KR102699567B1 - 초소형 발광 소자를 포함하는 픽셀 구조체, 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

초소형 발광 소자를 포함하는 픽셀 구조체, 표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 픽셀 구조체는, 베이스 기판 상에 배치되며, 제1 전극과 제2 전극 사이의 간격보다 짧은 길이를 가지는, 적어도 하나의 초소형 발광 소자; 및 상기 제1 전극과 상기 초소형 발광 소자를 연결하는 제1 접촉 전극과 상기 제2 전극과 상기 초소형 발광 소자를 연결하는 제2 접촉 전극을 가지는 연결 전극부;를 포함합니다.

Description

초소형 발광 소자를 포함하는 픽셀 구조체, 표시장치 및 그 제조방법{PIXEL STRUCTURE, DISPLAY APPARATUS INCLUDING THE PIXEL STRUCTURE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명의 실시예들은 초소형 발광 소자를 포함하는 픽셀 구조체, 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광 소자, 예를 들어 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode)는 광 변환 효율이 높고 에너지 소비량이 매우 적으며, 수명이 반영구적이고 환경 친화적이다. 이에 따라, 발광 소자는 신호등, 핸드폰, 자동차 전조등, 옥외 전광판, LCD BLU(back light unit), 및 실내외 조명 등 많은 분야에서 활용되고 있다.
발광 소자를 조명, 디스플레이에 등에 활용하기 위해, 발광 소자와 상기 발광 소자에 전원을 인가할 수 있는 전극의 연결이 필요하며, 활용목적, 전극이 차지하는 공간의 감소 또는 제조방법과 연관되어 발광 소자와 전극의 배치 관계는 다양하게 연구되고 있다.
발광 소자와 전극의 배치 방식은, 전극에 발광 소자를 직접 성장시키는 방식과 발광 소자를 별도로 독립성장 시킨 후, 상기 발광 소자를 전극에 배치하는 방식으로 분류할 수 있다. 후자의 방법의 경우, 일반적인 발광 소자라면 3차원의 발광 소자를 직립시켜 전극과 연결할 수 있지만, 발광 소자가 나노 단위의 초소형일 경우, 상기 초소형 발광 소자를 전극에 직립시키기가 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예들은 초소형 발광 소자의 정렬 과정에서 손상을 방지하면서도 정면으로 출광되는 효율을 개선할 수 있는 픽셀 구조체, 표시장치 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예들은 초소형 발광 소자의 정렬 과정에서 초소형 발광 소자가 일부 영역으로 편중되는 방지할 수 있는 픽셀 구조체, 표시장치 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 픽셀 구조체는,
베이스 기판 상에 배치된 제1 전극 및 상기 제1 전극과 동일 평면 상에 이격되어 배치된 제2 전극을 포함하는 전극 라인;
상기 베이스 기판 상에 배치되며, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 간격보다 짧은 길이를 가지는, 적어도 하나의 초소형 발광 소자; 및
상기 제1 전극과 상기 초소형 발광 소자를 연결하는 제1 접촉 전극과 상기 제2 전극과 상기 초소형 발광 소자를 연결하는 제2 접촉 전극을 가지는 연결 전극부;를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 접촉 전극 및 제2 접촉 전극은 투명 전극일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1, 제2 전극 중 적어도 하나는 상기 초소형 발광 소자에 대향하는 면이 상기 초소형 발광 소자로부터 출광된 빛을 반사하는 반사면일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1, 제2 전극의 두께는, 상기 초소형 발광 소자의 두께보다 클 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 베이스 기판에 대한 상기 반사면의 각도는 90도 미만일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초소형 발광 소자는, 양 단부에 배치된 제1, 제2 전극층과, 상기 제1, 제2 전극층 사이에 배치된 제1, 제2 반도체층과, 상기 제1, 제2 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하며, 상기 제1, 제2 전극층은 투명 전극일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1, 제2 전극 각각은 제1 방향으로 연장된 메인 전극과 상기 메인 전극으로부터 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 핑거 전극을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 핑거 전극에서 상기 초소형 발광 소자에 대향하는 면은 빛을 반사시키는 반사면일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 핑거 전극은, 상기 제1, 제2 접촉 전극 중 어느 하나에 의해, 상기 초소형 발광 소자에 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 외곽에 배치되며, 상기 제1, 제2 전극의 두께보다 두꺼운 댐 구조물을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 구동 트랜지스터; 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 전원 배선;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 픽셀 구조체는,
베이스 기판 상에 배치되며, 중심 영역과 상기 중심 영역으로부터 방사형으로 연장된 복수 개의 가이드 영역을 가지는 가이드 구조물;
상기 가이드 영역에 배치된 복수 개의 초소형 발광 소자들; 및
상기 복수 개의 가이드 영역의 일 단부를 차단하는 댐 구조물;을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수 개의 초소형 발광 소자 각각의 길이는, 상기 복수 개의 가이드 영역의 폭보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 가이드 구조물은, 방사형으로 연장되며, 상기 가이드 영역을 정의하도록 서로 이격 배치된 제1 전극 및 제2 전극을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 두께는, 상기 복수 개의 초소형 발광 소자들의 두께보다 클 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리는, 상기 복수 개의 초소형 발광소자들 각각의 길이보다 크며, 상기 복수 개의 초소형 발광소자들을 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전기적으로 연결하는 제1 접촉 전극 및 제2 접촉 전극을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 가이드 구조물은, 방사형으로 연장되며, 상기 가이드 영역을 정의하도록 서로 이격 배치되며, 상기 복수 개의 초소형 발광 소자들의 두께보다 큰 두께를 가지는, 복수 개의 가이드 바를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수 개의 가이드 바 사이의 거리는, 상기 복수 개의 초소형 발광소자들 각각의 길이보다 클 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 구동 트랜지스터; 및 상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 전원 배선;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는,
상술한 픽셀 구조체와,
상기 픽셀 구조체에 연결된 구동 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체의 제조방법은,
베이스 기판 상에 소정의 간격을 가지도록 제1 전극과 제2 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 외곽에 댐 구조물을 형성하는 단계;
상기 베이스 기판 상에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 간격보다 짧은 길이를 가지는 복수 개의 초소형 발광 소자가 포함된 용액을 도포하는 단계;
상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 걸어, 상기 복수 개의 초소형 발광 소자를 정렬하는 단계;
상기 초소형 발광 소자를 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전기적으로 연결하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체의 제조방법은,
베이스 기판 상에, 중심 영역과 상기 중심 영역으로부터 방사형으로 연장된 복수 개의 가이드 영역을 가지는 가이드 구조물을 형성하는 단계;
상기 복수 개의 가이드 영역의 일 단부를 차단하는 댐 구조물을 형성하는 단계;
상기 베이스 기판 상의 상기 중심 영역에 상기 복수 개의 초소형 발광 소자가 포함된 용액을 도포하는 단계;
상기 복수 개의 초소형 발광 소자가 포함된 용액을 상기 복수 개의 가이드 영역으로 이동시키는 단계;
제1 전극과 제2 전극에 소정의 전압을 걸어, 복수 개의 초소형 발광 소자를 정렬하는 단계;를 포함할 수 있다..
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이러한 일반적이고 구체적인 측면이 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램, 또는 어떠한 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램의 조합을 사용하여 실시될 수 있다.
상술한 초소형 발광 소자를 포함하는 픽셀 구조체, 표시장치 및 그 제조방법은, 초소형 발광 소자의 정렬 과정에서 손상을 방지하면서도 정면으로 출광되는 효율을 개선할 수 있다.
상술한 초소형 발광 소자를 포함하는 픽셀 구조체, 표시장치 및 그 제조방법은, 초소형 발광 소자의 정렬 과정에서 초소형 발광 소자가 일부 영역으로 편중되는 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시장치의 픽셀 구조체를 나타낸 평면도이며,
도 2는 도 1의 픽셀 구조체를 II-II선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체의 일부 단면도이다.
도 4는 실시예에 따른 표시장치의 픽셀 구조체의 평면도이며,
도 5a는 도 4의 AA’ 단면도이며, 도 5b는 도 4의 BB’ 단면도이다.
도 6는 다른 실시예에 따른 표시장치의 픽셀 구조체의 평면도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체의 일부 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 실시예에 따른 픽셀구조체의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9은 다른 실시예에 따른 표시장치의 픽셀 구조체를 나타낸 평면도이며,
도 10a는 도 9의 C-C’선에 따라 절단한 단면도이며, 도 10b는 도 9의 D-D’선에 따라 절단한 단면도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 표시장치의 픽셀 구조체를 나타낸 평면도이다.
도 12 및 도 13은 다른 실시예에 따른 가이드 구조물을 가지는 픽셀 구조체를 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 14 및 도 15a 내지 도 15f는 도 9의 픽셀 구조체를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 실시예에 따른 표시 장치를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 17 및 도 18은 도 16의 실시예에 따른 픽셀 구조체의 일부 단면도로서, 표시 장치가 액티브 매트릭스형일 경우, 픽셀 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시장치의 픽셀 구조체(1)를 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1의 픽셀 구조체(1)를 II-II선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 픽셀 구조체(1)는 전극 라인(10)과, 초소형 발광 소자(30)와, 전극 라인(10)과 초소형 발광 소자(30)를 연결하는 연결 전극부(50)를 포함한다. 픽셀 구조체(1)는 전극 라인(10)의 외곽에 배치된 댐 구조물(70)을 더 포함한다.
픽셀 구조체(1)에는, 전극 라인(10), 초소형 발광 소자(30) 및 연결 전극부(50) 각각이 복수 개일 수 있다. 복수 개의 픽셀 구조체(1)는 후술할 표시 장치(1000; 도 16 참조)의 표시 영역에 배치될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전극 라인(10)은 베이스 기판(5) 상에 배치된 제1 전극(11)과 제1 전극(11)과 동일 평면 상에 이격되어 배치된 제2 전극(12)을 포함한다. 도 1 및 도 2에서는, 베이스 기판(5) 상에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 직접 배치된 예를 도시하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 후술하는 도 17과 같이, 베이스 기판(5)과 제1, 제2 전극(11, 12) 사이에 다른 층들 또는 구성, 예를 들어, 버퍼층, 박막 트랜지스터 등이 배치될 수 있음은 물론이다.
베이스 기판(5)은 유리 기판, 수정 기판, 사파이어 기판, 플라스틱 기판 및 구부릴 수 있는 유연한 폴리머 필름 중 어느 하나일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 소정 거리(L2)만큼 이격 배치된다. 제1, 제2 전극(11, 12)은, 픽셀 구조체(1)의 제조 과정에서는 초소형 발광 소자(30)를 정렬시키는 기능을 수행하며, 완성된 픽셀 구조체(1)에서는 초소형 발광 소자(30)에 전기 신호를 인가하는 기능을 수행한다. 제1, 제2 전극(11, 12)의 구체적인 정렬 기능에 대해서는, 제조방법에 대한 설명에서 후술하기로 한다.
초소형 발광 소자(30)는 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 배치된다. 초소형 발광 소자(30)는 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이의 간격(L2)보다 짧은 길이(L1)를 가진다. 예를 들어, 초소형 발광 소자(30)의 길이(L1)는 0.5 um ~ 10 um일 수 있다. 초소형 발광 소자(30)의 길이(L1)가 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 간격(L2)보다 짧기 때문에, 초소형 발광 소자(30)의 양 단부가 동시에 제1, 제2 전극(11, 12)에 직접 접촉할 수 없다.
이와 같이, 픽셀 구조체(1)는 초소형 발광 소자(30)의 양 단부가 제1, 제2 전극(11, 12)에 직접 접촉할 수 없는 구조이기 때문에, 픽셀 구조체(1)의 제조 과정에서 초소형 발광 소자(30)를 정렬시키기 위하여 제1, 제2 전극(11, 12)에 고전압이 걸리더라도, 초소형 발광 소자(30)에 고전압이 인가될 수 없다. 그리하여, 초소형 발광 소자(30)에 고전압이 인가될 경우 나타나는 문제점인 초소형 광 소자의 손상 또는 제1, 제2 전극(11, 12)의 손상을 방지할 수 있다.
초소형 발광 소자(30)는 원통 형상을 가질 수 있다. 다만, 초소형 발광 소자(30)의 형상은 이에 한정되지 아니하며, 다른 형상을 가질 수도 있다.
초소형 발광 소자(30)는, 양 단부에 배치된 제1, 제2 전극층(31, 32)과, 제1, 제2 전극층(31, 32) 사이에 배치된 제1, 제2 반도체층(33, 34)과, 제1, 제2 반도체층(33, 34) 사이에 배치된 활성층(35)을 포함한다. 상기 제1 전극층(31), 제1 반도체층(33), 활성층(35), 제2 반도체층(34) 및 제2 전극층(32)은 초소형 발광 소자(30)의 길이 방향으로 순차적으로 적층된다.
제1, 제2 전극층(31, 32)은 오믹(ohmic) 접촉 전극일 수 있다. 다만, 제1, 제2 전극층(31, 32)은 이에 한정되지 아니하며, 쇼트키(Schottky) 접촉 전극일 수도 있다. 제1, 제2 전극층(31, 32)은 전도성이 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 전극층(31, 32)은 알루미늄, 티타늄, 인듐, 골드 및 실버로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속 물질을 포함할 수 있다.
일 예로써, 제1, 제2 전극층(31, 32)에 포함된 물질은 서로 동일할 수 있다. 다른 예로서, 제1, 제2 전극층(31, 32)에 포함된 물질은 상이할 수 있다.
제1 반도체층(33)은 n형 반도체층일 수 있다. 일 예로서, 초소형 발광 소자(30)가 청색 발광 소자인 경우, 제1 반도체층(33)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료 예컨대, InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등에서 어느 하나 이상이 선택될 수 있으며, 제1 도전성 도펀트(예: Si, Ge, Sn 등)가 도핑될 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 다만, 초소형 발광 소자(30)는 청색 발광 소자에 제한되지 않으며, 발광색이 다른 경우 다른 종류의 III-V족 반도체 물질을 n형 반도체 층으로 포함할 수 있다.
제2 반도체층(34)은 p형 반도체층일 수 있다. 일 예로써, 초소형 발광 소자(30)가 청색 발광 소자인 경우, 제2 반도체층(34)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 예컨대, InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등에서 어느 하나 이상이 선택될 수 있으며, 제2 도전성 도펀트(예: Mg)가 도핑 될 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 다만, 초소형 발광 소자(30)는 청색 발광 소자에 제한되지 않으며, 발광색이 다른 경우 다른 종류의 반도체 물질을 p형 반도체 층으로 포함할 수 있다.
활성층(35)은 제1 및 제2 반도체층(33, 34) 사이에 배치되며, 예를 들어 단일 또는 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있다. 일 예로서, 활성층(35)의 상부 및/또는 하부에는 도전성 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 배치될 수도 있으며, 상기 도전성 도펀트가 도핑된 클래드층은 AlGaN층 또는 InAlGaN층으로 구현될 수 있다. 그 외에 AlGaN, AlInGaN 등의 물질도 활성층(35)으로 이용될 수 있다. 활성층(35)에서 전자-정공 쌍의 결합에 의하여 빛이 발생하게 되며, 활성층(35)의 위치는 발광소자의 종류에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 초소형 발광 소자(30)는 청색 발광 소자에 제한되지 않으며, 발광색이 다른 경우 다른 종류의 III-V족 반도체 물질을 활성층(35)에 포함시킬 수 있다.
초소형 발광 소자(30)의 둘레에는 절연층(40)이 배치될 수 있다. 절연층(40)은 활성층(35)의 측면을 커버할 수 있다. 절연층(40)은 활성층(35)을 포함한 초소형 발광 소자(30)의 측면을 보호할 수 있다.
연결 전극부(50)는 초소형 발광 소자(30)와 제1 전극(11)을 연결하는 제1 접촉 전극(51)과 초소형 발광 소자(30)와 제2 전극(12)을 연결하는 제2 접촉 전극(52)을 가진다. 제1 접촉 전극(51)은 초소형 발광 소자(30)의 제1 전극층(31)과 제1 전극(11)을 접촉하여 연결하며, 제2 접촉 전극(52)은 초소형 발광 소자(30)의 제2 전극층(32)과 제2 전극(12)을 접촉하여 연결한다.
제1, 제2 접촉 전극(51, 52)은 전도성이 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 접촉 전극(51, 52)은 알루미늄, 티타늄, 인듐, 골드 및 실버로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속 물질을 포함할 수 있다.
제1, 제2 전극(11, 12)의 외곽에는 댐 구조물(70)이 배치될 수 있다. 댐 구조물(70)은, 제1, 제2 전극(11, 12)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 댐 구조물(70)은, 픽셀 구조체(1)의 제조과정에서, 복수의 초소형 발광 소자(30)를 포함한 용액(90)이 의도치 않게 다른 영역으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
댐 구조물(70)의 재질은 소정의 두께를 유지할 수 있는 재질일 수 있다. 예를 들어, 댐 구조물(70)의 재질은 폴리 이미드일 수 있으나, 이에 한정되지는 아니한다. 댐 구조물(70)의 표면은 소수성을 가질 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체(1a)의 일부 단면도이다. 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 픽셀 구조체(1a)는 복수 개의 전극 라인(10)과, 복수 개의 초소형 발광 소자(30a)와, 전극 라인(10)과 초소형 발광 소자(30a)를 연결하는 연결 전극부(50)를 포함한다. 상술한 실시예와 동일한 부분은 중복 생략은 설명하며, 차이점을 위주로 설명한다.
제1, 제2 전극(11a, 12a) 중 적어도 하나는, 빛을 반사하는 반사면(111, 121)을 가질 수 있다. 반사면(111, 121)은 초소형 발광 소자(30a)에 대향하도록 배치된다. 예를 들어, 제1, 제2 전극(11a, 12a) 각각은 초소형 발광 소자(30a)에 대향하도록 배치된 반사면(111, 121)을 가질 수 있다. 이를 위해, 제1, 제2 전극(11a, 12a)은 전극 자체의 재질이 반사 특성을 가지거나, 반사면(111, 121)이 반사 특성을 가지도록 표면 처리될 수 있다.
제1, 제2 전극(11a, 12a)의 반사면(111, 121)은 초소형 발광 소자(30a)에서 출광된 빛을 상부를 향해 반사시킬 수 있다. 이를 위한 일 예로써, 제1, 제2 전극(11a, 12a)의 두께(D2)는 초소형 발광 소자(30)의 두께(D1)보다 클 수 있다. 또한, 제1, 제2 전극(11a, 12a)의 반사면(111, 121)은 베이스 기판(5)에 대한 각도(θ)가 90° 미만일 수 있다.
초소형 발광 소자(30a)의 제1, 제2 전극층(31a, 32a) 중 적어도 하나는 투명 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 전극층(31a, 32a) 각각이 투명 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 전극층(31a, 32a) 각각은 투명 전극으로써 ITO, IGO 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 아니한다.
제1, 제2 전극층(31a, 32a)과 제1, 제2 전극(11a, 12a)을 연결하는 제1, 제2 접촉 전극(51a, 52a)은 투명 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 접촉 전극(51a, 52a) 각각은 투명 전극으로써 ITO, IGO 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 아니한다.
초소형 발광 소자(30a)의 적어도 일 단부에서 빛이 출광될 수 있다. 제1 전극층(31a) 또는 제2 전극층(32a)을 통해 출광된 빛은, 제1, 제2 전극(11a, 12a)의 반사면(111, 121)에 반사되어 상부를 향해 이동할 수 있다. 그에 따라, 표시장치의 픽셀 구조체(1a)의 출광 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 실시예에서는, 초소형 발광 소자(30a)의 양 단부를 통해 빛이 출광되는 구조를 중심으로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되지 아니하며, 초소형 발광 소자(30a)의 일 단부를 통해 빛이 출광되는 구조에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 4는 실시예에 따른 표시장치의 픽셀 구조체(1b)의 평면도를 나타낸 도면이며, 도 5a는 도 4의 AA' 단면도이며, 도 5b는 도 4의 BB' 단면도이다.
도 4를 참조하면, 픽셀 구조체(1b)의 제1 전극(11a)은 제1 메인 전극(13)과 제1 메인 전극(13)으로부터 연장된 제1 핑거 전극(14)을 포함할 수 있다. 제2 전극(12a)은 제2 메인 전극(15)과 제2 메인 전극(15)으로부터 연장된 핑거 전극(16)을 포함할 수 있다.
제1, 제2 메인 전극(13, 15)은 제1 방향으로 연장될 수 있다. 제1, 제2 핑거 전극(14, 16)은 제1 방향과 교차하는 방향인 제2 방향으로 연장될 수 있다. 일 예로서, 제2 방향은 제1 방향과 수직일 수 있다.
제1 핑거 전극(14)은 초소형 발광 소자(30a)를 향해 연장된 제1 서브 핑거 전극(141)과, 제1 서브 핑거 전극(141)과 평행하게 연장된 제2 서브 핑거 전극(142)을 포함할 수 있다. 제2 핑거 전극(16)은 초소형 발광 소자(30a)를 향해 연장된 제3 서브 핑거 전극(161)과, 제3 서브 핑거 전극(161)과 평행하게 연장된 제4 서브 핑거 전극(162)을 포함할 수 있다. 제1 서브 핑거 전극(141)은 제1 접촉 전극(51a)에 의해 초소형 발광 소자(30a)의 일 단부에 연결된다. 제3 서브 핑거 전극(161)은 제2 접촉 전극(52a)에 의해 초소형 발광 소자(30a)의 타 단부에 연결된다.
제1, 제3 서브 핑거 전극(141, 161)의 제2 방향으로 길이는, 제1 방향을 따라 일정하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1, 제3 서브 핑거 전극(141, 161)의 제2 방향으로 길이는, 중심부의 길이가 외곽부의 길이보다 크다. 예를 들어, 제1, 제3 서브 핑거 전극(141, 161)의 평면 형상이 삼각형일 수 있다. 이러한 제1, 제3 서브 핑거 전극(141, 161)에 의해, 초소형 발광 소자(30a)의 위치를 정교하게 배치할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 제1, 제3 서브 핑거 전극(141, 161)에서 초소형 발광 소자(30a)에 대향하는 면이 빛을 반사시키는 반사면(111, 121)일 수 있다. 반사면(111, 121)은 베이스 기판(5)에 대한 각도가 90° 미만일 수 있다. 그에 따라, 초소형 발광 소자(30)의 단부에서 출광된 빛은 제1, 제3 서브 핑거 전극(141, 161)에 의해 반사되어 상부를 향할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 제2, 제4 서브 핑거 전극(142, 162)에서 초소형 발광 소자(30a)에 대향하는 면이 빛을 반사시키는 반사면(1421, 1621)일 수 있다. 반사면(1421, 1621)은 베이스 기판(5)에 대한 각도가 90° 미만일 수 있다. 그에 따라, 초소형 발광 소자(30a)의 양 단부가 아닌 측면에서 출광된 빛은 제2, 제4 서브 핑거 전극(142, 162)에 의해 반사되어 상부를 향할 수 있다.
상기와 같이, 초소형 발광 소자(30a)의 양 단부 및 측면에서 출광된 빛을 제1, 제2, 제3, 제4 서브 핑거 전극(141, 142, 161, 162)의 반사면(111, 121, 1421, 1621)을 통해 반사시킴으로써, 픽셀 구조체(1)의 출광 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는, 초소형 발광 소자(30, 30a)의 단부에서 출광된 빛은 제1, 제3 서브 핑거 전극(141, 161)에 의해 반사되며, 초소형 발광 소자(30, 30a)의 측면에서 출광된 빛은 제2, 제4 서브 핑거 전극(142, 162)에 의해 반사되는 제1, 제2 전극(11a, 12a)의 구조를 중심으로 설명하였다. 그러나, 제1, 제2 전극(11a, 12a)의 구조는 이에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 도 6의 픽셀 구조체(1c)와 같이, 제1, 제2 전극(11a, 12a)의 제1, 제3 서브 핑거 전극(141a, 161a)이 초소형 발광 소자(30a)의 단부에서 출광된 빛과 다른 초소형 발광 소자(30a)의 측면에서 출광된 빛을 반사시키는 반사면을 가질 수도 있다.
또한, 픽셀 구조체(1d)의 출광 효율을 보다 향상시키기 위하여, 픽셀 구조체(1d)의 베이스 기판(5)은 도 7과 같이, 내부에 배치된 반사판(80)을 더 포함할 수 있다. 그에 따라, 반사판(80)에 의해, 초소형 발광 소자(30)의 측면에서 하부를 향해 출광된 빛의 손실을 줄일 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 실시예에 따른 픽셀구조체의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a를 참조하면, 베이스 기판(5) 상에 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a)을 형성할 수 있다. 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a)은 소정 거리(L2)만큼 이격될 수 있다. 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a)은 서로 마주보는 면이 빛을 반사시키는 반사면(111, 121)일 수 있다. 베이스 기판(5)에 대한 반사면(111, 121)의 각도(θ)는 90° 미만일 수 있다.
도 8b를 참조하면, 베이스 기판(5) 상에 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a)의 외곽에 댐 구조물(70)을 형성시킬 수 있다. 댐 구조물(70)의 두께(D3)는 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a)의 두께(D2)보다 두꺼울 수 있다. 댐 구조물(70)의 재질은 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a)의 재질과 다를 수 있다. 예를 들어, 댐 구조물(70)의 재질은, 소정의 형상을 유지할 수 있는 유기물 또는 무기물일 수 있다. 예를 들어, 댐 구조물(70)은 폴리 이미드를 포함할 수 있다.
도 8c를 참조하면, 복수 개의 초소형 발광 소자(30)(30a)가 포함된 용액(90)을 베이스 기판(5) 상에 도포할 수 있다. 댐 구조물(70)은, 도포된 용액(90)이 넘치는 것을 방지한다.
용액(90)의 용매(91)는, 아세톤, 물, 이소프로필 알코올(IPA) 및 톨루엔 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 휘발성을 가지는 물질로 다양하게 변형될 수 있다. 초소형 발광 소자(30)(30a)의 길이(L1)는, 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a) 사이의 거리보다 짧다.
제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a)에 전기장이 형성되도록 고전압을 인가할 수 있다. 고전압은 20 V ~ 50 V일 수 있다. 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a)에 의해 형성된 전기장에 의해, 초소형 발광 소자(30)(30a)는 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a) 사이에 정렬된다. 예를 들어, 초소형 발광 소자(30)(30a)의 양 단부가 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a)을 향하도록 정렬된다.
이 때, 초소형 발광 소자(30)(30a)의 길이(L1)가 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a) 사이의 거리(L2)보다 짧기 때문에, 초소형 발광 소자(30)(30a)의 양 단부에 고전압이 인가되는 것을 방지할 수 있다. 그리하여, 초소형 발광 소자(30)(30a)의 양 단부에 고전압이 인가되어 나타나는 초소형 발광 소자(30)(30a)의 파손 또는 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a)의 파손을 방지할 수 있다.
도 8d를 참조하면, 초소형 발광 소자(30)(30a)가 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a) 사이에서, 양 단부가 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a)을 향하도록 정렬된 상태에서, 용액(90)의 용매(91)를 제거한다. 일 예로서, 용액(90)의 용매(91)는 증발에 의해 제거될 수 있다.
용매(91)가 제거된 상태에서, 초소형 발광 소자(30)(30a)와 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a)에 접촉하는 제1, 제2 접촉 전극(51, 52)(51a, 52a)을 형성한다. 제1, 제2 접촉 전극(51, 52)(51a, 52a)은 투명 전극일 수 있다. 그에 따라, 초소형 발광 소자(30)(30a)의 단부에서 출광된 빛을 제1, 제2 전극(11, 12)(11a, 12a)에 의해 반사시킬 수 있다.
이하, 비교예 1, 실시예 1, 2를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
비교예 1
비교예 1로서, 제1, 제2 전극(11, 12) 사이의 거리를 초소형 발광 소자(30)의 길이보다 작게 형성하여, 초소형 발광 소자(30)의 양 단부가 제1 전극(11)과 제2 전극(12)에 의해 지지된다. 제1 연결 전극은 제1 전극(11)과 초소형 발광 소자(30)에 연결되며, 제2 연결 전극은 제2 전극(12)과 초소형 발광 소자(30)에 연결된다.
실시예 1
본 발명의 픽셀 구조체(1a)의 실시예로써, 도 3과 같이, 제1, 제2 전극(11a, 12a) 사이의 거리(L2)가 초소형 발광 소자(30a)의 길이(L1)보다 크게 형성하며, 초소형 발광 소자(30a)의 양 단부는 제1, 제2 전극(11a, 12a)에 직접 접촉하지 않는다. 제1 전극(11a)과 초소형 발광 소자(30a)는 투명한 제1 접촉 전극(51a)에 의해 연결되며, 제2 전극(12a)과 초소형 발광 소자(30a)는 투명한 제2 접촉 전극(52a)에 의해 연결된다. 이 때, 초소형 발광 소자(30a)의 제1, 제2 전극층(31a, 32a)은 투명 전극이다.
제1, 제2 전극(11a, 12a)에서 초소형 발광 소자(30a)에 대향하는 면이 반사면(111, 121)이며, 반사면(111, 121)은 베이스 기판(5)에 대해 90° 미만의 각도를 가진다.
실시예 2
본 발명의 픽셀 구조체(1d)의 실시예로써, 도 7과 같이, 제1, 제2 전극(11a, 12a) 사이의 거리(L2)가 초소형 발광 소자(30a)의 길이(L1)보다 크게 형성하며, 초소형 발광 소자(30a)의 양 단부는 제1, 제2 전극(11a, 12a)에 직접 접촉하지 않는다. 베이스 기판(5)에는 반사판(80)이 배치된다. 실시예 2는 실시예 1과, 반사판(80)을 제외하고는, 구성의 배치 및 재질이 동일하다.
비교예 1, 실시예 1, 2의 구체적인 출광 효율 결과는 아래 표 1에서 정리하였다.
항목 비교예 1 실시예 1 실시예 2
출광 효율 7.4 % 18.5 % 24 %
상기 표 1을 참조하면, 비교예 1의 출광 효율은 7.4 %, 실시예 1의 출광 효율은 18.5%, 실시예 2의 출광 효율은 24 % 로 나타났다. 이로부터, 실시예 1의 출광 효율은 비교예 1의 출광 효율에 비해 약 250 %로 나타나며, 실시예 2의 출광 효율은 비교예 1의 출광 효율에 비해 약 324 %로 나타남을 알 수 있다.
도 9은 다른 실시예에 따른 표시장치의 픽셀 구조체(2)를 나타낸 평면도이며, 도 10a는 도 9의 C-C'선에 따라 절단한 단면도이며, 도 10b는 도 9의 D-D'선에 따라 절단한 단면도이다. 도 10a 및 도 10b에서는, 베이스 기판(5) 상에 제1 전극(11b) 및 제2 전극(12b)이 직접 배치된 예를 도시하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 후술하는 도 18과 같이, 베이스 기판(5)과 제1, 제2 전극(11b, 12b) 사이에 다른 층들 또는 구성, 예를 들어, 버퍼층, 박막 트랜지스터 등이 배치될 수 있음은 물론이다.
도 9, 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치의 픽셀 구조체(2)는 베이스 기판(5) 상에 배치된 가이드 구조물(20), 복수 개의 초소형 발광 소자(40) 및 댐 구조물(70)을 포함한다.
가이드 구조물(20)은 중심 영역(210)과, 중심 영역(210)으로부터 방사형으로 연장된 복수 개의 가이드 영역(220)을 가질 수 있다.
중심 영역(210)은 픽셀 구조체(2)의 제조 과정에서, 복수의 초소형 발광 소자(30)를 포함하는 용액(90; 도 13c 참조)이 낙하할 수 있다. 중심 영역(210)은 상기 용액(90)의 방울의 직경보다 크게 설계될 수 있다. 중심 영역(210)은 다각형, 원형 또는 타원형일 수 있다.
가이드 영역(220)은 중심 영역(210)에 연결되며, 중심 영역(210)으로부터 방사형으로 연장된다. 픽셀 구조체(2)의 제조 과정에서, 중심 영역(210)에 낙하된 용액(90)은 모세압에 의해 복수의 가이드 영역(220)으로 분산될 수 있다.
가이드 영역(220)의 폭은 초소형 발광 소자(30)의 길이보다 크다. 가이드 영역(220)의 폭은 중심 영역(210)의 폭보다 작다. 제조 과정에서, 초소형 발광 소자(30)를 포함한 용액(90)이 가이드 영역(220)을 따라 이동할 수 있다.
가이드 구조물(20)은 서로 이격 배치된 제1 전극(11b) 및 제2 전극(12b)을 포함할 수 있다. 제1, 제2 전극(11b, 12b)은 방사형으로 연장된다. 제1, 제2 전극(11b, 12b)에 의해, 가이드 영역(220)이 정의될 수 있다. 제1, 제2 전극(11b, 12b)은 서로 교번하여 배치될 수 있다.
제1, 제2 전극(11b, 12b) 중 적어도 하나는, 빛을 반사하는 반사면을 가질 수 있다. 반사면은 초소형 발광 소자(30)에 대향하도록 배치된다. 예를 들어, 제1, 제2 전극(11b, 12b) 각각은 초소형 발광 소자(30)에 대향하도록 배치된 반사면을 가질 수 있다. 이를 위해, 제1, 제2 전극(11b, 12b)은 전극 자체의 재질이 반사 특성을 가지거나, 반사면이 반사 특성을 가지도록 표면 처리될 수 있다.
제1, 제2 전극(11b, 12b)의 반사면은 초소형 발광 소자(30)에서 출광된 빛을 상부를 향해 반사시킬 수 있다. 이를 위한 일 예로써, 제1, 제2 전극(11b, 12b)의 두께는 초소형 발광 소자(30)의 두께보다 클 수 있다. 또한, 제1, 제2 전극(11b, 12b)의 반사면은 베이스 기판(5)에 대한 각도(θ)가 90° 미만일 수 있다.
제1, 제2 전극(11b, 12b)의 형상은 다각형일 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 전극(11b, 12b)은 삼각형일 수 있다. 다만, 제1, 제2 전극(11, 12)의 형상은 이에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 도 11과 같이, 제1, 제2 전극(11c, 12c)은 바(bar) 형상일 수 있다.
가이드 영역(220)의 폭은 제1 전극(11b)과 제2 전극(12b) 사이의 이격 거리일 수 있다. 제1 전극(11b)과 제2 전극(12b) 사이의 이격 거리(L2)는, 초소형 발광 소자(30)의 길이(L1)보다 길 수 있다. 그에 따라, 제조 과정에서, 제1, 제2 전극(11b, 12b) 사이에 고전압이 인가되더라도, 초소형 발광 소자(30) 또는 제1, 제2 전극(11b, 12b)의 파손을 방지할 수 있다.
제1 접촉 전극(51)은 초소형 발광 소자(30)와 제1 전극(11b)을 연결하며, 제2 접촉 전극(52)은 초소형 발광 소자(30)와 제2 전극(12b)을 연결한다.
제1, 제2 접촉 전극(51, 52)은 전도성이 있는 금속을 포함할 수 있다. 일 예로써, 제1, 제2 접촉 전극(51, 52)은 알루미늄, 티타늄, 인듐, 골드 및 실버로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로써, 제1, 제2 접촉 전극(51, 52)은 투명 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 접촉 전극(51, 52) 각각은 투명 전극으로써 ITO, IGO 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 아니한다.
제1, 제2 전극(11b, 12b)의 외곽에는 댐 구조물(70)이 배치될 수 있다. 댐 구조물(70)은 가이드 영역(220)의 일 단부를 차단하도록 구성될 수 있다. 그에 따라, 픽셀 구조체(2)의 제조 과정에서, 복수의 초소형 발광 소자(30)를 포함한 용액(90)이 의도치 않게 가이드 영역(220)을 벗어나는 것을 방지하는 것을 방지할 수 있다.
댐 구조물(70)은, 제1, 제2 전극(11b, 12b)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 댐 구조물(70)은, 픽셀 구조체(2)의 제조과정에서, 복수의 초소형 발광 소자(30)를 포함한 용액(90)이 의도치 않게 다른 영역으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
댐 구조물(70)의 재질은 소정의 두께를 유지할 수 있는 재질일 수 있다. 예를 들어, 댐 구조물(70)의 재질은 폴리 이미드일 수 있으나, 이에 한정되지는 아니한다. 댐 구조물(70)의 표면은 소수성을 가질 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는, 가이드 구조물(20)의 가이드 영역(220)이 제1, 제2 전극(11b, 12b)에 의해 정의되는 예를 중심으로 설명하였으나, 가이드 영역(220)은 이에 한정되지 아니하며, 다른 부재에 의해 정의될 수도 있다.
도 12 및 도 13a 내지 도 13f는 도 9의 픽셀 구조체(2)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 13a 내지 도 13f는 각 단계에 따른 가이드 구조물(20)의 중심 영역(210)과 가이드 영역(220)을 나타낸다.
도 12 및 도 13a를 참조하면, 베이스 기판(5) 상에 가이드 구조물(20)을 형성한다(S10). 가이드 구조물(20)은 중심 영역(210)과 중심 영역(210)으로부터 방사형으로 연장된 복수 개의 가이드 영역(220)을 가진다. 중심 영역(210)의 폭이 가이드 영역(220)의 폭보다 크다.
가이드 영역(220)은 서로 이격 배치된 제1, 제2 전극(11b, 12b)에 의해 정의될 수 있다.
도 12 및 도 13b를 참조하면, 복수 개의 가이드 영역(220)의 일 단부를 차단하는 댐 구조물(70)을 포함한다(S20). 댐 구조물(70)은 제1, 제2 전극(11b, 12b)의 일부를 커버하도록 배치될 수 있다. 댐 구조물(70)의 두께는 제1, 제2 전극(11b, 12b)의 두께보다 클 수 있다.
도 12 및 도 13c를 참조하면, 중심 영역(210)에 복수 개의 초소형 발광 소자(30)가 포함된 용액(90)을 도포할 수 있다(S30). 중심 영역(210)의 폭은 용액(90)의 방울의 직경보다 크게 설계될 수 있다.
도 12 및 도 13d-13e를 참조하면, 중심 영역(210)에 도포된 용액(90)은 복수 개의 가이드 영역(220)으로 분산될 수 있다(S40). 그에 따라, 복수 개의 가이드 영역(220)으로 복수 개의 초소형 발광 소자(30)가 이동될 수 있다.
제1, 제2 전극(11b, 12b)에 고전압을 걸어, 복수 개의 초소형 발광 소자(30)를 정렬시킬 수 있다(S50). 고전압은 20 V ~ 50 V일 수 있다. 초소형 발광 소자(30)의 양 단부가 제1, 제2 전극(11b, 12b)을 향하도록, 초소형 발광 소자(30)를 정렬시킬 수 있다.
도 12 및 도 13f를 참조하면, 초소형 발광 소자(30)가 제1, 제2 전극(11b, 12b) 사이에서, 양 단부가 제1, 제2 전극(11b, 12b)을 향하도록 정렬된 상태에서, 용액(90)의 용매(91)를 제거한다. 일 예로서, 용액(90)의 용매(91)는 증발에 의해 제거될 수 있다.
용매(91)가 제거된 상태에서, 초소형 발광 소자(30)와 제1, 제2 전극(11b, 12b)에 접촉하는 제1, 제2 접촉 전극(51, 52)을 형성한다. 제1, 제2 접촉 전극(51, 52)은 투명 전극일 수 있다. 그에 따라, 초소형 발광 소자(30)의 단부에서 출광된 빛을 제1, 제2 전극(11b, 12b)에 의해 반사시킬 수 있다.
도 14 및 도 15는 다른 실시예에 따른 가이드 구조물(20c)을 가지는 픽셀 구조체(2c)를 나타낸 평면도 및 단면도이다. 도 13은 도 12의 픽셀 구조체(2c)를 E-E'선에 따라 절단한 단면도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 가이드 구조물(20c)은, 방사형으로 연장되며 가이드 영역(220)을 정의하도록 서로 이격 배치된 복수 개의 가이드 바(21, 22)를 포함할 수 있다.
가이드 바(21, 22)는 제1, 제2 전극(11b, 12b)과 다른 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가이드 바(21, 22)의 재질은, 소정의 형상을 유지할 수 있는 유기물 또는 무기물일 수 있다. 예를 들어, 가이드 바(21, 22)의 재질은 폴리 이미드일 수 있으나, 이에 한정되지는 아니한다. 가이드 바(21, 22)의 표면은 소수성을 가질 수 있다.
가이드 바(21, 22)의 두께(D4)는 초소형 발광 소자(30)의 두께(D1)보다 두꺼울 수 있다. 가이드 바(21, 22)의 두께(D4)는, 제1, 제2 전극(11b, 12b)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 가이드 바(21, 22)는 가이드 영역(220)의 내부에 제1, 제2 전극(11b, 12b)의 외곽에 배치될 수 있다.
인접한 가이드 바(21, 22) 사이의 거리는, 초소형 발광 소자(30)의 길이보다 길다. 그에 따라, 픽셀 구조체(2c)의 제조 과정에서, 초소형 발광 소자(30)를 포함한 용액(90)이 가이드 영역(220)을 따라 이동할 수 있다.
제1, 제2 전극(11b, 12b) 사이의 거리가 초소형 발광 소자(30)의 길이보다 짧을 수 있다. 제1, 제2 전극(11b, 12b) 사이에는, 초소형 발광 소자(30)가 끼는 것을 방지하기 위한 필러(61)가 배치될 수 있다. 필러(61)는 제1, 제2 전극(11b, 12b)과 다른 재질일 수 있다. 예를 들어, 필러(61)는 금속을 포함하지 않으며, 유기물 또는 무기물일 수 있다.
제1, 제2 전극(11b, 12b)의 상부에는, 초소형 발광 소자(30)가 접촉되도록 배치될 수 있다. 초소형 발광 소자(30)와 제1, 제2 전극(11b, 12b)은, 제1, 제2 접촉 전극(미도시)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
도 16은 실시예에 따른 표시 장치(1000)를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 표시 장치(1000)는 상술한 실시예들에 따른 복수의 픽셀 구조체(1)(2)와, 복수의 픽셀 구조체(1)(2)에 연결된 구동 회로를 포함한다.
복수의 픽셀 구조체(1)(2)는 표시 장치(1000)의 표시 영역(DA)에 배치될 수 있다. 구동 회로는 표시 장치(1000)의 표시 영역(DA)의 외곽에 배치된 비표시 영역에 배치될 수 있다. 구동 회로는 데이터 구동 회로(7)와 게이트 구동 회로(8)를 포함한다.
픽셀 구조체(1)(2)의 일 변의 길이는 600 um 이하일 수 있다. 픽셀 구조체(1)(2)가 서브 픽셀을 구성할 경우에는, 픽셀 구조체(1)(2)의 일 변의 길이는 200 um 이하일 수 있다. 픽셀 구조체(1)(2)의 일 변은 픽셀 구조체(2)의 짧은 변일 수 있다. 다만, 픽셀 구조체(1)(2)의 크기는 이에 한정되지 아니하며, 표시 장치(1000)의 크기 및 요구되는 화소 수에 따라 변경될 수 있다.
데이터 구동 회로(7)는 다수의 소스 드라이브 IC를 포함하여, 데이터 라인들(DL)을 구동시킨다. 게이트 구동 회로(8)는 하나 이상의 게이트 드라이브 IC를 포함하여 스캔 펄스를 게이트 라인들(GL)에 공급한다.
표시 장치(1000)는 복수 개의 초소형 발광 소자(30)를 구동하는 방식에 따라　패시브　매트릭스형 표시장치와　액티브　매트릭스형 표시장치로 분류된다. 일 예로서, 표시 장치(1000)가 액티브 매트릭스형으로 구현된 경우, 픽셀 구조체(1)(2)는 상술한 실시예에서와 같이 초소형 발광 소자(30)에 공급되는 전류량을 제어하는 구동 트랜지스터로서 제1 트랜지스터와, 제1 트랜지스터로 데이터 전압을 전달하는 스위칭 트랜지스터로서 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다. 최근 해상도, 콘트라스트, 동작속도의 관점에서 단위 픽셀마다 선택하여 점등하는　액티브　매트릭스형 표시장치가 주류가 되고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 픽셀 그룹별로 점등이 수행되는 패시브 매트릭스형 표시 장치 또한 본 개시의 전극 배치가 사용될 수 있다.
도 17 및 도 18은 도 16의 실시예에 따른 픽셀 구조체의 일부 단면도로서, 표시 장치가 액티브 매트릭스형일 경우, 픽셀 구조체를 설명하기 위한 도면이다. 상술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는, 중복 설명은 생략한다.
도 17을 참조하면, 픽셀 구조체(1)는 베이스 기판(5) 상에 배치된 전극 라인(10), 초소형 발광 소자 (30) 및 연결 전극부(50)를 포함한다. 전극 라인(10)의 외곽에 배치된 댐 구조물(70)을 포함한다.
전극 라인(10)은 베이스 기판(5) 상에 배치된 제1 전극(11)과 제1 전극(11)과 동일 평면 상에 이격되어 배치된 제2 전극(12)을 포함한다. 초소형 발광 소자(30)는 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 배치된다. 초소형 발광 소자(30)는 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이의 간격(L2)보다 짧은 길이(L1)를 가진다.
도 18을 참조하면, 픽셀 구조체(2)는 베이스 기판(5) 상에 배치된 가이드 구조물(20), 초소형 발광 소자(30) 및 댐 구조물(50)를 포함한다. 도 9 및 도 18을 참조하면, 가이드 구조물(20)은 중심 영역(210)과, 중심 영역(210)으로부터 방사형으로 연장된 복수 개의 가이드 영역(220)을 가질 수 있다. 가이드 구조물(20)은 서로 이격 배치된 제1 전극(11b) 및 제2 전극(12b)을 포함할 수 있다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 베이스 기판(5) 상에는 버퍼층(601)이 더 포함될 수 있다. 버퍼층(601)은 베이스 기판(5) 상면에 불순물 이온이 확산되는 것을 방지하고, 수분이나 외기의 침투를 방지하며, 표면을 평탄화하는 역할을 할 수 있다. 일부 실시예에서, 버퍼층(601)은 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 알루미늄옥사이드, 알루미늄나이트라이드, 티타늄옥사이드 또는 티타늄나이트라이드 등의 무기물이나, 폴리이미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 유기물 또는 이들의 적층체로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(601)은 필수 구성요소는 아니며, 필요에 따라서는 구비되지 않을 수도 있다. 버퍼층(601)은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)법, APCVD(atmospheric pressure CVD)법, LPCVD(low pressure CVD)법 등 다양한 증착 방법에 의해 형성될 수 있다.
제1 박막트랜지스터(TFT1)는 제1 활성층(611), 제1 게이트전극(612), 제1 드레인 전극(613) 및 제1 소스 전극(614)으로 구성된다. 제1 게이트전극(612)과 제1 활성층(611) 사이에는 이들 간의 절연을 위한 제1 게이트 절연막(602)이 개재될 수 있다. 제1 게이트 전극(612)은 제1 게이트 절연막(602) 상에서 제1 활성층(611)의 일부분과 중첩되도록 형성된다. 제1 박막트랜지스터(TFT1)는 초소형 발광 소자(30)의 하부에 배치되며, 초소형 발광 소자(30)를 구동하는 구동 박막트랜지스터일 수 있다.
제2 박막트랜지스터(TFT2)는 제2 활성층(621), 제2 게이트전극(622), 제2 드레인 전극(623) 및 제2 소스 전극(624)으로 구성된다. 제2 게이트전극(622)과 제2 활성층(621) 사이에는 이들 간의 절연을 위한 제1 게이트 절연막(602)이 개재될 수 있다. 제2 게이트전극(622)은 제1 게이트 절연막(602) 상에서 제2 활성층(621)의 일부분과 중첩되도록 형성된다.
제1 활성층(611) 및 제2 활성층(621)은 버퍼층(601) 상에 마련될 수 있다. 제1 활성층(611) 및 제2 활성층(621)은 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 폴리 실리콘(poly silicon)과 같은 무기 반도체나, 유기 반도체가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 활성층(611)은 산화물 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 또는 하프늄(Hf) 과 같은 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다.
제1 게이트 절연막(602)은 버퍼층(601) 상에 마련되어 상기 제1 활성층(611) 및 제2 활성층(621)을 덮는다. 제2 게이트 절연막(603)는 상기 제1 게이트 전극(612) 및 제2 게이트전극(622)를 덮으며 형성된다.
상기 제1 게이트전극(612) 및 제2 게이트전극(622)은 Au, Ag, Cu, Ni, Pt, Pd, Al, Mo, Cr 등의 단일막이나, 다층막을 포함하거나, Al:Nd, Mo:W 와 같은 합금을 포함할 수 있다.
제1 게이트 절연막(602) 및 제2 게이트 절연막(603)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물이나, 금속 산화물과 같은 무기막을 포함할 수 있으며, 이들이 단일층으로 형성되거나, 복층으로 형성될 수 있다.
제2 게이트절연막(603) 상에 층간절연막(604)이 형성된다. 상기 층간절연막(604)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물 등과 같은 무기막으로 형성될 수 있다. 상기 층간절연막(604)은 유기막을 포함할 수 있다.
층간절연막(604) 상에 제1 드레인 전극(613)과 제1 소스 전극(614)이 형성된다. 제1 드레인 전극(613)와 제1 소스 전극(614) 각각은 콘택홀을 통해 제1 활성층(611)과 콘택된다. 또한, 층간절연막(604) 상에 제2 드레인 전극(623)과 제2 소스 전극(624)이 형성되며, 제2 드레인 전극(623)과 제2 소스 전극(624) 각각은 콘택홀을 통해 제2 활성층(621)과 콘택된다. 제1 드레인 전극(613), 제2 드레인 전극(623), 제1 소스 전극(614) 및 제2 소스 전극(621)은 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 전도성 물질 등을 포함할 수 있다.
상기와 같은 박막트랜지스터(TFT)의 구조는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 박막트랜지스터의 구조가 적용 가능하다. 예를 들면, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 탑 게이트 구조로 형성된 것이나, 제1 게이트전극(612)이 제1 활성층(611) 하부에 배치된 바텀 게이트 구조로 형성될 수도 있다.
평탄화막(605)은 제1, 제2 박막트랜지스터(TFT1, TFT2)를 덮으며, 층간절연막(604) 상에 구비된다. 평탄화막(605)은 그 위에 형성될 초소형 발광 소자(30)의 발광효율을 높이기 위해 막의 단차를 없애고 평탄화시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 평탄화막(605)은 제1 드레인 전극(613)의 일부를 노출시키는 관통홀을 가질 수 있다.
평탄화막(605)은 절연체로 구비될 수 있다. 예를 들면, 평탄화막(605)은 무기물, 유기물, 또는 유/무기 복합물로 단층 또는 복수층의 구조로 형성될 수 있으며, 다양한 증착방법에 의해서 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 평탄화막(605)은 아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(poly phenylenesulfides resin), 및 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 중 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
다만, 본 개시에 따른 실시예가 전술된 구조에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 평탄화막(604)과 층간절연막(605) 중 어느 하나는 생략될 수도 있다
제1 전극(11, 11b)은 층간절연막(605)의 상부에 배치되어 초소형 발광 소자(30)에 전기적으로 연결될 수 있는 전극이다. 제1 전극(11, 11b)과 제1 드레인 전극(613)은 평탄화막(605)에 형성된 관통홀에 의해 연결될 수 있다.
제2 전극(12, 12b)은 층간절연막(605)의 상부에 배치되어 초소형 발광 소자(30)에 전기적으로 연결될 수 있는 전극이다. 제2 전극(12, 12b)은 전원 배선(630)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예로서, 전원 배선(640)의 하부에는 표면을 평탄화하기 위한 평탄화막(640)이 배치될 수 있다. 다만, 상기 평탄화막(640)은 필수 구성요소는 아니며, 필요에 따라 구비되지 않을 수도 있다.
한편, 이와 같이 본 발명은 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.
1, 2 : 픽셀 구조체 5 : 베이스 기판
10 : 전극 라인 11, 11a, 11b, 11c : 제1 전극
12, 12a, 12b, 12c : 제2 전극
13 : 메인 전극 14 : 핑거 전극
141, 141a : 제1 서브 핑거 전극 142 : 제2 서브 핑거 전극
20 : 가이드 구조물 21, 22 : 가이드 바
210 : 중심 영역 220 : 가이드 영역
30 : 초소형 발광 소자 31 : 제1 전극층
32 : 제2 전극층 33 : 제1 반도체층
34 : 제2 반도체층 35 : 활성층
40 : 절연층 50 : 연결 전극부
51 : 제1 접촉 전극 52 : 제2 접촉 전극
70 : 댐 구조물 80 : 반사판
1000 : 표시 장치

Claims (22)

  1. 베이스 기판 상에 배치된 제1 전극 및 상기 제1 전극과 동일 평면 상에 이격되어 배치된 제2 전극을 포함하는 전극 라인;
    상기 베이스 기판 상에 배치되며, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 간격보다 짧은 길이를 가지는, 적어도 하나의 초소형 발광 소자; 및
    상기 제1 전극과 상기 초소형 발광 소자를 연결하는 제1 접촉 전극과 상기 제2 전극과 상기 초소형 발광 소자를 연결하는 제2 접촉 전극을 가지는 연결 전극부;를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 초소형 발광 소자는, 상기 전극 라인과 비접촉하는, 표시장치의 픽셀 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접촉 전극 및 제2 접촉 전극은 투명 전극인, 표시장치의 픽셀 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 전극 중 적어도 하나는 상기 초소형 발광 소자에 대향하는 면이 상기 초소형 발광 소자로부터 출광된 빛을 반사하는 반사면인, 표시장치의 픽셀 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1, 제2 전극의 두께는, 상기 초소형 발광 소자의 두께보다 큰, 표시 장치의 픽셀 구조체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 베이스 기판에 대한 상기 반사면의 각도는 90도 미만인, 표시장치의 픽셀 구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 초소형 발광 소자는,
    양 단부에 배치된 제1, 제2 전극층과,
    상기 제1, 제2 전극층 사이에 배치된 제1, 제2 반도체층과,
    상기 제1, 제2 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하며,
    상기 제1, 제2 전극층은 투명 전극인, 표시장치의 픽셀 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 전극 각각은 제1 방향으로 연장된 메인 전극과 상기 메인 전극으로부터 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 핑거 전극을 포함하는, 표시장치의 픽셀 구조체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 핑거 전극에서 상기 초소형 발광 소자에 대향하는 면은 빛을 반사시키는 반사면인, 표시장치의 픽셀 구조체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 핑거 전극은, 상기 제1, 제2 접촉 전극 중 어느 하나에 의해, 상기 초소형 발광 소자에 전기적으로 연결되는, 표시장치의 픽셀 구조체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 외곽에 배치되며, 상기 제1, 제2 전극의 두께보다 두꺼운 댐 구조물을 더 포함하는, 표시장치의 픽셀 구조체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 구동 트랜지스터; 및
    상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 전원 배선;을 더 포함하는, 표시장치의 픽셀 구조체.
  12. 베이스 기판 상에 배치되며, 중심 영역과 상기 중심 영역으로부터 방사형으로 연장된 복수 개의 가이드 영역을 가지는 가이드 구조물;
    상기 가이드 영역에 배치된 복수 개의 초소형 발광 소자들; 및
    상기 복수 개의 가이드 영역의 일 단부를 차단하는 댐 구조물;을 포함하고,
    상기 복수 개의 초소형 발광 소자들은 상기 복수 개의 가이드 영역 내 배치되고,
    상기 복수 개의 가이드 영역 각각은 상기 중심 영역을 향하는 제1 단부 및 상기 댐 구조물을 향하는 제2 단부를 포함하는, 표시장치의 픽셀 구조체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수 개의 초소형 발광 소자 각각의 길이는, 상기 복수 개의 가이드 영역의 폭보다 작은, 표시장치의 픽셀 구조체.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 가이드 구조물은,
    방사형으로 연장되며, 상기 가이드 영역을 정의하도록 서로 이격 배치된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는, 표시장치의 픽셀 구조체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 두께는, 상기 복수 개의 초소형 발광 소자들의 두께보다 큰, 표시장치의 픽셀 구조체.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리는, 상기 복수 개의 초소형 발광소자들 각각의 길이보다 크며,
    상기 복수 개의 초소형 발광소자들을 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전기적으로 연결하는 제1 접촉 전극 및 제2 접촉 전극을 더 포함하는, 표시장치의 픽셀 구조체.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 가이드 구조물은,
    방사형으로 연장되며, 상기 가이드 영역을 정의하도록 서로 이격 배치되며, 상기 복수 개의 초소형 발광 소자들의 두께보다 큰 두께를 가지는, 복수 개의 가이드 바를 포함하는, 표시장치의 픽셀 구조체.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수 개의 가이드 바 사이의 거리는, 상기 복수 개의 초소형 발광소자들 각각의 길이보다 큰, 표시장치의 픽셀 구조체.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 구동 트랜지스터; 및
    상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 전원 배선;을 더 포함하는, 표시장치의 픽셀 구조체.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 픽셀 구조체와,
    상기 픽셀 구조체에 연결된 구동 회로를 포함하는, 표시장치.
  21. 베이스 기판 상에 소정의 간격을 가지도록 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 전극 라인을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 외곽에 댐 구조물을 형성하는 단계;
    상기 베이스 기판 상에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 간격보다 짧은 길이를 가지는 적어도 하나의 초소형 발광 소자가 포함된 용액을 도포하는 단계;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 소정의 전압을 걸어, 상기 적어도 하나의 초소형 발광 소자를 정렬하는 단계;
    상기 적어도 하나의 초소형 발광 소자를 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전기적으로 연결하는 단계;를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 초소형 발광 소자는, 상기 전극 라인과 비접촉하는 픽셀 구조체의 제조방법.
  22. 베이스 기판 상에, 중심 영역과 상기 중심 영역으로부터 방사형으로 연장된 복수 개의 가이드 영역을 가지는 가이드 구조물을 형성하는 단계;
    상기 복수 개의 가이드 영역의 일 단부를 차단하는 댐 구조물을 형성하는 단계;
    상기 베이스 기판 상의 상기 중심 영역에 상기 복수 개의 초소형 발광 소자가 포함된 용액을 도포하는 단계;
    상기 복수 개의 초소형 발광 소자가 포함된 용액을 상기 복수 개의 가이드 영역으로 이동시키는 단계;
    제1 전극과 제2 전극에 소정의 전압을 걸어, 복수 개의 초소형 발광 소자를 정렬하는 단계;를 포함하고,
    상기 복수 개의 초소형 발광 소자들은 상기 복수 개의 가이드 영역 내 배치되고,
    상기 복수 개의 가이드 영역 각각은 상기 중심 영역을 향하는 제1 단부 및 상기 댐 구조물을 향하는 제2 단부를 포함하는, 픽셀 구조체의 제조방법.
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