KR102559514B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

표시 장치는, 표시 영역 및 비표시 영역을 포함한 기판; 상기 표시 영역에 제공되며, 광을 발광하는 발광 영역을 각각 구비한 제1 내지 제3 서브 화소를 포함한 복수의 화소들; 상기 제1 및 제2 서브 화소 각각에 제공되며 제1 컬러 광을 출사하는 제1 발광 소자 및 상기 제3 서브 화소에 제공되며 제2 컬러 광을 출사하는 제2 발광 소자; 및 상기 제1 및 제2 서브 화소 각각에 제공되며, 상기 제1 컬러 광을 대응하는 서브 화소 별로 특정 색의 광으로 변환하는 컬러 변환층을 포함할 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 LED라 함)는 열악한 환경 조건에서도 비교적 양호한 내구성을 나타내며, 수명 및 휘도 측면에서도 우수한 성능을 보유한다. 최근, 이러한 LED를 다양한 표시 장치에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 연구의 일환으로서, 무기 결정 구조, 일예로 질화물계 반도체를 성장시킨 구조를 이용하여 마이크로 스케일이나 나노 스케일 정도로 작은 초소형의 막대형 LED를 제작하는 기술이 개발되고 있다. 일예로, 막대형 LED는 자발광 표시 장치의 화소 등을 구성할 수 있을 정도로 작은 크기로 제작될 수 있다.
본 발명은 막대형 LED를 포함한 표시 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 영역 및 비표시 영역을 포함한 기판; 상기 표시 영역에 제공되며, 광을 발광하는 발광 영역을 각각 구비한 제1 내지 제3 서브 화소를 포함한 복수의 화소들; 상기 제1 및 제2 서브 화소 각각에 제공되며 제1 컬러 광을 출사하는 제1 발광 소자 및 상기 제3 서브 화소에 제공되며 제2 컬러 광을 출사하는 제2 발광 소자; 및 상기 제1 및 제2 서브 화소 각각에 대응되며, 상기 제1 컬러 광을 대응하는 서브 화소 별로 특정 색의 광으로 변환하는 컬러 변환층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 컬러 광과 상기 제2 컬러 광은 청색 계열의 광을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 컬러 광은 상기 제2 컬러 광보다 단파장일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컬러 변환층은, 상기 제1 서브 화소에 대응되며, 상기 제1 컬러 광을 적색 광으로 변환하는 제1 컬러 변환 패턴; 상기 제2 서브 화소에 대응되며, 상기 제1 컬러 광을 녹색 광으로 변환하는 제2 컬러 변환 패턴; 및 상기 제1 컬러 변환 패턴과 상기 제2 컬러 변환 패턴 사이에 제공된 차광 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 컬러 변환 패턴은 적색 퀀텀 닷(Quantum dot)을 포함하고, 상기 제2 컬러 변환 패턴은 녹색 퀀텀 닷(Quantum dot)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컬러 변환층은 상기 제3 서브 화소에 대응되며 상기 제2 컬러 광을 투과시키는 제3 컬러 변환 패턴을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제3 컬러 변환 패턴은 투명층 및 청색 컬러 필터 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 컬러 변환층 상에 제공된 반사 방지층을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 반사 방지층은 컬러 필터층 및 편광 필름 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자 각각은, 제1 도전성 도펀트가 도핑된 제1 도전성 반도체층; 제2 도전성 도펀트가 도핑된 제2 도전성 반도체층; 및 상기 제1 도전성 반도체층과 상기 제2 도전성 반도체층 사이에 제공된 활성층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자 각각은 마이크로 스케일 혹은 나노 스케일을 갖는 원 기둥 형상 혹은 다각 기둥 형상의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자 각각은 상기 기판 상에 배치되며, 길이 방향으로 제1 단부와 제2 단부를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 기판 상에 제공되며, 상기 제1 및 제2 발광 소자 각각의 제1 단부에 인접한 제1 전극; 상기 제1 전극과 동일 평면 상에 제공되며, 상기 제1 및 제2 발광 소자 각각의 제2 단부에 인접한 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제1 및 제2 발광 소자 각각의 제1 단부를 전기적으로 연결하는 제1 컨택 전극; 및 상기 제2 전극과 상기 제1 및 제2 발광 소자 각각의 제2 단부를 전기적으로 연결하는 제2 컨택 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 서브 화소 각각은, 상기 기판 상에 제공되어 대응하는 발광 소자에 연결된 적어도 하나 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 컬러 변환층 상에 제공되어 상기 컬러 변환층을 커버하는 평탄화층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 표시 영역 및 비표시 영역을 포함한 기판; 상기 표시 영역에 제공되며, 광을 발광하는 발광 영역을 각각 구비한 제1 내지 제3 서브 화소를 포함한 복수의 화소들; 상기 제1 내지 제3 서브 화소 각각에 제공되며, 광을 출사하는 발광 소자; 및 상기 제1 내지 제3 서브 화소에 제공되며, 상기 광을 각 서브 화소 별로 특정 색의 광으로 변환하는 컬러 변환층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 발광 소자는, 제1 컬러 광을 출사하는 제1 발광 소자와 제2 컬러 광을 출사하는 제2 발광 소자를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 발광 소자는 상기 제1 내지 제3 서브 화소 각각에서 혼재되어 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표시 품질을 개선할 수 있는 표시 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 막대형 발광 다이오드를 나타내는 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 1의 막대형 발광 다이오드를 포함한 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 평면도이다.
도 4a는 도 3의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 4b는 도 3의 발광 장치의 단위 발광 영역을 다른 실시예의 형태로 나타낸 것으로, 도 3의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 대응된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것으로, 특히, 도 1에 도시된 막대형 LED(LD)를 발광원으로 사용한 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 화소들 중 하나의 화소에 포함된 제1 내지 제3 서브 화소를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6의 Ⅱ ~ Ⅱ'선에 따른 단면도이다.
도 8a는 입사되는 광의 파장 변화에 따른 적색 및 녹색 퀀텀 닷의 흡수 계수를 나타낸 그래프이고, 도 8b는 입사되는 광의 파장 변화에 따른 적색 및 녹색 퀀텀 닷의 발광 효율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9 내지 도 15는 도 7에 도시된 제1 내지 제3 서브 화소의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도들이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것으로, 도 6의 Ⅱ ~ Ⅱ'선에 대응되는 단면도이다.
도 17은 도 5에 도시된 화소들 중 하나의 화소에 포함된 제1 내지 제3 서브 화소를 다른 실시예에 따라 도시한 평면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 막대형 발광 다이오드를 나타내는 사시도이다. 도 1에 있어서, 원 기둥 형상의 막대형 발광 다이오드(LD)를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 막대형 발광 다이오드(LD)는 제1 도전성 반도체층(11)과, 제2 도전성 반도체층(13), 상기 제1 및 제2 도전성 반도체층(11, 13) 사이에 개재된 활성층(12)을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 막대형 발광 다이오드(LD)는 상기 제1 도전성 반도체층(11), 상기 활성층(12), 및 상기 제2 도전성 반도체층(13)이 순차적으로 적층된 적층체로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에 있어서, 설명의 편의를 위해 상기 막대형 발광 다이오드(LD)를 “막대형 LED(LD)”로 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 막대형 LED(LD)는 일 방향을 따라 연장된 막대 형상으로 제공될 수 있다. 상기 막대형 LED(LD)의 연장 방향을 길이 방향이라고 하면, 상기 막대형 LED(LD)는 상기 연장 방향을 따라 일측 단부와 타측 단부를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 일측 단부에는 상기 제1 및 제2 도전성 반도체층(11, 13) 중 하나, 상기 타측 단부에는 상기 제1 및 제2 도전성 반도체층(11, 13) 중 나머지 하나가 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 막대형 LED(LD)는 원 기둥 형상으로 제공될 수 있다. 그러나, 여기서 “막대형”이라고 함은 원기둥, 다각 기둥 등과 같이, 상기 길이 방향으로 긴(즉, 종횡비가 1보다 큰) 로드 형상(rod-like shape), 혹은 바 형상(bar-like shape)을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 막대형 LED(LD)의 길이는 그 직경보다 클 수 있다.
이러한 막대형 LED(LD)는 일 예로 마이크로 스케일 혹은 나노 스케일 정도의 직경 및/또는 길이를 가질 정도로 작게 제작될 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 막대형 LED(LD)의 크기가 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 막대형 LED(LD)가 적용되는 표시 장치의 요구 조건에 부합되도록 상기 막대형 LED(LD)의 크기가 변경될 수도 있다.
상기 제1 도전성 반도체층(11)은 일 예로 적어도 하나의 n형 반도체층을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 도전성 반도체층(11)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 중 어느 하나의 반도체 재료를 포함하며, Si, Ge, Sn 등과 같은 제1 도전성 도펀트가 도핑된 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전성 반도체층(11)을 구성하는 물질이 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 다양한 물질로 상기 제1 도전성 반도체층(11)을 구성할 수 있다.
상기 활성층(12)은 상기 제1 도전성 반도체층(11) 상에 형성되며, 단일 또는 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 활성층(12)의 상부 및/또는 하부에는 도전성 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있다. 일 예로, 상기 클래드층은 AlGaN층 또는 InAlGaN층으로 구현될 수 있다. 그 외에 AlGaN, AlInGaN 등의 물질도 상기 활성층(12)으로 이용될 수 있음을 물론이다.
상기 막대형 LED(LD)의 양단에 소정 전압 이상의 전계를 인가하게 되면, 상기 활성층(12)에서 전자-정공 쌍이 결합하면서 상기 막대형 LED(LD)가 발광하게 된다.
상기 제2 도전성 반도체층(13)은 상기 활성층(12) 상에 제공되며, 상기 제1 도전성 반도체층(11)과 상이한 타입의 반도체층을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 제2 도전성 반도체층(13)은 적어도 하나의 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 도전성 반도체층(13)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 중 적어도 하나의 반도체 재료를 포함하며, Mg 등과 같은 제2 도전성 도펀트가 도핑된 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 제2 도전성 반도체층(13)을 구성하는 물질이 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 다양한 물질이 상기 제2 도전성 반도체층(13)을 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 막대형 LED(LD)는 상술한 상기 제1 도전성 반도체층(11), 상기 활성층(12), 및 상기 제2 도전성 반도체층(13) 외에도 각 층의 상부 및/또는 하부에 다른 형광체층, 활성층, 반도체층 및/또는 전극층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 막대형 LED(LD)는 절연성 피막(14)을 더 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 절연성 피막(14)은 생략될 수도 있으며, 상기 제1 도전성 반도체층(11), 상기 활성층(12), 및 상기 제2 도전성 반도체층(13) 중 일부만을 덮도록 제공될 수도 있다.
예를 들어, 상기 절연성 피막(14)은 상기 막대형 LED(LD)의 양 단부를 제외한 부분에 제공됨으로써 상기 막대형 LED(LD)의 양 단부가 노출될 수도 있다.
설명의 편의를 위해, 도 1에서는 상기 절연성 피막(14)의 일부를 삭제한 모습을 도시한 것으로서, 실제 막대형 LED(LD)는 원 기둥의 측면이 모두 상기 절연성 피막(14)으로 둘러싸일 수 있다.
상기 절연성 피막(14)은 상기 제1 도전성 반도체층(11), 상기 활성층(12) 및/또는 상기 제2 도전성 반도체층(13)의 외주면 적어도 일부를 감싸도록 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 절연성 피막(14)은 적어도 상기 활성층(12)의 외주면을 감싸도록 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절연성 피막(14)은 투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연성 피막(14)은 SiO2, Si3N4, Al2O3 및 TiO2로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 절연물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 절연성을 갖는 다양한 재료가 사용될 수 있다.
상기 절연성 피막(14)이 상기 막대형 LED(LD)에 제공되면, 상기 활성층(12)이 도시되지 않은 제1 및/또는 제2 전극과 단락되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 절연성 피막(14)을 형성함에 의해 상기 막대형 LED(LD)의 표면 결함을 최소화하여 수명과 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 다수의 막대형 LED들(LD)이 밀접하여 배치되는 경우, 상기 절연성 피막(14)은 막대형 LED들(LD)의 사이에서 발생할 수 있는 원치 않은 단락을 방지할 수 있다.
상술한 막대형 LED(LD)는, 다양한 표시 장치의 발광원으로 이용될 수 있다. 일 예로, 상기 막대형 LED(LD)는, 조명 장치나 자발광 표시 장치로 이용될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 회로도이다.
특히, 도 2a 및 도 2b는 능동형 발광 표시 패널을 구성하는 서브 화소의 일 예를 도시하였다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 단위 발광 영역은 하나의 서브 화소를 포함할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 서브 화소(SP)는 하나 이상의 막대형 LED(LD)와, 이에 접속되어 상기 막대형 LED(LD)를 구동하는 구동 회로(144)를 포함할 수 있다.
상기 막대형 LED(LD)의 제1 전극(예컨대, 애노드 전극)은 상기 구동 회로(144)를 경유하여 제1 전원(VDD)에 접속되고, 제2 전극(예컨대, 캐소드 전극)은 제2 전원(VSS)에 접속된다.
상기 제1 전원(VDD) 및 상기 제2 전원(VSS)은 서로 다른 전위를 가질 수 있다. 일 예로, 상기 제2 전원(VSS)은 상기 제1 전원(VDD)의 전위보다 상기 막대형 LED(LD)의 문턱 전압 이상 낮은 전위를 가질 수 있다.
상기 막대형 LED(LD)은 상기 구동 회로(144)에 의해 제어되는 구동 전류에 상응하는 휘도로 발광할 수 있다.
한편, 도 2a에서는 상기 서브 화소(SP)에 하나의 상기 막대형 LED(LD)만이 포함되는 실시예를 개시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 상기 서브 화소(SP)는 서로 병렬 연결되는 복수의 상기 막대형 LED들(LD)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구동 회로(144)는 제1 및 제2 트랜지스터(M1, M2)와 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 다만, 상기 구동 회로(144)의 구조가 도 2a에 도시된 실시예에 한정되지는 않는다.
상기 제1 트랜지스터(M1, 스위칭 트랜지스터)의 제1 전극은 데이터선(Dj)에 접속되고, 제2 전극은 제1 노드(N1)에 접속된다. 여기서, 상기 제1 트랜지스터(M1)의 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 서로 다른 전극으로, 예컨대 상기 제1 전극이 소스 전극이면 상기 제2 전극은 드레인 전극일 수 있다. 그리고, 상기 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극은 주사선(Si)에 접속된다.
이와 같은 상기 제1 트랜지스터(M1)는, 상기 주사선(Si)으로부터 상기 제1 트랜지스터(M1)가 턴-온될 수 있는 전압(예컨대, 로우 전압)의 주사신호가 공급될 때 턴-온되어, 상기 데이터선(Dj)과 상기 제1 노드(N1)를 전기적으로 연결한다. 이때, 상기 데이터선(Dj)으로는 해당 프레임의 데이터 신호가 공급되고, 이에 따라 상기 제1 노드(N1)로 상기 데이터 신호가 전달된다. 상기 제1 노드(N1)로 전달된 상기 데이터 신호는 상기 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된다.
상기 제2 트랜지스터(M2, 구동 트랜지스터)의 제1 전극은 상기 제1 전원(VDD)에 접속되고, 제2 전극은 상기 막대형 LED(LD)의 상기 제1 전극에 접속된다. 상기 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극은 상기 제1 노드(N1)에 접속된다. 이와 같은 상기 제2 트랜지스터(M2)는 상기 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여 상기 막대형 LED(LD)로 공급되는 구동 전류의 양을 제어한다.
상기 스토리지 커패시터(Cst)의 일 전극은 상기 제1 전원(VDD)에 접속되고, 다른 전극은 상기 제1 노드(N1)에 접속된다. 이와 같은 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 상기 제1 노드(N1)로 공급되는 상기 데이터 신호에 대응하는 전압을 충전하고, 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 충전된 전압을 유지한다.
편의상, 도 2a에서는 상기 데이터 신호를 상기 서브 화소(SP) 내부로 전달하기 위한 상기 제1 트랜지스터(M1)와, 상기 데이터 신호의 저장을 위한 상기 스토리지 커패시터(Cst)와, 상기 데이터 신호에 대응하는 구동 전류를 상기 막대형 LED(LD)로 공급하기 위한 상기 제2 트랜지스터(M2)를 포함한 비교적 단순한 구조의 상기 구동 회로(144)를 도시하였다.
하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 상기 구동 회로(144)의 구조는 다양하게 변경 실시될 수 있다. 일 예로, 상기 구동 회로(144)는 상기 제2 트랜지스터(M2)의 문턱 전압을 보상하기 위한 트랜지스터 소자, 상기 제1 노드(N1)를 초기화하기 위한 트랜지스터 소자, 및/또는 상기 막대형 LED(LD)의 발광 시간을 제어하기 위한 트랜지스터 소자 등과 같은 적어도 하나의 트랜지스터 소자나, 상기 제1 노드(N1)의 전압을 부스팅하기 위한 부스팅 커패시터 등과 같은 다른 회로소자들을 추가적으로 더 포함할 수 있음을 물론이다.
또한, 도 2a에서는 상기 구동 회로(144)에 포함되는 트랜지스터들, 예컨대 상기 제1 및 제2 트랜지스터들(M1, M2)을 모두 P타입의 트랜지스터들로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 즉, 상기 구동 회로(144)에 포함되는 상기 제1 및 제2 트랜지스터들(M1, M2) 중 적어도 하나는 N타입의 트랜지스터로 변경될 수도 있다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 및 제2 트랜지스터들(M1, M2)은 N타입의 트랜지스터로 구현될 수 있다. 도 2b에 도시된 구동 회로(144)는 트랜지스터 타입 변경으로 인한 일부 구성요소들의 접속 위치 변경을 제외하고는 그 구성이나 동작이 도 2a의 구동 회로(144)와 유사하다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 도 1의 막대형 발광 다이오드를 포함한 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 평면도이며, 도 4a는 도 3의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 3에 있어서, 도시의 편의를 위하여 막대형 LED가 수평 방향으로 정렬된 것으로 도시하였으나, 상기 막대형 LED의 배열이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상기 막대형 LED는 제1 및 제2 전극 사이에 사선 방향으로 정렬되어 있을 수도 있다.
또한, 도 3에 있어서, 단위 발광 영역은 발광 표시 패널의 하나의 서브 화소를 포함하는 화소 영역일 수 있다. 이와 더불어, 도 3에 있어서, 단위 발광 영역에 하나의 막대형 LED가 구비되는 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 단위 발광 영역에는 복수 개의 막대형 LED들이 제공될 수 있다.
도 1 내지 도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 기판(SUB), 제1 및 제2 전극(EL1, EL2), 막대형 LED(LD), 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)을 포함할 수 있다.
상기 기판(SUB)은 유리, 유기 고분자, 수정 등과 같은 절연성 재료를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판(SUB)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조나 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 기판(SUB)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 상기 기판(SUB)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있다.
상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)은 상기 기판(SUB) 상에 제공될 수 있다. 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)은, 평면 상에서 볼 때, 상기 기판(SUB) 상에서 상기 막대형 LED(LD)를 사이에 두고 서로 이격되도록 제공될 수 있다.
상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)은 동일 평면 상에 배치될 수 있으며, 동일한 높이를 가질 수 있다. 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)이 동일한 높이를 가지면, 상기 막대형 LED(LD)가 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)에 보다 안정적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)은 도전성 재료로 이루어질 수 있다. 상기 도전성 재료로는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 이들의 합금과 같은 금속, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 도전성 산화물, PEDOT와 같은 도전성 고분자 등이 포함될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)은 단일막으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속들, 합금들, 도전성 산화물들, 도전성 고분자들 중 2 이상 물질이 적층된 다중막으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)의 재료는 상술한 재료들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)은 상기 막대형 LED(LD)의 양단부에서 출사되는 광이 화상이 표시되는 방향(일 예로, 정면 방향)으로 진행되도록 일정한 반사율을 갖는 도전성 재료로 이루어질 수 있다.
설명의 편의를 위해, 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)이 상기 기판(SUB) 상에 바로 제공되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)과 상기 기판(SUB) 사이에는 상기 발광 장치가 패시브 매트릭스 또는 액티브 매트릭스로 구동되기 위한 구성 요소가 더 제공될 수 있다.
상기 발광 장치가 상기 액티브 매트릭스로 구동되는 경우, 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)과 상기 기판(SUB) 사이에는 신호 배선들, 절연층 및/또는 트랜지스터 등이 제공될 수 있다.
상기 신호 배선들은 스캔 배선, 데이터 배선, 전원 배선 등을 포함할 수 있으며 상기 트랜지스터는 상기 신호 배선들에 연결되며 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극, 및 드레인 전극을 포함할 수 있다.
상기 트랜지스터의 소스 및 드레인 전극 중 하나의 전극은 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2) 중 어느 하나의 전극에 연결될 수 있으며, 상기 트랜지스터를 통해 상기 데이터 배선의 데이터 신호가 상기 어느 하나의 전극에 인가될 수 있다. 여기서, 신호 배선들, 상기 절연층 및/또는 상기 트랜지스터 등은 다양한 개수와 형태로 제공될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극(EL1)은 제1 연결 배선(CNL1)에 연결될 수 있다. 상기 제1 연결 배선(CNL1)은 상기 제1 전극(EL1)과 일체로 제공될 수 있고, 평면 상에서 볼 때 제1 방향(DR1)을 따라 연장될 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 상기 제1 연결 배선(CNL1)은 상기 발광 장치가 액티브 매트릭스로 구동될 경우, 컨택 홀(미도시)을 통해 구동 전압 배선(DVL)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이로 인해, 상기 구동 전압 배선(DVL)의 신호가 상기 제1 연결 배선(CNL1)을 통해 상기 제1 전극(EL1)으로 인가될 수 있다.
상기 제2 전극(EL2)은 제2 연결 배선(CNL2)에 연결될 수 있다. 상기 제2 연결 배선(CNL2)은 상기 제2 전극(EL2)과 일체로 제공될 수 있고, 상기 제1 방향(DR1)을 따라 연장될 수 있다.
상기 제2 연결 배선(CNL2)은 컨택홀(미도시)을 통해 상기 트랜지스터에 전기적으로 연결될 수 있다. 이로 인해, 상기 트랜지스터에 제공된 신호가 상기 제2 연결 배선(CNL2)을 통해 상기 제2 전극(EL2)으로 인가될 수 있다.
상기 막대형 LED(LD)는 상기 기판(SUB) 상에서 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2) 사이에 제공될 수 있다. 상기 막대형 LED(LD)는 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2) 사이에 형성된 전계에 의해 자가 정렬이 유도될 수 있다. 여기서, 상기 막대형 LED(LD)는 상기 제1 방향(DR1)으로 연장된 막대 형상으로 제공될 수 있다.
상기 막대형 LED(LD)는 제1 도전성 반도체층(11), 활성층(12), 및 제2 도전성 반도체층(13)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 막대형 LED(LD)는 상기 제2 도전성 반도체층(13) 상부에 제공된 전극층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 전극층은 금속 또는 금속 산화물을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), ITO 및 이들의 산화물 또는 합금 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전극층을 포함하는 경우, 상기 막대형 LED(LD)는 상기 제2 도전성 반도체층(130)과 상기 제2 전극(EL2)의 연결 부위의 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 형성하는 공정에서 요구되는 온도보다 낮은 온도로 접합 시킬 수 있는 이점이 있다.
상기 막대형 LED(LD)는 상기 제1 방향(DR1)을 따라 제1 단부(EP1)와 제2 단부(EP2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 단부(EP1)에는 상기 제1 및 제2 도전성 반도체층(11, 13) 중 하나, 상기 제2 단부(EP2)에는 상기 제1 및 제2 도전성 반도체층(11, 13) 중 나머지 하나가 배치될 수 있다.
상기 막대형 LED(LD) 상에는 상기 막대형 LED(LD)의 상면 일부를 커버하는 제1 절연층(INS)이 제공될 수 있다. 이로 인해, 상기 막대형 LED(LD)의 상기 제1 및 제2 단부(EP1, EP2)는 외부로 노출될 수 있다.
상기 제1 전극(EL1) 상에는 상기 제1 전극(EL1)과 상기 막대형 LED(LD)의 제1 단부(EP1)를 전기적 및/또는 물리적으로 안정되게 연결하기 위한 상기 제1 컨택 전극(CNE1)이 제공될 수 있다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 막대형 LED(LD)로부터 방출되는 광이 투과할 수 있도록 ITO, IZO, ITZO와 같은 투명 도전성 물질로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 평면 상에서 볼 때 상기 제1 전극(EL1)을 커버하며 상기 제1 전극(EL1)에 중첩될 수 있다. 또한, 상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 막대형 LED(LD)의 상기 제1 단부(EP1)에 부분적으로 중첩될 수 있다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1) 상에는 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 커버하는 제2 절연층(INS2)이 제공될 수 있다. 상기 제2 절연층(INS2) 상기 제1 컨택 전극(CNE1)이 외부로 노출되지 않도록 하여 상기 제1 컨택 전극(CNE1)의 부식을 방지할 수 있다. 상기 제2 절연층(INS2)은 무기 절연 물질 또는 유기 절연 무질 중 어느 하나의 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극(EL2) 상에는 상기 제2 전극(EL2)과 상기 막대형 LED(LD)의 상기 제2 단부(EP2)를 전기적 및/또는 물리적으로 안정되게 연결하기 위한 상기 제2 컨택 전극(CNE2)이 제공될 수 있다.
상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제1 컨택 전극(CNE1)과 동일한 물질로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 평면 상에서 볼 때 상기 제2 전극(EL2)을 커버하며 상기 제2 전극(EL2)에 중첩될 수 있다. 또한, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 막대형 LED(LD)의 상기 제2 단부(EP2)에 부분적으로 중첩될 수 있다.
상기 제2 컨택 전극(CNE2) 상에는 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 커버하는 제3 절연층(INS3)이 제공될 수 있다.
상기 제3 절연층(INS3)은 상기 제2 컨택 전극(CNE2)이 외부로 노출되지 않도록 하여 상기 제2 컨택 전극(CNE2)의 부식을 방지할 수 있다. 상기 제3 절연층(INS3)은 무기 절연 물질 또는 유기 절연 무질 중 어느 하나의 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 제3 절연층(INS3) 상에는 오버 코트층(OC)이 제공될 수 있다.
상기 오버 코트층(OC)은 그 하부에 배치된 구성 요소들에 의해 발생된 단차를 완화시키는 평탄화층일 수 있다. 또한, 상기 오버 코트층(OC)은 상기 막대형 LED(LD)로 산소 및 수분 등이 침투하는 것을 방지하는 봉지층일 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 막대형 LED(LD)의 제1 단부(EP1)는 상기 제1 전극(EL1)에 접촉하고, 상기 제2 단부(EP2)는 상기 제2 전극(EL2)에 접촉할 수 있다. 예를 들어, 상기 막대형 LED(LD)의 제1 도전성 반도체층(11)은 상기 제1 전극(EL1)에 접촉하고, 상기 막대형 LED(LD)의 제2 도전성 반도체층(13)은 상기 제2 전극(EL2)에 접촉할 수 있다.
이에 따라, 상기 막대형 LED(LD)의 제1 및 제2 도전성 반도체층(11, 13)은 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)을 통해 소정 전압을 인가받을 수 있다.
상기 막대형 LED(LD)의 양측 단부(EP1, EP2)에 소정 전압 이상의 전계를 인가하게 되면, 상기 활성층(12)에서 전자-정공 쌍이 결합하면서 각 막대형 LED(LD)가 발광하게 된다.
도 4b는 도 3의 발광 장치의 단위 발광 영역을 다른 실시예의 형태로 나타낸 것으로 도 3의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 대응된 단면도이다. 중복된 설명을 피하기 위해 상술한 실시에와 상이한 점을 중심으로 설명한다. 본 실시예에서 특별히 설명하지 않는 부분은 상술한 실시예에 따르며 동일한 번호는 동일한 구성 요소를, 유사한 번호는 유사한 구성 요소를 지칭한다.
도 4b에 도시된 발광 장치는 기판(SUB)과 제1 전극(EL1) 사이에 제1 격벽(PW1)이 배치되고, 상기 기판(SUB)과 제2 전극(EL2) 사이에 제2 격벽(PW2)이 배치되는 점을 제외하면 도 4a의 발광 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
도 3 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 상기 기판(SUB), 상기 제1 및 제2 격벽(PW1, PW2), 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2), 막대형 LED(LD), 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 격벽(PW1, PW2)은 상기 기판(SUB) 상에서 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 격벽(PW1, PW2)은 상기 막대형 LED(LD)의 길이 이상으로 상기 기판(SUB) 상에 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 격벽(PW1, PW2)은 무기 재료 또는 유기 재료를 포함하는 절연 물질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 및 제2 격벽(PW1, PW2)은 측면이 소정 각도의 경사를 가지는 사다리꼴 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극(EL1)은 상기 제1 격벽(PW1) 상에 제공되고, 상기 제2 전극(EL2)은 상기 제2 격벽(PW2) 상에 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)은 상기 제1 및 제2 격벽(PW1, PW2)의 형상에 대응되게 제공될 수 있다. 따라서, 상기 제1 전극(EL1)은 상기 제1 격벽(PW1)의 경사도에 대응되는 경사를 가질 수 있고, 상기 제2 전극(EL2)은 상기 제2 격벽(PW2)의 경사도에 대응되는 경사를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)은 일정한 반사율을 갖는 도전성 재료로 이루어질 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)은 상기 막대형 LED(LD)의 양 단부(EP1, EP2)에서 출사되는 광을 화상이 표시되는 방향(일 예로, 정면 방향)으로 진행되게 할 수 있다.
특히, 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)은 상기 제1 및 제2 격벽(PW1, PW2)의 형상에 대응되는 형상을 갖기 때문에, 상기 막대형 LED(LD)의 양 단부(EP1, EP2)에서 출사된 광은 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)에 의해 반사되어 상기 정면 방향으로 더욱 진행될 수 있다. 따라서, 상기 막대형 LED(LD)에서 출사된 광의 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 격벽(PW1, PW2)은 그 상부에 제공된 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)과 함께 상기 막대형 LED(LD)에서 출사된 광의 효율을 향상시키는 반사 부재로 기능할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것으로, 특히, 도 1에 도시된 막대형 LED(LD)를 발광원으로 사용한 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판(SUB), 상기 기판(SUB) 상에 제공된 화소들(PXL), 상기 기판(SUB) 상에 제공되며 상기 화소들(PXL)을 구동하는 구동부, 및 상기 화소들(PXL)과 상기 구동부를 연결하는 배선부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 기판(SUB)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
상기 표시 영역(DA)은 영상을 표시하는 상기 화소들(PXL)이 제공되는 영역일 수 있다. 상기 비표시 영역(NDA)은 상기 화소들(PXL)을 구동하기 위한 구동부, 및 상기 화소들(PXL)과 상기 구동부를 연결하는 배선부(미도시)의 일부가 제공되는 영역일 수 있다.
상기 표시 영역(DA)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 영역(DA)은 직선으로 이루어진 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원 등, 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
상기 표시 영역(DA)이 복수 개의 영역을 포함하는 경우, 각 영역 또한 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선의 변을 포함하는 반원, 반타원 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 복수의 영역들의 면적은 서로 동일하거나 서로 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 표시 영역(DA)이 직선의 변을 포함하는 사각 형상을 가지는 하나의 영역으로 제공된 경우를 예로서 설명한다.
상기 비표시 영역(NDA)은 상기 표시 영역(DA)의 적어도 일측에 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 비표시 영역(NDA)은 상기 표시 영역(DA)의 둘레를 둘러쌀 수 있다.
상기 화소들(PXL)은 상기 기판(SUB) 상의 상기 표시 영역(DA) 내에 제공될 수 있다. 상기 화소들(PXL) 각각은 영상을 표시하는 최소 단위로서 복수 개로 제공될 수 있다.
상기 화소들(PXL)은 백색 광 및/또는 컬러 광을 출사하는 발광 소자를 포함할 수 있다. 각 화소(PXL)는 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 하나의 색을 출사할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 각 화소(PXL)는 시안, 마젠타, 옐로우, 및 백색 중 하나의 색을 출사할 수도 있다.
상기 화소들(PXL)은 복수 개로 제공되어 제1 방향(DR1)으로 연장된 행과 상기 제1 방향(DR1)에 교차하는 제2 방향(DR2)으로 연장된 열을 따라 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다. 그러나, 상기 화소들(PXL)의 배열 형태는 특별히 한정된 것은 아니며, 다양한 형태로 배열될 수 있다.
상기 구동부는 상기 배선부를 통해 각 화소(PXL)에 신호를 제공하며, 이에 따라 상기 화소(PXL)의 구동을 제어할 수 있다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 상기 배선부를 생략하였다.
상기 구동부는 스캔 라인을 통해 상기 화소들(PXL)에 스캔 신호를 제공하는 스캔 구동부(SDV), 발광 제어 라인을 통해 상기 화소들(PXL)에 발광 제어 신호를 제공하는 발광 구동부(EDV), 및 데이터 라인을 통해 상기 화소들(PXL)에 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동부(DDV), 및 타이밍 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 타이밍 제어부는 상기 스캔 구동부(SDV), 상기 발광 구동부(EDV), 및 상기 데이터 구동부(DDV)를 제어할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 화소들 중 하나의 화소에 포함된 제1 내지 제3 서브 화소를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 7은 도 6의 Ⅱ ~ Ⅱ'선에 따른 단면도이고, 도 8a는 입사되는 광의 파장 변화에 따른 적색 및 녹색 퀀텀 닷의 흡수 계수를 나타낸 그래프이며, 도 8b는 입사되는 광의 파장 변화에 따른 적색 및 녹색 퀀텀 닷의 발광 효율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6에 있어서, 도시의 편의를 위하여 복수의 막대형 LED들이 수평 방향으로 정렬된 것으로 도시하였으나, 상기 막대형 LED들의 배열이 이에 한정되지는 않는다.
또한, 도 6에 있어서, 도시의 편의를 위하여 상기 막대형 LED들에 연결되는 트랜지스터 및 상기 트랜지스터에 연결된 신호 배선들의 도시를 생략하였다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 중복된 설명을 피하기 위하여 상술한 일 실시예와 상이한 점을 위주로 설명한다. 본 실시예에서 특별히 설명하지 않는 부분은 상술한 일 실시예에 따르며, 동일한 번호는 동일한 구성 요소를, 유사한 번호는 유사한 구성요소를 나타낸다. 도 6에 있어서, 단위 발광 영역은 상기 제1 내지 제3 서브 화소를 구비한 하나의 화소를 포함하는 화소 영역일 수 있다.
도 1 내지 도 7, 도 8a, 및 도 8b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소들(PXL)이 제공된 기판(SUB)을 포함할 수 있다. 하나의 화소(PXL)는 상기 기판(SUB) 상에 제공된 제1 서브 화소(SP1), 제2 서브 화소(SP2), 및 제3 서브 화소(SP3)를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3)는 상기 하나의 화소(PXL)에서 영상을 표시하는 화소 영역이며 광이 출사되는 발광 영역일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3) 각각은 상기 기판(SUB), 화소 회로부(PCL), 및 표시 소자층(DPL)을 포함할 수 있다.
상기 기판(SUB)은 유리, 유기 고분자, 수정 등과 같은 절연성 재료를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판(SUB)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조나 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 화소 회로부(PCL)는 상기 기판(SUB) 상에 배치된 버퍼층(BFL), 상기 버퍼층(BFL) 상에 배치된 트랜지스터(T), 구동 전압 배선(DVL)을 포함할 수 있다.
상기 버퍼층(BFL)은 상기 트랜지스터(T)에 불순물이 확산되는 것을 방지할 수 있다. 상기 버퍼층(BFL)은 단일층으로 제공될 수 있으나, 적어도 이중층 이상의 다중층으로 제공될 수도 있다.
상기 버퍼층(BFL)이 다중층으로 제공될 경우, 각 층은 동일한 재료로 형성되거나 또는 서로 다른 재료로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(BFL)은 상기 기판(SUB)의 재료 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
상기 트랜지스터(T)는 상기 표시 소자층(DPL)에 포함된 복수의 막대형 LED(LD)들 중 일부에 전기적으로 연결되어 상기 막대형 LED(LD)을 구동할 수 있다. 상기 트랜지스터(T)는 반도체층(SCL), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다.
상기 반도체층(SCL)은 상기 버퍼층(BFL) 상에 배치될 수 있다. 상기 반도체층(SCL)은 상기 소스 전극(SE)에 접촉되는 소스 영역과 상기 드레인 전극(DE)에 접촉되는 드레인 영역을 포함할 수 있다. 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역 사이의 영역은 채널 영역일 수 있다.
상기 반도체층(SCL)은 폴리 실리콘, 아몰퍼스 실리콘, 산화물 반도체 등으로 이루어진 반도체 패턴일 수 있다. 상기 채널 영역은 불순물로 도핑되지 않는 반도체 패턴으로서, 진성 반도체일 수 있다. 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역은 상기 불순물이 도핑된 반도체 패턴일 수 있다.
상기 게이트 전극(GE)은 게이트 절연층(GI)을 사이에 두고 상기 반도체층(SCL) 상에 제공될 수 있다.
상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 각각은 층간 절연층(ILD)과 상기 게이트 절연층(GI)을 관통하는 컨택 홀을 통해 상기 반도체층(SCL)의 소스 영역 및 드레인 영역에 접촉될 수 있다.
상기 트랜지스터(T) 상에는 보호층(PSV)이 제공될 수 있다.
상기 구동 전압 배선(DVL)은 도면에 도시하지 않았으나 상기 층간 절연층(ILD) 상에 제공되며, 평면 상에서 볼 때 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 상기 구동 전압 배선(DVL)은 상기 보호층(PSV)을 관통하는 컨택 홀(미도시)을 통해 상기 표시 소자층(DPL)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 표시 소자층(DPL)은 상기 보호층(PSV) 상에 제공된 상기 막대형 LED들(LD)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 막대형 LED들(LD)은 제1 막대형 LED(LD1)와 제2 막대형 LED(LD2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 막대형 LED(LD1)는 상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2)에 제공되고, 상기 제2 막대형 LED(LD2)는 상기 제3 서브 화소(SP3)에 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각은 제1 도전성 반도체층(11), 제2 도전성 반도체층(13), 및 상기 제1 및 제2 도전성 반도체층(11, 13) 사이에 개재된 활성층(12)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, DL2) 각각은 제1 방향(DR1)을 따라 제1 단부(EP1)와 제2 단부(EP2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 단부(EP1)에는 상기 제1 및 제2 도전성 반도체층(11, 13) 중 하나, 상기 제2 단부(EP2)에는 상기 제1 및 제2 도전성 반도체층(11, 13) 중 나머지 하나가 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 막대형 LED(LD1)는 제1 컬러 광을 출사하고, 상기 제2 막대형 LED(LD2)는 제2 컬러 광을 출사할 수 있다.
상기 제1 컬러 광 및 상기 제2 컬러 광은 서로 상이한 파장대를 갖는 청색 계열의 광을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 컬러 광은 상기 제2 컬러 광보다 단파장대의 청색 광일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 컬러 광은 대략 405nm 파장의 청색 계열의 광일 수 있고, 상기 제2 컬러 광은 대략 450nm 파장의 청색 계열의 광일 수 있다.
이하, 설명의 편의를 의해, 상기 제1 컬러 광을 제1 청색 광으로, 상기 제2 컬러 광을 제2 청색 광으로 지칭한다.
상기 제2 막대형 LED(LD2)를 제조하는 과정에서, 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 활성층(12)을 이루는 반도체 재료 중 In의 함량을 조절함으로써, 상기 제2 청색 광보다 단파장인 상기 제1 청색 광을 출사하는 상기 제1 막대형 LED(LD1)가 형성될 수 있다.
또는, 상기 제1 막대형 LED(LD1)를 제조하는 과정에서, 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 활성층(12)을 이루는 반도체 재료 중 In의 함량을 조절함으로써, 상기 제1 청색 광보다 장파장인 상기 제2 청색 광을 출사하는 상기 제2 막대형 LED(LD2)가 형성될 수 있다.
상기 표시 소자층(DPL)은 화소 정의막(PDL), 제1 및 제2 전극(EL1, EL2), 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2), 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)을 더 포함할 수 있다.
상기 화소 정의막(PDL)은 상기 보호층(PSV) 상에 제공되며, 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3) 각각에서 발광 영역을 구획할 수 있다. 상기 화소 정의막(PDL)은 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3) 각각에 포함된 막대형 LED들(LD)을 노출하는 개구부를 포함할 수 있다.
상기 기판(SUB) 상에서 서로 인접한 두 개의 화소 정의막(PDL)은 일정 간격 이격될 수 있다. 예를 들어, 서로 인접한 두 개의 화소 정의막(PDL)은 상기 막대형 LED(LD)의 길이 이상으로 상기 기판(SUB) 상에서 이격될 수 있다. 상기 화소 정의막(PDL)은 무기 재료 또는 유기 재료를 포함하는 절연 물질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화소 정의막(PDL)은 유기 재료를 포함하는 절연 물질일 수 있다. 예컨대, 상기 화소 정의막(PDL)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(PAN, polyacrylonitrile), 폴리아미드(PA, polyamide), 폴리이미드(PI, polyimide), 폴리아릴에테르(PAE, polyarylether), 헤테로사이클릭 폴리머(heterocyclic polymer), 파릴렌(parylene), 에폭시(epoxy), 벤조시클로부텐(BCB, benzocyclobutene), 실록산계 수지(siloxane based resin) 및 실란계 수지(silane based resin) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 화소 정의막(PDL)을 포함하는 상기 기판(SUB) 상에는 제1 절연층(INS1)이 제공될 수 있다. 상기 제1 절연층(INS1)은 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3) 각각에 제공된 상기 막대형 LED들(LD) 각각의 상면 일부를 커버할 수 있다. 상기 제1 절연층(INS1)으로 인해, 각 막대형 LED(LD)의 상기 제1 단부(EP1)와 제2 단부(EP2)는 외부로 노출될 수 있다.
상기 제1 전극(EL1)은 상기 보호층(PSV) 상에 제공될 수 있다. 상기 제1 전극(EL1)은 상기 대응하는 막대형 LED(LD)의 상기 제1 및 제2 단부(EP1, EP2) 중 하나의 단부에 인접하게 배치되고, 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 통해 상기 대응하는 막대형 LED(LD)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 전극(EL1)은 컨택 홀(미도시)을 통해 상기 구동 전압 배선(DVL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 전극(EL1)은 상기 제1 연결 배선(CNL1)의 일부로 제공되거나 상기 제1 연결 배선(CNL1)으로부터 돌출된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 제1 연결 배선(CNL1)은 상기 대응하는 막대형 LED(LD)의 정렬 시에 상기 제1 전극(EL1)으로 전압을 인가하는 배선일 수 있다.
상기 제2 전극(EL2)은 상기 대응하는 막대형 LED(LD)의 상기 제1 및 제2 단부(EP1, EP2) 중 하나의 단부에 인접하게 배치되고, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 통해 상기 대응하는 막대형 LED(LD)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3) 각각에 포함된 상기 제2 전극(EL2)은 상기 제2 연결 배선(CNL2)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 전극(EL2)은, 상기 보호층(PSV)을 관통하는 컨택 홀(CH)을 통해 상기 트랜지스터(T)의 드레인 전극(DE)에 전기적으로 연결되어, 상기 트랜지스터(T)를 통해 신호를 공급받을 수 있다.
상기 제2 전극(EL2)은 상기 제2 연결 배선(CNL2)의 일부로 제공되거나 상기 제2 연결 배선(CNL2)으로부터 돌출된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 제2 연결 배선(CNL2)은 상기 대응하는 막대형 LED(LD)의 정렬 시에 상기 제2 전극(EL2)으로 전압을 인가하는 배선일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제1 연결 배선(CNL1)은 일체로 제공될 수 있고, 상기 제2 전극(EL2)과 상기 제2 연결 배선(CNL2)은 일체로 제공될 수 있다.
상기 제1 전극(EL1), 상기 제2 전극(EL2), 상기 제1 연결 배선(CNL1), 및 상기 제2 연결 배선(CNL2)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(EL1), 상기 제2 전극(EL2), 상기 제1 연결 배선(CNL1), 및 상기 제2 연결 배선(CNL2)은 도전성 물질을 포함할 수 있다.
상기 도전성 물질로는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 이들의 합금과 같은 금속, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 도전성 산화물, PEDOT와 같은 도전성 고분자 등이 포함될 수 있다.
또한, 상기 제1 전극(EL1), 상기 제2 전극(EL2), 상기 제1 연결 배선(CNL1), 및 상기 제2 연결 배선(CNL2)은 단일막으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속들, 합금들, 도전성 산화물들, 도전성 고분자들 중 2 이상 물질이 적층된 다중막으로 형성될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 보호층(PSV)과 상기 제1 전극(EL1) 사이에는 제1 격벽(도 4b의 PW1)이 제공되고, 상기 보호층(PSV)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에는 제2 격벽(도 4b의 PW2)이 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 제1 단부(EP1)는 상기 제1 전극(EL1)에 인접하게 배치되고, 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 제2 단부(EP2)는 상기 제2 전극(EL2)의 일측에 인접하게 배치될 수 있다.
상기 제1 전극(EL1) 상에는 상기 제1 전극(EL1)과 상기 대응하는 막대형 LED(LD)를 전기적 및/또는 물리적으로 안정되게 연결하기 위한 상기 제1 컨택 전극(CNE1)이 제공될 수 있다. 평면 상에서 볼 때, 상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 제1 전극(EL1)에 중첩될 수 있다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 제1 전극(EL1)에 저항성(Ohmic) 접촉할 수 있다.
상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 제1 단부(EP1)는 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 통해 상기 제1 전극(EL1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 구동 전압 배선(DVL)에 인가된 전압이 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 통해 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 제1 단부(EP1)로 인가될 수 있다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 포함하는 상기 기판(SUB) 상에는 제2 절연층(INS2)이 제공될 수 있다. 상기 제2 절연층(INS)은 무기 재료를 포함하는 무기 절연막 또는 유기 재료를 포함하는 유기 절연막일 수 있다.
상기 제2 전극(EL2) 상에는 상기 제2 전극(EL2)과 상기 대응하는 막대형 LED(LD)를 전기적 및/또는 물리적으로 안정되게 연결하기 위한 상기 제2 컨택 전극(CNE2)이 제공될 수 있다. 평면 상으로 볼 때, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제2 전극(EL2)에 중첩될 수 있다.
상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제2 전극(EL2)에 저항성(Ohmic) 접촉할 수 있다.
상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 제2 단부(EP2)는 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 통해 상기 제2 전극(EL2)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 트랜지스터(T)의 전압이 상기 제2 전극(EL2) 및 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 통해 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 제2 단부(EP2)로 인가될 수 있다.
결국, 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 양측 단부(EP1, EP2)에 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)을 통해 소정 전압이 인가됨에 따라, 상기 제1 막대형 LED(LD1)는 상기 제1 청색 광을 출사할 수 있다.
또한, 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 양측 단부(EP1, EP2)에 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)을 통해 소정 전압이 인가됨에 따라, 상기 제2 막대형 LED(LD2)는 상기 제2 청색 광을 출사할 수 있다.
상기 제2 컨택 전극(CNE2)이 제공된 상기 기판(SUB) 상에 제3 절연층(INS3)이 제공될 수 있다. 상기 제3 절연층(INS3)은 그 하부에 배치되는 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 외부에 노출되지 않게 커버할 수 있다.
한편, 상기 표시 장치는 컬러 변환층(CCL)을 더 포함할 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각에서 출사된 상기 제1 및 제2 청색 광을 각 서브 화소 별로 특정 색의 광으로 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시에에 있어서, 상기 컬러 변환층(CCL)은 제1 내지 제3 컬러 변환 패턴(CCP1, CCP2, CCP3)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 내지 제3 컬러 변환 패턴(CCP1, CCP2, CCP3) 각각은 각 서브 화소에 대응될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)은 상기 제1 서브 화소(SP1)에 대응되고, 상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)은 상기 제2 서브 화소(SP2)에 대응되며, 상기 제3 컬러 변환 패턴(CCP3)은 상기 제3 서브 화소(SP3)에 대응될 수 있다.
상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)은 상기 제1 서브 화소(SP1)의 상기 제1 막대형 LED(LD1)에서 출사된 상기 제1 청색 광을 적색 광으로 변환할 수 있다. 상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)은 상기 제1 청색 광을 흡수하여 에너지 천이에 따라 파장을 쉬프트 시켜 대략 620nm 내지 780nm 파장의 적색 광을 방출할 수 있다.
상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)은 제1 퀀텀 닷(Quantum dot)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)은 투명한 수지에 분산된 상기 제1 퀀텀 닷(Quantum dot)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 퀀텀 닷(Quantum dot)은 적색 퀀텀 닷일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)이 상기 제1 서브 화소(SP1)의 상기 제1 막대형 LED(LD1) 상부에 제공되는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)은 상기 제1 서브 화소(SP1) 내에서 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 측면 또는 하부에 제공될 수도 있다.
상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)은 상기 제2 서브 화소(SP2)의 상기 제1 막대형 LED(LD1)에서 출사된 상기 제1 청색 광을 녹색 광으로 변환할 수 있다. 상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)은 상기 제1 청색 광을 흡수하여 에너지 천이에 따라 파장을 쉬프트 시켜 대략 500nm 내지 570nm 파장의 녹색 광을 방출할 수 있다.
상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)은 제2 퀀텀 닷(Quantum dot)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)은 투명한 수지에 분산된 제2 퀀텀 닷(Quantum dot)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 퀀텀 닷(Quantum dot)은 녹색 퀀텀 닷일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)이 상기 제2 서브 화소(SP2)의 상기 제1 막대형 LED(LD1) 상부에 제공되는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)은 상기 제2 서브 화소(SP2) 내에서 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 측면 또는 하부에 제공될 수도 있다.
상기 제1 및 제2 퀀텀 닷(Quantum dot) 각각은 ⅡⅣ족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
상기 II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
상기 제1 및 제2 퀀텀 닷(Quantum dot)은 약 45nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 퀀텀 닷(Quantum dot)을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는 바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
상기 제1 및 제2 퀀텀 닷(Quantum dot)의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
일반적으로, 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷은, 도 8a에 도시된 바와 같이, 입사되는 광의 파장이 클수록 흡수 계수(absorption coefficient)가 감소하는 특성이 있다. 특히, 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷은 450nm 이상의 파장을 갖는 광이 입사될 때 흡수 계수(absorption coefficient)가 현저하게 감소한다.
따라서, 상기 450nm 이상의 파장을 갖는 광이 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷으로 입사되는 경우, 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷에서 최종적으로 출사되는 광의 효율이 떨어지게 된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적색 퀀텀 닷을 포함한 상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)은 상기 제1 서브 화소(SP1)에 대응되고, 상기 녹색 퀀텀 닷을 포함한 상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)은 상기 제2 서브 화소(SP2)에 대응된다.
상술한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2) 각각에는 대략 405nm 파장의 상기 제1 청색 광을 출사하는 상기 제1 막대형 LED(LD1)가 제공될 수 있다.
따라서, 상기 제1 청색 광이 상기 적색 퀀텀 닷에 입사되는 경우, 상기 적색 퀀텀 닷의 흡수 계수 증가로 인해 상기 제1 서브 화소(SP1)에서 최종적으로 출사되는 광의 효율은 증가할 수 있다.
마찬가지로, 상기 405nm 파장의 상기 제1 청색 광이 상기 녹색 퀀텀 닷에 입사되는 경우, 상기 녹색 퀀텀 닷의 흡수 계수 증가로 인해 상기 제2 서브 화소(SP2)에서 최종적으로 출사되는 광의 효율은 증가할 수 있다.
하기에서는 도 8b를 참조하여, 입사되는 광의 파장 변화에 따른 적색 및 녹색 퀀텀 닷의 발광 효율 변화를 설명한다.
도 8b에 있어서, 그래프의 X축에 기재된 숫자는 적색 및 녹색 퀀텀 닷에 입사되는 광의 파장(nm)을 나타낸 것이고, 그래프의 Y축에 기재된 숫자는 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷 각각에서의 발광 효율(%)을 나타낸 것이다.
도 8b에 있어서, 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷의 발광 효율 데이터는 기판 상에 405nm 내지 455nm 파장의 광을 출사하는 복수의 막대형 LED들을 배치하고 그 상부에 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷을 각각 배치하여, 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷에서 출사된 광을 디텍터로 측정한 값을 나타낸 것이다. 도 8b의 그래프에 도시된 데이터를 수치화하면 아래의 표 1과 같다.
파장(nm) 녹색 퀀탐 닷 발광 효율 적색 퀀텀 닷 발광 효율
405 100% 100%
415 94% 97%
425 86% 92%
435 80% 88%
445 64% 80%
455 53% 83%
표 1 및 도 8b에서 볼 수 있듯이, 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷으로 입사되는 광의 파장이 대략 405nm인 경우, 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷에서 출사되는 광의 효율은 100%로 측정되었다.
상기 적색 퀀텀 닷으로 입사되는 광의 파장이 대략 455nm인 경우, 상기 적색 퀀텀 닷에서 출사되는 광의 효율은 83%로 측정되었고, 녹색 퀀텀 닷으로 입사되는 광의 파장이 대략 455nm인 경우, 상기 녹색 퀀텀 닷에서 출사되는 광의 효율은 53%로 측정되었다.
이러한 결과를 통해, 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷은 입사되는 광의 파장이 짧을수록 발광 효율(%)이 증가하는 것을 알 수 있다. 특히, 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷으로 입사되는 광의 파장이 대략 405nm인 경우, 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷에서 출사되는 광의 효율(%)은 상기 450nm 파장의 광이 입사되는 경우에 비해 높다는 것을 알 수 있다.
결국, 본 발명의 일 실시예는, 상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)과 상기 제1 막대형 LED(LD1)를 상기 제1 서브 화소(SP1)에 배치하고, 상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)과 상기 제1 막대형 LED(LD1)를 상기 제2 서브 화소(SP2)에 배치하여, 상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2) 각각에서 출사되는 광의 효율을 증가시킬 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 휘도가 개선되고, 상기 표시 장치에서 최종적으로 표시되는 영상의 표시 품질이 향상될 수 있다.
이에 더해, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 상기 적색 및 녹색 퀀텀 닷을 포함한 상기 컬러 변환층(CCL)을 통해 우수한 색 재현성을 갖는 광을 출사하여 출광 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 제3 컬러 변환 패턴(CCP3)은 상기 제2 막대형 LED(LD2)에서 출사된 상기 제2 청색 광을 그대로 투과시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 제3 컬러 변환 패턴(CCP3)은 투명 층을 포함할 수 있다.
상기 투명 층은 투명 폴리머로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 막대형 LED(LD2)에서 출사된 상기 제2 청색 광이 투과되어 상기 제2 청색 광을 그대로 방출할 수 있다.
상기 투명 층을 포함한 상기 제3 컬러 변환 패턴(CCP3)은 별도의 퀀텀 닷(Quantum dot) 없이 입사된 상기 제2 청색 광을 그대로 출광할 수 있다. 이로 인해, 상기 제3 서브 화소(SP3)에서 출사되는 광의 세기는 향상될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제3 컬러 변환 패턴(CCP3)은 상기 투명 층을 대신하여 청색 컬러 필터를 포함할 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제1 내지 제3 컬러 변환 패턴(CCP1, CCP2, CCP3)들 사이에 배치된 차광 패턴(BLP)을 더 포함할 수 있다.
상기 차광 패턴(BLP)은 상기 제1 내지 제3 컬러 변환 패턴(CCP1, CCP2, CCP3) 사이에 배치되어 상기 제1 내지 제3 컬러 변환 패턴(CCP1, CCP2, CCP3)의 혼색을 방지할 수 있다.
또한, 상기 차광 패턴(BLP)은 대응하는 서브 화소의 발광 영역을 제외한 비발광 영역에 배치되며, 상기 비발광 영역에 배치된 상기 트랜지스터(T), 상기 구동 전압 배선(DVL) 등이 외부로 시인되는 것을 방지할 수 있다.
상기 차광 패턴(BLP)은 블랙 매트릭스를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 광을 차단하는 물질을 포함하는 재료들로 구성될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL) 상에는 오버 코트층(OC)이 제공될 수 있다. 상기 오버 코트층(OC)은 그 하부에 배치된 구성 요소들에 의해 발생한 단차를 완화시키는 평탄화층일 수 있다. 또한, 상기 오버 코트층(OC)은 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)로 산소 및 수분 등이 침투하는 것을 방지하는 봉지층일 수 있다.
도 9 내지 도 15는 도 7에 도시된 제1 내지 제3 서브 화소의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도들이다.
도 7 및 도 9을 참조하면, 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3)을 포함한 기판(SUB) 상에 트랜지스터(T) 및 상기 트랜지스터(T)를 커버하는 보호층(PSV)을 형성한다.
상기 트랜지스터(T)는 상기 기판(SUB)의 버퍼층(BFL) 상에 제공된 반도체층(SCL), 게이트 절연층(GI)을 사이에 두고 상기 반도체층(SCL) 상에 제공된 게이트 전극(GE), 상기 반도체층(SCL)에 각각 연결된 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다.
도 7 및 도 10을 참조하면, 상기 보호층(PSV) 상에 화소 정의막(PDL)을 형성한다. 또한, 상기 보호층(PSV) 상에 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)을 형성한다.
상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)은 동일한 평면, 즉, 상기 보호층(PSV)의 일면 상에 제공되며 일정 간격 이격될 수 있다.
상기 제2 전극(EL2)은 상기 보호층(PSV)을 관통하는 컨택 홀(CH)을 통해 상기 트랜지스터(T)의 드레인 전극(DE)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7 및 도 11을 참조하면, 상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2) 각각에 구비된 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에 전계가 인가된 상태에서 상기 기판(SUB) 상에 제1 막대형 LED(LD1)가 산포된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 막대형 LED(LD1)는 405nm 파장의 제1 청색 광을 출사한다.
상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2) 각각에서, 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2) 사이에 상기 제1 막대형 LED(LD1)를 산포하는 방식의 비제한적인 예로서, 잉크젯 프린팅 방식이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 막대형 LED(LD1)가 투입되는 경우, 상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2)에 제공된 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2) 사이에는 전계가 형성되어 있기 때문에 상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2) 내에서 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 자가 정렬이 유도될 수 있다.
특히, 상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2) 각각에 제공된 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)에 각각 전원을 인가하면, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 막대형 LED(LD1)가 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2) 사이에 자가 정렬할 수 있다.
도 7 및 도 12를 참조하면, 상기 제3 서브 화소(SP3)에 구비된 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에 전계가 인가된 상태에서 상기 기판(SUB) 상에 제2 막대형 LED(LD2)가 산포된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 막대형 LED(LD2)는 대략 450nm 파장 이상의 제2 청색 광을 출사한다.
상기 제3 서브 화소(SP3)에서, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에 상기 제2 막대형 LED(LD2)를 산포하는 방식의 비제한적인 예로서, 잉크젯 프린팅 방식이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 막대형 LED(LD2)가 투입되는 경우, 상기 제3 서브 화소(SP3)에 제공된 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2) 사이에 전계가 형성되기 때문에 상기 제3 서브 화소(SP3) 내에서 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 자가 정렬이 유도될 수 있다.
일반적으로, 기존의 표시 장치는 상기 제1 서브 화소(SP1)에 적색 광을 출사하는 막대형 LED를 정렬한 후, 상기 제2 서브 화소(SP2)에 녹색 광을 출사하는 막대형 LED를 정렬하며, 이후 상기 제3 서브 화소(SP3)에 청색 광을 출사하는 막대형 LED를 정렬한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2)에 상기 제1 청색 광을 출사하는 상기 제1 막대형 LED(LD1)가 정렬된 후, 상기 제3 서브 화소(SP3)에 상기 제2 청색 광을 출사하는 상기 제2 막대형 LED(LD1)가 정렬된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1 ~ SP3) 각각에 서로 상이한 컬러의 광을 출사하는 막대형 LED를 정렬하는 기존의 표시 장치에 비해 상기 막대형 LED(LD)의 정렬 공정을 줄일 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.
도 7 및 도 13을 참조하면, 상기 제1 막대형 LED(LD1)와 상기 제2 막대형 LED(LD2)가 정렬된 상기 기판(SUB) 전면에 절연 물질층을 도포한 후 마스크 공정을 통해 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 제1 단부(EP1)와 제2 단부(EP2)를 노출하는 제1 절연층(INS1)을 형성한다.
이어, 상기 제1 절연층(INS1)을 포함한 상기 기판(SUB) 상에 제1 컨택 전극(CNE1)을 형성한다.
상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2) 각각에 제공된 상기 제1 컨택 전극(CNE1)은, 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 상기 제1 단부(EP1)와 상기 제1 전극(EL1)을 커버하며, 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 제1 단부(EP1)와 상기 제1 전극(EL1)을 전기적으로 연결한다.
상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2) 각각의 상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 제1 단부(EP1)를 전기적 및/또는 물리적으로 연결할 수 있다.
이때, 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 제1 단부(EP1)와 상기 제1 컨택 전극(CNE1) 사이의 계면은 열처리될 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 컨택 전극(CNE1)과 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 제1 단부(EP1)는 저항성(Ohmic) 접촉할 수 있다.
상기 제3 서브 화소(SP3)에 제공된 상기 제1 컨택 전극(CNE1)은, 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 상기 제1 단부(EP1)와 상기 제1 전극(EL1)을 커버하며, 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 제1 단부(EP1)와 상기 제1 전극(EL1)을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 제3 서브 화소(SP3)의 상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 제1 단부(EP1)를 전기적 및/또는 물리적으로 연결할 수 있다.
이때, 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 제1 단부(EP1)와 상기 제1 컨택 전극(CNE1) 사이의 계면은 열처리될 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 제1 단부(EP1)와 상기 제1 커택 전극(CNE1)은 저항성(Ohmic) 접촉할 수 있다.
도 7 및 도 14를 참조하면, 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 포함한 상기 기판(SUB) 전면에 절연 물질층을 도포한 후, 마스크 공정을 이용하여 상기 제2 전극(EL2), 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 제2 단부(EP2)를 노출하는 제2 절연층(INS2)을 형성한다.
이어, 상기 제2 절연층(INS2)을 포함한 상기 기판(SUB) 상에 제2 컨택 전극(CNE2)을 형성한다.
상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2) 각각에 제공된 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은, 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 제2 단부(EP2)와 상기 제2 전극(EL2)을 커버하며, 상기 제1 막대형 LED(LD1)와 상기 제2 전극(EL2)을 전기적으로 연결한다.
상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2) 각각의 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제2 전극(EL2)과 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 제2 단부(EP2)를 전기적 및/또는 물리적으로 연결할 수 있다.
이때, 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 제2 단부(EP2)와 상기 제2 컨택 전극(CNE2) 사이의 계면은 열처리될 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)과 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 제2 단부(EP2)는 저항성(Ohmic) 접촉할 수 있다.
상기 제3 서브 화소(SP3)에 제공된 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은, 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 제2 단부(EP2)와 상기 제2 전극(EL2)을 커버하며, 상기 제2 막대형 LED(LD2)와 상기 제2 전극(EL2)을 전기적으로 연결한다.
상기 제3 서브 화소(SP2)의 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제2 전극(EL2)과 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 제2 단부(EP2)를 전기적 및/또는 물리적으로 연결할 수 있다.
이때, 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 제2 단부(EP2)와 상기 제2 컨택 전극(CNE2) 사이의 계면은 열처리될 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)과 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 제2 단부(EP2)는 저항성(Ohmic) 접촉할 수 있다.
도 7 및 도 15를 참조하면, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 포함하는 상기 기판(SUB) 전면에 제3 절연층(INS3)을 형성한다. 상기 제3 절연층(INS3)은 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 커버하며 상기 제2 컨택 전극(CNE2)의 부식을 방지할 수 있다.
이어, 상기 제3 절연층(INS3) 상에 컬러 변환층(CCL)을 형성한다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제1 서브 화소(SP1)에 대응된 제1 컬러 변환 패턴(CCP1), 상기 제2 서브 화소(SP2)에 대응된 제2 컬러 변환 패턴(CCP2), 및 상기 제3 서브 화소(SP3)에 대응된 제3 컬러 변환 패턴(CCP3)을 포함할 수 있다.
상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)은 상기 제1 서브 화소(SP1)의 제1 막대형 LED(LD1)에서 출사된 상기 제1 청색 광을 적색 광으로 변환하는 적색 퀀텀 닷을 포함할 수 있다.
상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)은 상기 제2 서브 화소(SP2)의 제1 막대형 LED(LD1)에서 출사된 상기 제1 청색 광을 녹색 광으로 변환하는 녹색 퀀텀 닷을 포함할 수 있다.
이어, 상기 컬러 변환층(CCL) 상에 오버 코트층(OC)을 형성한다.
상기 오버 코트층(OC)은 상기 컬러 변환층(CCL)을 커버하며 그 하부에 제공되는 구성 요소들에 의해 발생한 단차를 평탄화시킬 수 있다. 또한, 상기 오버 코트층(OC)은 외부로부터의 산소 및 수분이 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것으로, 도 6의 Ⅱ ~ Ⅱ'선에 대응되는 단면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 중복된 설명을 피하기 위하여 상술한 일 실시예와 상이한 점을 위주로 설명한다. 본 실시예에서 특별히 설명하지 않은 부분은 상술한 일 실시예에 따르며, 동일한 번호는 동일한 구성 요소를, 유사한 번호는 유사한 구성 요소를 나타낸다.
도 16에 도시된 표시 장치는, 컬러 변환층 상에 반사 방지층이 배치된다는 점을 제외하면 도 6 및 도 7의 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
도 6 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3)가 제공된 기판(SUB)을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3) 각각은 상기 기판(SUB), 화소 회로부(PCL), 표시 소자층(DPL), 및 컬러 변환층(CCL)을 포함할 수 있다.
상기 화소 회로부(PCL)는 상기 기판(SUB) 상에 배치된 버퍼층(BFL), 상기 버퍼층(BFL) 상에 배치된 트랜지스터(T), 구동 전압 배선(DVL)을 포함할 수 있다.
상기 표시 소자층(DPL)은 상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2) 각각에 제공된 제1 막대형 LED(LD1)와 상기 제3 서브 화소(SP3)에 제공된 제2 막대형 LED(LD2)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 막대형 LED(LD1)는 대략 405nm 파장을 갖는 제1 청색 광을 출사하고, 상기 제2 막대형 LED(LD2)는 대략 450nm 파장을 갖는 제2 청색 광을 출사할 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제1 서브 화소(SP1)에 대응된 제1 컬러 변환 패턴(CCP1), 상기 제2 서브 화소(SP2)에 대응된 제2 컬러 변환 패턴(CCP2), 및 상기 제3 서브 화소(SP3)에 대응된 제3 컬러 변환 패턴(CCP3)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)은 상기 제1 막대형 LED(LD1)에서 출사된 상기 제1 청색 광을 적색 광으로 변환하는 적색 퀀텀 닷을 포함할 수 있다.
상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)은 상기 제1 막대형 LED(LD1)에서 출사된 상기 제1 청색 광을 녹색 광으로 변환하는 녹색 퀀텀 닷을 포함할 수 있다.
상기 제3 컬러 변환 패턴(CCP3)은 상기 제2 막대형 LED(LD2)에서 출사된 상기 제2 청색 광을 그대로 투과시키는 투명층 또는 청색 컬러 필터를 포함할 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제1 내지 제3 컬러 변환 패턴(CCP1, CCP2, CCP3)들 사이에 배치된 차광 패턴(BLP)을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 표시 장치는 상기 컬러 변환층(CCL) 상에 제공된 반사 방지층(ARL)을 더 포함할 수 있다.
상기 반사 방지층(ARL)은 외부로부터 상기 표시 장치로 유입되는 광의 반사를 방지할 수 있다. 이를 위해, 상기 반사 방지층(ARL)은 컬러 필터층 또는 편광 필름 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
상기 편광 필름으로 상기 반사 방지층(ARL)을 구현하는 경우를 우선 설명한다.
상기 편광 필름은 편광 축을 가지며 상기 편광 축에 수직하는 방향으로 광을 선편광시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 편광 필름은 상기 편광 축과 일치하는 광은 흡수시키고, 상기 편광 축과 수직하는 광은 통과시킬 수 있다. 따라서, 상기 광이 상기 편광 필름을 통과하면, 상기 편광 축에 수직 방향으로 선편광될 수 있다.
상술한 편광 필름은 외부로부터 상기 표시 장치로 유입되어 상기 표시 장치 내에서 반사되어 출사된 광 중 상기 편광 축에 일치하는 광을 흡수함으로써 상기 표시 장치의 외부 광 반사율을 줄일 수 있다.
상기 반사 방지층(ARL)이 상기 컬러 필터층으로 구현되는 경우, 상기 반사 방지층(ARL)은 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3) 별로 특정 색의 광을 출사하는 컬러 필터(미도시) 및 상기 컬러 필터 사이에 제공된 블랙 매트릭스(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 블랙 매트릭스는 인접한 컬러 필터들의 혼색을 방지하며 외부로부터 상기 표시 장치로 유입되는 광을 흡수하여 상기 반사 방지층(ARL)의 하부에 배치된 구성 요소들에 상기 광이 유입되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 외부로부터 유입된 광이 상기 구성 요소들에 의해 반사되더라도 그 일부가 상기 블랙 매트리스에 의해 흡수될 수 있다.
상기 컬러 필터는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터를 포함할 수 있다. 상기 적색 컬러 필터는 상기 제1 서브 화소(SP1)에 대응되고, 상기 녹색 컬러 필터는 상기 제2 서브 화소(SP2)에 대응되며, 상기 청색 컬러 필터는 상기 제3 서브 화소(SP3)에 대응될 수 있다.
상기 적색, 녹색, 및 청색 컬러 필터 각각은 미리 설정된 파장의 광만을 통과시키는 필터로 작용한다. 이로 인해, 외부로부터 상기 표시 장치로 광이 유입되더라도 상기 광은 상기 컬러 필터에 의해 차단되어 상기 반사 방지층(ARL)의 하부로 진행되지 않을 수 있다.
상기 반사 방지층(ARL) 상에는 오버 코트층(OC)이 제공될 수 있다. 상기 오버 코트층(OC)은 그 하부에 배치된 구성 요소들에 의해 발생한 단차를 완화시키는 평탄화층일 수 있다. 또한, 상기 오버 코트층(OC)은 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)로 산소 및 수분 등이 침투하는 것을 방지하는 봉지층일 수 있다.
도 17은 도 5에 도시된 화소들 중 하나의 화소에 포함된 제1 내지 제3 서브 화소를 다른 실시예에 따라 도시한 평면도이다.
도 17에 있어서, 도시의 편의를 위하여 복수의 막대형 LED들이 수평 방향으로 정렬된 것으로 도시하였으나, 상기 막대형 LED들의 배열이 이에 한정되지는 않는다.
또한, 도 17에 있어서, 도시의 편의를 위하여 상기 막대형 LED들에 연결되는 트랜지스터 및 상기 트랜지스터에 연결된 신호 배선들의 도시를 생략하였다.
도 17에 도시된 표시 장치는, 제1 내지 제3 서브 화소 각각에 제1 및 제2 막대형 LED가 혼재되어 제공되는 점을 제외하면 도 6 및 도 7의 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
도 5 내지 도 7, 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판(SUB) 상에 제공된 복수의 화소들(PXL)을 포함할 수 있다. 하나의 화소(PXL)는 제1 서브 화소(SP1), 제2 서브 화소(SP2), 및 제3 서브 화소(SP3)를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3)는 상기 하나의 화소(PXL)에서 영상을 표시하는 화소 영역이며 광이 출사되는 발광 영역일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3) 각각은 제1 방향(DR1)으로 연장된 제1 연결 배선(CNL1), 상기 제1 방향(DR1)에 교차하는 제2 방향(DR2)으로 연장된 구동 전압 배선(DVL), 및 상기 제1 방향(DR1)으로 연장된 제2 연결 배선(CNL2)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3) 각각에는 제1 및 제2 전극(EL1, EL2), 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2), 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)가 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각은 제1 도전성 반도체층(도 1의 11 참고), 제2 도전성 반도체층(도 1의 13 참고), 및 상기 제1 및 제2 도전성 반도체층(11, 13) 사이에 개재된 활성층(도 1의 12 참고)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 막대형 LED(LD1)는 제1 컬러 광을 출사하고, 상기 제2 막대형 LED(LD2)는 제2 컬러 광을 출사한다. 상기 제1 컬러 광은 대략 405nm 파장의 청색 계열의 광이고, 상기 제2 컬러 광은 대략 450nm 파장의 청색 계열의 광일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3) 각각에 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)가 혼재하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)는 평면 상에서 볼 때 상기 기판(SUB)의 제2 방향(DR2)을 따라 대응하는 서브 화소 내에서 교번하여 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)를 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3)에 산포하는 방식의 비제한적인 예로서, 잉크젯 프린팅 방식이 이용될 수 있다.
일 예로, 해당 기판(SUB) 상에 노즐(미도시)을 배치한 후, 상기 노즐을 통해 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)가 혼재된 용액을 상기 기판(SUB)에 투하하여 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)를 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3)에 산포할 수 있다. 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)을 상기 기판(SUB)에 산포하는 방식은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)가 투입되는 경우, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에는 전계가 형성되어 있기 때문에 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)의 자가 정렬이 유도될 수 있다.
상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 각각에 전원을 인가하면, 상기 서브 화소 별로 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2) 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)의 쌍극성이 유도될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)는 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3) 내에서 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2) 사이에 자가 정렬될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예서는, 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3) 각각에 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)가 동시에 정렬될 수 있다.
이러한 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3) 각각에 서로 상이한 컬러의 광을 출사하는 막대형 LED를 각각 정렬하는 기존의 표시 장치에 비하여 제조 공정이 단순해질 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3)에는 컬러 변환층(CCL)이 더 제공될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제1 서브 화소(SP1)에 대응된 제1 컬러 변환 패턴(CCP1), 상기 제2 서브 화소(SP2)에 대응된 제2 컬러 변환 패턴(CCP2), 상기 제3 서브 화소(SP3)에 대응된 제3 컬러 변환 패턴(CCP3), 및 상기 제1 내지 제3 컬러 변환 패턴들(CCP1 ~ CCP3) 사이에 제공된 차광 패턴(BLP)을 포함할 수 있다.
상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)은 상기 제1 서브 화소(SP1)의 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각에서 출사된 상기 제1 및 제2 컬러 광을 적색 광으로 변환할 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)은 단파장의 광이 입사될 때 높은 흡수 계수를 갖는 적색 퀀텀 닷(Quantum dot)을 포함할 수 있다.
상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)은 상기 제2 서브 화소(SP2)의 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각에서 출사된 상기 제1 및 제2 컬러 광을 녹색 광으로 변환할 수 있다. 이를 위해, 상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)은 단파장의 광이 입사될 때 높은 흡수 계수를 갖는 녹색 퀀텀 닷(Quantum dot)을 포함할 수 있다.
상기 제3 컬러 변환 패턴(CCP2)은 상기 제3 서브 화소(SP2)의 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각에서 출사된 상기 제1 및 제2 컬러 광을 그대로 투과시키는 투명층을 포함할 수 있다.
한편, 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 문턱 전압과 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 문턱 전압은 서로 상이할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 문턱 전압이 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 문턱 전압보다 크도록 설정될 수 있다.
이하의 실시예에 있어서, 설명의 편의를 위해 상기 제1 막대형 LED(LD1)의 문턱 전압을 “제1 문턱 전압”이라 지칭하고, 상기 제2 막대형 LED(LD2)의 문턱 전압을 “제2 문턱 전압”이라고 지칭한다.
각 서브 화소에 배치된 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)을 통해 상기 제1 문턱 전압 이상에 해당되는 소정 전압이 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 양측 단부로 인가되는 경우, 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)는 모두 구동되어 상기 제1 및 제2 청색 광이 출사될 수 있다.
또한, 각 서브 화소에 배치된 상기 제1 및 제2 전극(EL1, EL2)을 통해 상기 제2 문턱 전압 이상 상기 제1 문턱 전압 이하에 해당하는 소정 전압이 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 양측 단부로 인가되는 경우, 상기 제2 막대형 LED(LD2)만 구동되어 상기 제2 청색 광이 출사될 수 있다.
상기 제1 서브 화소(SP1)의 경우, 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 양측 단부로 상기 제1 문턱 전압 이상에 해당하는 소정 전압을 인가하여 상기 제1 및 제2 청색 광이 모두 출사될 수 있다.
상기 제1 서브 화소(SP1)에서 출사된 상기 제1 및 제2 청색 광은 상기 적색 퀀텀 닷을 포함한 상기 제1 컬러 변환 패턴(CCP1)을 통해 적색 광으로 변환될 수 있다.
상기 제2 서브 화소(SP2)의 경우, 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 양측 단부로 상기 제1 문턱 전압 이상에 해당하는 소정 전압을 인가하여 상기 제1 및 제2 청색 광이 모두 출사될 수 있다.
상기 제2 서브 화소(SP2)에서 출사된 상기 제1 및 제2 청색 광은 상기 녹색 퀀텀 닷을 포함한 상기 제2 컬러 변환 패턴(CCP2)을 통해 녹색 광으로 변환될 수 있다.
상기 제3 서브 화소(SP3)의 경우, 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 양측 단부로 상기 제2 문턱 전압 이상 상기 제1 문턱 전압 이하에 해당하는 소정 전압을 인가하여 상기 제2 청색 광만이 출사될 수 있다.
상기 제3 서브 화소(SP3)에서 출사된 상기 제2 청색 광은 상기 투명층을 그대로 투과할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는 각 서브 화소에 제공된 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2) 각각의 양측 단부로 인가되는 전압 레벨을 조절하여 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1, SP2, SP3)의 구동을 개별적으로 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는, 상기 제1 및 제2 컬러 변환 패턴(CCP1, CCP2) 각각에 단파장을 갖는 청색 계열의 광을 출사하는 상기 제1 및 제2 막대형 LED(LD1, LD2)를 대응되게 하여 상기 제1 및 제2 서브 화소(SP1, SP2) 각각에서 출사되는 광의 효율을 증가시킬 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 품질이 향상된 영상을 표시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 다양한 전자 기기에 채용될 수 있다. 예를 들어, 표시 장치는 텔레비젼, 노트북, 휴대폰, 스마트폰, 스마트패드(PD), 피엠피(PMP), 피디에이(PDA), 내비게이션, 스마트 워치와 같은 각종 웨어러블 기기, 등에 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
LD1, LD2: 제1 및 제2 막대형 LED
SP1, SP2, SP3: 제1 내지 제3 서브 화소
SUB: 기판
PCL: 화소 회로부
DPL: 표시 소자층
CCL: 컬러 변환층
CCP1, CCP2, CCP3: 제1 내지 제3 컬러 변환 패턴
ARL: 반사 방지층
OC: 오버 코트층

Claims (20)

  1. 표시 영역 및 비표시 영역을 포함한 기판;
    상기 표시 영역에 제공되며, 광을 발광하는 발광 영역을 각각 구비한 제1 내지 제3 서브 화소를 포함한 복수의 화소들;
    상기 제1 및 제2 서브 화소 각각에 제공되며 제1 컬러 광을 출사하는 제1 발광 소자 및 상기 제3 서브 화소에 제공되며 제2 컬러 광을 출사하는 제2 발광 소자; 및
    상기 제1 및 제2 서브 화소 각각에 대응되며, 상기 제1 컬러 광을 대응되는 서브 화소 별로 특정 색의 광으로 변환하는 컬러 변환층을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 서브 화소들 각각은 상기 기판 상에 제공되며 상기 제1 발광 소자의 제1 단부와 전기적으로 연결된 제1 전극 및 상기 제1 전극과 동일 평면 상에서 이격되게 배치되며 상기 제1 발광 소자의 제2 단부와 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하고,
    상기 제3 서브 화소는 상기 기판 상에 제공되며 상기 제2 발광 소자의 제1 단부와 전기적으로 연결된 제1 전극 및 상기 제1 전극과 동일 평면 상에서 이격되게 배치되며 상기 제2 발광 소자의 제2 단부와 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 컬러 광과 상기 제2 컬러 광은 청색 계열의 광을 포함하고, 상기 제1 컬러 광은 상기 제2 컬러 광보다 단파장인 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 컬러 변환층은,
    상기 제1 서브 화소에 대응되며, 상기 제1 컬러 광을 적색 광으로 변환하는 제1 컬러 변환 패턴;
    상기 제2 서브 화소에 대응되며, 상기 제1 컬러 광을 녹색 광으로 변환하는 제2 컬러 변환 패턴; 및
    상기 제1 컬러 변환 패턴과 상기 제2 컬러 변환 패턴 사이에 제공된 차광 패턴을 포함하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 컬러 변환 패턴은 적색 퀀텀 닷(Quantum dot)을 포함하고, 상기 제2 컬러 변환 패턴은 녹색 퀀텀 닷(Quantum dot)을 포함하는 표시 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 컬러 변환층은 상기 제3 서브 화소에 대응되며 상기 제2 컬러 광을 투과시키는 제3 컬러 변환 패턴을 더 포함하는 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제3 컬러 변환 패턴은 투명층 및 청색 컬러 필터 중 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 컬러 변환층 상에 제공된 반사 방지층을 더 포함하는 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 반사 방지층은 컬러 필터층 및 편광 필름 중 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자 각각은,
    제1 도전성 도펀트가 도핑된 제1 도전성 반도체층;
    제2 도전성 도펀트가 도핑된 제2 도전성 반도체층; 및
    상기 제1 도전성 반도체층과 상기 제2 도전성 반도체층 사이에 제공된 활성층을 포함하는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자 각각은 마이크로 스케일 혹은 나노 스케일을 갖는 원 기둥 형상 혹은 다각 기둥 형상의 발광 다이오드를 포함하는 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자 각각은 상기 기판 상에 배치되며, 길이 방향으로 제1 단부와 제2 단부를 갖는 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제1 및 제2 발광 소자 각각의 제1 단부를 전기적으로 연결하는 제1 컨택 전극; 및
    상기 제2 전극과 상기 제1 및 제2 발광 소자 각각의 제2 단부를 전기적으로 연결하는 제2 컨택 전극을 더 포함하는 표시 장치.
  13. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 서브 화소 각각은, 상기 기판 상에 제공되어 대응하는 발광 소자에 연결된 적어도 하나 이상의 트랜지스터를 포함하는 표시 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 컬러 변환층 상에 제공되어 상기 컬러 변환층을 커버하는 평탄화층을 더 포함하는 표시 장치.
  15. 표시 영역 및 비표시 영역을 포함한 기판;
    상기 표시 영역에 제공되며, 광을 발광하는 발광 영역을 각각 구비한 제1 내지 제3 서브 화소를 포함한 복수의 화소들;
    상기 제1 내지 제3 서브 화소 각각에 제공되며, 광을 출사하는 발광 소자; 및
    상기 제1 내지 제3 서브 화소에 제공되며, 상기 광을 각 서브 화소 별로 특정 색의 광으로 변환하는 컬러 변환층을 포함하고,
    상기 발광 소자는, 제1 컬러 광을 출사하는 제1 발광 소자와 제2 컬러 광을 출사하는 제2 발광 소자를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 발광 소자는 상기 제1 내지 제3 서브 화소 각각에서 혼재되어 제공되고,
    상기 제1 내지 제3 서브 화소들 각각은,
    상기 기판 상에 제공되며, 상기 제1 및 제2 발광 소자 각각의 제1 단부와 전기적으로 연결된 제1 전극; 및
    상기 제1 전극과 동일 평면 상에서 이격되게 배치되며 상기 제1 및 제2 발광 소자 각각의 제2 단부와 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 컬러 광과 상기 제2 컬러 광은 청색 계열의 광을 포함하고, 상기 제1 컬러 광은 상기 제2 컬러 광보다 단파장인 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자와 상기 제2 발광 소자는 문턱 전압이 서로 상이한 표시 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 컬러 변환층은,
    상기 제1 서브 화소에 제공되며, 상기 제1 및 제2 컬러 광을 적색 광으로 변환하는 제1 컬러 변환 패턴;
    상기 제2 서브 화소에 제공되며, 상기 제1 및 제2 컬러 광을 녹색 광으로 변환하는 제2 컬러 변환 패턴; 및
    상기 제1 컬러 변환 패턴과 상기 제2 컬러 변환 패턴 사이에 제공된 차광 패턴을 포함하는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 컬러 변환 패턴은 적색 퀀텀 닷(Quantum dot)을 포함하고, 상기 제2 컬러 변환 패턴은 녹색 퀀텀 닷(Quantum dot)을 포함하는 표시 장치.
  20. 제15 항에 있어서,
    평면 상에서 볼 때, 상기 제1 및 제2 발광 소자는 대응하는 서브 화소 내에서 상기 기판의 일 방향을 따라 교번하여 배치되는 표시 장치.
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