호층의 굴절율 보다 클 수 있다. 따라서, 발광 다이오드(300)에서 발생한 광이 광안내부(520)와 보호층의 계면에서 전반사가 일어날 수 있고, 이에 의해 발광 다이오드(300)에서 발생한 광은 발광 다이오드(300)와 이격된 영역까지 전달될 수 있다. 따라서, 발광 다이오드(300)가 위치하는 영역이 더 밝게 보이는 광의 집중현상이 방지되고, 픽셀(P)은 발광영역에서 균일한 발광을 할 수 있게 되어, 디스플레이 장치(100)의 표시 품질이 향상될 수 있다.
한편, 발광 다이오드(300)는 직선형 측벽, 또는 위에서 아래 또는 아래에서 위로 테이퍼진 측벽을 가질 수 있다. 즉, 발광 다이오드(300)는 오목부(430)의 중심을 향하는 제1 측면(S1)과 나머지 측면들을 포함하는데, 나머지 측면들 중 적어도 제1 측면(S1)의 반대편인 제2 측면(S2)에는 광 차단층(310)이 배치될 수 있다. 따라서, 발광 다이오드(300)에서 발생된 광이 제2 측면(S2)을 통해 방출되는 것을 방지할 수 있으므로, 빛 샘 등의 현상을 차단할 수 있다.
광 차단층(310)은 발광 다이오드(300)의 제1 반도체층(PS)과 제2 반도체층(NS) 간의 단락을 방지하기 위해 절연물질로 이루어질 수 있으며, 제1 측면(S1)과 제2 측면(S2)을 잇는 나머지 측면들에도 배치되어 발광 다이오드(300)에서 발생한 광이 제1 측면(S1)을 통해 집중적으로 방출될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 광 차단층(310)은 발광 다이오드(300)의 상면상으로 연장되어, 발광 다이오드(300)의 위치를 외부에서 인식하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 이때, 제2 컨택 전극(TE)은 컨택 홀 등을 통해 제2 반도체층(NS)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제1 측면(S1)의 면적은 제1 측면(S1)과 제2 측면(S2)을 잇는 나머지 측면들의 면적보다 크게 형성될 수 있다. 이를 통하여 제1 측면(S1)으로부터 방출되는 광량이 증가할 수 있고, 이에 따라, 오목부(430)의 중심방향(X)으로 용이하게 광을 전달할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 4에서는 제1 컨택 전극(BE)과 제2 컨택 전극(TE)이 서로 반대측에 위치한 수직형 발광 다이오드(300)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한하지 않는다. 발광 다이오드(300)는 제1 컨택 전극(BE)과 제2 컨택 전극(TE)이 같은 방향을 향해 배치된 수평형 또는 플립형 발광소자일 수 있다. 이 경우, 제1 전극(510) 및 제2 컨택 전극(TE)과 전기적으로 연결되는 제2 전극(미도시)의 위치는 제1 컨택 전극(BE) 및 제2 컨택 전극(TE)의 위치에 대응하게 배치될 수 있으며, 광 차단부(530)는 블랙 매트릭스 등으로 형성될 수 있다.
도 5 내지 도 10은 도 2의 I-I'단면의 다른 예들을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 5를 참조하면, 기판(101) 상에 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된 발광 다이오드(300) 및 발광 다이오드(300)를 수용하는 오목부를 구비한 화소 정의막(400)이 위치할 수 있다. 기판(101), 박막 트랜지스터(TFT), 발광 다이오드(300) 및 화소 정의막(400)은 도 1 내지 도 4에서 도시하고 설명한 바와 동일하므로, 반복하여 설명하지 않는다.
또한, 도 5에서는 발광 다이오드(300)가 발광 다이오드(300)의 반대측에 배치된 제1 전극(510) 및 광 차단부(530)와 전기적으로 연결된 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드(300)는 동일한 측에 배치된 제1 전극(510) 및 제2 전극(미도시)과 연결될 수 있다. 이때, 발광 다이오드(300)를 커버하는 광 차단부(530)는 블랙 매트릭스 등으로 형성될 수 있다.
오목부에는 광안내부(520)가 충진되어, 화소 정의막(400)과 인접하게 배치된 발광 다이오드(300)로부터 발생된 광을 발광 다이오드(300)와 이격된 영역까지 전달시킬 수 있다.
또한, 광안내부(520) 내에는 산란 입자(522)들이 분산될 수 있다. 산란 입자(522)들은 TiO2, SiO2 등으로 이루어질 수 있으며, 발광 다이오드(300)에서 방출된 광을 산란하고 난반사하여 외부로의 배출을 더욱 효과적으로 할 수 있다.
한편, 산란 입자(522)들은 형광체들 일 수 있다. 형광체는 발광 다이오드(300)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 적어도 하나일 수 있다. 형광체인 산란 입자(522)는 발광 다이오드(300)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다.
예를 들어, 발광 다이오드(300)가 청색 발광 다이오드이고 산란 입자(522)가 황색 형광체인 경우, 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기 되어 황색 빛을 방출할 수 있으며, 청색 발광 다이오드에서 발생한 청색 빛 및 청색 빛에 의해 여기 되어 발생한 황색 빛이 혼색 됨에 따라 백색 빛을 나타낼 수 있다. 이와 유사하게, 발광 다이오드(300)가 녹색 발광 다이오드인 경우는 magenta 형광체 또는 청색과 적색의 형광체를 혼용하는 경우, 또는 발광 다이오드(300)가 적색 발광 다이오드인 경우는 Cyan형광체 또는 청색과 녹색 형광체를 혼용하는 경우를 예로 들 수 있다.
이러한 형광체는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 형광체일 수 있다.
도 6을 참조하면, 기판(101) 상에 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된 발광 다이오드(300) 및 발광 다이오드(300)를 수용하는 오목부를 구비한 화소 정의막(400)이 위치할 수 있다. 기판(101), 박막 트랜지스터(TFT), 발광 다이오드(300) 및 화소 정의막(400)은 도 1 내지 도 4에서 도시하고 설명한 바와 동일하므로, 반복하여 설명하지 않는다.
또한, 도 6에서는 발광 다이오드(300)가 발광 다이오드(300)의 반대측에 배치된 제1 전극(510) 및 광 차단부(530)와 전기적으로 연결된 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드(300)는 동일한 측에 배치된 제1 전극(510) 및 제2 전극(미도시)과 연결될 수 있다. 이때, 발광 다이오드(300)를 커버하는 광 차단부(530)는 블랙 매트릭스 등으로 형성될 수 있다.
오목부에 충진된 광안내부(520)에는 산란 입자(522')들이 분산될 수 있으며, 상기 산란 입자(522')들은 형광체일 수 있다. 또한, 산란 입자(522')들은 발광 다이오드(300)로부터 멀어질수록 조밀하게 분포될 수 있다. 이에 의해, 발광 다이오드(300)로부터 멀리 이격된 영역에서 광 반사 및 산란이 더 많이 일어나도록 유도할 수 있으며, 이에 따라, 발광 다이오드(300)로부터 이격된 영역에서의 휘도 감소를 보상할 수 있다.
도 7을 참조하면, 기판(101) 상에 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된 발광 다이오드(300) 및 발광 다이오드(300)를 수용하는 오목부를 구비한 화소 정의막(400)이 위치할 수 있다. 기판(101), 박막 트랜지스터(TFT), 발광 다이오드(300) 및 화소 정의막(400)은 도 1 내지 도 4에서 도시하고 설명한 바와 동일하므로, 반복하여 설명하지 않는다.
또한, 도 7에서는 발광 다이오드(300)가 발광 다이오드(300)의 반대측에 배치된 제1 전극(510) 및 광 차단부(530)와 전기적으로 연결된 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드(300)는 동일한 측에 배치된 제1 전극(510) 및 제2 전극(미도시)과 연결될 수 있다. 이때, 발광 다이오드(300)를 커버하는 광 차단부(530)는 블랙 매트릭스 등으로 형성될 수 있다.
오목부에는 광안내부(520)가 충진되어, 화소 정의막(400)과 인접하게 배치된 발광 다이오드(300)로부터 발생된 광을 발광 다이오드(300)와 이격된 영역까지 전달시킬 수 있다.
또한, 광안내부(520)의 표면에는 산란 패턴(524)들이 형성될 수 있다. 산란 패턴(524)들은 불규칙한 요철 형상, 프리즘 패턴, 볼록부, 오목부 등 다양한 형상을 구비할 수 있다. 산란 패턴(524)들은 광 차단부(530)에 인접할수록 조밀하게 배치될 수 있다. 즉, 발광 다이오드(300)와 인접한 영역일수록 산란 패턴(524)들에 의해, 광의 산란이 더욱 많이 일어나고, 넓게 확산되어 광안내부(520)의 외부로 방출될 수 있다. 이에 의해 발광 다이오드(300)가 위치하는 영역이 더 밝게 보이는 광의 집중현상이 방지되어 디스플레이 장치(도 1의 100)의 표시 품질이 향상될 수 있다.
도 8을 참조하면, 기판(101) 상에 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된 발광 다이오드(300) 및 발광 다이오드(300)를 수용하는 오목부를 구비한 화소 정의막(400)이 위치할 수 있다. 발광 다이오드(300)는 발광 다이오드(300)의 반대측에 각각 배치된 제1 전극(510) 및 광 차단부(530)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같은, 기판(101), 박막 트랜지스터(TFT), 발광 다이오드(300) 및 화소 정의막(400)은 도 1 내지 도 4에서 도시하고 설명한 바와 동일하므로, 반복하여 설명하지 않는다.
오목부에는 광안내부(520)가 충진되어, 화소 정의막(400)과 인접하게 배치된 발광 다이오드(300)로부터 발생된 광을 발광 다이오드(300)와 이격된 영역까지 전달시킬 수 있다. 또한, 오목부 바닥면에는 반사 패턴(526)들이 형성될 수 있다. 반사 패턴(526)들은 도트 패턴, 스트라이프 패턴, 불규칙한 패턴 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 반사 패턴(526)들은 발광 다이오드(300)로부터 방출된 광을 반사시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 반사 패턴(526)들은 발광 다이오드(300)로부터 멀어질수록 조밀하게 배치될 수 있다. 이에 의해 발광 다이오드(300)로부터 멀리 이격된 영역에서의 광 추출이 증가하여 발광 다이오드(300)로부터 이격된 영역에서의 휘도 감소를 보상하고, 픽셀(도 1의 P)의 발광 영역에서 균일한 발광이 일어나도록 할 수 있다.
반사 패턴(526)들은 제1 전극(510) 상에 위치할 수 있다. 이때, 반사 패턴(526)들은 제1 전극(510)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 반사 패턴(526)들은 제1 전극(510)과 상이한 재질로 형성될 수 있다.
또한, 도 8에서는 발광 다이오드(300)가 발광 다이오드(300)의 반대측에 각각 배치된 제1 전극(510) 및 광 차단부(530)와 전기적으로 연결된 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드(300)는 동일한 측에 배치된 제1 전극(510) 및 제2 전극(미도시)과 연결될 수 있다. 이때, 발광 다이오드(300)를 커버하는 광 차단부(530)는 블랙 매트릭스 등으로 형성될 수 있으며, 제1 전극(510)과 제2 전극(미도시)은 오목부 바닥면의 일부에만 형성되고, 반사 패턴(526)들은 제1 전극(510) 및 제2 전극(미도시)과 이격되어 상기 오목부 바닥면에 형성될 수도 있다.
도 9를 참조하면, 기판(101) 상에 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된 발광 다이오드(300) 및 발광 다이오드(300)를 수용하는 오목부를 구비한 화소 정의막(400)이 위치할 수 있다. 기판(101), 박막 트랜지스터(TFT), 발광 다이오드(300) 및 화소 정의막(400)은 도 1 내지 도 4에서 도시하고 설명한 바와 동일하므로, 반복하여 설명하지 않는다.
또한, 도 9에서는 발광 다이오드(300)가 발광 다이오드(300)의 반대측에 배치된 제1 전극(510) 및 광 차단부(530)와 전기적으로 연결된 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드(300)는 동일한 측에 배치된 제1 전극(510) 및 제2 전극(미도시)과 연결될 수 있다. 이때, 발광 다이오드(300)를 커버하는 광 차단부(530)는 블랙 매트릭스 등으로 형성될 수 있다.
오목부에는 광안내부(520)가 충진되어, 화소 정의막(400)과 인접하게 배치된 발광 다이오드(300)로부터 발생된 광을 발광 다이오드(300)와 이격된 영역까지 전달시킬 수 있다.
또한, 발광 다이오드(300)와 광안내부(520) 사이에는 몰딩부(528)가 더 배치될 수 있다. 몰딩부(528)는 적어도 발광 다이오드(300)의 중간층(도 4의 LL)을 에워싸도록 형성될 수 있다.
몰딩부(528)의 굴절율은 광안내부(520)의 굴절율보다 클 수 있다. 몰딩부(528)와 광안내부(520) 사이의 계면은 평면, 곡면, 또는 평면과 곡면이 혼합된 형상을 가질 수 있다. 또한, 발광 다이오드(300)를 기준으로 오목부의 중심을 향하는 측에 위치하는 몰딩부(528)와 광안내부(520) 간의 계면의 형상과, 오목부의 중심과 반대측에 위치하는 몰딩부(528)와 광안내부(520) 간의 계면의 형상은 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 발광 다이오드(300)는 오목부의 중심으로부터 이격되어 일측 화소 정의막(400)에 인접하게 배치되는데, 이때 발광 다이오드(300)를 기준으로 오목부의 중심과 반대측에 위치하는 몰딩부(528)의 형상은, 발광 다이오드(300)에서 방출된 광을 전반사 시키도록 형성될 수 있다. 즉, 발광 다이오드(300)와 상기 일측 화소 정의막(400) 사이에 위치하는 몰딩부(528)와 광안내부(520) 간의 계면의 형상은, 발광 다이오드(300)에서 방출된 광이 상기 계면으로 입사할 때의 입사각이 임계각보다 큰 각도를 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 일측 화소 정의막(400)으로 향하는 광은 몰딩부(528)와 광안내부(520) 사이의 계면에서 전반사되어 오목부의 중심을 향하도록 유도될 수 있다.
반면에, 오목부의 중심을 향하는 측에 위치하는 몰딩부(528)와 광안내부(520)의 계면에서는 발광 다이오드(300)에서 방출된 광의 전반사가 발생하지 않아야 한다. 따라서, 오목부의 중심을 향하는 측에 위치하는 몰딩부(528)와 광안내부(520)의 계면의 형상은 발광 다이오드(300)에서 방출되어 입사된 광의 입사각이 임계각보다 작은 각도를 가지도록 형성될 수 있다.
이에 의해, 발광 다이오드(300)와 인접한 화소 정의막(400)을 향하는 광량을 감소시키고, 오목부의 중심을 향하는 광량을 증가시켜, 빛 샘 등의 현상을 차단 또는 감소하고, 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
한편, 몰딩부(528)의 형상은 몰딩부(528)와 광안내부(520)의 굴절율의 크기, 발광 다이오드(300)에서 발생된 광의 방출 경로, 발광 다이오드(300)로부터 몰딩부(528)와 광안내부(520) 간의 계면까지의 거리 등을 고려하여 다양하게 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 기판(101) 상에 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된 발광 다이오드(300) 및 발광 다이오드(300)를 수용하는 오목부를 구비한 화소 정의막(400)이 위치할 수 있다. 발광 다이오드(300)는 발광 다이오드(300)의 반대측에 각각 배치된 제1 전극(510) 및 광 차단부(530)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같은, 기판(101), 박막 트랜지스터(TFT), 발광 다이오드(300) 및 화소 정의막(400)은 도 1 내지 도 4에서 도시하고 설명한 바와 동일하므로, 반복하여 설명하지 않는다.
오목부에는 광안내부(520)가 충진되어, 화소 정의막(400)과 인접하게 배치된 발광 다이오드(300)로부터 발생된 광을 발광 다이오드(300)와 이격된 영역까지 전달시킬 수 있다.
광안내부(520)에는 탄소나노튜브(529)가 분산되어 있을 수 있다. 탄소나노튜브(529)는 나노 단위의 크기를 가지고, 광안내부(520) 내에 균일하게 분산되어 있을 수 있다. 이때, 탄소나노튜브(529)는 서로 전기적으로 연결되지 않을 정도의 밀도를 가지고 포함될 수 있다. 즉, 탄소나노튜브(529)가 탄소나노튜브(529)들 간의 연결이 일어날 정도로 포함된 경우는, 탄소나노튜브(529)의 고유의 색이 발현되어 오히려 픽셀(도 1의 P)의 발광효율이 저하될 수 있다.
탄소나노튜브(529)는 도 5에서 도시하고 설명한 산란 입자(도 5의 522)들과 동일한 역할을 수행할 수 있다. 즉, 탄소나노튜브(529)는 발광 다이오드(300)에서 방출된 광을 산란하고 난반사하여 외부로의 배출을 더욱 효과적으로 할 수 있다.
한편, 제1 전극(510)과 발광 다이오드(300) 간의 전기적 접촉이 일어나는 영역에서는 탄소나노튜브(529)의 밀도가 증가할 수 있다.
발광 다이오드(300)는 탄소나노튜브(529)가 분산된 광안내부(520)가 오목부에 충진되고 미경화된 상태에서 오목부에 안착될 수 있는데, 이때 발광 다이오드(300)의 안착에 의해 제1 전극(510)과 발광 다이오드(300)의 제1 컨택 전극(도 4의 BE) 사이에서는 탄소나노튜브(529)들이 밀집되어 브릿지 형태로 서로 연결될 수 있다. 따라서, 제1 전극(510)과 발광 다이오드(300)의 제1 컨택 전극(도 4의 BE) 사이에 개재된 광안내부(520)에 의해 제1 전극(510)과 발광 다이오드(300)의 제1 컨택 전극(도 4의 BE) 간의 접촉 불량을 방지할 수 있다. 이와 마찬가지로 제2 전극 예를 들어, 광 차단부(530)와 발광 다이오드(300)의 제2 컨택 전극(도 4의 TE) 간의 전기적 접촉이 일어나는 영역에는 탄소나노튜브(529)의 밀도가 광안내부(520)의 나머지 영역에서의 밀도보다 클 수 있다.
한편, 도 10에서는 발광 다이오드(300)가, 발광 다이오드(300)의 반대측에 각각 위치한 제1 전극(510) 및 광 차단부(530)와 전기적으로 연결된 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드(300)는 동일한 측에 배치된 제1 전극(510) 및 제2 전극(미도시)과 연결될 수도 있다. 이때, 발광 다이오드(300)를 커버하는 광 차단부(530)는 블랙 매트릭스 등으로 형성될 수 있으며, 제1 전극(510)과 제2 전극(미도시) 및 발광 다이오드(300) 사이의 영역에서의 탄소나노튜브(529)의 밀도는 광안내부(520)의 나머지 영역에서의 밀도보다 클 수 있다. 한편, 제1 전극(510)과 제2 전극(미도시)은 서로 이격되어 있고, 제1 전극(510)과 제2 전극(미도시) 사이에서는 탄소나노튜브(529)의 밀집이 일어나지 않으므로, 제1 전극(510)과 제2 전극(미도시) 간의 단락이 일어나지 않는다.
도 11은 도 1의 디스플레이 장치의 픽셀 구조의 일 예를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 12는 도 11의 II-II'단면의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 디스플레이 장치(도 1의 100)는 서로 인접한 두 개의 제1 픽셀(P1)과 제2 픽셀(P2)을 포함할 수 있다.
제1 픽셀(P1)은 기판(101) 상에 위치한 제1 발광 다이오드(300A) 및 제1 발광 다이오드(300A)와 전기적으로 연결된 제1 박막 트랜지스터(TFT1)를 포함할 수 있으며, 제2 픽셀(P2)은 기판(101) 상에 위치한 제2 발광 다이오드(300B) 및 제2 발광 다이오드(300B)와 전기적으로 연결된 제2 박막 트랜지스터(TFT2)를 포함할 수 있다. 제1,2 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)와 제1,2 발광 다이오드(300A, 300B)는 상술한 박막 트랜지스터(도 3의 TFT) 및 발광 다이오드(도 4의 300)와 동일한바 이들의 구성에 대하여서는 반복하여 설명하지 않는다.
제1 발광 다이오드(300A)와 제2 발광 다이오드(300B)는 화소 정의막(400)이 형성하는 제1 오목부와 제2 오목부 내에 각각 수용될 수 있으며, 제1 오목부와 제2 오목부에는 광안내부(520)가 충진될 수 있다.
제1 발광 다이오드(300A)와 제2 발광 다이오드(300B)는 하나의 광 차단부(530)에 의해 커버될 수 있다.
즉, 제1 발광 다이오드(300A)와 제2 발광 다이오드(300B)는 제1 오목부와 제2 오목부 사이에 위치한 화소 정의막(400)에 인접하여 배치되고, 광 차단부(530)는 제1 발광 다이오드(300A)의 상면, 제2 발광 다이오드(300B)의 상면 및 제1 오목부와 제2 오목부 사이에 위치한 화소 정의막(400) 상에 위치할 수 있다. 따라서, 제1 발광 다이오드(300A)와 제2 발광 다이오드(300B)를 커버하기 위한 광 차단부(530)의 형성 과정이 단순화될 수 있으며, 제1 발광 다이오드(300A)와 제2 발광 다이오드(300B) 사이에서의 빛 샘을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.
일 예로, 광 차단부(530)는 블랙 매트릭스일 수 있다. 또 다른 실시예로, 광 차단부(530)는 제1 발광 다이오드(300A) 및 제2 발광 다이오드(300B)의 제2 컨택 전극(도 4의 TE)들과 전기적으로 연결된 디스플레이 장치(도 1의 100)의 제2 전극일 수 있다.
광 차단부(530)가 디스플레이 장치(도 1의 100)의 제2 전극으로 형성된 경우, 제1 발광 다이오드(300A)와 제2 발광 다이오드(300B)의 제1 컨택 전극(도 4의 BE)들은 각각 패터닝된 제1 전극(510)들과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 도 12에서는 제1 발광 다이오드(300A)와 제2 발광 다이오드(300B)가 수직형인 예를 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 한하지 않는다. 즉, 제1 발광 다이오드(300A)와 제2 발광 다이오드(300B)는 제1 컨택 전극(도 4의 BE)과 제2 컨택 전극(도 4의 TE)이 같은 방향을 향해 배치된 수평형 또는 플립형 발광소자일 수 있다. 이 경우, 제1 전극(510) 및 제2 전극(미도시)의 위치는 제1 컨택 전극(도 4의 BE) 및 제2 컨택 전극(도 4의 TE)의 위치에 대응하게 배치될 수 있으며, 광 차단부(530)는 블랙 매트릭스 등으로 형성될 수 있다.
도 13은 도 1의 디스플레이 장치의 픽셀 구조의 다른 예를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 13을 참조하면, 디스플레이 장치(도 1의 100)는 제1 픽셀(P1), 제2 픽셀(P2), 제3 픽셀(P3) 및 제4 픽셀(P4)을 포함할 수 있다. 제1 픽셀(P1), 제2 픽셀(P2), 제3 픽셀(P3) 및 제4 픽셀(P4)은 도 1 내지 도 4에서 도시하고 설명한 바와 동일하다. 즉, 제1 픽셀(P1)은 화소 정의막(도 3의 400)에 의해 형성된 오목부에 제1 발광 다이오드(300)가 배치되되, 화소 정의막(도 3의 400)에 인접하도록 배치되고, 오목부에는 광안내부(도 3의 520)가 충진될 수 있다. 제2 픽셀(P2), 제3 픽셀(P3) 및 제4 픽셀(P4)도 제1 픽셀(P1)과 동일한 구조를 가질 수 있다.
제1 발광 다이오드(300A), 제2 발광 다이오드(300B), 제3 발광 다이오드(300C) 및 제4 발광 다이오드(300D)는 서로 인접하게 배치되어 대략 사각형의 형상을 이루고, 제1 발광 다이오드(300A), 제2 발광 다이오드(300B), 제3 발광 다이오드(300C) 및 제4 발광 다이오드(300D)는 하나의 광 차단부(530)에 의해 커버될 수 있다. 따라서, 제1 발광 다이오드(300A), 제2 발광 다이오드(300B), 제3 발광 다이오드(300C) 및 제4 발광 다이오드(300D)들 사이에서 빛 샘 등이 발생하는 것을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.
한편, 제1 픽셀(P1)과 제3 픽셀(P3)은 제1 색의 광을 구현하고, 제2 픽셀(P2)은 제1 색과 상이한 제2 색의 광을 구현할 수 있으며, 제4 픽셀(P4)은 제1 색 및 제2 색과 상이한 제3 색의 광을 구현할 수 있다. 이와 같은 제1 픽셀(P1) 내지 제4 픽셀(P4)은 하나의 단위체를 이루며, 상기 단위체는 반복하여 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 픽셀(P1) 내지 제4 픽셀(P4)은 다양하게 배치될 수 있다.
또한, 도 13에서는 제1 픽셀(P1) 내지 제4 픽셀(P4)의 형상이 5각형인 예를 도시하고 있으나, 제1 픽셀(P1) 내지 제4 픽셀(P4)의 형상은 광안내부(도 3의 520)가 충진되는 오목부의 형상에 의해 직사각형, 원형, 원뿔형, 타원형, 삼각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
한편, 제1 픽셀(P1) 내지 제4 픽셀(P4)이 이루는 단위체들 상에 각각 배치된 광 차단부(530)는 디스플레이 장치(도 1의 100)의 제2 전극일 수 있으며, 이들은 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제1 발광 다이오드(300A), 제2 발광 다이오드(300B), 제3 발광 다이오드(300C) 및 제4 발광 다이오드(300D)는 수평형 또는 플립형 발광소자일 수 있고 이 경우, 광 차단부(530)는 블랙 매트릭스 등으로 패터닝되어 형성될 수 있다.
이상에서는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상의 발광 다이오드;
    상기 기판 상에 위치하고, 상기 발광 다이오드를 수용하는 오목부를 구비한 화소 정의막;
    상기 발광 다이오드와 상기 화소 정의막 사이의 공간을 채우는 광안내부; 및
    상기 발광 다이오드의 상면을 커버하는 광 차단부;를 포함하고,
    상기 발광 다이오드는, 상기 오목부의 중심으로부터 이격되어 상기 화소 정의막에 인접하게 배치되고, 상기 오목부의 중심을 향하는 제1 측면, 상기 제1 측면의 반대편인 제2 측면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면 사이의 제3 측면, 상기 제3 측면의 반대편인 제4 측면을 포함하며,
    평면도 상에서, 상기 광 차단부는 상기 오목부의 중심을 노출하고, 상기 발광 다이오드의 상면에서 상기 제2 측면에 가까운 상기 화소 정의막의 제2 부분, 상기 제3 측면에 가까운 화소정의막의 제3 부분, 및 상기 제4 측면에 가까운 상기 화소 정의막의 제4 부분으로 연장된, 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 상기 제2 측면에 광 차단층이 더 배치된 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광 차단층은 상기 발광 다이오드의 상기 상면 상으로 연장된 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    평면도 상에서, 상기 광 차단부는, 상기 발광 다이오드의 상면, 및 상기 발광 다이오드의 상기 제2 내지 제4 측면과 상기 화소 정의막의 상기 제2 내지 제4 부분 사이의 영역에 중첩하고, 상기 오목부의 중심과 중첩하지 않는 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 p-n 다이오드, 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 포함하고,
    상기 기판 상에는 상기 제1 컨택 전극과 전기적으로 연결된 제1 전극이 위치하고,
    상기 제2 컨택 전극은 상기 광 차단부와 전기적으로 연결된 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광 차단부에는 상기 발광 다이오드의 구동을 위한 전압이 인가되는 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광안내부 내에는 복수의 산란 입자들이 분산된 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 산란 입자들은 상기 발광 다이오드로부터 멀어질수록 조밀하게 분포된 디스플레이 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 산란 입자들은 형광체인 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광안내부는 표면에 산란 패턴들을 포함하고,
    상기 산란 패턴들은 상기 광 차단부에 인접할수록 조밀하게 배치된 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 오목부의 바닥면에는 반사 패턴들을 포함하고,
    상기 반사 패턴들은 상기 발광 다이오드로부터 멀어질수록 조밀하게 배치된 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 오목부의 바닥면에는 상기 발광 다이오드와 전기적으로 연결된 제1 전극이 위치하고,
    상기 반사 패턴들은 상기 제1 전극 상에 위치하는 디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드와 상기 광안내부 사이의 몰딩부를 더 포함하고,
    상기 발광 다이오드는 n형 반도체층, p형 반도체층 및 상기 n형 반도체층과 상기 p형 반도체층 사이의 중간층을 포함하며,
    상기 몰딩부는 적어도 상기 중간층을 에워싸는 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 몰딩부의 굴절율은 상기 광안내부의 굴절율보다 큰 디스플레이 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는, 상기 디스플레이 장치의 제1 전극과 전기적으로 연결된 제1 컨택 전극 및, 상기 디스플레이 장치의 제2 전극과 전기적으로 연결된 제2 컨택 전극을 포함하고,
    상기 광안내부 내에는 복수의 탄소 나노 튜브들이 분산되며,
    상기 제1 컨택 전극과 상기 제1 전극 사이의 영역 및 상기 제2 컨택 전극과 상기 제2 전극 사이의 영역 중 적어도 어느 하나의 영역에 배치된 상기 나노 튜브들의 밀도는 나머지 영역에서의 상기 탄소 나노 튜브들의 밀도보다 큰 디스플레이 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 오목부를 에워싸는 상기 화소 정의막의 내측면에는 반사층이 위치하는 디스플레이 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 오목부는, 서로 인접한 제1 오목부와 제2 오목부를 포함하고,
    상기 발광 다이오드는, 상기 제1 오목부와 상기 제2 오목부에 각각 수용된 제1 발광 다이오드와 제2 발광 다이오드를 포함하며,
    상기 광 차단부는 상기 제1 발광 다이오드의 상면 및 상기 제2 발광 다이오드의 상면을 동시에 커버하는 디스플레이 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드와 상기 제2 발광 다이오드는 상기 제1 오목부와 상기 제2 오목부 사이에 위치한 상기 화소 정의막에 인접하여 배치된 디스플레이 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광 차단부는 상기 제1 발광 다이오드의 상면, 상기 제2 발광 다이오드의 상면 및 상기 제1 오목부와 상기 제2 오목부 사이에 위치한 상기 화소 정의막 상에 위치하는 디스플레이 장치.
  20. 기판;
    상기 기판 상의 발광 다이오드;
    상기 기판 상에 위치하고, 상기 발광 다이오드를 수용하는 오목부를 구비한 화소 정의막; 및
    평면도 상에서, 상기 발광 다이오드의 상면을 커버하며 상기 오목부의 중심을 노출하는 광 차단부;를 포함하고,
    상기 발광 다이오드는, 상기 오목부의 중심으로부터 이격되어 상기 화소 정의막에 인접하게 배치되고, 상기 오목부의 중심을 향하는 제1 측면, 상기 제1 측면의 반대편인 제2 측면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면 사이의 제3 측면, 상기 제3 측면의 반대편인 제4 측면을 포함하며,
    상기 발광 다이오드의 상기 제2 내지 제4 측면에는 절연물질을 포함하는 광 차단층이 더 배치되고, 상기 발광 다이오드의 상기 제1 측면에는 상기 광 차단층이 배치되지 않은, 디스플레이 장치.
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