KR102582649B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 효율이 향상된 표시 장치에 관한 것으로, 표시 장치는 기판; 기판 상에 배치된 제1 전극; 제1 전극에 연결된 제1 컨택 전극, 제1 컨택 전극 상에 배치된 제1 반도체층, 제1 반도체층 상에 배치된 활성층, 활성층 상에 배치된 제2 반도체층 및 제2 반도체층 상에 배치된 제2 컨택 전극을 포함하는 발광 소자; 발광 소자 상에 배치된 제2 전극; 및 발광 소자 및 제2 전극 상에 배치된 색 변환층;을 포함하고, 제2 컨택 전극의 상면은 요철 패턴을 갖는다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 소자를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
발광 소자(Light Emitting Diode, LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 등의 빛의 형태로 변환시키는 소자이다. 특히, 발광 소자는 P-N 다이오드에 순방향으로 전압을 인가하면, 정공과 전자가 주입되고, 정공과 전자의 재결합으로 발생되는 에너지를 빛 에너지로 변환시키는 반도체 소자이다.
발광 다이오드는 스마트 폰, 랩 탑 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 휴대 정보 단말기, 태블릿 퍼스널 컴퓨터, 와치(watch)와 같은 모바일 장치나, 데스크 탑 컴퓨터, 텔레비전, 옥외 광고판, 전시용 디스플레이 장치, 자동차용 계기판, 헤드업 디스플레이(head up display, HUD)와 같은 전자 장치에 이용할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 표시 장치의 발광 효율을 향상시키는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시 장치는, 기판; 기판 상에 배치된 제1 전극; 제1 전극에 연결된 제1 컨택 전극, 제1 컨택 전극 상에 배치된 제1 반도체층, 제1 반도체층 상에 배치된 활성층, 활성층 상에 배치된 제2 반도체층 및 제2 반도체층 상에 배치된 제2 컨택 전극을 포함하는 발광 소자; 발광 소자 상에 배치된 제2 전극; 및 발광 소자 및 제2 전극 상에 배치된 색 변환층;을 포함하고, 제2 컨택 전극의 상면은 요철 패턴을 갖는다.
요철 패턴은 복수의 철부 및 복수의 요부를 포함하고, 복수의 철부는 각각 원뿔 또는 다각뿔의 형태를 갖는다.
철부의 빗변은 밑면에 대하여 20°내지 60°의 각도를 갖는다.
요철 패턴은 복수의 철부 및 복수의 요부를 포함하고, 복수의 철부는 단면상에서 각각 반구 및 다각형의 형태를 갖는다.
제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층은 제2 컨택 전극과 실질적으로 동일한 형태를 갖는다.
제1 반도체층은 n형 반도체층이고, 제2 반도체층은 p형 반도체층이다.
제2 컨택 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide) 및 ITZO(indium tin zinc oxide) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
기판 상에 배치되고, 제1 전극과 연결된 박막 트랜지스터를 더 포함한다.
색 변환층은 형광체를 포함한다.
발광 소자는 청색 광을 방출하고, 색 변환층은 청색 광을 흡수하여 적색을 발광하는 적색 변환부; 및 청색 광을 흡수하여 녹색을 발광하는 녹색 변환부;를 포함한다.
색 변환층은 청색광을 투과하는 투과부를 더 포함한다.
적색 변환부 및 녹색 변환부와 중첩하는 황색 컬러필터를 더 포함한다.
또한, 표시 장치는 기판; 기판 상에 배치된 제1 전극; 제1 전극에 연결된 제1 컨택 전극, 제1 컨택 전극 상에 배치된 제1 반도체층, 제1 반도체층 상에 배치된 활성층, 활성층 상에 배치된 제2 반도체층 및 제2 반도체층 상에 배치된 제2 컨택 전극을 포함하는 발광 소자; 발광 소자 상에 배치된 제2 전극; 및 발광 소자 및 제2 전극 상에 배치된 색 변환층;을 포함하고, 제1 컨택 전극의 상면은 요철 패턴을 갖는다.
요철 패턴은 각각 복수의 철부 및 복수의 요부를 포함하고, 복수의 철부는 각각 원뿔 또는 다각뿔의 형태를 갖는다.
제2 컨택 전극의 상면은 요철 패턴을 갖고, 제1 컨택 전극의 요철 패턴과 제2 컨택 전극의 요철 패턴은 엇갈려 배치된다.
제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층은 제2 컨택 전극과 실질적으로 동일한 형태를 갖는다.
철부의 빗변은 밑면에 대하여 20°내지 60°의 각도를 갖는다.
요철 패턴은 복수의 철부 및 복수의 요부를 포함하고, 복수의 철부는 단면상에서 각각 반구 및 다각형의 형태를 갖는다.
제1 반도체층은 n형 반도체층이고, 제2 반도체층은 p형 반도체층이다.
제1 컨택 전극은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 금속 물질로 이루어지고, 상기 제2 컨택 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide) 및 ITZO(indium tin zinc oxide) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
본 발명에 따른 표시 장치는 요철 패턴을 갖는 발광 소자를 포함하여, 발광효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 X-X` 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 하나의 발광 소자를 나타낸 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 철부를 확대하여 나타낸 사시도이고, 도 4b는 도 3의 상면에서 바라본 발광 소자의 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 변환을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6a 내지 도 7b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 철부를 확대하여 나타낸 사시도 및 평면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 제2 컨택 전극의 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 하나의 발광 소자를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 5b를 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 X-X` 선을 따라 자른 단면도이며, 도 3은 하나의 발광 소자를 나타낸 사시도이다. 또한, 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 철부를 확대하여 나타낸 사시도이고, 도 4b는 도 3의 상면에서 바라본 발광 소자의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시부(110) 및 드라이버(120)를 포함한다.
표시부(110)는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀(P)을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀(P)은 각각 후술할 발광 소자(300)를 포함한다.
드라이버(120)는 복수의 픽셀(P)에 신호를 인가한다. 드라이버(120)는 픽셀(P)에 연결된 게이트 라인으로 게이트 신호를 인가하는 게이트 드라이버 및 데이터 라인으로 데이터 신호를 인가하는 데이터 드라이버를 포함할 수 있다. 드라이버(120)는 집적 회로 칩의 형태로 형성되어 표시부(110)가 형성된 기판 위에 직접 실장되거나, 연성 인쇄 회로 필름(flexible printed circuit film) 상에 실장되거나, TCP(tape carrier package)의 형태로 기판에 부착되거나, 기판에 직접 형성될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판(101), 버퍼층(111), 박막 트랜지스터(TFT), 제1 내지 제3 절연층(113, 115, 117), 제1 및 제2 전극(510, 530), 발광 소자(300), 뱅크층(400), 패시베이션층(520), 평탄화층(550), 색 변환층(600) 및 봉지층(701)을 포함한다.
기판(101)은 유리, 석영, 세라믹, 및 플라스틱 등으로 이루어진 군에서 선택된 절연성 기판으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 기판(101)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(101)은 가요성을 갖는 투명한 플라스틱 물질로 이루어질 수 있다. 기판(101)이 플라스틱 물질로 이루어지는 경우, 기판(101)은 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
화상이 기판(101) 방향으로 구현되는 배면 발광형인 경우에 기판(101)은 투명한 물질로 이루어져야 한다. 반면, 화상이 기판(101)의 반대 방향으로 구현되는 전면 발광형인 경우에 기판(101)은 반드시 투명한 물질로 이루어질 필요는 없다. 예를 들어, 기판(101)은 스테인리스 강 등의 금속성 물질로 이루어질 수 있다. 기판(101)이 금속성 물질로 이루어지는 경우, 기판(101)은 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 스테인레스 스틸(SUS), Invar 합금, Inconel 합금 및 Kovar 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
기판(101) 상에 버퍼층(111)이 배치된다. 버퍼층(111)은 불순 원소의 침투를 방지하며 표면을 평탄화하는 역할을 하는 것으로, 이러한 역할을 수행할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(111)은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiO2), 산질화 규소(SiOxNy) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 다만, 버퍼층(111)은 반드시 필요한 것은 아니며, 생략될 수도 있다.
버퍼층(111) 상에 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다. 박막 트랜지스터(TFT)는 액티브층(210), 게이트 전극(220), 소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)을 포함한다.
액티브층(210)은 비정질 규소, 다결정 규소, 산화물 반도체 등으로 만들어질 수 있다. 산화물 반도체는 티타늄(Ti), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 게르마늄(Ge), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 또는 인듐(In)을 기본으로 하는 산화물, 이들의 복합 산화물인 산화아연(ZnO), 인듐-갈륨-아연 산화물(InGaZnO4), 인듐-아연 산화물(Zn-In-O), 아연-주석 산화물(Zn-Sn-O) 인듐-갈륨 산화물 (In-Ga-O), 인듐-주석 산화물(In-Sn-O), 인듐-지르코늄 산화물(In-Zr-O), 인듐-지르코늄-아연 산화물(In-Zr-Zn-O), 인듐-지르코늄-주석 산화물(In-Zr-Sn-O), 인듐-지르코늄-갈륨 산화물(In-Zr-Ga-O), 인듐-알루미늄 산화물(In-Al-O), 인듐-아연-알루미늄 산화물(In-Zn-Al-O), 인듐-주석-알루미늄 산화물(In-Sn-Al-O), 인듐-알루미늄-갈륨 산화물(In-Al-Ga-O), 인듐-탄탈륨 산화물(In-Ta-O), 인듐-탄탈륨-아연 산화물(In-Ta-Zn-O), 인듐-탄탈륨-주석 산화물(In-Ta-Sn-O), 인듐-탄탈륨-갈륨 산화물(In-Ta-Ga-O), 인듐-게르마늄 산화물(In-Ge-O), 인듐-게르마늄-아연 산화물(In-Ge-Zn-O), 인듐-게르마늄-주석 산화물(In-Ge-Sn-O), 인듐-게르마늄-갈륨 산화물(In-Ge-Ga-O), 티타늄-인듐-아연 산화물(Ti-In-Zn-O), 하프늄-인듐-아연 산화물(Hf-In-Zn-O) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 액티브층(210)이 산화물 반도체로 이루어지는 경우에는 고온 등의 외부 환경으로부터 산화물 반도체를 보호하기 위해 별도의 보호층이 추가될 수 있다.
액티브층(210)은 소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)과 접촉하는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소스 영역 및 드레인 영역은 반도체 물질에 n형 불순물 또는 p형 불순물을 도핑하여 형성될 수 있다.
액티브층(210) 상에 제1 절연층(113)이 배치된다. 제1 절연층(113)은 게이트 절연층일 수 있다. 제1 절연층(113)은 액티브층(210)과 게이트 전극(220)을 절연하는 역할을 한다. 제1 절연층(113)은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiO2), 산질화 규소(SiOxNy) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
제1 절연층(113) 상에 게이트 전극(220)이 배치된다. 게이트 전극(220)은 박막 트랜지스터(TFT)에 게이트 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결될 수 있다.
게이트 전극(220)은 저저항 금속 물질로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(220)은 인접층과의 밀착성, 적층되는 층의 표면 평탄성 및 가공성 등을 고려하여, 예를 들어, 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(220) 상에 제2 절연층(115)이 배치된다. 제2 절연층(115)은 소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)과 게이트 전극(220)을 절연하는 역할을 한다. 제2 절연층(115)은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiO2), 산질화 규소(SiOxNy) 등의 무기 절연층 또는 유기 절연층일 수 있다.
제2 절연층(115) 상에 소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)이 배치된다. 소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
소스 전극(230a) 및 드레인 전극(230b)은 액티브층(210)의 소스 영역과 드레인 영역에 각각 전기적으로 연결된다. 상세하게는, 소스 전극(230a)은 제1 절연층(113) 및 제2 절연층(115)에 형성된 컨택홀을 통해 액티브층(210)의 소스 영역과 접촉하고, 드레인 전극(230b)은 제1 절연층(113) 및 제2 절연층(115)에 형성된 컨택홀을 통해 액티브층(210)의 드레인 영역과 접촉할 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT) 상에 제3 절연층(117)이 배치된다. 제3 절연층(117)은 박막 트랜지스터(TFT)를 보호하고, 그 상면을 평탄화시키는 역할을 한다.
제3 절연층(117)은 질화 규소(SiNx), 산화 규소(SiO2), 산질화 규소(SiOxNy) 등의 무기 절연층 또는 유기 절연층일 수 있다. 예를 들어, 제3 절연층(117)은 감광성 고분자 수지로 만들어질 수 있다.
제3 절연층(117) 상에 제1 전극(510)이 배치된다. 제1 전극(510)은 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된다. 상세하게는, 제1 전극(510)은 제3 절연층(117)에 형성된 컨택홀을 통하여 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(230b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(510)은 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예를 들면 아일랜드 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다.
제1 전극(510)은 도전성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 제1 전극(510)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide) 및 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 도전성 산화물 또는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 금속 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 전극(510)은 복수의 층이 적층된 다층 구조를 가질 수도 있다.
또한, 제3 절연층(117) 상에 픽셀 영역을 정의하는 뱅크층(400)이 배치된다. 뱅크층(400)은 개구부(401)를 정의하며, 개구부(401)를 통해 제1 전극(510)의 적어도 일부가 뱅크층(400)으로부터 노출된다. 제1 전극(510)은 뱅크층(400)과 적어도 일부 중첩하며, 개구부(401)에서는 뱅크층(400)과 중첩하지 않는다. 개구부(401)는 제1 전극(510) 상부 영역 중 뱅크층(400)과 중첩하지 않는 영역으로 정의될 수도 있고, 발광 소자(300)가 수용되는 영역으로 정의될 수도 있다.
뱅크층(400)은 제1 뱅크(410) 및 제2 뱅크(420)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 뱅크(410, 420)의 높이는 발광 다이오드(300)의 높이 및 시야각에 의해 결정될 수 있다. 또한, 개구부(401)의 크기 및 형태는 표시 장치의 해상도, 픽셀 밀도 등에 의해 결정될 수 있다.
제1 뱅크(410)와 제2 뱅크(420)는 단차를 가지며, 제2 뱅크(420)의 폭이 제1 뱅크(410)의 폭보다 작을 수 있다. 제2 뱅크(420)의 상부에는 도전층(540)이 배치될 수 있다. 도전층(540)은 데이터 라인 또는 게이트 라인과 평행한 방향으로 배치될 수 있고, 후술할 제2 전극(530)과 전기적으로 연결된다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제2 뱅크(420)는 생략되고, 제1 뱅크(410) 상에 도전층(540)이 배치될 수 있다. 또한, 제2 뱅크(420) 및 도전층(500)은 생략되고, 제2 전극(530)이 복수의 픽셀(P)에 공통 전압을 인가하는 공통 전극으로서 기판(101) 전체에 형성될 수도 있다.
제1 및 제2 뱅크(410, 420)는 각각 광의 적어도 일부를 흡수하는 물질, 광 반사 물질, 또는 광 산란 물질 등을 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 뱅크(410, 420)는 각각 가시광(예를 들어, 380nm 내지 750nm 파장 범위의 광)에 대해 반투명 또는 불투명한 절연 물질을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 뱅크(410, 420)는 각각 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르설폰, 폴리비닐부티랄, 폴리페닐렌에테르, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 노보넨계(norbornene system) 수지, 메타크릴 수지, 환상 폴리올레핀계 등의 열가소성 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 아크릴수지, 비닐 에스테르 수지, 이미드계 수지, 우레탄계 수지, 우레아(urea)수지, 멜라민(melamine) 수지 등의 열경화성 수지, 혹은 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트 등의 유기 절연 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제1 및 제2 뱅크(410, 420)는 SiOx, SiNx, SiNxOy, AlOx, TiOx, TaOx, ZnOx 등의 무기산화물, 무기질화물 등의 무기 절연 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제1 및 제2 뱅크(410, 420)는 블랙 매트릭스(black matrix) 재료와 같은 불투명 재료로 이루어질 수도 있다. 절연성 블랙 매트릭스 재료로는 유기 수지, 글래스 페이스트(glass paste) 및 흑색 안료를 포함하는 수지 또는 페이스트, 금속 입자, 예컨대 니켈, 알루미늄, 몰리브덴 및 그의 합금, 금속 산화물 입자(예를 들어, 크롬 산화물), 또는 금속 질화물 입자(예를 들어, 크롬 질화물) 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 제1 및 제2 뱅크(410, 420)는 고반사율을 갖는 분산된 브래그 반사체(DBR) 또는 금속으로 형성된 미러 반사체일 수 있다.
개구부(401)에 의해 노출된 제1 전극(510) 상에 발광 소자(300)가 배치된다. 발광 소자(300)는 제1 전극(510)과 전기적으로 연결된다. 발광 소자(300)는 자외선, 적색, 녹색 또는 청색의 파장을 가지는 빛을 방출하며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 백색광도 구현이 가능하다. 이하, 청색광을 발광하는 발광 소자(300)가 사용되는 실시예를 중심으로 본 발명을 설명한다.
발광 소자(300)는 마이크로 사이즈의 폭 및 길이를 갖는 것으로, 마이크로 LED라고도 한다. 예를 들어, 발광 소자(300)는 약 1㎛ 내지 약 100 ㎛의 폭 및 길이를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 발광 소자(300)는 개별적으로 또는 복수 개가 이송 기구에 의해 웨이퍼 상에서 픽업(pick up)되어 기판(101)에 전사됨으로써 뱅크층(400) 사이의 개구부(430)에 수용될 수 있다.
상세하게는, 도 3을 참조하면, 발광 소자(300)는 제1 반도체층(330), 제1 반도체층(330) 상에 배치된 활성층(350) 및 활성층(350) 상에 배치된 제2 반도체층(370)을 포함한다. 발광 소자(300)는 로드(rod) 형태를 가지며, 특히, 사각 기둥 형태를 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 소자(LED)는 원기둥, 삼각기둥, 육각기둥 등과 같은 다양한 형태를 가질 수 있다.
제1 반도체층(330)은 n형 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체층(330)은 InxAlyGa1-x-yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 특히, 제1 반도체층(330)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등과 같은 반도체 물질에 Si, Ge, Sn 등과 같은 도펀트를 도핑하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 반도체층(330)의 반도체 물질 및 도펀트는 발광 소자(300)의 발광 색에 따라 결정될 수 있다.
활성층(350)은 제1 반도체층(330) 상에 배치된다. 활성층(350)은 단일 또는 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있다. 발광 소자(300)에 전압이 인가되면, 활성층(350)에서 전자-정공 결합에 의해 광이 방출된다. 예를 들어, 활성층(350)은 InxAlyGa1-x-yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 가지는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 특히, 활성층(350)은 AlGaN, AlInGaN 등과 같은 반도체 물질로 이루어질 수 있다.
제2 반도체층(370)은 활성층(350) 상에 배치된다. 제2 반도체층(370)은 p형 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 제2 반도체층(370)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 특히, 제2 반도체층(370)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등과 같은 반도체 물질에 Mg과 같은 도펀트를 도핑하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 반도체층(370)의 반도체 물질 및 도펀트는 발광 소자(300)의 발광 색에 따라 결정될 수 있다.
발광 소자(300)는 제1 반도체층(330)과 활성층(350)의 사이 또는 활성층(350)과 제2 반도체층(370)의 사이에 클래드층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 클래드층은 AlGaN, InAlGaN 등과 같은 반도체 물질에 도전성 도펀트가 도핑되어 형성될 수 있다. 발광 소자(300)는 클래드층을 더 포함함으로써, 발광 효율이 향상될 수 있다.
또한, 발광 소자(300)는 제1 반도체층(330), 활성층(350) 및 제2 반도체층(370)의 외부면 중 적어도 일부를 감싸는 절연막(미도시)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연막은 발광 소자(300)와 제1 및 제2 전극(510, 530)이 전기적으로 연결되는 부분을 제외한 나머지 부분에 배치될 수 있다. 발광 소자(300)는 절연층을 더 포함함으로써, 활성층(350)과 제1 및 제2 전극(510, 530) 간의 단락을 방지할 수 있고, 발광 소자(300)의 내구성을 향상시키고, 발광 소자(300)의 물리적 손상에 의해 발광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 발광 소자(300)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 반도체층(330)의 하부에 배치된 제1 컨택 전극(310) 및 제2 반도체층(370)의 상부에 배치된 제2 컨택 전극(390)을 더 포함한다.
제1 컨택 전극(310) 및 제2 컨택 전극(390)은 통상의 전극으로 사용되는 도전성 산화물 또는 금속 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 컨택 전극(310, 390)은 각각 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide) 및 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 도전성 산화물 또는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 금속 물질로 이루어질 수 있다.
제1 및 제2 컨택 전극(310, 390)은 오믹 컨택층의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 발광 소자(300)가 제1 및 제2 컨택 전극(310, 390)을 포함함으로써, 발광 소자(300)가 기판(101) 상의 제1 및 제2 전극(510, 530)과 연결되는 부분에 별도의 오믹 컨택층을 형성하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(300)의 상면은 요철 패턴(395)을 갖는다. 다시 말하면, 발광 소자(300)의 제2 컨택 전극(390)은 요철 패턴(395)을 갖는다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 반도체층(330), 활성층(350), 제2 반도체층(370)도 제2 컨택 전극(390)과 동일한 형상의 요철 패턴을 가질 수 있다.
또한, 각 발광 소자(300)는 복수의 박막을 적층하고 식각하는 공정을 통해 형성되는데, 이때, 1 반도체층(330), 활성층(350), 제2 반도체층(370) 및 제2 컨택 전극(390)을 각각 식각하여 발광 소자(300)의 상면이 요철 패턴(395)을 갖도록 형성될 수 있다.
요철 패턴(395)은 복수의 요부(395a)와 복수의 철부(395b)를 포함한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 철부(395b)는 각각 사각뿔 형태를 가질 수 있다. 이때, 각 철부(395b)가 사각뿔 형태를 가질 때, 사각뿔의 빗변은 사각뿔의 밑면에 대하여 약 20°내지 60°의 각도(θ)를 가질 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(300)로부터 방출된 광이 후술할 색 변환층(600)에 대하여 소정의 각도를 갖고 입사될 수 있다.
색 변환층(600)으로 광을 방출하는 발광 소자(300)가 그 상면에 요철 패턴을 가짐으로써, 색 변환층(600)에서의 색 변환 효율이 향상될 수 있다. 이에 대하여는 뒤에서 자세하게 설명하기로 한다.
다시, 도 2를 참조하면, 발광 소자(300)를 둘러싸며 패시베이션층(520)이 배치된다. 배시베이션층(520)은 뱅크층(400)과 발광 다이오드(300) 사이의 공간을 채움으로써, 개구부(401)에 의해 노출된 제1 전극(510)을 커버한다. 패시베이션층(520)은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 패시베이션층(520)은 아크릴, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리이미드, 아크릴레이트, 에폭시 및 폴리에스테르 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
패시베이션층(520)은 발광 소자(300)의 상부, 즉 제2 컨택 전극(390)을 커버하지 않는 높이로 배치된다. 이에 따라, 패시베이션층(520)으로부터 제2 컨택 전극(390)의 적어도 일부가 노출된다. 패시베이션층(520) 상부에는 도전층(540) 및 발광 소자(300)의 제2 컨택 전극(390)과 전기적으로 연결되는 제2 전극(530)이 배치된다.
제2 전극(530)은 도전성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 제2 전극(530)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide) 및 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 도전성 산화물 또는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 금속 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극(530)은 복수의 층이 적층된 다층 구조를 가질 수도 있다.
패시베이션층(520)과 제2 전극(530) 상에 평탄화층(550)이 배치된다. 평탄화층(550)은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 평탄화층(550)은 아크릴, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 벤조사이클로부텐(BCB), 폴리이미드, 아크릴레이트, 에폭시 및 폴리에스테르 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
평탄화층(550) 상에 봉지층(701)이 배치된다. 봉지층(701)은 봉지 기판, 봉지 필름 또는 박막 봉지층일 수 있다. 예를 들어, 봉지층(701)이 봉지 필름인 경우, 봉지층(701)은 폴리에틸렌(PET) 필름, 폴리프로필렌(PP) 필름, 폴리아미드(PA) 필름, 폴리아세탈(POM) 필름, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 필름, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 필름, 폴리카보네이트(PC) 필름, 셀룰로오스 필름, 및 방습 셀로판 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 봉지층(701)이 박막 봉지층인 경우, 봉지층(701)은 교호적으로 배치된 적어도 하나의 무기막 및 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다.
평탄화층(550)과 봉지층(701) 사이에 색 변환층(600)이 배치된다. 또한, 도시되지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 평탄화층(550)과 색 변환층(600) 사이에 배치된 편광층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
색 변환층(600)은 발광 소자(300)로부터 입사된 광의 파장을 변환하여 다른 파장을 갖는 광을 방출한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 색 변환층(600)은 복수의 색 변환부(611, 612) 및 투과부(613)를 포함한다.
색 변환부(611, 612) 및 투과부(613)는 차광층(620)에 의하여 서로 구분될 수 있다. 예를 들어, 색 변환부(611, 612) 및 투과부(613)는 각각 발광 소자(300)에 대응하여 차광층(620)의 개구부에 위치할 수 있다. 이때, 색 변환부(611, 612) 및 투과부(613)의 적어도 일부는 차광층(620)과 중첩하여 배치될 수 있다.
색 변환부(611, 612)는 적색 화소에 대응되는 적색 변환부인 제1 색 변환부(611) 및 녹색 화소에 대응되는 녹색 변환부인 제2 색 변환부(612)를 포함한다. 적색 변환부는 적색을 발광하고, 녹색 변환부는 녹색을 발광한다.
구체적으로, 적색 변환부인 제1 색 변환부(611)는 적색 형광체를 포함하고, 녹색 변환부인 제2 색 변환부(612)는 녹색 형광체를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적색 형광체는 청색 광을 흡수하여 적색을 발광하고, 녹색 형광체는 청색 광을 흡수하여 녹색을 발광한다. 도시되지 않았지만, 색 변환층(600)은 청색 광을 흡수하여 적색과 녹색 이외의 다른 색을 발광하는 제3 색 변환부를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제3 색 변환부는 청색 화소에 대응되는 청색 변환부일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투과부(613)는 청색 광을 투과한다. 즉, 투과부(613)를 통과하는 광의 파장은 변하지 않는다. 따라서, 발광 소자(300)가 청색광을 조사하는 경우, 투과부(613)는 청색 화소에 대응될 수 있다. 측면 시야각 특성 향상을 위하여, 투과부(613)는 광산란 입자를 포함할 수 있다.
색 변환부(611, 612)는 형광체를 포함하는 수지(resin)로 만들어질 수 있다. 형광체는 빛, 방사선 등의 조사로 형광을 발하는 물질로, 형광체 특정의 파장을 가진 광을 방출한다. 또한, 형광체는 조사되는 광의 방향에 관계없이 전 영역으로 광을 방출한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 형광체로 퀀텀 도트(quantum dot)가 사용될 수 있다. 이때, 퀀텀 도트는 구형에만 한정되는 것은 아니며, 로드(rod)형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태를 가질 수 있다.
퀀텀 도트는 퀀텀 도트로 입사된 입사광을 흡수한 후 입사광과 다른 파장을 갖는 광을 방출한다. 즉, 퀀텀 도트는 퀀텀 도트로 입사된 광의 파장을 변환시킬 수 있는 파장변환 입자이다. 퀀텀 도트의 크기에 따라 퀀텀 도트에 의해 변환된 광의 파장이 달라질 수 있다. 예를 들어, 퀀텀 도트의 직경 조절에 의하여, 퀀텀 도트가 원하는 색상의 광을 방출하도록 할 수 있다.
퀀텀 도트는 일반적인 높은 흡광계수(extinction coefficient) 및 높은 양자효율(quantum yield)을 가져, 매우 강한 형광을 발생한다. 특히, 퀀텀 도트는 짧은 파장의 빛을 흡수하여 더 긴 파장을 갖는 빛을 방출할 수 있다. 퀀텀 도트는 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 퀀텀 도트를 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
퀀텀 도트는 코어 나노 결정 및 코어 나노 결정을 둘러싸는 껍질 나노 결정을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 또한, 퀀텀 도트는 껍질 나노 결정에 결합되는 유기 리간드를 포함할 수 있고, 껍질 나노 결정을 둘러싸는 유기 코팅층을 포함할 수도 있다. 껍질 나노 결정은 두 층 이상으로 형성될 수 있다. 껍질 나노 결정은 코어 나노 결정의 표면에 배치된다. 이때, 코어 나노 결정과 껍질 나노 결정의 계면은 껍질 나노 결정에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
퀀텀 도트는 Ⅱ족 화합물 반도체, Ⅲ족 화합물 반도체, IV족 화합물 반도체, Ⅴ족 화합물 반도체 및 VI족 화합물 반도체 중에서 적어도 한가지 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 퀀텀 도트는 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
보다 상세하게는, II-VI족 화합물은 CdO, CdS, CdSe, CdTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, 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 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 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 및 GaAlNP, 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, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다.
동일 조성의 퀀텀 도트라도 직경에 따라 서로 다른 빛을 발생할 수 있다. 예를 들면, 코어 나노 결정이 CdSe를 포함하고, 퀀텀 도트의 직경이 1nm 내지 3nm 일 때 청색광을 발생시킬 수 있고, 퀀텀 도트의 직경이 3nm 내지 5nm 일 경우 녹색광을 발생시킬 수 있고, 퀀텀 도트의 직경이 7nm 내지 10nm 일 경우 적색광을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 퀀텀 도트와 같은 형광체를 포함하는 색 변환층(600)으로 광을 방출하는 발광 소자(300)가 요철 패턴(395)을 포함함으로써, 색 변환층(600)을 통과하는 광의 경로가 길어질 수 있고, 이에 따라, 광 변환 효율이 향상될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 변환을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 컨택 전극(390)은 그 상면에 요철 패턴(395)을 포함하고, 요철 패턴(395)은 복수의 요부(395a) 및 복수의 철부(395b)를 포함한다. 복수의 철부(395b)는 각각 사각뿔 형태를 가질 수 있고, 단면상에서 각각 삼각형의 형태를 가질 수 있다.
상기한 바와 같이, 각 철부(395b)가 사각뿔 형태를 가질 때, 사각뿔의 빗변은 사각뿔의 밑면에 대하여 약 20°내지 60°의 각도(θ)를 가질 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(300)로부터 방출된 광(L1)이 색 변환부(611)에 소정의 각도를 갖고 입사된다. 상세하게는, 발광 소자(300)로부터 방출된 광(L1)은 색 변환부(611)에 수직한 직선에 대하여 약 20°내지 60°의 각도(θ)를 갖도록 입사된다.
반면, 도 5b를 참조하면, 종래의 제2 컨택 전극(390`)은 평평한 상면을 갖는다. 이에 따라, 발광 소자(300)로부터 방출된 광(L2)의 대부분이 색 변환부(611)에 수직하게 입사될 수 있다.
색 변환부(611)의 두께가 x로 동일하다고 가정할 때, 도 5a에서 색 변환부(611)를 통과하는 광(L1)의 경로의 길이는 x/cosθ이고, 도 5b에서 색 변환부(611)를 통과하는 광(L2)의 경로의 길이는 색 변환부(611)의 두께와 동일한 x일 수 있다. 이때, x/cosθ은 x보다 크거나 같은 값이다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 소자(300)의 상면이 사각뿔 형태의철부(395b)를 포함하는 요철 패턴(395)을 가짐으로써, 발광 소자(300)로부터 방출된 광(L1)이 색 변환부(611)에 소정의 각도를 갖고 입사될 수 있고, 색 변환부(611)를 통과하는 광(L1)의 경로의 길이가 증가될 수 있다.
색 변환부(611)를 통과하는 광(L1)의 경로의 길이가 증가함에 따라, 색 변환부(611)에서의 광 변환 효율이 향상될 수 있다. 또한, 발광 소자(300)로부터 방출된 광(L1)이 보다 넓은 면적을 통해 색 변환부(611)로 입사됨으로써, 색 변환부(611)의 활용 면적이 증가하고, 이에 따라 색 변환부(611)에 포함된 형광체의 수명이 증가할 수 있다.
이하, 도 6a 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예들을 설명한다. 본 발명의 일 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 설명의 편의를 위해 생략한다.
도 6a 내지 도 7b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 철부를 확대하여 나타낸 사시도 및 평면도이다.
도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 요철 패턴(396)은 복수의 요부(396a) 및 복수의 철부(396b)를 포함하며, 복수의 철부(396b)는 각각 육각뿔 형태를 가질 수 있고, 단면상에서 삼각형의 형태를 가질 수 있다.
도 7a 내지 도 7b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 요철 패턴(397)은 복수의 요부(397a) 및 복수의 철부(397b)를 포함하며, 복수의 철부(397b)는 각각 원뿔 형태를 가질 수 있고, 단면상에서 삼각형의 형태를 가질 수 있다.
각 철부(396b)가 육각뿔의 형태를 가질 때, 육각뿔의 빗변은 육각뿔의 밑면에 대하여 약 20°내지 60°의 각도(θ`)를 가질 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(300)로부터 방출된 광이 색 변환부(611)에 소정의 각도를 갖고 입사된다. 상세하게는, 발광 소자(300)로부터 방출된 광은 색 변환부(611)에 수직한 직선에 대하여 약 20°내지 60°의 각도를 갖도록 입사될 수 있다.
마찬가지로, 각 철부(396b)가 원뿔의 형태를 가질 때, 원뿔의 빗변은 원뿔의 밑면에 대하여 약 20°내지 60°의 각도(θ``)를 가질 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(300)로부터 방출된 광이 색 변환부(611)에 소정의 각도를 갖고 입사된다. 상세하게는, 발광 소자(300)로부터 방출된 광은 색 변환부(611)에 수직한 직선에 대하여 약 20°내지 60°의 각도를 갖도록 입사될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 발광 소자(300)의 상면이 육각뿔 또는 원뿔 형태의 철부(396b, 397b)를 포함하는 요철 패턴(396, 397)을 가짐으로써, 발광 소자(300)로부터 방출된 광이 색 변환부(611)에 소정의 각도를 갖고 입사될 수 있고, 색 변환부(611)를 통과하는 광의 경로의 길이가 증가될 수 있다.
색 변환부(611)를 통과하는 광의 경로의 길이가 증가함에 따라, 색 변환부(611)에서의 광 변환 효율이 향상될 수 있다. 또한, 발광 소자(300)로부터 방출된 광이 보다 넓은 면적을 통해 색 변환부(611)로 입사됨으로써, 색 변환부(611)의 활용 면적이 증가하고, 이에 따라 색 변환부(611)에 포함된 형광체의 수명이 증가할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 제2 컨택 전극의 개략적인 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 제2 컨택 전극(390)은 각각 그 상면에 요철 패턴(398, 399)을 포함하고, 요철 패턴(398, 399)은 각각 복수의 요부(398a, 399a) 및 복수의 철부(398b, 399b)를 포함한다. 예를 들어, 제2 컨택 전극(390)은 단면상에서 각각 반구 형태를 갖는 복수의 철부(398b)를 포함할 수 있고, 각각 사다리꼴 형태를 갖는 복수의 철부(399b)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 철부(398b, 399b)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 소자(300)로부터 방출된 광이 색 변환부(611)에 소정의 각도를 갖고 입사될 수 있는 다양한 형태를 가질 수 있다.
발광 소자(300)로부터 방출된 광이 색 변환부(611)에 소정의 각도를 갖고 입사되고, 이에 따라, 색 변환부(611)를 통과하는 광의 경로의 길이가 증가함에 따라, 색 변환부(611)에서의 광 변환 효율이 향상될 수 있다.
이하, 도 10을 참조하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예를 설명한다. 본 발명의 일 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 설명의 편의를 위해 생략한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 하나의 발광 소자를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 발광 소자(301)의 제1 컨택 전극(310)은 활성층(350)에서 방출된 광이 배면으로 진행하였을 때, 반사되어 상면으로 재 진행할 수 있도록 금속 물질로 이루어진다. 예를 들어, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 금속 물질로 이루어질 수 있다. 반면, 제2 컨택 전극(390)은 도전성 산화물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 컨택 전극(390)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide) 및 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 도전성 산화물로 이루어질 수 있다.
또한, 제1 컨택 전극(310)은 반사 효율을 향상시키기 위하여 요철 패턴을 포함한다. 이때, 제1 컨택 전극(310)의 요철 패턴은 제2 컨택 전극(390)의 요철 패턴과 엇갈려 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 컨택 전극(310)의 요철 패턴과 제2 컨택 전극(390)의 요철 패턴은 동일한 형상을 가질 수 있다.
이하, 도 11을 참조하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예를 설명한다. 본 발명의 일 실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 설명의 편의를 위해 생략한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 색 변환층(600)은 황색 컬러 필터(615)를 더 포함할 수 있다.
황색 컬러 필터(615)는 제1 및 제2 색 변환부(611, 612)와 봉지층(701) 사이에 배치된다. 황색 컬러 필터(615)는 청색광을 흡수하고 적색광 및 녹색광을 투과시킨다.
발광 소자(300)에서 발광된 청색광이 색 변환층(600)으로 입사되면, 제1 색 변환부(611)로 입사된 청색광 중 적색광으로 변환된 광은 황색 컬러 필터(615)를 투과하고 적색광으로 변환되지 않은 청색광은 황색 컬러 필터(615)에 흡수된다. 또한, 제2 색 변환부(612)로 입사된 청색광 중 녹색광으로 변환된 광은 황색 컬러 필터(615)를 투과하고 녹색광으로 변환되지 않은 청색광은 황색 컬러 필터(615)에 흡수된다. 그에 따라, 적색 및 녹색 화소에서 각각 선명한 적색 및 녹색이 구현되어, 표시 장치의 표시 품질이 향상될 수 있다.
이상, 도면 및 실시예를 중심으로 본 발명을 설명하였다. 상기 설명된 도면과 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예를 생각해 내는 것이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
101: 기판 300: 발광 소자
600: 색 변환층

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 제1 전극;
    상기 제1 전극에 연결된 제1 컨택 전극, 상기 제1 컨택 전극 상에 배치된 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층 상에 배치된 활성층, 상기 활성층 상에 배치된 제2 반도체층 및 상기 제2 반도체층 상에 배치된 제2 컨택 전극을 포함하는 발광 소자;
    상기 발광 소자 상에 배치된 제2 전극; 및
    상기 발광 소자 및 상기 제2 전극 상에 배치된 색 변환층;을 포함하고,
    상기 제1 반도체층의 상면은 요철 패턴을 갖고 상기 제1 반도체층의 하면은 평탄하고,
    상기 활성층의 상면 및 하면은 요철 패턴을 갖고,
    상기 제2 컨택 전극의 상면은 요철 패턴을 갖고,
    상기 제1 컨택 전극, 상기 제1 반도체층, 상기 활성층 및 상기 제2 반도체층은 평면상으로 상기 제2 컨택 전극과 동일한 형태를 갖는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 요철 패턴은 복수의 철부 및 복수의 요부를 포함하고,
    상기 복수의 철부는 각각 원뿔 또는 다각뿔의 형태를 갖는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 철부의 빗변은 밑면에 대하여 20°내지 60°의 각도를 갖는 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 요철 패턴은 복수의 철부 및 복수의 요부를 포함하고,
    상기 복수의 철부는 단면상에서 각각 반구 및 다각형의 형태를 갖는 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반도체층, 상기 활성층 및 상기 제2 반도체층은 상기 제2 컨택 전극과 동일한 형태를 갖는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반도체층은 n형 반도체층이고, 상기 제2 반도체층은 p형 반도체층인 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 컨택 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide) 및 ITZO(indium tin zinc oxide) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 배치되고, 상기 제1 전극과 연결된 박막 트랜지스터를 더 포함하는 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 색 변환층은 형광체를 포함하는 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 청색 광을 방출하고,
    상기 색 변환층은 청색 광을 흡수하여 적색을 발광하는 적색 변환부; 및
    청색 광을 흡수하여 녹색을 발광하는 녹색 변환부;를 포함하는 표시장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 색 변환층은 청색광을 투과하는 투과부를 더 포함하는 표시장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 적색 변환부 및 상기 녹색 변환부와 중첩하는 황색 컬러필터를 더 포함하는 표시장치.
  13. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 제1 전극;
    상기 제1 전극에 연결된 제1 컨택 전극, 상기 제1 컨택 전극 상에 배치된 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층 상에 배치된 활성층, 상기 활성층 상에 배치된 제2 반도체층 및 상기 제2 반도체층 상에 배치된 제2 컨택 전극을 포함하는 발광 소자;
    상기 발광 소자 상에 배치된 제2 전극; 및
    상기 발광 소자 및 상기 제2 전극 상에 배치된 색 변환층;을 포함하고,
    상기 활성층의 상면 및 하면은 요철 패턴을 갖고,
    상기 제1 컨택 전극의 상면은 요철 패턴을 갖고, 상기 제1 컨택 전극의 하면은 평탄하고,
    상기 제1 컨택 전극, 상기 제1 반도체층, 상기 활성층 및 상기 제2 반도체층은 평면상으로 상기 제2 컨택 전극과 동일한 형태를 갖는 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 요철 패턴은 각각 복수의 철부 및 복수의 요부를 포함하고,
    상기 복수의 철부는 각각 원뿔 또는 다각뿔의 형태를 갖는 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 컨택 전극의 상면은 요철 패턴을 갖고,
    상기 제1 컨택 전극의 요철 패턴과 상기 제2 컨택 전극의 요철 패턴은 엇갈려 배치되는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 반도체층, 상기 활성층 및 상기 제2 반도체층은 상기 제2 컨택 전극과 동일한 형태를 갖는 표시 장치.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 철부의 빗변은 밑면에 대하여 20°내지 60°의 각도를 갖는 표시 장치.
  18. 제13 항에 있어서,
    상기 요철 패턴은 복수의 철부 및 복수의 요부를 포함하고,
    상기 복수의 철부는 단면상에서 각각 반구 및 다각형의 형태를 갖는 표시 장치.
  19. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 반도체층은 n형 반도체층이고, 상기 제2 반도체층은 p형 반도체층인 표시 장치.
  20. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 컨택 전극은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 금속 물질로 이루어지고,
    상기 제2 컨택 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide) 및 ITZO(indium tin zinc oxide) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
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