KR20200013824A - 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

발광 장치는, 기판; 상기 기판 상에 제공되며, 광을 출사하는 적어도 하나의 발광 소자; 상기 발광 소자를 사이에 두고 일정 간격으로 이격된 제1 및 제2 전극; 상기 기판 상에 제공되며 상기 발광 소자에서 출사된 광을 특정 색으로 변환하는 컬러 변환층; 상기 제1 전극과 상기 발광 소자의 제1 단부를 전기적으로 연결하는 제1 컨택 전극; 및 상기 제2 전극과 상기 발광 소자의 제2 단부를 전기적으로 연결하는 제2 컨택 전극을 포함할 수 있다. 평면 상에서 볼 때, 상기 컬러 변환층은 상기 발광 소자와 일정 간격 이격되며 상기 제1 및 제2 컨택 전극 중 어느 하나와 중첩될 수 있다.

Description

발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치{LIGHT EMITTING DEVICE AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 열악한 환경 조건에서도 비교적 양호한 내구성을 나타내며, 수명 및 휘도 측면에서도 우수한 성능을 보유한다. 최근, 이러한 발광 다이오드를 다양한 표시 장치에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상기 발광 다이오드를 조명 장치나 표시 장치 등에 적용하기 위해서는, 상기 발광 다이오드에 전원을 인가할 수 있는 전극의 연결이 필요하며, 활용 목적, 상기 전극이 차지하는 공간의 감소 또는 제조 방법과 연관되어 상기 발광 다이오드와 상기 전극의 배치 관계는 다양하게 연구되고 있다.
이와 더불어, 상기 발광 다이오드를 광원으로 활용하는 표시 장치에서 상기 발광 다이오드의 출광 효율을 높여 표시 품질을 향상시키기 위한 연구가 다양하게 이루어지고 있다.
본 발명은 초소형 발광 다이오드의 출광 효율을 향상시킬 수 있는 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는, 기판; 상기 기판 상에 제공되며, 광을 출사하는 적어도 하나의 발광 소자; 상기 발광 소자를 사이에 두고 일정 간격으로 이격된 제1 및 제2 전극; 상기 기판 상에 제공되며 상기 발광 소자에서 출사된 광을 특정 색의 광으로 변환하는 컬러 변환층; 상기 제1 전극과 상기 발광 소자의 제1 단부를 전기적으로 연결하는 제1 컨택 전극; 및 상기 제2 전극과 상기 발광 소자의 제2 단부를 전기적으로 연결하는 제2 컨택 전극을 포함할 수 있다. 평면 상에서 볼 때, 상기 컬러 변환층은 상기 발광 소자와 일정 간격 이격되며 상기 제1 및 제2 컨택 전극 중 어느 하나와 중첩될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컬러 변환층은 퀀텀 닷을 포함할 수 있다. 상기 컬러 변환층은 상기 제2 컨택 전극과 중첩할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컬러 변환층은 상기 제2 전극 상에 제공되어 상기 제2 전극과 중첩할 수 있다. 여기서, 상기 제2 컨택 전극은 상기 컬러 변환층 상에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컬러 변환층은 상기 제2 컨택 전극 상에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광 장치는, 일 방향으로 연장되어 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 연결 배선; 및 상기 제1 연결 배선의 연장 방향과 평행하게 연장되며 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제2 연결 배선을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 전극은 상기 제2 연결 배선으로부터 분기되어 일정 간격으로 이격된 제2-1 전극 및 제2-2 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 컬러 변환층은 상기 제2-1 전극과 상기 제2-2 전극 사이의 상기 기판 상에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광 장치는 상기 기판과 상기 컬러 변환층 사이에 제공된 더미 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광 장치는 상기 컬러 변환층 상에 제공된 캡핑 절연층; 및 상기 발광 소자에 대응되도록 상기 캡핑 절연층 상에 제공된 차광 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 차광 패턴은 블랙 매트릭스를 포함하고, 상기 캡핑 절연층은 무기 절연막을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광 장치는 상기 발광 소자에 대응되도록 상기 캡핑 절연층과 상기 차광 패턴 사이에 제공된 보조 패턴을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광 장치는, 상기 발광 소자에 대응되도록 상기 캡핑 절연층과 상기 차광 패턴 사이에 제공된 보조 패턴을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광 장치는, 상기 기판과 상기 발광 소자 사이에 제공된 제1 절연층; 상기 발광 소자 상에 제공되어, 상기 발광 소자의 양 단부를 노출하는 제2 절연층; 및 상기 제2 절연층 상에 제공되며 상기 발광 소자를 커버하는 제3 절연층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 컨택 전극과 상기 제2 컨택 전극은 상기 제3 절연층 상에서 일정 간격 이격될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 컨택 전극과 상기 제2 컨택 전극은 서로 상이한 층에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광 소자는 마이크로 스케일 혹은 나노 스케일을 갖는 원 기둥 형상 혹은 다각 기둥 형상의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 영역 및 비표시 영역을 포함한 기판; 상기 기판의 표시 영역에 제공되며, 복수의 서브 화소들을 각각 구비한 복수의 화소들을 포함할 수 있다. 각 서브 화소는, 적어도 하나의 트랜지스터를 포함한 화소 회로부 및 광을 출사하는 단위 발광 영역을 구비한 표시 소자층을 포함할 수 있다.
상기 표시 소자층은, 상기 화소 회로부 상에 제공되며, 광을 출사하는 적어도 하나의 발광 소자; 상기 발광 소자를 사이에 두고 일정 간격으로 이격된 제1 및 제2 전극; 상기 기판 상에 제공되며 상기 발광 소자에서 출사된 광을 특정 색의 광으로 변환하는 컬러 변환층; 상기 제1 전극과 상기 발광 소자의 제1 단부를 전기적으로 연결하는 제1 컨택 전극; 및 상기 제2 전극과 상기 발광 소자의 제2 단부를 전기적으로 연결하는 제2 컨택 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 평면 상에서 볼 때, 상기 컬러 변환층은 상기 발광 소자와 일정 간격 이격되며 상기 제1 및 제2 컨택 전극 중 어느 하나와 중첩될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 초소형의 발광 소자와 동일한 기판 상에 컬러 변환층을 배치하여 상기 발광 소자의 출광 효율을 향상시킬 수 있는 발광 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 발광 장치를 포함한 표시 장치가 제공될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 형태의 발광 소자를 나타내는 사시도들이다.
도 2는 도 1a의 발광 소자를 포함한 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 평면도이다.
도 3a은 도 2의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 3b 및 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치를 도시한 것으로, 도 2의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 대응되는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅱ ~ Ⅱ'선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6의 Ⅲ ~ Ⅲ'선에 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 8의 Ⅳ ~ Ⅳ' 선에 따른 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 10의 Ⅴ ~ Ⅴ'선에 따른 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것으로, 특히, 도 1a에 도시된 발광 소자를 발광원으로 사용한 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 13a 내지 도 13c는 도 12의 표시 장치의 단위 발광 영역을 다양한 실시예에 따라 나타낸 회로도들이다.
도 14는 도 12에 도시된 화소들 중 하나의 화소에 포함된 제1 내지 제3 서브 화소를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 15a는 도 14의 Ⅵ ~ Ⅵ'선에 따른 단면도이다
도 15b 및 도 15c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것으로, 도 14의 Ⅵ ~ Ⅵ'선에 대응되는 단면도이다.
도 16a 내지 도 16h는 도 15a의 표시 장치의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도들이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것으로 도 14의 Ⅵ ~ Ⅵ'선에 대응되는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것으로 도 14의 Ⅵ ~ Ⅵ'선에 대응되는 단면도이다.
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 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 형태의 발광 소자를 나타내는 사시도들이다. 도 1a 및 도 1b에 있어서, 원 기둥 형상의 발광 소자를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(LD)는 제1 도전성 반도체층(11)과, 제2 도전성 반도체층(13)과, 상기 제1 및 제2 도전성 반도체층(11, 13) 사이에 개재된 활성층(12)을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 발광 소자(LD)는 상기 제1 도전성 반도체층(11), 상기 활성층(12), 및 상기 제2 도전성 반도체층(13)이 순차적으로 적층된 적층제로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 발광 소자(LD)는 일 방향으로 연장된 막대 형상으로 제공될 수 있다. 상기 발광 소자(LD)의 연장 방향을 길이 방향이라고 하면, 상기 발광 소자(LD)는 상기 연장 방향을 따라 일측 단부와 타측 단부를 가질 수 있다.
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.
상기 발광 소자(LD)는 원 기둥 형상으로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 발광 소자(LD)는 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 길이 방향으로의 상기 발광 소자(LD)의 길이(L)는 그 직경보다 클 수 있다.
이러한 발광 소자(LD)는 일 예로 마이크로 스케일 혹은 나노 스케일 정도의 직경 및/또는 길이를 가질 정도로 초소형으로 제작된 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
다만, 상기 발광 소자(LD)의 크기가 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 발광 소자(LD)가 적용되는 조명 장치 또는 자발광 표시 장치의 요구 조건에 부합되도록 상기 발광 소자(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 발광 소자(LD)의 양 단부에 소정 전압 이상의 전계를 인가하게 되면, 상기 활성층(12)에서 전자-정공 쌍이 결합하면서 상기 발광 소자(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 발광 소자(LD)는 상술한 상기 제1 도전성 반도체층(11), 상기 활성층(12), 및 상기 제2 도전성 반도체층(13) 외에도 도 1a에 도시된 바와 같이 상기 제2 도전성 반도체층(13) 상부에 배치되는 하나의 전극층(15)을 더 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라 상기 발광 소자(LD)는 상기 전극층(15) 외에도 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 제1 도전성 반도체층(11)의 일단에 배치되는 하나의 다른 전극층(16)을 더 포함할 수 있다.
상기 전극층들(15, 16)은 오믹(Ohmic) 컨택 전극일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전극층들(15, 16)은 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 전극층들(15, 16) 각각에 포함된 물질은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 전극층들(15, 16)은 실질적으로 투명 또는 반투명할 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 소자(LD)에서 생성된 광은 상기 전극층들(15, 16)을 투과하여 상기 발광 소자(LD)의 외부로 방출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광 소자(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.
상기 절연성 피막(14)은 도 1a에 도시된 바와 같이 상기 발광 소자(LD)의 양 단부 중 하나의 단부를 제외한 부분에 제공될 수 있다. 이러한 경우, 상기 절연성 피막(14)은 상기 발광 소자(LD)의 상기 제2 도전성 반도체층(13)의 일단 측에 배치된 상기 하나의 전극층(15)만을 노출하고, 상기 하나의 전극층(15)을 제외한 나머지 구성들의 측면을 전체적으로 둘러쌀 수 있다. 다만, 상기 절연성 피막(14)은 적어도 상기 발광 소자(LD)의 양 단부를 노출하며, 일 예로 상기 제2 도전성 반도체층(13)의 일단 측에 배치된 하나의 전극층(15)과 더불어, 상기 제1 도전성 반도체층(11)의 일 단부를 노출할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 발광 소자(LD)의 양 단부에 상기 전극층들(15, 16)들이 배치될 경우, 상기 절연성 피막(14)은 상기 전극층들(15, 16) 각각의 적어도 일 영역을 노출할 수 있다. 또는, 또 다른 실시예에서는, 상기 절연성 피막(14)이 제공되지 않을 수도 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 발광 소자(LD)에 제공되면, 상기 활성층(12)이 도시되지 않은 제1 반사 전극 및/또는 제2 반사 전극과 단락되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 절연성 피막(14)을 형성함에 의해 상기 발광 소자(LD)의 표면 결함을 최소화하여 수명과 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 발광 소자들(LD)이 밀접하게 배치되는 경우, 상기 절연성 피막(14)은 상기 발광 소자들(LD)의 사이에서 발생할 수 있는 원치 않은 단락을 방지할 수 있다.
상술한 발광 소자(LD)는, 다양한 표시 장치의 발광원으로 이용될 수 있다. 상기 발광 소자(LD)는 표면 처리 과정을 거쳐 제조될 수 있다.
도 2는 도 1a의 발광 소자를 포함한 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 평면도이며, 도 3a은 도 2의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 2에 있어서, 편의를 위하여 복수의 발광 소자들이 수평 방향으로 정렬된 것으로 도시하였으나, 상기 발광 소자들의 배열이 이에 한정되지는 않는다.
도 2에 있어서, 단위 발광 영역은 발광 장치에 포함된 하나의 서브 화소의 화소 영역일 수 있다.
도 1a, 도 2, 및 도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 단위 발광 영역(100)을 포함하는 적어도 하나의 서브 화소(SP)가 제공된 기판(SUB)과, 상기 기판(SUB) 상에 제공된 복수의 발광 소자들(LD)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 기판(SUB) 상에는 상기 발광 소자들(LD)에 불순물이 확산되는 것을 방지하는 배리어층(BRL)이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광 소자들(LD) 각각은 무기 결정 구조의 재료를 이용한 초소형의, 예를 들면 나노 또는 마이크로 스케일 정도로 작은 크기의, 발광 다이오드일 수 있다.
상기 발광 소자들(LD) 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. 실시예에 따라, 상기 발광 소자들(LD)은 상기 제2 도전성 반도체층(13)의 일측에 제공된 전극층(15)을 더 포함할 수 있다.
상기 발광 소자들(LD) 각각은 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 발광 소자들(LD) 상에 각각 상기 발광 소자들(LD) 각각의 상면 일부를 커버하는 제2 절연층(INS2)이 제공될 수 있다. 이로 인해, 상기 발광 소자들(LD) 각각의 양 단부(EP1, EP2)는 외부로 노출될 수 있다.
상기 발광 소자들(LD) 각각과 상기 기판(SUB) 사이에는 제1 절연층(INS1)이 제공될 수 있다. 상기 제1 절연층(INS1)은 상기 발광 소자들(LD) 각각과 상기 기판(SUB) 사이의 공간을 메워 상기 발광 소자들(LD)을 안정적으로 지지하고, 상기 기판(SUB)으로부터 상기 발광 소자들(LD)의 이탈을 방지할 수 있다. 상기 제1 절연층(INS1)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막 또는 유기 재료로 이루어진 유기 절연막을 포함할 수 있다.
상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100)에는 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)과, 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)과, 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)이 형성 및/또는 제공될 수 있다.
상기 제1 연결 배선(CNL1)은 상기 서브 화소(SP)에서 제1 방향(DR1)으로 연장될 수 있다. 상기 제1 연결 배선(CNL1)은 상기 서브 화소(SP)를 인접한 서브 화소들로부터 전기적으로 분리시키기 위해 상기 서브 화소(SP) 내에만 제공될 수 있다. 이로 인해, 상기 서브 화소(SP)는 상기 인접한 서브 화소들과 별개로 독립적으로 구동될 수 있다.
상기 제2 연결 배선(CNL2)은 상기 제1 연결 배선(CNL1)의 연장 방향과 평행하게 연장될 수 있다. 상기 제2 연결 배선(CNL2)은 상기 서브 화소(SP)뿐만 아니라, 상기 인접한 서브 화소들로 연장될 수 있다. 이에 따라, 상기 서브 화소(SP) 및 상기 인접한 서브 화소들은 상기 제2 연결 배선(CNL2)에 공통으로 연결될 수 있다.
상기 제1 전극(REL1)은 상기 제1 연결 배선(CNL1)으로부터 상기 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 분기된 제1-1 전극(REL1_1)과 제1-2 전극(REL1_2)을 포함할 수 있다. 상기 제1-1 전극(REL1_1)과, 상기 제1-2 전극(REL1_2)과, 상기 제1 연결 배선(CNL1)은 일체로 제공되어 전기적 및/또는 물리적으로 서로 연결될 수 있다. 상기 제1-1 전극(REL1_1)과 상기 제1-2 전극(REL1_2)은, 평면 상에서 볼 때, 상기 제2 방향(DR2)을 따라 연장된 바(bar) 형상을 가질 수 있다.
평면 상에서 볼 때, 상기 제2 전극(REL2)은 상기 제1-1 전극(REL1_1)과 상기 제1-2 전극(REL1_2) 사이에 제공되고, 상기 제1-1 및 제1-2 전극(REL1_1, REL1_2) 각각과 일정 간격 이격될 수 있다. 상기 제1-1 전극(REL1_1)과, 상기 제1-2 전극(REL1_2)과, 상기 제2 전극(REL2)은 상기 기판(SUB) 상에서 서로 교번하여 배치될 수 있다.
상기 서브 화소(SP)에 상기 발광 소자들(LD)이 정렬되기 전, 상기 제1 전극(REL1)에는 상기 제1 연결 배선(CNL1)을 통해 제1 정렬 전압이 인가되고, 상기 제2 전극(REL2)에는 상기 제2 연결 배선(CNL2)을 통해 제2 정렬 전압이 인가될 수 있다. 상기 제1 정렬 전압과 상기 제2 정렬 전압은 서로 상이한 전압 레벨을 가질 수 있다.
상기 제1 전극(REL1)과 상기 제2 전극(REL2) 각각에 서로 상이한 전압 레벨을 갖는 소정의 정렬 전압이 인가됨에 따라 상기 제1 전극(REL1)과 상기 제2 전극(REL1) 사이에 전계가 형성될 수 있다. 상기 전계에 의해 상기 제1 전극(REL1)과 상기 제2 전극(REL2) 사이의 상기 기판(SUB) 상에 상기 발광 소자들(LD)이 정렬될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 상기 기판(SUB) 상에서 상기 발광 소자들(LD) 각각을 사이에 두고 서로 이격되도록 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극(REL1)은 상기 발광 소자들(LD) 각각의 양 단부(EP1, EP2) 중 하나의 단부에 인접하게 배치되고, 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 통해 상기 발광 소자들(LD) 각각에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 전극(REL2)은 상기 발광 소자들(LD) 각각의 양 단부(EP1, EP2) 중 나머지 단부에 인접하게 배치되고, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 통해 상기 발광 소자들(LD) 각각에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 전극(REL1)과 상기 제2 전극(REL2)은 동일 평면 상에 배치될 수 있으며, 동일한 높이를 가질 수 있다. 상기 제1 전극(REL1)과 상기 제2 전극(REL2)이 동일한 높이를 가지면, 상기 발광 소자들(LD) 각각이 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)에 보다 안정적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 도전성 재료로 이루어질 수 있다. 상기 도전성 재료로는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Ti, 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(REL1, REL2) 각각은 단일층으로 형성될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 금속들, 합금들, 도전성 산화물들, 도전성 고분자들 중 2 이상 물질이 적층된 다중층으로 형성될 수도 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)의 재료는 상술한 재료들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 상기 발광 소자들(LD) 각각의 양 단부(EP1, EP2)에서 출사되는 광을 화상이 표시되는 방향(일 예로, 정면 방향)으로 진행되게 하기 위해 일정한 반사율을 갖는 도전성 재료로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 상기 서브 화소(SP) 내에 상기 발광 소자들(LD)이 정렬된 이후에 상기 발광 소자들(LD) 각각을 구동하는 구동 전극의 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 상기 발광 소자들(LD) 각각에서 출사된 광을 상기 정면 방향으로 반사시키는 반사 전극으로 기능할 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)이 상기 기판(SUB) 상에 바로 제공되는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)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(REL1, REL2)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 제1 및 제2 전극(REL1, REL2) 중 어느 하나의 전극은 애노드 전극일 수 있으며, 나머지 하나의 전극은 캐소드 전극일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극(REL1)이 애노드 전극이고, 상기 제2 전극(REL2)이 캐소드 전극일 수 있다.
이러한 경우, 상기 트랜지스터의 소스 및 드레인 전극 중 하나의 전극은 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2) 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(REL1)은 컨택 홀(미도시)을 통해 상기 트랜지스터에 전기적으로 연결될 수 있다. 이로 인해, 상기 트랜지스터에 제공된 신호가 상기 제1 전극(REL1)으로 인가될 수 있다.
또한, 상기 제2 전극(REL2)은 상기 발광 장치가 액티브 매트릭스로 구동될 경우, 컨택 홀(미도시)을 통해 상기 신호 배선에 전기적으로 연결될 수 있다. 이로 인해, 상기 신호 배선의 전압이 상기 제2 전극(REL2)으로 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광 소자들(LD)은 상기 제1-1 전극(REL1_1)과 상기 제2 전극(REL2) 사이에 정렬된 복수의 제1 발광 소자들(LD1) 및 상기 제2 전극(REL2)과 상기 제1-2 전극(REL1_2) 사이에 정렬된 복수의 제2 발광 소자들(LD2)로 구분될 수 있다.
상기 제1 발광 소자들(LD1) 각각의 제1 단부(EP1)는 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 통해 상기 제1-1 전극(REL1_1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 발광 소자들(LD1) 각각의 제1 단부(EP1)로 상기 트랜지스터의 신호가 전달될 수 있다. 상기 제1 발광 소자들(LD1) 각각의 제2 단부(EP2)는 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 통해 상기 제2 전극(REL2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 발광 소자들(LD1) 각각의 제2 단부(EP2)로 상기 신호 배선의 전압이 전달될 수 있다.
상기 제2 발광 소자들(LD2) 각각의 제1 단부(EP1)는 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 통해 상기 제2 전극(REL2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 발광 소자들(LD2) 각각의 제1 단부(EP1)로 상기 신호 배선의 전압이 전달될 수 있다. 상기 제2 발광 소자들(LD2) 각각의 제2 단부(EP2)는 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 통해 상기 제1-2 전극(REL1_2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 발광 소자들(LD2) 각각의 제2 단부(EP2)로 상기 트랜지스터의 신호가 전달될 수 있다.
상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2)은 상기 서브 화소(SP)의 광원을 구성할 수 있다. 일 예로, 각각의 프레임 기간 동안 상기 서브 화소(SP)에 구동 전류가 흐르게 되면, 상기 서브 화소(SP)의 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)에 연결된 상기 발광 소자들(LD)이 발광하면서 상기 구동 전류에 대응하는 휘도의 광을 방출할 수 있다.
상기 제1 전극(REL1) 상에는 상기 제1 전극(REL1)과 상기 발광 소자들(LD) 각각의 양 단부(EP1, EP2) 중 하나의 단부를 전기적 및/또는 물리적으로 안정되게 연결하는 상기 제1 컨택 전극(CNE1)이 제공될 수 있다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 발광 소자들(LD) 각각으로부터 출사되어 상기 제1 전극(REL1)에 의해 상기 정면 방향으로 반사된 광이 손실 없이 상기 정면 방향으로 진행할 수 있도록 투명한 도전성 재료로 구성될 수 있다. 상기 투명한 도전성 재료는, 예를 들어, ITO, IZO, ITZO 등을 포함할 수 있다. 상기 제1 컨택 전극(CNE1)의 재료는 상술한 재료들에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 평면 상에서 볼 때 상기 제1 전극(REL1)을 커버하며 상기 제1 전극(REL1)과 중첩될 수 있다. 또한, 상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 각 발광 소자(LD)의 양 단부(EP1, EP2) 중 하나의 단부에 부분적으로 중첩될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 제1-1 전극(REL1_1) 상에 제공된 제1-1 컨택 전극(CNE1_1) 및 상기 제1-2 전극(REL1_2) 상에 제공된 제1-2 컨택 전극(CNE1_2)을 포함할 수 있다.
평면 상에서 볼 때, 상기 제1-1 컨택 전극(CNE1_1)은 상기 제1 발광 소자들(LD1) 각각의 제1 단부(EP1)와 상기 제1-1 전극(REL1_1)에 중첩될 수 있다. 또한, 상기 제1-2 컨택 전극(CNE1_2)은 평면 상에서 볼 때 상기 제2 발광 소자들(LD2) 각각의 제2 단부(EP2)와 상기 제1-2 전극(REL1_2)에 중첩될 수 있다.
상기 제2 전극(REL2) 상에는 상기 제2 컨택 전극(CNE2)이 제공될 수 있다. 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 평면 상에서 볼 때 상기 제2 전극(REL2)을 커버하며 상기 제2 전극(REL2)에 중첩될 수 있다. 또한, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제1 발광 소자들(LD1) 각각의 제2 단부(EP2) 및 상기 제2 발광 소자들(LD2) 각각의 제1 단부(EP1)에 각각 중첩될 수 있다.
상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제1 컨택 전극(CNE1)과 동일한 물질로 구성될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1)과 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 동일한 평면 상에 제공되며, 제3 절연층(INS3) 상에서 일정 간격 이격되어 전기적으로 분리될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 제3 절연층(INS3)의 일 측면에 중첩되고, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제3 절연층(INS3)의 타 측면에 중첩될 수 있다.
상기 제3 절연층(INS3)은 상기 제2 절연층(INS2) 상에 제공되어 외부로 노출된 상기 발광 소자들(LD) 각각의 상면 일부를 커버하여 상기 제2 절연층(INS2)과 상기 발광 소자들(LD)에 의한 단차를 평탄화시키는 역할을 할 수 있다. 상기 제3 절연층(INS3)은 유기 재료로 이루어진 유기 절연막을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 상기 제3 절연층(INS3)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막을 포함할 수도 있다.
상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)을 포함한 상기 기판(SUB) 상에는 제4 절연층(INS4)이 제공될 수 있다. 상기 제4 절연층(INS4)은 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)을 외부로 노출되지 않게 하여 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)의 부식을 방지할 수 있다. 상기 제4 절연층(INS4)은 도 3a에 도시된 바와 같이 단일층으로 이루어질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 상기 제4 절연층(INS4)은 다중층으로 이루어질 수도 있다.
상기 제4 절연층(INS4) 상에는 오버 코트층(OC)이 제공될 수 있다.
상기 오버 코트층(OC)은 그 하부에 배치된 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)과, 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2) 등에 의해 발생된 단차를 완화시키는 평탄화층일 수 있다. 또한, 상기 오버 코트층(OC)은 상기 발광 소자들(LD)로 산소 및 수분 등이 침투하는 것을 방지하는 봉지층일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 오버 코트층(OC)이 생략될 수 있다. 상기 오버 코트층(OC)이 생략된 경우, 상기 제4 절연층(INS4)이 상기 발광 소자들(LD)로 산소 및 수분 등이 침투하는 것을 방지하는 봉지층의 역할을 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제1 발광 소자들(LD1) 각각의 양 단부(EP1, EP2)에는 상기 제1-1 전극(REL1_1)과 상기 제2 전극(REL2)을 통해 소정의 전압이 인가될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 발광 소자들(LD1) 각각의 활성층(12)에서 전자-정공 쌍이 결합하면서 상기 제1 발광 소자들(LD1) 각각은 광을 방출할 수 있다.
또한, 상기 제2 발광 소자들(LD2) 각각의 양 단부(EP1, EP2)에는 상기 제2 전극(REL2)과 상기 제1-2 전극(REL1_2)을 통해 소정의 전압이 인가될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 발광 소자들(LD2) 각각의 활성층(12)에서 전자-정공 쌍이 결합하면서 상기 제2 발광 소자들(LD2) 각각은 광을 방출할 수 있다.
한편, 상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100)에는 컬러 변환층(CCL)이 배치될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 발광 소자들(LD) 각각에서 출사된 광을 특정 색의 광으로 변환하여 출사할 수 있다. 일 예로, 상기 발광 소자들(LD)이 청색 광을 출사할 경우 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 청색 광을 대응하는 서브 화소 별로 특정 색의 광으로 변환할 수 있다.
이를 위해, 상기 컬러 변환층(CCL)은 투명한 수지에 적어도 한 종류의 광 변환 입자들이 분산된 형태로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광 변환 입자들은 퀀텀 닷(QD)일 수 있다.
일 예로, 상기 서브 화소(SP)가 적색 서브 화소이고 상기 서브 화소(SP)에 구비된 상기 발광 소자들(LD)이 적색 이외의 다른 색의 광, 예를 들어, 상기 청색 광을 방출하는 발광 소자들인 경우, 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 광 변환 입자들로 적색 퀀텀 닷(QD)을 포함할 수 있다.
상기 적색 퀀텀 닷(QD)을 포함한 상기 컬러 변환층(CCL)으로 상기 청색 광이 유입되면, 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 청색 광을 흡수하여 에너지 천이에 따라 파장을 쉬프트시켜 약 620nm ~ 680nm 파장의 적색 광을 방출할 수 있다.
또한, 상기 서브 화소(SP)가 녹색 서브 화소이고 상기 서브 화소(SP)에 구비된 상기 발광 소자들(LD)이 녹색 이외의 다른 색의 광, 예를 들어, 상기 청색 광을 방출하는 발광 소자들인 경우, 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 광 변환 입자들로 녹색 퀀텀 닷(QD)을 포함할 수 있다.
상기 녹색 퀀텀 닷(QD)을 포함한 상기 컬러 변환층(CCL)으로 상기 청색 광이 유입되면, 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 청색 광을 흡수하여 에너지 천이에 따라 파장을 쉬프트시켜 약 500nm ~ 560nm 파장의 녹색 광을 방출할 수 있다.
상기 적색 퀀텀 닷(QD)과 상기 녹색 퀀텀 닷(QD)은 ⅡⅣ족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
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. 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. 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.
이때, 상기 이원소 화합물, 상기 삼원소 화합물 또는 상기 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한, 상기 적색 퀀텀 닷(QD)과 상기 녹색 퀀텀 닷(QD)은 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 상기 코어와 쉘의 계면은 상기 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
상기 적색 퀀텀 닷(QD)과 상기 녹색 퀀텀 닷(QD)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.
편의를 위하여, 상기 서브 화소(SP)가 적색 서브 화소이고 상기 컬러 변환층(CCL)이 적색 퀀텀 닷(QD)을 포함하며 상기 서브 화소(SP)에 제공된 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2)이 상기 청색 광을 방출하는 경우를 대표로 하여 설명한다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100)에서 상기 제1 발광 소자들(LD1)과 상기 제2 발광 소자들(LD2) 사이의 상기 기판(SUB) 상에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제2 전극(REL2) 상에 제공될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 기판(SUB) 상에 직접 제공될 수도 있다.
평면 상에서 볼 때, 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제2 전극(REL2)과 상기 제2 컨택 전극(CNE2)에 중첩될 수 있다. 단면 상에서 볼 때, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 그 하부에 상기 컬러 변환층(CCL)을 두고 상기 컬러 변환층(CCL)의 양 단부에서 상기 제2 전극(REL2)과 중첩되어 상기 제2 전극(REL2)과 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 노광 방식 등을 이용하여 상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100) 내에 형성 및/또는 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)을 통해 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 각각의 양 단부(EP1, EP2)로 소정의 전압이 인가되면, 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 각각은 상기 청색 광을 출사할 수 있다. 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 각각에서 출사된 상기 청색 광은 상기 컬러 변환층(CCL)으로 진행될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)으로 상기 청색 광이 유입되면, 상기 적색 퀀텀 닷(QD)이 여기되어 상기 청색 광은 흡수되고 상기 적색 광이 방출될 수 있다. 상기 적색 퀀텀 닷(QD)을 통해 발광되는 상기 적색 광은 전 방향으로 방출될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)에서 최종적으로 방출된 상기 적색 광은 상기 컬러 변환층(CCL)의 하부에 배치된 상기 제2 전극(REL2)에 의해 상기 발광 장치의 정면 방향으로 반사될 수 있다. 또한, 상기 컬러 변환층(CCL)에서 방출된 상기 적색 광은 상기 컬러 변환층(CCL)에 인접하게 배치된 상기 제1-1 및 제1-2 전극(REL1_1, REL1_2)에 의해 상기 발광 장치의 정면 방향으로 반사될 수 있다.
이하에서는, 도 2 및 도 3a를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 구조에 대해 적층 순서에 따라 설명한다.
상기 배리어층(BRL)이 제공된 상기 기판(SUB) 상에 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)이 제공될 수 있다. 상기 제1 전극(REL1)과 상기 제2 전극(REL2)은 상기 기판(SUB) 상에서 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제1 전극(REL1)과 상기 제2 전극(REL2) 상에는 상기 제1 절연층(INS1)이 제공될 수 있다. 상기 제1 절연층(INS1)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막 또는 유기 재료로 이루어진 유기 절연막을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 전극(REL1)과 상기 제1 절연층(INS1) 사이 및 상기 제2 전극(REL2)과 상기 제1 절연층(INS1) 사이 각각에는 캡핑 전극(미도시)이 제공될 수 있다. 상기 캡핑 전극은 상기 발광 장치의 제조 공정 시 발생하는 불량 등으로 인해 상기 제1 전극(REL1)과 상기 제2 전극(REL2)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 캡핑 전극은 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2) 각각과 상기 기판(SUB)의 접착력을 더욱 강화시킬 수 있다.
상기 제1 절연층(INS1) 상에는 상기 발광 소자들(LD)이 정렬될 수 있다.
상기 발광 소자들(LD) 상에 상기 제2 절연층(INS2)이 제공될 수 있다. 상기 제2 절연층(INS2)은 상기 발광 소자들(LD) 각각의 상면 일부 상에 제공되어 상기 발광 소자들(LD) 각각의 양 단부(EP1, EP2)를 노출할 수 있다. 상기 제2 절연층(INS2)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막 또는 유기 재료로 이루어진 유기 절연막을 포함할 수 있다.
상기 제2 절연층(INS2) 상에 상기 제3 절연층(INS3)이 제공될 수 있다. 상기 제3 절연층(INS3)은 상기 제2 절연층(INS2)과 상기 발광 소자들(LD)에 의한 단차를 평탄화시키는 역할을 할 수 있다.
상기 제3 절연층(INS3)을 포함한 상기 기판(SUB) 상에 상기 컬러 변환층(CCL2)이 제공될 수 있다. 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 기판(SUB) 상에서 상기 제2 전극(REL2) 상에 형성 및/또는 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제1 발광 소자들(LD1)과 상기 제2 발광 소자들(LD2) 사이의 상기 제2 전극(REL) 상에 제공될 수 있다.
상기 제3 절연층(INS3) 상에 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)이 제공될 수 있다. 상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 제3 절연층(INS3)의 일 측면 상에 제공되며 상기 제3 절연층(INS3)과 부분적으로 중첩할 수 있다. 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제3 절연층(INS3)의 타 측면 상에 제공되며 상기 제3 절연층(INS3)과 부분적으로 중첩할 수 있다. 또한, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 컬러 변환층(CCL) 상에 제공되어 상기 컬러 변환층(CCL)과 상기 제2 전극(REL2)에 중첩될 수 있다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1)과 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제3 절연층(INS3) 상에서 일정 간격 이격되어 전기적 및/또는 물리적으로 분리될 수 있다.
상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2) 상에는 상기 제4 절연층(INS4)이 제공되고, 상기 제4 절연층(INS4) 상에는 오버 코트층(OC)이 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 상기 적색 퀀텀 닷(QD)을 포함한 상기 컬러 변환층(CCL)을 통해 우수한 색 재현성을 갖는 광을 출사하여 출광 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 상기 적색 퀀텀 닷(QD)을 포함한 상기 컬러 변환층(CCL)을 상기 발광 소자들(LD)과 동일한 기판(SUB) 상에 배치하여 상기 발광 소자들(LD)과 상기 컬러 변환층(CCL) 사이의 간격을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 소자들(LD)에서 출사된 상기 청색 광이 손실 없이 상기 컬러 변환층(CCL)으로 바로 입사되어 상기 컬러 변환층(CCL)에서 최종적으로 방출되는 광량(光量)이 증가될 수 있다. 이에, 상기 발광 장치의 출광 효율이 향상될 수 있다.
만일, 상기 컬러 변환층(CCL)을 상기 발광 소자들(LD)이 제공된 상기 기판(SUB, 이하 '제1 기판'이라 함)이 아닌 상기 제1 기판(SUB)과 마주보는 별도의 기판(이하 '제2 기판'이라 함)에 배치할 경우, 상기 제1 기판(SUB)에 제공된 상기 발광 소자들(LD)과 상기 제2 기판에 제공된 상기 컬러 변환층(CCL) 사이의 간격이 증가할 수 있다. 이러한 경우, 상기 발광 소자들(LD)에서 출사된 상기 청색 광은 상기 서브 화소(SP)에 제공된 상기 컬러 변환층(CCL)뿐만 아니라 상기 서브 화소(SP)에 인접한 서브 화소들에 제공된 컬러 변환층으로도 입사될 수 있다. 이러한 경우, 상기 서브 화소(SP)에 제공된 컬러 변환층(CCL)과 상기 인접한 서브 화소들에 제공된 컬러 변환층에서 혼색이 발생할 수 있다.
또한, 상기 제1 기판(SUB)과 상기 제2 기판을 합착하는 공정 상에서, 상기 제1 기판(SUB)의 발광 소자들(LD)과 상기 제2 기판의 컬러 변환층(CCL) 사이에 미스 얼라인이 발생할 수 있다. 이러한 경우에도, 상기 서브 화소(SP)에 제공된 컬러 변환층(CCL)과 상기 인접한 서브 화소들에 제공된 컬러 변환층에서 혼색이 발생할 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 상기 컬러 변환층(CCL)과 상기 발광 소자들(LD)을 동일한 상기 제1 기판(SUB) 상에 배치하여, 상기 서브 화소(SP)와 상기 인접한 서브 화소들 사이에서의 혼색을 방지하며 상기 미스 얼라인을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 상기 컬러 변환층(CCL)과 상기 발광 소자들(LD)을 동일한 상기 제1 기판(SUB) 상에 배치하여, 상기 제2 기판 상에 상기 컬러 변환층(CCL)을 형성하기 위한 공정을 줄일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 제조 공정이 단순해질 수 있다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치를 도시한 것으로, 도 2의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 대응되는 단면도이다.
도 3b에 도시된 발광 장치는, 컬러 변환층이 제2 컨택 전극 상에 배치되는 점을 제외하고는 도 2 및 도 3a의 발광 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
이에, 도 3b의 발광 장치와 관련하여, 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.
우선, 도 1a, 도 2, 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치는 단위 발광 영역(100)을 포함하는 적어도 하나의 서브 화소(SP)가 제공된 기판(SUB)과, 상기 기판(SUB) 상에 제공된 복수의 발광 소자들(LD)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 발광 소자들(LD)은 초소형으로 제작된 발광 다이오드로 가시 광선 영역 중 비교적 짧은 파장을 갖는 청색 광을 방출할 수 있다.
상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100)에는 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)과, 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)과, 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)과, 컬러 변환층(CCL)이 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 동일한 평면 상에 제공되며 일정 간격 이격될 수 있다.
상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)은 대응하는 전극 상에 제공되어, 상기 대응하는 전극과 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 일 예로, 상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 제1 전극(REL1) 상에 제공되어, 상기 제1 전극(REL1)과 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제2 전극(REL2) 상에 제공되어, 상기 제2 전극(REL2)과 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)은 도 3b에 도시된 바와 같이 동일한 평면 상에서 일정 간격 이격될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)은 서로 상이한 층에 제공될 수도 있다. 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)이 서로 상이한 층에 제공된 실시예에 대한 상세한 설명은 도 3c를 통해 후술한다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 청색 광을 상기 서브 화소(SP)에서 최종적으로 출사되는 특정 색의 광으로 변환할 수 있다. 일 예로, 상기 서브 화소(SP)가 적색 서브 화소인 경우, 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 청색 광을 적색 광으로 변환하여 방출할 수 있다. 이를 위하여, 상기 컬러 변환층(CCL)은 적색 퀀텀 닷(QD)을 포함할 수 있다. 상기 적색 퀀텀 닷(QD)은 투명한 수지에 분산된 형태로 상기 컬러 변환층(CCL) 내에 제공될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100)에서 상기 제2 컨택 전극(CNE2) 상에 제공되어, 상기 제2 전극(REL2)과 상기 제2 컨택 전극(CNE2)에 중첩될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 기판(SUB) 상에 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)을 형성한 이후에, 노광 방식 등을 통해 상기 제2 컨택 전극(CNE2) 상에 형성될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)에서 최종적으로 방출된 상기 적색 광은 상기 컬러 변환층(CCL)의 하부에 배치된 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)에 의해 상기 발광 장치의 정면 방향으로 반사될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL) 상에는 제4 절연층(INS4)이 제공될 수 있다. 상기 제4 절연층(INS4)은 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)과, 상기 컬러 변환층(CCL)을 외부로 노출되지 않게 하여 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)과 상기 컬러 변환층(CCL)을 보호할 수 있다. 상기 제4 절연층(INS4)은 외부로부터의 산소나 수분 등이 상기 발광 소자들(LD)과 상기 컬러 변환층(CCL)으로 유입되는 것을 차단하기 위해 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 무기 절연막으로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 상기 컬러 변환층(CCL)을 상기 발광 소자들(LD)과 동일한 기판(SUB) 상에 배치하여 상기 서브 화소(SP)에서 최종적으로 방출되는 광의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치를 도시한 것으로, 도 2의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 대응되는 단면도이다.
도 3c에 도시된 발광 장치는, 제1 및 제2 컨택 전극이 서로 상이한 층에 배치되는 점을 제외하고는 도 2 및 도 3a의 발광 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
이에, 도 3c의 발광 장치와 관련하여, 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 1a, 도 2, 및 도 3c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치는 단위 발광 영역(100)을 포함하는 적어도 하나의 서브 화소(SP)가 제공된 기판(SUB)과, 상기 기판(SUB) 상에 제공된 복수의 발광 소자들(LD)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 발광 소자들(LD)은 초소형으로 제작된 발광 다이오드로, 가시 광선 영역 중 비교적 짧은 파장을 갖는 청색 광을 방출할 수 있다.
상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100)에는 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)과, 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)과, 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)과, 컬러 변환층(CCL)이 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 동일한 평면 상에 제공되며 일정 간격 이격될 수 있다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 발광 소자들(LD) 각각의 양 단부(EP1, EP2) 중 하나의 단부와 상기 제1 전극(REL1) 상에 제공될 수 있다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1) 상에는 제3 절연층(INS3)이 제공될 수 있다. 상기 제3 절연층(INS3)은 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 외부로 노출되지 않게 하여 상기 제1 컨택 전극(CNE1)의 부식을 방지할 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제1 컨택 전극(CNE1)이 제공된 상기 기판(SUB) 상에서 노광 방식 등을 통해 상기 제2 전극(REL2) 상에 형성될 수 있다. 평면 상에서 볼 때, 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제2 전극(REL2)과 중첩될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 발광 소자들(LD)에서 방출된 청색 광을 적색 광으로 변환하기 위한 적색 퀀텀 닷(QD)을 포함할 수 있다. 상기 컬러 변환층(CCL)에서 최종적으로 방출된 상기 적색 광은 상기 컬러 변환층(CCL)의 하부에 배치된 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)에 의해 상기 발광 장치의 정면 방향으로 반사될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL) 상에는 상기 제2 컨택 전극(CNE2)이 제공될 수 있다. 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 발광 소자들(LD) 각각의 양 단부(EP1, EP2) 중 나머지 단부와 상기 제2 전극(REL2) 상에 제공될 수 있다.
상기 제2 컨택 전극(CNE2)은, 단면 상에서 볼 때, 상기 컬러 변환층(CCL)을 사이에 두고 상기 컬러 변환층(CCL)의 양 단부에서 상기 제2 전극(REL2)과 중첩될 수 있다. 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제1 컨택 전극(CNE1)과 서로 상이한 층에 제공될 수 있다.
상기 제2 컨택 전극(CNE2) 상에는 제4 절연층(INS4)이 제공될 수 있다. 상기 제4 절연층(INS4) 상에는 오버 코트층(OC)이 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 상기 컬러 변환층(CCL)을 상기 발광 소자들(LD)과 동일한 기판(SUB) 상에 배치하여 상기 서브 화소(SP)에서 최종적으로 방출되는 광의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 평면도이며, 도 5는 도 4의 Ⅱ ~ Ⅱ'선에 따른 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 발광 장치는, 제2 전극이 제2 연결 배선으로부터 분기된 제2-1 전극과 제2-2 전극을 포함하는 점을 제외하고는 도 2 및 도 3a의 발광 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
이에, 도 4 및 도 5의 발광 장치와 관련하여, 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 1a, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치는 단위 발광 영역(100)을 포함하는 적어도 하나의 서브 화소(SP)가 제공된 기판(SUB)과, 상기 기판(SUB) 상에 제공된 복수의 발광 소자들(LD)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 발광 소자들(LD)은 초소형으로 제작된 발광 다이오드로, 가시 광선 영역 중 비교적 짧은 파장을 갖는 청색 광을 방출할 수 있다.
상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100)에는 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)과, 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)과, 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)과, 컬러 변환층(CCL)이 제공될 수 있다.
상기 제1 연결 배선(CNL1)은 제1 방향(DR1)으로 연장되며, 상기 서브 화소(SP)를 인접한 서브 화소들로부터 전기적으로 분리시키기 위해 상기 서브 화소(SP) 내에만 제공될 수 있다.
상기 제2 연결 배선(CNL1)은 상기 제1 연결 배선(CNL1)의 연장 방향과 평행하게 연장될 수 있다. 상기 제2 연결 배선(CNL2)은 상기 서브 화소(SP)뿐만 아니라, 상기 인접한 서브 화소들로 연장될 수 있다.
상기 제1 전극(REL1)은 상기 제1 연결 배선(CNL1)으로부터 상기 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 분기된 제1-1 전극(REL1_1)과 제1-2 전극(REL1_2)을 포함할 수 있다. 상기 제1-1 전극(REL1_1)과, 상기 제1-2 전극(REL1_2)과, 상기 제1 연결 배선(CNL1)은 일체로 제공되어 전기적 및/또는 물리적으로 서로 연결될 수 있다.
상기 제2 전극(REL2)은 상기 제2 연결 배선(CNL2)으로부터 상기 제2 방향(DR2)으로 분기된 제2-1 전극(REL2_1)과 제2-2 전극(REL2_2)을 포함할 수 있다. 상기 제2-1 전극(REL2_1)과, 상기 제2-2 전극(REL2_2)과, 상기 제2 연결 배선(CNL2)은 일체로 제공되어 전기적 및/또는 물리적으로 서로 연결될 수 있다.
상기 제1-1 전극(REL1_1)과 상기 제2-1 전극(REL2_1)은 상기 기판(SUB) 상에서 상기 발광 소자들(LD) 중 제1 발광 소자들(LD1)을 사이에 두고 일정 간격 이격되도록 제공될 수 있다.
상기 제1-1 전극(REL1_1)은 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 통해 상기 제1 발광 소자들(LD1) 각각의 양 단부(EP1, EP2) 중 하나의 단부에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2-1 전극(REL2_1)은 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 통해 상기 제1 발광 소자들(LD1) 각각의 나머지 단부에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1-2 전극(REL1_2)은 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 통해 상기 제2 발광 소자들(LD2) 각각의 양 단부(EP1, EP2) 중 하나의 단부에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2-2 전극(REL2_2)은 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 통해 상기 제2 발광 소자들(LD2) 각각의 나머지 단부에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 상기 컬러 변환층(CCL)에서 방출되는 광을 상기 발광 장치의 화상이 표시되는 방향으로 진행되게 하기 위해 일정한 반사율을 갖는 도전성 재료로 이루어질 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 발광 소자들(LD) 각각에서 출사된 상기 청색 광을 특정 색의 광으로 변환하여 출사할 수 있다. 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 청색 광을 적색 광으로 변환하는 광 변환 입자인 적색 퀀텀 닷(QD)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100)에서 상기 제1 발광 소자들(LD1)과 상기 제2 발광 소자들(LD2) 사이의 상기 기판(SUB) 상에 제공될 수 있다.
평면 상에서 볼 때, 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제2-1 전극(REL2_1)과 상기 제2-2 전극(REL2_2) 사이의 상기 기판(SUB) 상에 제공되며 상기 제2 컨택 전극(CNE2)과 중첩될 수 있다. 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 컬러 변환층(CCL) 상에 제공될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 컬러 변환층(CCL) 하부에 배치될 수도 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100) 내에 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)을 형성하기 전, 노광 방식 등을 이용하여 상기 제2-1 및 제2-2 전극(REL2_1, REL2_2) 사이에 형성 및/또는 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)을 통해 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, DL2) 각각의 양 단부(EP1, EP2)로 소정의 전압이 인가되면, 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 각각은 상기 청색 광을 출사할 수 있다. 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 각각에서 출사된 상기 청색 광은 상기 컬러 변환층(CCL)으로 진행될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)으로 상기 청색 광이 유입되면, 상기 적색 퀀텀 닷(QD)이 여기되어 상기 청색 광은 흡수되고 상기 적색 광이 방출될 수 있다. 상기 적색 퀀텀 닷(QD)을 통해 발광되는 상기 적색 광은 전(全)방향으로 방출될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)에서 최종적으로 방출된 상기 적색 광은 상기 컬러 변환층(CCL)의 하부에 배치된 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)에 의해 상기 발광 장치의 정면 방향으로 반사될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 상기 컬러 변환층(CCL)을 상기 발광 소자들(LD)과 동일한 기판(SUB) 상에 배치하여 상기 서브 화소(SP)에서 최종적으로 방출되는 광의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 평면도이며, 도 7은 도 6의 Ⅲ ~ Ⅲ'선에 따른 단면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 발광 장치는, 기판과 컬러 변환층 사이에 더미 전극이 배치되는 점을 제외하고는 도 4 및 도 5의 발광 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
이에, 도 6 및 도 7의 발광 장치와 관련하여, 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 1a, 도 6, 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치는 단위 발광 영역(100)을 포함하는 적어도 하나의 서브 화소(SP)가 제공된 기판(SUB)과, 상기 기판(SUB) 상에 제공된 복수의 발광 소자들(LD)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 발광 소자들(LD)은 초소형으로 제작된 발광 다이오드로 가시 광선 영역 중 비교적 짧은 파장을 갖는 청색 광을 방출할 수 있다.
상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100)에는 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)과, 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)과, 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)과, 컬러 변환층(CCL)과, 더미 전극(DRE)이 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 동일 평면 상에 제공되어, 일정 간격 이격될 수 있다.
상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)은 제3 절연층(INS3) 상에서 일정 간격 이격되어, 전기적으로 서로 분리될 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 발광 소자들(LD) 각각에서 출사된 상기 청색 광을 적색 광으로 변환하는 적색 퀀텀 닷(QD)을 포함할 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100)에서 상기 발광 소자들(LD) 중 제1 발광 소자들(LD1)과 상기 발광 소자들(LD) 중 제2 발광 소자들(LD2) 사이의 상기 기판(SUB) 상에 제공될 수 있다.
평면 상에서 볼 때, 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제2-1 전극(REL2_1)과 상기 제2-2 전극(REL2_1) 사이의 상기 기판(SUB) 상에 제공되며 상기 제2 컨택 전극(CNE2)과 중첩될 수 있다. 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 컬러 변환층(CCL) 상에 제공될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 컬러 변환층(CCL) 하부에 배치될 수도 있다.
상기 더미 전극(DRE)은 상기 컬러 변환층(CCL)과 상기 기판(SUB) 사이에 제공될 수 있다. 상기 더미 전극(DRE)은 상기 컬러 변환층(CCL)에서 방출되어 상기 컬러 변환층(CCL)의 하부 방향으로 진행되는 상기 적색 광을 상기 발광 장치의 화상이 표시되는 방향으로 반사시키는 더미 반사 부재일 수 있다. 이를 위해, 상기 더미 전극(DRE)은 일정한 반사율을 갖는 도전성 재료로 이루어질 수 있다.
상기 도전성 재료로는, 예를 들어, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Ti, 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.
상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 상기 더미 전극(DRE)과 동일한 물질을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 장치는 상기 컬러 변환층(CCL) 하부에 상기 더미 전극(DRE)을 배치하여 상기 컬러 변환층(CCL)의 하부 방향으로 진행되는 상기 적색 광까지 상기 화상이 표시되는 방향으로 반사시킴으로써 상기 서브 화소(SP)에서 최종적으로 방출되는 광의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 평면도이며, 도 9는 도 8의 Ⅳ ~ Ⅳ' 선에 따른 단면도이다.
도 8 및 도 9에 도시된 발광 장치는, 제1 및 제2 컨택 전극 상에 캡핑 절연층이 배치되고, 제4 절연층 상에 차광 패턴이 배치되는 점을 제외하고는 도 4 및 도 5의 발광 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
이에, 도 8 및 도 9의 발광 장치와 관련하여, 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 1a, 도 8, 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치는 단위 발광 영역(100)을 포함하는 적어도 하나의 서브 화소(SP)가 제공된 기판(SUB)과, 상기 기판(SUB) 상에 제공된 복수의 발광 소자들(LD)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 발광 소자들(LD)은 초소형으로 제작된 발광 다이오드로 가시 광선 영역 중 비교적 짧은 파장을 갖는 청색 광을 방출할 수 있다.
상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100)에는 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)과, 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)과, 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)과, 컬러 변환층(CCL)과, 차광 패턴(BLP)이 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 동일 평면 상에 제공되어, 일정 간격 이격될 수 있다.
상기 제1 전극(REL1)은 상기 기판(SUB) 상에서 일정 간격 이격되어 전기적 및/또는 물리적으로 서로 분리된 제1-1 및 제1-2 전극(REL1_1, REL1_2)을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(REL2)은 상기 기판(SUB) 상에서 일정 간격 이격되나 전기적 및/또는 물리적으로 서로 연결된 제2-1 및 제2-2 전극(REL2_1, REL2_2)을 포함할 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제2-1 전극(REL2_1)과 상기 제2-2 전극(REL2_2) 사이의 상기 기판(SUB) 상에 제공될 수 있다. 상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 발광 소자들(LD) 각각에서 출사된 상기 청색 광을 적색 광으로 변환하는 적색 퀀텀 닷(QD)을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)은 동일 평면 상에 제공되어 일정 간격 이격될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)은 제3 절연층(INS3) 상에서 일정 간격 이격되어, 전기적으로 서로 분리될 수 있다.
상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 컬러 변환층(CCL) 상에 제공되어 상기 컬러 변환층(CCL)과 중첩할 수 있다. 또한, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제2-1 및 제2-2 전극(REL2_1, REL2_2) 상에 각각 제공되어 상기 제2-1 및 제2-2 전극(REL2_1, REL2_2)과 중첩할 수 있다.
상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2) 상에는 캡핑 절연층(CPL)이 제공될 수 있다. 상기 캡핑 절연층(CPL)은 상기 컬러 변환층(CCL)과 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)을 외부로 노출되지 않게 하여 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)과 상기 컬러 변환층(CCL)을 보호할 수 있다. 특히, 상기 캡핑 절연층(CPL)은 외부로부터의 산소나 수분 등이 상기 발광 소자들(LD)과 상기 컬러 변환층(CCL)으로 유입되는 것을 차단하기 위해 무기 재료로 이루어진 무기 절연막을 포함할 수 있다.
상기 캡핑 절연층(CPL) 상에는 상기 차광 패턴(BLP)이 제공될 수 있다.
상기 차광 패턴(BLP)은 상기 발광 소자들(LD)의 상면에 대응되도록 상기 캡핑 절연층(CPL) 상에 제공될 수 있다.
상기 차광 패턴(BLP)은 상기 발광 소자들(LD)에서 출사된 광들 중 상기 발광 소자들(LD)의 상면 방향으로 진행되는 상기 청색 광을 흡수하여 상기 발광 장치의 색순도 저하를 방지할 수 있다. 이를 위해, 상기 차광 패턴(BLP)은 상기 발광 소자들(LD)의 상면 방향으로 진행되는 상기 청색 광을 흡수할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 차광 패턴(BLP)은 블랙 매트릭스를 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 차광 패턴(BLP)은 외부로부터 상기 발광 장치로 입사되는 광을 흡수함으로써 외부광 반사를 줄일 수 있다.
상기 차광 패턴(BLP) 상에는 제4 절연층(INS4)이 제공될 수 있다. 상기 제4 절연층(INS4) 상에는 오버 코트층(OC)이 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 상기 컬러 변환층(CCL)을 상기 발광 소자들(LD)과 동일한 기판(SUB) 상에 배치하고, 상기 차광 패턴(BLP)을 상기 발광 소자들(LD) 상면에 배치함으로써, 상기 서브 화소(SP)에서 최종적으로 방출되는 광의 효율을 향상시키면서 상기 서브 화소(SP)의 색순도 저하를 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치의 단위 발광 영역을 나타내는 평면도이며, 도 11은 도 10의 Ⅴ ~ Ⅴ'선에 따른 단면도이다.
도 10 및 도 11에 도시된 발광 장치는, 차광 패턴과 캡핑층 사이에 보조 패턴이 배치된다는 점을 제외하고는 도 8 및 도 9의 발광 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
이에, 도 10 및 도 11의 발광 장치와 관련하여, 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 1a, 도 10, 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치는 단위 발광 영역(100)을 포함하는 적어도 하나의 서브 화소(SP)가 제공된 기판(SUB)과, 상기 기판(SUB) 상에 제공된 복수의 발광 소자들(LD)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 발광 소자들(LD)은 초소형으로 제작된 발광 다이오드로 가시 광선 영역 중 비교적 짧은 파장을 갖는 청색 광을 방출할 수 있다.
상기 서브 화소(SP)의 단위 발광 영역(100)에는 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)과, 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)과, 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)과, 컬러 변환층(CCL)과, 차광 패턴(BLP)과, 보조 패턴(ARP)이 제공될 수 있다.
상기 제1 전극(REL1)은 상기 기판(SUB) 상에서 일정 간격 이격되어 전기적 및/또는 물리적으로 서로 분리된 제1-1 및 제1-2 전극(REL1_1, REL1_2)을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(REL2)은 상기 기판(SUB) 상에서 일정 간격 이격되나 전기적 및/또는 물리적으로 서로 연결된 제2-1 및 제2-2 전극(REL2_1, REL2_2)을 포함할 수 있다.
상기 컬러 변환층(CCL)은 상기 제2-1 전극(REL2_1)과 상기 제2-2 전극(REL2_2) 사이의 상기 기판(SUB) 상에 제공될 수 있고, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 컬러 변환층(CCL) 상에 제공되어 상기 컬러 변환층(CCL)과 중첩할 수 있다.
상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2) 상에는 캡핑 절연층(CPL)이 제공될 수 있다.
상기 캡핑 절연층(CPL) 상에는 상기 보조 패턴(ARP)이 제공될 수 있다. 상기 보조 패턴(ARP)은 상기 발광 소자들(LD)의 상면에 대응되도록 상기 캡핑 절연층(CPL) 상에 제공될 수 있다.
상기 보조 패턴(ARP)은 상기 발광 소자들(LD)의 상면 방향으로 진행되는 상기 청색 광을 상기 컬러 변환층(CCL)으로 반사시켜 상기 컬러 변환층(CCL)에 구비된 퀀텀 닷(QD)의 여기 광을 증가시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 보조 패턴(ARP)은 일정한 반사율을 갖는 도전성 재료로 이루어질 수 있다.
상기 보조 패턴(ARP)은 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)과 동일한 물질을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 차광 패턴(BLP)은 상기 보조 패턴(ARP) 상에 제공될 수 있다. 상기 차광 패턴(BLP)은 블랙 매트릭스로 이루어질 수 있으며, 상기 발광 소자들(LD)에서 출사된 상기 청색 광들 중 상기 보조 패턴(ARP)에 의해 상기 컬러 변환층(CCL)으로 반사되지 못하고 상기 발광 소자들(LD)의 상면 방향으로 진행되는 상기 청색 광을 흡수하여 상기 발광 장치의 색순도 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기 차광 패턴(BLP)은 외부에서 상기 발광 장치로 입사되는 광을 흡수하고, 상기 발광 장치로 입사된 광들 중 상기 보조 패턴(ARP)에 의해 상기 발광 장치의 화상이 표시되는 방향으로 반사되는 광을 흡수하여 상기 발광 장치에서 외부광 반사를 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 상기 컬러 변환층(CCL)을 상기 발광 소자들(LD)과 동일한 기판(SUB) 상에 배치되고, 상기 보조 패턴(ARP)과 상기 차광 패턴(BLP)을 상기 발광 소자들(LD) 상면에 배치함으로써, 상기 서브 화소(SP)에서 최종적으로 방출되는 광의 효율을 향상시키면서 상기 서브 화소(SP)의 색순도 저하를 방지할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것으로, 특히, 도 1a에 도시된 발광 소자를 발광원으로 사용한 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 12에 있어서, 편의를 위하여 영상이 표시되는 표시 영역을 중심으로 상기 표시 장치의 구조를 간략하게 도시하였다. 다만, 실시예에 따라서 도시되지 않은 적어도 하나의 구동 회로부(일 예로, 주사 구동부 및 데이터 구동부) 및/또는 복수의 신호 배선들이 상기 표시 장치에 더 배치될 수도 있다.
도 1a 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판(SUB), 상기 기판(SUB) 상에 제공되며 적어도 하나의 발광 소자(LD)를 포함하는 복수의 화소들(PXL), 상기 기판(SUB) 상에 제공되며 상기 화소들(PXL)을 구동하는 구동부(미도시), 및 상기 화소들(PXL)과 상기 구동부를 연결하는 배선부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 발광 소자(LD)를 구동하는 방식에 따라 패시브 매트릭스형 표시 장치와 액티브 매트릭스형 표시 장치로 분류될 수 있다. 일 예로, 상기 표시 장치가 액티브 매트릭스형으로 구현되는 경우, 상기 화소들(PXL) 각각은 상기 발광 소자(LD)에 공급되는 전류량을 제어하는 구동 트랜지스터와 상기 구동 트랜지스터로 데이터 신호를 전달하는 스위칭 트랜지스터 등을 포함할 수 있다.
최근 해상도, 콘트라스트, 동작 속도의 관점에서 각 화소(PXL)마다 선택하여 점등하는 액티브 매트릭스형 표시 장치가 주류가 되고 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 화소(PXL) 그룹별로 점등이 수행되는 패시브 매트릭스형 표시 장치 또한 상기 발광 소자(LD)를 구동하기 위한 구성 요소들(일 예로, 제1 및 제2 전극 등)을 사용할 수 있다.
상기 기판(SUB)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 표시 영역(DA)은 상기 표시 장치의 중앙 영역에 배치되고, 상기 비표시 영역(NDA)은 상기 표시 영역(DA)을 둘러싸도록 상기 표시 장치의 가장 자리 영역에 배치될 수 있다. 다만, 상기 표시 영역(DA) 및 상기 비표시 영역(NDA)의 위치가 이에 한정되지는 않으며, 이들의 위치는 변경될 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 배선부의 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 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) 각각은 상기 기판(SUB) 상의 상기 표시 영역(DA) 내에 제공될 수 있다. 상기 화소들(PXL) 각각은 상기 영상을 표시하는 최소 단위로서 복수 개로 제공될 수 있다.
상기 화소들(PXL) 각각은 대응되는 스캔 신호 및 데이터 신호에 의해 구동되는 상기 발광 소자(LD)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(LD)는 마이크로 스케일 혹은 나노 스케일 정도로 작은 크기를 가지며 인접하게 배치된 발광 소자들과 서로 병렬로 연결될 수 있다. 상기 발광 소자(LD)는 각 화소(PXL)의 광원을 구성할 수 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 각 화소(PXL)의 구동을 제어할 수 있다. 도 12에는 설명의 편의를 위해 상기 배선부가 생략되었다.
상기 구동부는 스캔 라인을 통해 상기 화소(PXL)들에 스캔 신호를 제공하는 스캔 구동부, 발광 제어 라인을 통해 상기 화소(PXL)들에 발광 제어 신호를 제공하는 발광 구동부, 및 데이터 라인을 통해 상기 화소(PXL)들에 상기 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동부, 및 타이밍 제어부를 포함할 수 있다. 상기 타이밍 제어부는 상기 스캔 구동부, 상기 발광 구동부, 및 상기 데이터 구동부를 제어할 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 도 12의 표시 장치의 단위 발광 영역을 다양한 실시예에 따라 나타낸 회로도들이다.
도 13a 내지 도 13c에 있어서, 상기 제1 내지 제3 서브 화소 각각은 능동형 화소로 구성될 수 있다. 다만, 상기 제1 내지 제3 서브 화소 각각의 종류, 구조 및/또는 구동 방식이 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 서브 화소 각각은 현재 공지된 다양한 구조의 수동형 또는 능동형 표시 장치의 화소로 구성될 수도 있다.
또한, 도 13a 내지 도 13c에 있어서, 상기 제1 내지 제3 서브 화소는 실질적으로 동일 또는 유사한 구조를 가질 수 있다. 이하에서는, 편의를 위하여 상기 제1 내지 제3 서브 화소 중 상기 제1 서브 화소를 대표하여 설명하기로 한다.
우선, 도 1a, 도 12, 및 도 13a를 참조하면, 제1 서브 화소(SP1)는 제1 구동 전원(VDD)과 제2 구동 전원(VDD) 사이에 병렬로 연결된 복수의 발광 소자들(LD)과, 이에 접속되어 상기 발광 소자들(LD)을 구동하는 화소 구동 회로(144)를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자들(LD) 각각의 제1 전극(예컨대, 애노드 전극)은 상기 화소 구동 회로(144)를 경유하여 제1 구동 전원(VDD)에 접속되고, 상기 발광 소자들(LD) 각각의 제2 전극(예컨대, 캐소드 전극)은 제2 구동 전원(VSS)에 접속된다.
상기 제1 구동 전원(VDD) 및 상기 제2 구동 전원(VSS)은 서로 다른 전위를 가질 수 있다. 일 예로, 상기 제2 구동 전원(VSS)은 상기 제1 전원(VDD)의 전위보다 상기 발광 소자들(LD) 각각의 문턱 전압 이상 낮은 전위를 가질 수 있다.
상기 발광 소자들(LD) 각각은 상기 화소 구동 회로(144)에 의해 제어되는 구동 전류에 상응하는 휘도로 발광할 수 있다.
한편, 도 13a 내지 도 13c에 있어서, 상기 발광 소자들(LD)이 제1 및 제2 구동 전원(VDD, VSS)의 사이에 서로 동일한 방향(일 예로, 순방향)으로 병렬 연결된 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서는 상기 발광 소자들(LD) 중 일부는 상기 제1 및 제2 구동 전원(VDD, VSS)의 사이에 순방향으로 연결되고, 다른 일부는 역방향으로 연결될 수 있고, 상기 제1 및 제2 구동 전원(VDD, VSS) 중 하나는 교류 전압의 형태로 공급될 수 있다. 이 경우, 상기 발광 소자들(LD)은 연결 방향이 동일한 그룹 별로 교번적으로 발광할 수 있다. 또는, 또 다른 실시예에서는, 상기 제1 서브 화소(SP1)가 단일의 발광 소자(LD)만을 포함할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화소 구동 회로(144)는 제1 및 제2 트랜지스터(T1, T2)와 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 다만, 상기 화소 구동 회로(144)의 구조가 도 13a에 도시된 실시예에 한정되지는 않는다.
상기 제1 트랜지스터(T1; 스위칭 트랜지스터)의 제1 전극은 데이터 라인(Dj)에 접속되고, 제2 전극은 제1 노드(N1)에 접속된다. 여기서, 상기 제1 트랜지스터(T1)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(T1)의 게이트 전극은 스캔 라인(Si)에 접속된다.
이와 같은 상기 제1 트랜지스터(T1)는, 상기 스캔 라인(Si)으로부터 상기 제1 트랜지스터(T1)가 턴-온될 수 있는 전압(예컨대, 로우 전압)의 스캔 신호가 공급될 때 턴-온되어, 상기 데이터 라인(Dj)과 상기 제1 노드(N1)를 전기적으로 연결한다. 이때, 상기 데이터 라인(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(T2; 구동 트랜지스터)의 제1 전극은 상기 제1 구동 전원(VDD)에 접속되고, 제2 전극은 상기 발광 소자(LD)들 각각의 상기 제1 전극에 전기적으로 연결된다. 상기 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 상기 제1 노드(N1)에 접속된다. 이와 같은 상기 제2 트랜지스터(T2)는 상기 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여 상기 발광 소자(LD)들로 공급되는 구동 전류의 양을 제어한다.
상기 스토리지 커패시터(Cst)의 일 전극은 상기 제1 구동 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 13a에서는 상기 데이터 신호를 상기 제1 서브 화소(SP1) 내부로 전달하기 위한 상기 제1 트랜지스터(T1)와, 상기 데이터 신호의 저장을 위한 상기 스토리지 커패시터(Cst)와, 상기 데이터 신호에 대응하는 구동 전류를 상기 발광 소자(LD)들로 공급하기 위한 상기 제2 트랜지스터(T2)를 포함한 비교적 단순한 구조의 상기 화소 구동 회로(144)를 도시하였다.
하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 상기 화소 구동 회로(144)의 구조는 다양하게 변경 실시될 수 있다. 일 예로, 상기 화소 구동 회로(144)는 상기 제2 트랜지스터(T2)의 문턱전압을 보상하기 위한 트랜지스터 소자, 상기 제1 노드(N1)를 초기화하기 위한 트랜지스터 소자, 및/또는 상기 발광 소자(LD)들의 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 13a에서는 상기 화소 구동 회로(144)에 포함되는 트랜지스터들, 예컨대 상기 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)을 모두 P타입의 트랜지스터들로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 즉, 상기 화소 구동 회로(144)에 포함되는 상기 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2) 중 적어도 하나는 N타입의 트랜지스터로 변경될 수도 있다.
다음으로, 도 1a, 도 12, 및 도 13b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)은 N타입의 트랜지스터로 구현될 수 있다. 도 13b에 도시된 화소 구동 회로(144)는 트랜지스터 타입 변경으로 인한 일부 구성요소들의 접속 위치 변경을 제외하고는 그 구성이나 동작이 도 13a의 화소 구동 회로(144)와 유사하다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 화소 구동 회로(144)의 구성은 도 13a 및 도 13b에 도시된 실시예에 한정되지 않는다. 일 예로, 상기 화소 구동 회로(144)는 도 13c에 도시된 실시예와 같이 구성될 수 있다.
도 1a, 도 12, 및 도 13c를 참조하면, 상기 화소 구동 회로(144)는 상기 제1 서브 화소(SP1)의 스캔 라인(Si) 및 데이터 라인(Dj)에 연결될 수 있다. 일 예로, 상기 제1 서브 화소(SP1)가 표시 영역(DA)의 i번째 행 및 j번째 열에 배치된 경우, 상기 제1 서브 화소(SP1)의 화소 구동 회로(144)는 상기 표시 영역(DA)의 i번째 스캔 라인(Si) 및 j번째 데이터 라인(Dj)에 연결될 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 상기 화소 구동 회로(144)는 적어도 하나의 다른 스캔 라인에 더 연결될 수도 있다. 예를 들어, 상기 표시 영역(DA)의 i번째 행에 배치된 상기 제1 서브 화소(SP1)는 i-1번째 스캔 라인(Si-1) 및/또는 i+1번째 스캔 라인(Si+1)에 더 연결될 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 상기 화소 구동 회로(144)는 상기 제1 및 제2 구동 전원(VDD, VSS) 외에도 제3의 전원에 더 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 화소 구동 회로(144)는 초기화 전원(Vint)에도 연결될 수 있다.
상기 화소 구동 회로(144)는 제1 내지 제7 트랜지스터(T1 ~ T7)와 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
상기 제1 트랜지스터(T1; 구동 트랜지스터)의 일 전극, 일 예로, 소스 전극은 상기 제5 트랜지스터(T5)를 경유하여 상기 제1 구동 전원(VDD)에 접속되고, 다른 일 전극, 일 예로, 드레인 전극은 상기 제6 트랜지스터(T6)를 경유하여 상기 발광 소자(LD)들의 일측 단부에 접속될 수 있다. 그리고, 상기 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 접속될 수 있다. 이러한 제1 트랜지스터(T1)는, 상기 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여, 상기 발광 소자(LD)들을 경유하여 상기 제1 구동 전원(VDD)과 상기 제2 구동 전원(VSS)의 사이에 흐르는 구동 전류를 제어한다.
상기 제2 트랜지스터(T2; 스위칭 트랜지스터)는 상기 제1 서브 화소(SP1)에 연결된 상기 j번째 데이터 라인(Dj)과 상기 제1 트랜지스터(T1)의 소스 전극 사이에 접속된다. 그리고, 상기 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 상기 제1 서브 화소(SP1)에 연결된 상기 i번째 스캔 라인(Si)에 접속된다. 이와 같은 제2 트랜지스터(T2)는 상기 i번째 스캔 라인(Si)으로부터 게이트-온 전압(일 예로, 로우 전압)의 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어 상기 j번째 데이터 라인(Dj)을 상기 제1 트랜지스터(T1)의 소스 전극에 전기적으로 연결한다. 따라서, 상기 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온되면, 상기 j번째 데이터 라인(Dj)으로부터 공급되는 데이터 신호가 상기 제1 트랜지스터(T1)로 전달된다.
상기 제3 트랜지스터(T3)는 상기 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전극과 상기 제1 노드(N1) 사이에 접속된다. 그리고, 상기 제3 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 상기 i번째 스캔 라인(Si)에 접속된다. 이와 같은 제3 트랜지스터(T3)는 상기 i번째 스캔 라인(Si)으로부터 게이트-온 전압의 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어 상기 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전극과 상기 제1 노드(N1)를 전기적으로 연결한다. 따라서, 상기 제3 트랜지스터(T3)가 턴-온될 때 상기 제1 트랜지스터(T1)는 다이오드 형태로 접속된다.
상기 제4 트랜지스터(T4)는 상기 제1 노드(N1)와 상기 초기화 전원(Vint) 사이에 접속된다. 그리고, 상기 제4 트랜지스터(T4)의 게이트 전극은 이전 주사선, 일 예로 i-1번째 스캔 라인(Si-1)에 접속된다. 이와 같은 제4 트랜지스터(T4)는 상기 i-1번째 스캔 라인(Si-1)으로 게이트-온 전압의 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어 상기 초기화 전원(Vint)의 전압을 상기 제1 노드(N1)로 전달한다. 여기서, 상기 초기화 전원(Vint)은 상기 데이터 신호의 최저 전압 이하의 전압을 가질 수 있다.
상기 제5 트랜지스터(T5)는 상기 제1 구동 전원(VDD)과 상기 제1 트랜지스터(T1) 사이에 접속된다. 그리고, 상기 제5 트랜지스터(T5)의 게이트 전극은 대응하는 발광 제어 라인, 일 예로 i번째 발광 제어 라인(Ei)에 접속된다. 이와 같은 제5 트랜지스터(T5)는 상기 i번째 발광 제어 라인(Ei)으로 게이트-오프 전압의 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온된다.
상기 제6 트랜지스터(T6)는 상기 제1 트랜지스터(T1)와 발광 소자(LD)들의 일 단부 사이에 접속된다. 그리고, 상기 제6 트랜지스터(T6)의 게이트 전극은 상기 i번째 발광 제어 라인(Ei)에 접속된다. 이와 같은 제6 트랜지스터(T6)는 상기 i번째 발광 제어 라인(Ei)으로 게이트-오프 전압의 발광 제어신호가 공급될 때 턴-오프되고, 그 외의 경우에 턴-온된다.
상기 제7 트랜지스터(T7)는 상기 발광 소자(LD)들의 일 단부와 상기 초기화 전원(Vint) 사이에 접속된다. 그리고, 상기 제7 트랜지스터(T7)의 게이트 전극은 다음 단의 스캔 라인들 중 어느 하나, 일 예로 i+1번째 스캔 라인(Si+1)에 접속된다. 이와 같은 제7 트랜지스터(T7)는 상기 i+1번째 스캔 라인(Si+1)으로 게이트-온 전압의 주사 신호가 공급될 때 턴-온되어 상기 초기화 전원(Vint)의 전압을 상기 발광 소자(LD)들의 일 단부로 공급한다.
상기 스토리지 커패시터(Cst)는 상기 제1 구동 전원(VDD)과 상기 제1 노드(N1) 사이에 접속된다. 이와 같은 스토리지 커패시터(Cst)는 각 프레임 기간에 상기 제1 노드(N1)로 공급되는 상기 데이터 신호 및 상기 제1 트랜지스터(T1)의 문턱 전압에 대응하는 전압을 저장한다.
편의를 위하여, 도 13c에서는 상기 제1 내지 제7 트랜지스터(T1 ~ T7) 모두를 P타입의 트랜지스터로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상기 화소 구동 회로(144)에 포함되는 상기 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1 ~ T7) 중 적어도 하나가 N타입의 트랜지스터로 변경되거나 상기 제1 내지 제7 트랜지스터(T1 ~ T7) 전부가 N타입의 트랜지스터로 변경될 수도 있다.
도 14는 도 12에 도시된 화소들 중 하나의 화소에 포함된 제1 내지 제3 서브 화소를 개략적으로 도시한 평면도며, 도 15a는 도 14의 Ⅵ ~ Ⅵ'선에 따른 단면도이다.
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 14에 있어서, 편의를 위하여 각각의 서브 화소 내에 제공된 복수의 발광 소자들이 수평 방향으로 정렬된 것으로 도시하였으나, 상기 발광 소자들의 배열이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상기 발광 소자들 중 적어도 일부는 상기 수평 방향과 교차하는 방향으로 정렬될 수도 있다.
또한, 도 14에 있어서, 편의를 위하여 상기 발광 소자들에 연결되는 트랜지스터 및 상기 트랜지스터에 연결된 신호 배선들의 도시를 생략하였다.
이에 더하여, 도 14 및 도 15에서는 각각의 전극을 단일의 전극층으로만 도시하는 등 상기 하나의 화소의 구조를 단순화하여 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1a, 도 12, 도 14, 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소들(PXL)이 제공된 기판(SUB)을 포함할 수 있다. 상기 화소들(PXL) 각각은 상기 기판(SUB) 상에 제공된 제1 서브 화소(SP1), 제2 서브 화소(SP2), 및 제3 서브 화소(SP3)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 서브 화소(SP1)는 적색 서브 화소이고, 상기 제2 서브 화소(SP2)는 녹색 서브 화소이며, 상기 제3 서브 화소(SP3)는 청색 서브 화소일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1 ~ SP3) 각각의 단위 발광 영역(100)은 상기 기판(SUB)과, 상기 기판(SUB) 상에 제공된 화소 회로부(PCL)와, 상기 화소 회로부(PCL) 상에 제공된 표시 소자층(DPL)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 단위 발광 영역(100)은 대응하는 서브 화소의 화소 영역을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 서브 화소(SP1)의 단위 발광 영역(100)은 상기 제1 서브 화소(SP1)의 화소 영역을 포함하고, 상기 제2 서브 화소(SP2)의 단위 발광 영역(100)은 상기 제2 서브 화소(SP2)의 화소 영역을 포함하며, 상기 제3 서브 화소(SP3)의 단위 발광 영역(100)은 상기 제3 서브 화소(SP3)의 화소 영역을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1 ~ SP3) 각각의 화소 회로부(PCL)는 상기 기판(SUB) 상에 배치된 버퍼층(BFL)과, 상기 버퍼층(BFL) 상에 배치된 제1 및 제2 트랜지스터(T1, T2)와, 구동 전압 배선(DVL)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1 ~ SP3) 각각의 화소 회로부(PCL)는 상기 제1 및 제2 트랜지스터(T1, T2)와 상기 구동 전압 배선(DVL) 상에 제공된 보호층(PSV)을 더 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 버퍼층(BFL)은 상기 기판(SUB) 상에 제공되며, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(T1, T2)에 불순물이 확산되는 것을 방지할 수 있다. 상기 버퍼층(BFL)은 상기 기판(SUB)의 재료 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
상기 제1 트랜지스터(T1)는 대응하는 서브 화소의 표시 소자층(DPL)에 구비된 발광 소자들(LD) 중 일부에 전기적으로 연결되어 상기 발광 소자들(LD)을 구동하는 구동 트랜지스터이고, 상기 제2 트랜지스터(T2)는 상기 제1 트랜지스터(T1)를 스위칭하는 스위칭 트랜지스터일 수 있다.
상기 제1 및 제2 트랜지스터(T1, T2) 각각은 반도체층(SCL), 게이트 전극(GE), 소스 및 드레인 전극(SE, 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 구동 전압 배선(DVL)은 상기 층간 절연층(ILD) 상에 제공될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 상기 화소 회로부(PCL) 내에 포함된 절연층 중 어느 하나의 절연층 상에 제공될 수 있다. 상기 구동 전압 배선(DVL)에는 제2 구동 전원(도 13a의 VSS 참고)이 인가될 수 있다.
상기 보호층(PSV)은 상기 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(DE)의 일부를 노출하는 제1 컨택 홀(CH1)과 상기 구동 전압 배선(DVL)의 일부를 노출하는 제2 컨택 홀(CH2)을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1 ~ SP3) 각각의 표시 소자층(DPL)은 상기 보호층(PSV) 상에 제공된 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)과, 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)과, 복수의 발광 소자들(LD)과, 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자들(LD) 각각은 무기 결정 구조의 재료를 이용한 초소형의, 예를 들면 나노 또는 마이크로 스케일 정도로 작은 크기의, 발광 다이오드일 수 있다.
상기 발광 소자들(LD) 상에 각각 상기 발광 소자들(LD) 각각의 상면 일부를 커버하는 제2 절연층(INS2)이 제공될 수 있다. 상기 발광 소자들(LD) 각각과 상기 보호층(PSV) 사이에는 제1 절연층(INS1)이 제공될 수 있다.
상기 제2 절연층(INS2)과 상기 발광 소자들(LD) 상에 각각 제3 절연층(INS3)이 제공될 수 있다. 상기 제3 절연층(INS3)은 상기 제2 절연층(INS2)과 상기 발광 소자들(LD)에 의한 단차를 평탄화시키는 역할을 하며 상기 제2 절연층(INS2)에 의해 노출된 상기 발광 소자들(LD) 각각의 양 단부(EP1, EP2)를 커버할 수 있다.
상기 제1 연결 배선(CNL1)은 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1 ~ SP3) 각각에서 제1 방향(DR1)으로 연장될 수 있다. 상기 제1 연결 배선(CNL1)은 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1 ~ SP3) 각각을 독립적으로 구동하기 위해 대응하는 하나의 서브 화소 내에만 제공될 수 있다.
상기 제2 연결 배선(CNL2)은 상기 제1 연결 배선(CNL1)의 연장 방향과 평행하게 연장될 수 있다. 상기 제2 연결 배선(CNL2)은 상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP ~ SP3)에 공통으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1 ~ SP3)은 상기 제2 연결 배선(CNL2)에 공통으로 연결될 수 있다.
상기 제1 전극(REL1)은 상기 제1 연결 배선(CNL1)으로부터 상기 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 분기된 제1-1 및 제1-2 전극(REL1_1, REL1_2)을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(REL2)은 상기 제2 연결 배선(CNL2)으로부터 상기 제2 방향(DR2)으로 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광 소자들(LD)은 상기 제1-1 전극(REL1_1)과 상기 제2 전극(REL2) 사이에 정렬된 복수의 제1 발광 소자들(LD1) 및 상기 제2 전극(REL2)과 상기 제1-2 전극(REL1_2) 사이에 정렬된 복수의 제2 발광 소자들(LD2)로 구분될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2)은 가시 광선 영역 중 비교적 짧은 파장을 갖는 청색 광을 출사할 수 있다.
평면 상에서 볼 때, 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 상기 기판(SUB) 상에서 상기 발광 소자들(LD) 각각을 사이에 두고 서로 이격되어 전기적 및/또는 물리적으로 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극(REL1)은 상기 보호층(PSV)의 제1 컨택 홀(CH1)을 통해 상기 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(DE)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 트랜지스터(T1)로 인가된 신호가 상기 제1 전극(REL1)으로 전달될 수 있다. 상기 제1 전극(REL1)은 상기 발광 소자들(LD) 각각의 양 단부(EP1, EP2) 중 하나의 단부에 인접하게 배치되고, 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 통해 상기 발광 소자들(LD) 각각에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전극(REL1)으로 인가된 상기 제1 트랜지스터(T1)의 신호가 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 통해 상기 발광 소자들(LD) 각각으로 전달될 수 있다.
상기 제2 전극(REL2)은 상기 보호층(PSV)의 제2 컨택 홀(CH2)을 통해 상기 구동 전압 배선(DVL)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이로 인해, 상기 구동 전압 배선(DVL)으로 인가된 상기 제2 구동 전원(VSS)이 상기 제2 전극(REL2)으로 전달될 수 있다. 상기 제2 전극(REL2)은 상기 발광 소자들(LD) 각각의 양 단부 중 나머지 단부에 인접하게 배치되고, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 통해 상기 발광 소자들(LD) 각각에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 전극(REL2)으로 인가된 상기 제2 구동 전원(VSS)이 상기 발광 소자들(LD) 각각으로 전달될 수 있다.
상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)은 동일 평면 상에 제공되며, 상기 제3 절연층(INS3) 상에서 일정 간격 이격될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 컨택 전극(CNE1)과 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 전기적 및/또는 물리적으로 서로 분리될 수 있다.
상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2) 상에는 제4 절연층(INS4)이 제공되고, 상기 제4 절연층(INS4) 상에는 오버 코트층(OC)이 제공될 수 있다.
한편, 상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1 ~ SP3) 각각의 표시 소자층(DPL)은 컬러 변환층을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 서브 화소(SP1)의 표시 소자층(DPL)은 제1 컬러 변환층(CCL1)을 포함하고, 상기 제2 서브 화소(SP2)의 표시 소자층(DPL)은 제2 컬러 변환층(CCL2)을 포함하며, 상기 제3 서브 화소(SP3)의 표시 소자층(DPL)은 제3 컬러 변환층(CCL3)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)은 상기 발광 소자들(LD)에서 방출되는 상기 청색 광을 적색 광으로 변환하기 위한 광 변환 입자로 적색 퀀텀 닷(QDr)을 포함할 수 있다.
상기 제2 컬러 변환층(CCL2)은 상기 발광 소자들(LD)에서 방출되는 상기 청색 광을 녹색 광으로 변환하기 위한 광 변환 입자로 녹색 퀀텀 닷(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 제3 컬러 변환층(CCL3)은 상기 발광 소자들(LD)에서 방출되는 상기 청색 광을 상기 표시 장치의 화상이 표시되는 방향(일 예로, 정면 방향)으로 그대로 통과시키기 위해 투명 층을 포함할 수 있다. 상기 투명층은 투명 폴리머로 이루어질 수 있으며, 상기 제3 서브 화소(SP3)에 제공된 발광 소자들(LD)에서 방출된 상기 청색 광을 그대로 상기 정면 방향으로 방출할 수 있다. 상기 투명 층을 포함한 상기 제3 컬러 변환층(CCL3)은 별도의 퀀텀 닷 없이 입사된 상기 청색 광을 그대로 방출할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 제3 컬러 변환층(CCL3)은 상기 투명 층을 대신하여 청색 컬러 필터를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1 ~ SP3)은 실질적으로 동일 또는 유사한 구조를 가질 수 있다. 이하에서는, 편의를 위하여, 상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1 ~ SP3) 중 상기 제1 서브 화소(SP1)를 대표하여 설명하기로 한다.
상기 제1 컬러 변환층(CCL1)은 상기 제1 서브 화소(SP1)의 단위 발광 영역(100)에서 상기 제1 발광 소자들(LD1)과 상기 제2 발광 소자들(LD2) 사이의 상기 제2 전극(REL2) 상에 제공될 수 있다. 상기 제1 컬러 변환층(CCL1) 상에는 상기 제2 컨택 전극(CNE2)이 제공될 수 있다.
평면 상에서 볼 때, 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)은 상기 제2 전극(REL2)과 상기 제2 컨택 전극(CNE2)에 중첩될 수 있다. 단면 상에서 볼 때, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 그 하부에 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)을 두고 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)의 양 단부에서 상기 제2 전극(REL2)과 중첩되어 상기 제2 전극(REL2)과 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 각각의 양 단부(EP1, EP2)에는 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)을 통해 소정의 전압이 인가될 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 소자들(LD) 각각은 상기 청색 광을 방출할 수 있다. 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 각각의 양 단부(EP1, EP2)에서 방출된 상기 청색 광은 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)으로 진행할 수 있다.
상기 제1 컬러 변환층(CCL1)으로 입사된 상기 청색 광에 의해 상기 적색 퀀텀 닷(QDr)이 여기되어 상기 청색 광이 흡수되고 상기 적색 광이 방출될 수 있다. 상기 적색 퀀텀 닷(QDr)을 통해 발광되는 상기 적색 광은 전 방향으로 방출될 수 있다. 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)에서 최종적으로 방출된 상기 적색 광은 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)의 하부에 배치된 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)에 의해 상기 표시 장치의 정면 방향으로 반사될 수 있다.
상기 제2 서브 화소(SP2)에 제공된 발광 소자들(LD) 각각에서 방출된 상기 청색 광은 상기 제2 컬러 변환층(CCL2)으로 진행할 수 있다. 상기 제2 컬러 변환층(CCL2)으로 입사된 상기 청색 광에 의해 상기 녹색 퀀텀 닷이 여기되어 상기 청색 광이 흡수되고 상기 녹색 광이 방출될 수 있다. 상기 녹색 퀀텀 닷을 통해 발광되는 상기 녹색 광은 전 방향으로 방출될 수 있다. 상기 제2 컬러 변환층(CCL2)에서 최종적으로 방출된 상기 녹색 광은 상기 제2 컬러 변환층(CCL1)의 하부에 배치된 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)에 의해 상기 표시 장치의 정면 방향으로 반사될 수 있다.
상기 제3 서브 화소(SP3)에 제공된 상기 발광 소자들(LD) 각각에서 방출된 상기 청색 광은 상기 투명 층을 통과하고 상기 제3 서브 화소(SP3)에 구비된 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)에 의해 상기 표시 장치의 정면 방향으로 반사될 수 있다.
이에 따라, 상기 표시 장치는 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1 ~ SP3) 각각에서 최종적으로 방출된 상기 적색 광, 상기 녹색 광, 및 상기 청색 광에 대응하는 영상을 표시할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기 제1 내지 제3 컬러 변환층(CCL1 ~ CCL3)을 통해 우수한 색 재현성을 갖는 광을 출사하여 출광 효율이 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기 제1 내지 제3 컬러 변환층(CCL1 ~ CCL3)을 상기 발광 소자들(LD)과 동일한 기판(SUB) 상에 배치하여 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1 ~ SP3) 각각에서 최종적으로 방출되는 광의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 15b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것으로, 도 14의 Ⅵ ~ Ⅵ'선에 대응되는 단면도이다.
도 15b에 도시된 표시 장치는 제1 컬러 변환층이 제2 컨택 전극 상에 배치되는 점을 제외하고는 도 14 및 도 15a의 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
이에, 도 15b의 표시 장치와 관련하여, 중복된 설명을 피하기 위하여 상술한 일 실시예와 상이한 점을 위주로 설명한다. 본 실시예에서 특별히 설명하지 않은 부분은 상술한 일 실시예에 따르면, 동일한 번호는 동일한 구성 요소를, 유사한 번호는 유사한 구성 요소를 나타낸다.
우선, 도 1a, 도 12, 도 14, 및 도 15b를 참조하면, 제1 서브 화소(SP1)의 단위 발광 영역(100)에는 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)과, 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)과, 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)과, 제1 컬러 변환층(CCL1)이 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 동일한 평면 상에 제공되며 일정 간격 이격될 수 있다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 제1 전극(REL1) 상에 제공되어, 상기 제1 전극(REL1)과 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제2 전극(REL2) 상에 제공되어, 상기 제2 전극(REL2)과 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)은 동일한 평면 상에서 일정 간격 이격될 수 있다.
상기 제1 컬러 변환층(CCL1)은 상기 발광 소자들(LD)에서 방출되는 청색 광을 적색 광으로 변환하는 적색 퀀텀 닷(QDr)을 포함할 수 있다. 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)은 상기 제1 서브 화소(SP1)의 단위 발광 영역(100)에서 상기 제2 컨택 전극(CNE2) 상에 제공되어, 상기 제2 전극(REL2)과 상기 제2 컨택 전극(CNE2)에 중첩될 수 있다. 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)은 상기 제1 서브 화소(SP1)의 화소 회로부(PCL) 상에 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)을 형성한 이후에, 노광 방식 등을 통해 상기 제2 컨택 전극(CNE2) 상에 형성 및/또는 제공될 수 있다.
상기 제1 컬러 변환층(CCL1)에서 최종적으로 방출된 상기 적색 광은 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)의 하부에 배치된 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)에 의해 상기 표시 장치의 정면 방향으로 반사될 수 있다.
도 15c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것으로, 도 14의 Ⅵ ~ Ⅵ'선에 대응되는 단면도이다.
도 15c에 도시된 표시 장치는, 제1 및 제2 컨택 전극이 서로 상이한 층에 배치되는 점을 제외하고는 도 14 및 도 15a의 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
이에, 도 15c 각각의 표시 장치와 관련하여, 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 1a, 도 12, 도 14, 및 도 15c를 참조하면, 제1 서브 화소(SP1)의 단위 발광 영역(100)에는 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)과, 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)과, 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)과, 제1 컬러 변환층(CCL1)이 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 동일한 평면 상에 제공되며 일정 간격 이격될 수 있다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 발광 소자들(LD) 각각의 양 단부(EP1, EP2) 중 하나의 단부와 상기 제1 전극(REL1) 상에 제공될 수 있다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1) 상에는 제3 절연층(INS3)이 제공될 수 있다. 상기 제3 절연층(INS3)은 상기 제1 컨택 전극(CNE1)을 외부로 노출되지 않게 하여 상기 제1 컨택 전극(CNE1)의 부식을 방지할 수 있다.
상기 제1 컬러 변환층(CCL1)은 상기 제1 컨택 전극(CNE1)이 제공된 상기 기판(SUB) 상에서 노광 방식 등을 통해 상기 제2 전극(REL2) 상에 형성 및/또는 제공될 수 있다. 평면 상에서 볼 때, 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)은 상기 제2 전극(REL2)과 중첩될 수 있다.
상기 제1 컬러 변환층(CCL1)은 상기 발광 소자들(LD)에서 방출된 청색 광을 적색 광으로 변환하기 위한 적색 퀀텀 닷(QDr)을 포함할 수 있다. 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)에서 최종적으로 방출된 상기 적색 광은 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)의 하부에 배치된 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)에 의해 상기 표시 장치의 정면 방향으로 반사될 수 있다.
상기 제1 컬러 변환층(CCL1) 상에는 상기 제2 컨택 전극(CNE2)이 제공될 수 있다. 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 발광 소자들(LD) 각각의 양 단부(EP1, EP2) 중 나머지 단부와 상기 제2 전극(REL2) 상에 제공될 수 있다. 상기 발광 소자들(LD) 각각의 나머지 단부와 상기 제2 전극(REL2)은 상기 제2 컨택 전극(CNE2)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 컨택 전극(CNE2)은, 단면 상에서 볼 때, 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)을 사이에 두고 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)의 양 단부에서 상기 제2 전극(REL2)과 중첩될 수 있다. 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제1 컨택 전극(CNE1)과 서로 상이한 층에 제공될 수 있다.
도 16a 내지 도 16h는 도 15a의 표시 장치의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도들이다.
도 1a, 도 12, 도 14, 도 15a, 및 도 16a를 참조하면, 기판(SUB) 상에 화소 회로부(PCL)를 형성한다. 상기 화소 회로부(PCL)는 제1 및 제2 트랜지스터(T1, T2), 구동 전압 배선(DVL), 및 보호층(PSV)을 포함할 수 있다.
상기 보호층(PSV)은 상기 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(DE)의 일부를 노출하는 제1 컨택 홀(CH1)과 상기 구동 전압 배선(DVL)의 일부를 노출하는 제2 컨택 홀(CH2)을 포함한다.
도 1a, 도 12, 도 14, 도 15a, 도 16a, 및 도 16b를 참조하면, 상기 보호층(PSV) 상에 반사율이 높은 도전성 재료를 포함한 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)과, 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)을 형성한다.
상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)은 상기 보호층(PSV) 상에서 일정 간격으로 이격될 수 있다.
상기 제1 전극(REL1)은 상기 제1 연결 배선(CNL1)과 일체로 제공되어, 상기 제1 연결 배선(CNL1)과 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 전극(REL1)은 상기 보호층(PSV)의 제1 컨택 홀(CH1)을 통해 상기 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(DE)에 연결될 수 있다.
상기 제2 전극(REL2)은 상기 제2 연결 배선(CNL2)과 일체로 제공되어, 상기 제2 연결 배선(CNL2)과 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 연결 배선(CNL2)은 상기 보호층(PSV)의 제2 컨택 홀(CH2)을 통해 상기 구동 전압 배선(DVL)에 연결될 수 있다. 상기 제2 연결 배선(CNL2)이 상기 제2 전극(REL2)과 전기적으로 연결되므로, 상기 제2 전극(REL2)은 상기 구동 전압 배선(DVL)에 연결될 수 있다.
도 1a, 도 12, 도 14, 도 15a, 도 16a 내지 16c를 참조하면, 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2) 등이 제공된 상기 기판(SUB) 상에 제1 절연 물질층(INSM1)을 형성한다. 상기 제1 절연 물질층(INSM1)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막 또는 유기 재료로 이루어진 유기 절연막을 포함할 수 있다.
이어, 상기 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)을 통해 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2) 각각에 대응하는 정렬 전압을 인가하여 상기 제1 전극(REL1)과 상기 제2 전극(REL2) 사이에 전계를 형성한다. 상기 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2)을 통해 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2) 각각에 소정의 전압과 주기를 구비하는 교류 전원 또는 직류 전원을 수회 반복적으로 인가하는 경우, 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2) 사이에는 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)의 전위차에 따른 전계가 형성될 수 있다.
상기 제1 전극(REL1)과 상기 제2 전극(REL2) 사이에 상기 전계가 형성된 상태에서 잉크젯 프린팅 방식 등을 이용하여 상기 보호층(PSV) 상에 복수의 발광 소자들(LD)을 투입한다. 일 예로, 상기 보호층(PSV) 상에 노즐을 배치하고, 상기 노즐을 통해 상기 발광 소자들(LD)을 포함하는 용매를 투하하여 상기 발광 소자들(LD)을 상기 단위 발광 영역(100)의 보호층(PSV) 상에 투입할 수 있다. 상기 용매는 아세톤, 물, 알코올, 및 톨루엔 중 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 용매는 상온 또는 열에 의해 기화될 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 용매는 잉크 또는 페이스트의 형태일 수 있다.
상기 기판(SUB) 상에 상기 발광 소자들(LD)을 투입하는 방식이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 발광 소자들(LD)을 투입하는 방식은 변경될 수 있다. 이후, 상기 용매는 제거될 수 있다.
상기 발광 소자들(LD)이 상기 보호층(PSV) 상에 투입되는 경우, 상기 제1 전극(REL1)과 상기 제2 전극(REL2) 사이에 형성된 전계로 인해 상기 발광 소자들(LD)의 자가 정렬이 유도될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전극(REL1)과 상기 제2 전극(REL2) 사이에 상기 발광 소자들(LD)이 정렬될 수 있다.
상기 발광 소자들(LD)은 상기 제1-1 전극(REL1)과 상기 제2 전극(REL2) 사이에 정렬된 복수의 제1 발광 소자들(LD1)과 상기 제2 전극(REL2)과 상기 제1-2 전극(REL1_2) 사이에 정렬된 복수의 제2 발광 소자들(LD2)을 포함할 수 있다.
도 1a, 도 12, 도 14, 도 15a, 도 16a 내지 16d를 참조하면, 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, DL2)의 정렬이 완료된 후, 상기 기판(SUB) 상에 제2 절연 물질층(미도시)을 형성한다.
마스크를 이용하여 상기 제2 절연 물질층을 패터닝하여 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, DL2) 각각의 양 단부(EP1, EP2)와 상기 제1 및 제2 전극(REL1, REL2)을 노출하는 제2 절연층(INS2)을 형성한다.
상기 마스크 공정에 의해 상기 제1 절연 물질층(INSM1)이 함께 패터닝되어 상기 제1 발광 소자들(LD1)과 상기 보호층(PSV) 사이 및 상기 제2 발광 소자들(LD2)과 상기 보호층(PSV) 사이에만 배치되는 제1 절연층(INS1)이 형성될 수 있다.
상기 제1 절연층(INS1)은 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 각각의 하부에 배치되어 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 각각을 지지하며 상기 보호층(PSV)으로부터 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 각각의 이탈을 방지할 수 있다.
도 1a, 도 12, 도 14, 도 15a, 도 16a 내지 16e를 참조하면, 상기 제2 절연층(INS2)이 제공된 상기 보호층(PSV) 상에 제3 절연 물질층(미도시)을 도포한다. 이어, 마스크를 이용하여 상기 제3 절연 물질층을 패터닝하여 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2)과 상기 제2 절연층(INS2)을 커버하는 제3 절연층(INS3)을 형성한다.
상기 제3 절연층(INS3)은 상기 제2 절연층(INS2)과 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2)에 의한 단차를 평탄화시킬 수 있다. 상기 제3 절연층(INS3)은 유기 재료로 이루어진 유기 절연막을 포함할 수 있다.
도 1a, 도 12, 도 14, 도 15a, 도 16a 내지 16f를 참조하면, 상기 제3 절연층(INS3)이 제공된 상기 보호층(PSV) 상에 제1 컬러 변환층(CCL1)을 형성한다. 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)은 일 예로 마스크를 이용한 노광 방식을 통해 상기 보호층(PSV) 상에 형성될 수 있다.
상기 제1 컬러 변환층(CCL1)은 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 사이의 상기 제2 전극(REL2) 상에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)과 상기 제2 전극(REL2)은 중첩될 수 있다.
상기 제1 컬러 변환층(CCL1)은 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2)에서 방출되는 광을 적색 광으로 변환하기 위한 적색 퀀텀 닷(QDr)을 포함할 수 있다.
상기 보호층(PSV) 상에 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)을 형성하는 방식이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)을 형성하는 방식은 다양하게 변경될 수 있다. 실시예에 따라, 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)은 상기 적색 퀀텀 닷(QDr)을 포함한 유동성 물질을 잉크젯 프린팅 방식으로 투하하여 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 사이의 상기 제2 전극(REL2) 상에 형성될 수도 있다.
도 1a, 도 12, 도 14, 도 15a, 도 16a 내지 16g를 참조하면, 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)이 제공된 상기 보호층(PSV) 전면에 도전층(미도시)을 도포한 후, 마스크를 이용하여 상기 도전층을 패터닝하여 상기 제3 절연층(INS3) 상에서 일정 간격 이격된 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2)을 형성한다.
상기 제1 컨택 전극(CNE1)은 상기 제1 전극(REL1)과 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 각각의 양 단부(EP1, EP2) 중 하나의 단부 상에 제공될 수 있다.
상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제2 전극(REL2)과 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2) 각각의 양 단부(EP1, EP2) 중 나머지 단부 상에 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2 컨택 전극(CNE2)은 상기 제1 컬러 변환층(CCL1) 상에 제공될 수 있다.
도 1a, 도 12, 도 14, 도 15a, 도 16a 내지 16h를 참조하면, 상기 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2) 상에 제4 절연층(INS4)을 형성한다.
상기 제4 절연층(INS4)은 외부로부터의 산소 및 수분 등이 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)과 상기 제1 및 제2 발광 소자들(LD1, LD2)로 유입되는 것을 차단하기 위해 무기 재료로 이루어진 무기 절연막을 포함할 수 있다.
상기 제4 절연층(INS4) 상에는 오버 코트층(OC)이 형성될 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것으로 도 14의 Ⅵ ~ Ⅵ'선에 대응되는 단면도이다.
도 17에 도시된 표시 장치는, 제1 서브 화소의 단위 발광 영역 내에 컬러 필터가 배치되는 점을 제외하고는 도 14 및 도 15a의 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
이에, 도 17의 표시 장치와 관련하여, 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 1a, 도 12, 도 14, 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소(PXL)들이 제공된 기판(SUB)을 포함할 수 있다. 상기 화소들(PXL) 각각은 상기 기판(SUB) 상에 제공된 제1 서브 화소(SP1), 제2 서브 화소(SP2), 및 제3 서브 화소(SP3)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 서브 화소(SP1)는 적색 서브 화소이고, 상기 제2 서브 화소(SP2)는 녹색 서브 화소이며, 상기 제3 서브 화소(SP3)는 청색 서브 화소일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1 ~ SP3) 각각의 단위 발광 영역(100)은 상기 기판(SUB)과, 상기 기판(SUB) 상에 제공된 화소 회로부(PCL)와, 상기 화소 회로부(PCL) 상에 제공된 표시 소자층(DPL)을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1 ~ SP3) 각각의 화소 회로부(PCL)는 상기 기판(SUB) 상에 배치된 버퍼층(BFL), 상기 버퍼층(BFL) 상에 배치된 트랜지스터(T1, T2) 및 구동 전압 배선(DVL), 상기 트랜지스터(T1, T2) 및 구동 전압 배선(DVL) 상에 배치된 보호층(PSV)을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1 ~ SP3) 각각의 표시 소자층(DPL)은 복수의 발광 소자들(LD), 제1 및 제2 전극(REL1, REL2), 제1 및 제2 연결 배선(CNL1, CNL2), 제1 및 제2 컨택 전극(CNE1, CNE2), 컬러 변환층(CCL1, CCL2, CCL3)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1 ~ SP3) 각각의 표시 소자층(DPL) 상에는 컬러 필터층(CF)이 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 제1 서브 화소(SP1)의 표시 소자층(DPL) 상에는 제1 컬러 필터층(CF)이 제공되고, 상기 제2 서브 화소(SP2)의 표시 소자층(DPL) 상에는 제2 컬러 필터층(미도시)이 제공되며, 상기 제3 서브 화소(SP3)의 표시 소자층(DPL) 상에는 제3 컬러 필터층(미도시)이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 컬러 필터층(CF)은 상기 제1 서브 화소(SP1)의 표시 소자층(DPL)에 제공된 제1 컬러 변환층(CCL1)을 커버할 수 있다. 상기 제1 컬러 필터층(CF)은 상기 제1 컬러 변환층(CCL1)에서 최종적으로 방출되는 적색 광만을 통과시키는 적색 컬러 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 컬러 필터층은 상기 제2 서브 화소(SP2)의 표시 소자층(DPL)에 제공된 제2 컬러 변환층(CCL2)을 커버할 수 있다. 상기 제2 컬러 필터층은 상기 제2 컬러 변환층(CCL2)에서 최종적으로 방출되는 녹색 광만을 통과시키는 녹색 컬러 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 컬러 필터층은 상기 제3 서브 화소(SP3)의 표시 소자층(DPL)에 제공된 제3 컬러 변환층(CCL3)을 커버할 수 있다. 상기 제3 컬러 필터층은 상기 제3 컬러 변환층(CCL3)에서 최종적으로 방출되는 청색 광만을 통과시키는 청색 컬러 필터를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 컬러 변환층(CCL1 ~ CCL3) 상에 각각 대응되는 컬러 필터층이 형성 및/또는 제공됨에 따라 상기 제1 내지 제3 컬러 변환층(CCL1 ~ CCL3) 각각에서 최종적으로 방출되는 광의 효율을 높이면서도 보다 선명한 색상을 표현할 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제3 컬러 변환층(CCL1 ~ CCL3) 상에 각각 제공된 상기 대응되는 컬러 필터층은 미리 설정된 파장의 광만을 투과하고 그 이외의 파장 범위의 광은 차단함으로써, 상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1 ~ SP3)로 입사된 외광의 반사를 줄일 수 있다.
또한, 상기 대응되는 컬러 필터층은 상기 표시 소자층(DPL)에 의해 발생된 단차를 완화시키는 평탄화층으로 작용할 수 있다. 이러한 경우, 상기 표시 장치에서 오버 코트층(OC)이 생략될 수도 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 것으로 도 14의 Ⅵ ~ Ⅵ'선에 대응되는 단면도이다.
도 18에 도시된 표시 장치는, 제1 서브 화소의 단위 발광 영역 내에 컬러 필터층과 상기 컬러 필터층 하부에 차폐층이 배치되는 점을 제외하고는 도 14 및 도 17의 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
이에, 도 18의 표시 장치와 관련하여, 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 1a, 도 12, 도 14, 및 도 18을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소(PXL)들이 제공된 기판(SUB)을 포함할 수 있다. 상기 화소들(PXL) 각각은 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 ~ SP3) 각각의 단위 발광 영역(100)은 상기 기판(SUB)과, 상기 기판(SUB) 상에 제공된 화소 회로부(PCL)와, 상기 화소 회로부(PCL) 상에 제공된 표시 소자층(DPL)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 서브 화소(SP1 ~ SP3) 각각의 표시 소자층(DPL) 상에는 차폐층(SDL) 및 컬러 필터층(CF)이 제공될 수 있다.
상기 차폐층(SDL)은 상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1 ~ SP3) 각각의 단위 발광 영역(100) 내에서 상기 발광 소자들(LD) 각각의 상면에 대응되도록 제4 절연층(INS4) 상에 제공될 수 있다. 상기 차폐층(SDL)은 블랙 매트릭스를 포함하며, 상기 발광 소자들(LD)에서 출사된 광들 중 상기 발광 소자들(LD)의 상면 방향으로 진행되는 광을 흡수하여 상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1 ~ SP3) 각각에서 최종적으로 방출되는 광의 색순도 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상기 차폐층(SDL)은 외부로부터 상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1 ~ SP3) 각각으로 입사되는 광을 흡수하여 상기 표시 장치의 외광 반사를 줄일 수 있다.
상기 컬러 필터층(CF)은 상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1 ~ SP3) 각각의 컬러 변환층(CCL1, CCL2, CCL3) 상에 대응되도록 상기 차폐층(SDL)과 상기 제4 절연층(INS4) 상에 제공될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1 ~ SP3) 각각의 컬러 변환층(CCL1 ~ CCL3) 상에 대응되는 컬러 필터층이 배치되면, 상기 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1 ~ SP3) 각각의 컬러 변환층(CCL1 ~ CCL3)에서 최종적으로 방출되는 광의 효율을 높이면서 보다 선명한 색상을 표현할 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.
SUB: 기판 PCL: 화소 회로부
LD: 발광 소자 DPL: 표시 소자층
CCL: 컬러 변환층 BLP: 차광 패턴
SDL: 차폐층 REL1, REL2: 제1 및 제2 전극
DRE: 더미 전극 ARP: 보조 패턴
CNE1, CNE2: 제1 및 제2 컨택 전극
INS1 ~ INS4: 제1 내지 제4 절연층

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제공되며, 광을 출사하는 적어도 하나의 발광 소자;
    상기 발광 소자를 사이에 두고 일정 간격으로 이격된 제1 및 제2 전극;
    상기 기판 상에 제공되며 상기 발광 소자에서 출사된 광을 특정 색의 광으로 변환하는 컬러 변환층;
    상기 제1 전극과 상기 발광 소자의 제1 단부를 전기적으로 연결하는 제1 컨택 전극; 및
    상기 제2 전극과 상기 발광 소자의 제2 단부를 전기적으로 연결하는 제2 컨택 전극을 포함하고,
    평면 상에서 볼 때, 상기 컬러 변환층은 상기 발광 소자와 일정 간격 이격되며 상기 제1 및 제2 컨택 전극 중 어느 하나와 중첩되는 발광 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 컬러 변환층은 퀀텀 닷을 포함하고,
    상기 컬러 변환층은 상기 제2 컨택 전극과 중첩하는 발광 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 컬러 변환층은 상기 제2 전극 상에 제공되어 상기 제2 전극과 중첩하며,
    상기 제2 컨택 전극은 상기 컬러 변환층 상에 제공되는 발광 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 컬러 변환층은 상기 제2 컨택 전극 상에 제공되는 발광 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    일 방향으로 연장되어 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 연결 배선; 및
    상기 제1 연결 배선의 연장 방향과 평행하게 연장되며 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제2 연결 배선을 더 포함하고,
    상기 제2 전극은 상기 제2 연결 배선으로부터 분기되어 일정 간격으로 이격된 제2-1 전극 및 제2-2 전극을 포함하고,
    상기 컬러 변환층은 상기 제2-1 전극과 상기 제2-2 전극 사이의 상기 기판 상에 제공되는 발광 장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 컬러 변환층 사이에 제공된 더미 전극을 더 포함하는 발광 장치.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 컬러 변환층 상에 제공된 캡핑 절연층; 및
    상기 발광 소자에 대응되도록 상기 캡핑 절연층 상에 제공된 차광 패턴을 더 포함하는 발광 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 차광 패턴은 블랙 매트릭스를 포함하고, 상기 캡핑 절연층은 무기 절연막을 포함하는 발광 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 발광 소자에 대응되도록 상기 캡핑 절연층과 상기 차광 패턴 사이에 제공된 보조 패턴을 더 포함하는 발광 장치.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 발광 소자 사이에 제공된 제1 절연층;
    상기 발광 소자 상에 제공되어, 상기 발광 소자의 양 단부를 노출하는 제2 절연층; 및
    상기 제2 절연층 상에 제공되며 상기 발광 소자를 커버하는 제3 절연층을 더 포함하는 발광 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 컨택 전극과 상기 제2 컨택 전극은 상기 제3 절연층 상에서 일정 간격 이격된 발광 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 컨택 전극과 상기 제2 컨택 전극은 서로 상이한 층에 제공되는 발광 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 마이크로 스케일 혹은 나노 스케일을 갖는 원 기둥 형상 혹은 다각 기둥 형상의 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치.
  14. 표시 영역 및 비표시 영역을 포함한 기판; 및
    상기 기판의 표시 영역에 제공되며, 복수의 서브 화소들을 각각 구비한 복수의 화소들을 포함하고,
    각 서브 화소는, 적어도 하나의 트랜지스터를 포함한 화소 회로부 및 광을 출사하는 단위 발광 영역을 구비한 표시 소자층을 포함하고,
    상기 표시 소자층은,
    상기 화소 회로부 상에 제공되며, 광을 출사하는 적어도 하나의 발광 소자;
    상기 발광 소자를 사이에 두고 일정 간격으로 이격된 제1 및 제2 전극;
    상기 기판 상에 제공되며 상기 발광 소자에서 출사된 광을 특정 색의 광으로 변환하는 컬러 변환층;
    상기 제1 전극과 상기 발광 소자의 제1 단부를 전기적으로 연결하는 제1 컨택 전극; 및
    상기 제2 전극과 상기 발광 소자의 제2 단부를 전기적으로 연결하는 제2 컨택 전극을 포함하고,
    평면 상에서 볼 때, 상기 컬러 변환층은 상기 발광 소자와 일정 간격 이격되며 상기 제1 및 제2 컨택 전극 중 어느 하나와 중첩되는 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 컬러 변환층은 퀀텀 닷을 포함하고,
    상기 컬러 변환층은 상기 제2 컨택 전극과 중첩하는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 컬러 변환층은 상기 제2 전극 상에 제공되어 상기 제2 전극과 중첩하며,
    상기 제2 컨택 전극은 상기 컬러 변환층 상에 제공되는 표시 장치.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 컬러 변환층은 상기 제2 컨택 전극 상에 제공되는 표시 장치.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 화소 회로부와 상기 발광 소자 사이에 제공된 제1 절연층;
    상기 발광 소자 상에 제공되어, 상기 발광 소자의 양 단부를 노출하는 제2 절연층;
    상기 제2 절연층 상에 제공되며 상기 발광 소자를 커버하는 제3 절연층; 및
    상기 제3 절연층 상에 제공된 제4 절연층을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 컨택 전극은 상기 제3 절연층 상에서 일정 간격으로 이격된 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 표시 소자층은 상기 컬러 변환층 상에 제공된 컬러 필터층을 더 포함하는 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 표시 소자층은, 상기 발광 소자와 대응되도록 상기 제4 절연층과 상기 컬러 필터층 사이에 제공된 차광 패턴을 더 포함하는 표시 장치.
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