WO2021002598A1 - 발광 소자, 이의 제조 방법 및 표시 장치 - Google Patents

발광 소자, 이의 제조 방법 및 표시 장치 Download PDF

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김대현
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device, a method of manufacturing the same, and a display device.
  • OLED organic light emitting display
  • LCD liquid crystal display
  • a device that displays an image of a display device includes a display panel such as an organic light emitting display panel or a liquid crystal display panel.
  • the light emitting display panel may include a light emitting device.
  • a light emitting diode LED
  • OLED organic light emitting diode
  • an inorganic material as a fluorescent material Inorganic light emitting diodes.
  • An object to be solved by the present invention is to provide a light emitting device including the same active layer, but emitting different light, and a method of manufacturing the same.
  • an object to be solved by the present invention is to provide a display device capable of displaying light of various colors including the light emitting device.
  • a light emitting device includes a first semiconductor layer and a second semiconductor layer, an active layer disposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and an insulating film surrounding at least a side surface of the active layer And a wavelength conversion material disposed on at least a portion of the insulating layer, and the light emitted to the outside has a different central wavelength band than the light emitted from the active layer.
  • the active layer may emit first light having a center wavelength band of a first wavelength, and the wavelength conversion material may convert the first light into second light having a center wavelength band of a second wavelength.
  • a region in which the wavelength conversion material is disposed on the insulating layer may at least overlap the active layer.
  • the first light has a central wavelength band in the range of 450 nm to 495 nm, and the wavelength conversion material may include a quantum dot material.
  • the second light may have a center wavelength band of 495 nm to 570 nm or 620 nm to 750 nm.
  • the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer may be sequentially disposed along a first direction, and at least a portion of light emitted from the wavelength conversion material may proceed in a direction different from the first direction.
  • a scattering body disposed on the insulating layer and scattering incident light may be further included.
  • the light-emitting device may further include an electrode layer disposed on the second semiconductor layer, and the insulating layer may surround at least a portion of an outer surface of the electrode layer.
  • a method of manufacturing a light emitting device includes the steps of preparing a semiconductor rod including a semiconductor crystal and an insulating film formed on an outer surface of the semiconductor crystal and formed on a lower substrate and the lower substrate, and the Forming a wavelength converting material disposed on an insulating layer and separating the semiconductor rod from the lower substrate.
  • the semiconductor crystal includes a first semiconductor layer and a second semiconductor layer, and an active layer disposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and the light emitted from the active layer and the wavelength conversion material are emitted to the outside.
  • the generated light may have different center wavelength bands.
  • the wavelength conversion material may be attached on the insulating layer after the semiconductor rod is separated from the lower substrate.
  • the semiconductor rod may further include a ligand bonded to the insulating layer, and the wavelength conversion material may be bonded to the ligand.
  • a display device including a first pixel and a second pixel, comprising: a substrate, a first electrode disposed on the substrate, and the first electrode disposed on the substrate And a second electrode spaced apart from and at least one light emitting device disposed between the first electrode and the second electrode, wherein the light emitting device comprises: a first semiconductor layer and a second semiconductor layer, the first semiconductor layer and the An active layer disposed between the second semiconductor layers, an insulating film surrounding at least a side surface of the active layer, and a wavelength converting material disposed on at least a portion of the insulating film, and the light emitted from the active layer and the light emitted outside the light emitting device And a first light-emitting device having the same light, and a second light-emitting device having different central wavelength bands between light emitted from the active layer and light emitted to the outside of the light-emitting device.
  • the first light emitting device and the active layer of the second light emitting device emit first light having a first wavelength in a center wavelength band, the first light emitting device is disposed in the first pixel, and the second light emitting device is It includes a first wavelength conversion material and may be disposed on the second pixel.
  • the first light has a central wavelength band in the range of 450 nm to 495 nm, and the wavelength conversion material may include a quantum dot material.
  • the first wavelength converting material may convert the first light into second light having a center wavelength band different from the first wavelength.
  • the first light emitting device and the second light emitting device may further include a scattering body disposed on the insulating layer and scattering incident light.
  • the display device may further include a third pixel, and the light emitting device may further include a third light emitting device disposed on the third pixel and including a second wavelength converting material.
  • the active layer of the third light-emitting device emits the first light
  • the second wavelength converting material includes a third light having a center wavelength band different from the first wavelength and the second wavelength. Can be converted to
  • the light-emitting device may include a wavelength conversion material that converts light emitted from the active layer, and may emit light having a center wavelength band different from that of the light emitted from the active layer to the outside.
  • the light-emitting device includes an active layer that emits the same light according to the type of the wavelength conversion material, but may emit different light to the outside.
  • the display device may display light of various colors including the light emitting devices that have the same active layer but emit different light.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a light emitting device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of portion A of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating that light emitted from a light emitting device is emitted according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating that a light emitting device is disposed on an electrode according to an exemplary embodiment.
  • 5 to 11 are schematic diagrams illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a part of a method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment.
  • FIG. 13 and 14 are schematic diagrams illustrating a part of a method of manufacturing a light emitting device according to still another embodiment.
  • 15 is a schematic diagram illustrating an enlarged insulating layer of a light emitting device according to another exemplary embodiment.
  • 16 is a schematic diagram illustrating that light emitted from the light emitting device of FIG. 15 is emitted.
  • 17 is a schematic diagram illustrating an enlarged insulating layer of a light emitting device according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic diagram of a light emitting device according to another embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic diagram of a display device according to an exemplary embodiment.
  • 20 is a schematic plan view of one pixel of a display device according to an exemplary embodiment.
  • 21 is a schematic cross-sectional view of a display device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along lines Xa-Xa', Xb-Xb', and Xc-Xc' of FIG. 20.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of a display device according to another exemplary embodiment.
  • 24 is a plan view illustrating one pixel of a display device according to another exemplary embodiment.
  • 25 is a cross-sectional view illustrating a part of a display device including the light emitting element of FIG. 18.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a light emitting device according to an embodiment.
  • the light-emitting device 300 may be a light-emitting diode, and specifically, the light-emitting device 300 has a size in a micrometer or nano-meter unit, and is an inorganic material made of an inorganic material. It may be a light emitting diode. Inorganic light emitting diodes may be aligned between the two electrodes that form a polarity when an electric field is formed in a specific direction between two electrodes facing each other. The light emitting device 300 may be aligned between the electrodes by an electric field formed on the two electrodes.
  • the light-emitting device 300 may have a shape extending in one direction.
  • the light-emitting device 300 may have a shape such as a rod, a wire, or a tube.
  • the light emitting device 300 may be cylindrical or rod-shaped.
  • the shape of the light-emitting device 300 is not limited thereto, and has a shape of a polygonal column such as a regular cube, a rectangular parallelepiped, or a hexagonal column, or extends in one direction but has a partially inclined outer surface. 300) may have various forms.
  • a plurality of semiconductors included in the light-emitting device 300 to be described later may have a structure that is sequentially disposed or stacked along the one direction.
  • the light emitting device 300 may include a semiconductor layer doped with an arbitrary conductivity type (eg, p-type or n-type) impurity.
  • the semiconductor layer may receive an electric signal applied from an external power source and emit it as light in a specific wavelength band.
  • the light emitting device 300 may emit light of a specific wavelength band.
  • the active layer 330 may emit blue light having a central wavelength band ranging from 450 nm to 495 nm.
  • the center wavelength band of blue light is not limited to the above-described range, and includes all wavelength ranges that can be recognized as blue in the art.
  • the light emitted from the active layer 330 of the light emitting device 300 is not limited thereto, and green light having a center wavelength band in the range of 495 nm to 570 nm or green light having a center wavelength band in the range of 620 nm to 750 nm. It may be red light.
  • a light emitting device 300 includes a first semiconductor layer 310, a second semiconductor layer 320, an active layer 330, an insulating layer 380, and a wavelength conversion material 385. Can include.
  • the light emitting device 300 according to an exemplary embodiment may further include at least one electrode layer 370. 1 illustrates that the light emitting device 300 includes one electrode layer 370, but is not limited thereto. In some cases, the light emitting device 300 may include or be omitted in a larger number of electrode layers 370. The description of the light-emitting device 300 to be described later may be equally applied even if the number of electrode layers 370 is changed or other structures are further included.
  • the first semiconductor layer 310 may have a first conductivity type, for example, an n-type semiconductor.
  • the first semiconductor layer 310 when the light-emitting device 300 emits light in a blue wavelength band, the first semiconductor layer 310 is AlxGayIn1-x-yN (0 ⁇ x ⁇ 1,0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x+y ⁇ It may include a semiconductor material having the formula 1). For example, it may be any one or more of n-type doped AlGaInN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, and InN.
  • the first semiconductor layer 310 may be doped with a first conductivity type dopant.
  • the first conductivity type dopant may be Si, Ge, Sn, or the like.
  • the first semiconductor layer 310 may be n-GaN doped with n-type Si.
  • the length of the first semiconductor layer 310 may range from 1.5 ⁇ m to 5 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the second semiconductor layer 320 is disposed on the active layer 330 to be described later.
  • the second semiconductor layer 320 may be a p-type semiconductor having a second conductivity type.
  • the second semiconductor layer 320 AlxGayIn1-x-yN (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x+y ⁇ 1) may include a semiconductor material having a formula.
  • it may be any one or more of AlGaInN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, and InN doped with p-type.
  • the second semiconductor layer 320 may be doped with a second conductivity type dopant.
  • the second conductivity type dopant may be Mg, Zn, Ca, Se, Ba, or the like.
  • the second semiconductor layer 320 may be p-GaN doped with p-type Mg.
  • the length of the second semiconductor layer 320 may range from 0.05 ⁇ m to 0.10 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the first semiconductor layer 310 and the second semiconductor layer 320 are configured as one layer, but the present invention is not limited thereto.
  • the first semiconductor layer 310 and the second semiconductor layer 320 may have a larger number of layers, such as a clad layer or a TSBR (Tensile strain barrier reducing) layer. It may further include.
  • the active layer 330 is disposed between the first semiconductor layer 310 and the second semiconductor layer 320.
  • the active layer 330 may include a material having a single or multiple quantum well structure.
  • the active layer 330 includes a material having a multiple quantum well structure, a plurality of quantum layers and well layers may be alternately stacked with each other.
  • the active layer 330 may emit light by combination of an electron-hole pair according to an electric signal applied through the first semiconductor layer 310 and the second semiconductor layer 320.
  • the active layer 330 when the active layer 330 emits light in a blue wavelength band, it may include a material such as AlGaN or AlGaInN.
  • the active layer 330 when the active layer 330 has a structure in which quantum layers and well layers are alternately stacked in a multiple quantum well structure, the quantum layer may include a material such as AlGaN or AlGaInN, and the well layer may include a material such as GaN or AlInN.
  • the active layer 330 includes AlGaInN as a quantum layer and AlInN as a well layer, and as described above, the active layer 330 is a blue light having a center wavelength band in the range of 450 nm to 495 nm. Can emit
  • the active layer 330 may have a structure in which a semiconductor material having a high band gap energy and a semiconductor material having a small band gap energy are alternately stacked with each other, or the wavelength band of the emitted light.
  • Other Group 3 to 5 semiconductor materials may be included according to the present invention.
  • the light emitted by the active layer 330 is not limited to light in the blue wavelength band, and in some cases, light in the red and green wavelength bands may be emitted.
  • the length of the active layer 330 may range from 0.05 ⁇ m to 0.10 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the light emitted from the active layer 330 may be emitted not only to the outer surface of the light emitting device 300 in the longitudinal direction, but also to both side surfaces.
  • the light emitted from the active layer 330 is not limited in directionality in one direction.
  • the electrode layer 370 may be an ohmic contact electrode. However, the present invention is not limited thereto, and may be a Schottky contact electrode.
  • the electrode layer 370 may include a conductive metal.
  • the electrode layer 370 is aluminum (Al), titanium (Ti), indium (In), gold (Au), silver (Ag), ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), and ITZO ( Indium Tin-Zinc Oxide) may contain at least any one.
  • the electrode layer 370 may include a semiconductor material doped with n-type or p-type.
  • the electrode layer 370 may include the same material or different materials, but is not limited thereto.
  • the insulating layer 380 is disposed to surround the outer surfaces of the plurality of semiconductors described above.
  • the insulating layer 380 may be disposed to surround at least an outer surface of the active layer 330, and may extend in one direction in which the light emitting element 300 extends.
  • the insulating layer 380 may perform a function of protecting the members.
  • the insulating layer 380 may be formed to surround side surfaces of the members, and both ends of the light emitting device 300 in the longitudinal direction may be exposed.
  • the insulating layer 380 is formed to extend in the longitudinal direction of the light emitting device 300 to cover from the first semiconductor layer 310 to the electrode layer 370, but is not limited thereto.
  • the insulating layer 380 may cover only an outer surface of a part of the conductive semiconductor including the active layer 330, or may partially expose the outer surface of the electrode layer 370 by covering only a part of the outer surface of the electrode layer 370.
  • the insulating layer 380 may be formed to have a rounded top surface in cross section in a region adjacent to at least one end of the light emitting device 300.
  • the thickness of the insulating layer 380 may range from 10 nm to 1.0 ⁇ m, but is not limited thereto. Preferably, the thickness of the insulating layer 380 may be about 40 nm.
  • the insulating layer 380 is a material having insulating properties, for example, silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy), aluminum nitride (AlN), It may contain aluminum oxide (Al2O3), and the like. Accordingly, an electrical short that may occur when the active layer 330 directly contacts an electrode through which an electrical signal is transmitted to the light emitting device 300 can be prevented. In addition, since the insulating layer 380 includes the active layer 330 to protect the outer surface of the light emitting device 300, it is possible to prevent a decrease in luminous efficiency.
  • the outer surface of the insulating layer 380 may be surface-treated.
  • the light emitting element 300 may be sprayed onto the electrode in a state dispersed in a predetermined ink to be aligned.
  • the surface of the insulating layer 380 may be hydrophobic or hydrophilic.
  • the light emitting device 300 may include a plurality of wavelength conversion materials 385 disposed on the insulating layer 380.
  • the wavelength converting material 385 may convert or shift light having a specific center wavelength band and incident light into light having a different center wavelength band.
  • the wavelength converting material 385 is disposed on the insulating layer 380 and when light emitted from the active layer 330 of the light emitting device 300 is incident, the light may be converted or shifted into light of a different wavelength band to be emitted.
  • FIG. 2 is an enlarged view of portion A of FIG. 1.
  • 3 is a schematic diagram illustrating that light emitted from a light emitting device is emitted according to an exemplary embodiment.
  • the light emitting device 300 includes a plurality of wavelength conversion materials 385, and the wavelength conversion material 385 is disposed to cover the outer surface of the insulating layer 380.
  • the wavelength conversion materials 385 may be disposed on the insulating layer 380 to cover the entire surface, and may be randomly disposed in contact with each other or separated from each other.
  • the wavelength conversion material 385 may form one layer covering at least a portion of the insulating layer 380. However, it is not limited thereto.
  • the wavelength conversion material 385 may be disposed only in a partial area of the insulating layer 380.
  • the wavelength conversion material 385 may be disposed only on the insulating layer 380 surrounding the outer surface of the active layer 330 so that the light emitted from the active layer 330 of the light emitting device 300 is incident. .
  • a region in which the wavelength conversion material 385 is disposed on the insulating layer 380 may at least overlap the active layer 330.
  • the wavelength converting material 385 disposed on the insulating layer 380 may emit light at least in the lateral direction of the light emitting device 300.
  • the light-emitting device 300 having a shape extending in one direction may include a wavelength converting material 385 disposed on the insulating layer 380 to emit light of a specific wavelength band in a direction different from the extended direction.
  • the present invention is not limited thereto, and directions of light emitted from the wavelength converting material 385 of the light emitting device 300 may vary.
  • the light-emitting device 300 may be manufactured by forming the insulating layer 380 during the manufacturing process and then performing a process of disposing the wavelength conversion material 385 on the insulating layer 380.
  • the wavelength conversion material 385 may be disposed on the insulation layer 380 by forming a physical bond between the insulation layer 380 and the wavelength conversion material 385 or by forming a chemical bond.
  • the insulation layer The wavelength conversion material 385 may be directly synthesized on the 380. This will be described later.
  • the wavelength conversion material 385 may have a spherical shape or an elliptical shape, but is not particularly limited.
  • the wavelength converting material 385 may be a quantum dot, a quantum rod, or a phosphor.
  • the wavelength conversion material 385 may be a quantum dot that emits light in a specific wavelength band while electrons transition from a conduction band to a valence band.
  • the quantum dot may be a semiconductor nanocrystalline material.
  • the quantum dots may have a specific band gap according to their composition and size to absorb light and then emit light having a unique wavelength.
  • Examples of the semiconductor nanocrystals of the quantum dots include group IV nanocrystals, II-VI compound nanocrystals, III-V group compound nanocrystals, IV-VI group nanocrystals, or a combination thereof.
  • Group II-VI compounds include binary compounds selected from the group consisting of CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS, and mixtures thereof; Mixtures of InZnP, AgInS, CuInS, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgTe, MgZnS, and HgSeTe, MgZnS and HgZnS A three-element compound selected from the group consisting of; And HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS,
  • the group III-V compound is a binary compound selected from the group consisting of GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, and mixtures thereof;
  • Group IV-VI compounds include a binary compound selected from the group consisting of SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe, and mixtures thereof; A three-element compound selected from the group consisting of SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe, and mixtures thereof; And SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe, and may be selected from the group consisting of a quaternary element compound selected from the group consisting of a mixture thereof.
  • the group IV element may be selected from the group consisting of Si, Ge, and mixtures thereof.
  • the group IV compound may be a binary compound selected from the group consisting of SiC, SiGe, and mixtures thereof.
  • the two-element compound, the three-element compound, or the quaternary element compound may be present in the particle at a uniform concentration, or may be present in the same particle by partially dividing the concentration distribution into different states.
  • one quantum dot may have a core/shell structure surrounding another quantum dot. The interface between the core and the shell may have a concentration gradient that decreases toward the center of the concentration of elements present in the shell.
  • the quantum dot may have a core-shell structure including a core including the aforementioned nanocrystal and a shell surrounding the core.
  • the shell of the quantum dot may serve as a protective layer for maintaining semiconductor properties by preventing chemical modification of the core and/or a charging layer for imparting electrophoretic properties to the quantum dot.
  • the shell may be a single layer or multiple layers.
  • the interface between the core and the shell may have a concentration gradient that decreases toward the center of the concentration of elements present in the shell. Examples of the shell of the quantum dot include metal or non-metal oxides, semiconductor compounds, or a combination thereof.
  • the metal or non-metal oxide is a binary compound such as SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO, or MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4 And CoMn2O4 may be exemplified, but the present invention is not limited thereto.
  • the semiconductor compounds include CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, AlSb, etc.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the diameter Dp1 of the wavelength conversion material 385 may range from several nanometers (nm) to tens of nanometers (nm). As an example, the diameter Dp1 of the wavelength conversion material 385 may range from 1% to 10% of the diameter of the light emitting device 300. However, it is not limited thereto.
  • light L having a specific central wavelength band may be emitted from the active layer 330 of the light emitting device 300.
  • the light L emitted from the active layer 330 travels in a random direction without a directionality, so that at least some of the light L may be incident on the insulating layer 380.
  • Light incident on the insulating layer 380 may be incident on the wavelength converting material 385 through the insulating layer 380, and the wavelength converting material 385 converts the light L emitted from the active layer 330 into a different center wavelength band. It can be converted into light (L') having and emitted.
  • light L emitted from the active layer 330 and light L′ emitted to the outer surface of the light emitting device 300 may have different central wavelength bands.
  • the active layer 330 of the light emitting device 300 may emit light by combining an electron-hole pair according to an electric signal transmitted from the first semiconductor layer 310 and the second semiconductor layer 320.
  • the active layer 330 may include a material such as AlGaN and AlGaInN, and may emit blue light having a central wavelength band ranging from 450 nm to 495 nm.
  • the light emitting device 300 may emit green light or red light according to a material constituting the active layer 330.
  • the light emitting device 300 may be manufactured through an epitaxial growth process.
  • a process of growing the active layer 330 each including a different component ratio or material may be performed. That is, in order to manufacture the light emitting device 300 including the active layer 330 that emits light of a color different from that of blue light, an epitaxial growth process under different conditions is required, and production cost and yield may be low.
  • the light-emitting device 300 includes an active layer 330 that emits light of the same color, but the active layer 330 is formed by different wavelength conversion materials 385 disposed on the insulating layer 380.
  • the light (L) emitted from may be converted into light (L') having a different central wavelength band.
  • the light-emitting device 300 may emit light in different central wavelength bands according to the type of the wavelength conversion material 385 even though the active layer 330 emits light in the same central wavelength band. Accordingly, even if only the epitaxial growth process under specific conditions is performed, the light emitting device 300 that emits light of various colors can be manufactured by adjusting the wavelength conversion material 385.
  • the light emitting device 300 includes an active layer 330 that emits blue light having a center wavelength band in the range of 450 nm to 495 nm, and when blue light is incident, the center wavelength band has a range of 495 nm to 570 nm.
  • a wavelength conversion material 385 for converting green light or red light having a center wavelength band of 620 nm to 750 nm may be included.
  • the present invention is not limited thereto, and the wavelength conversion material 385 may be converted into light having a center wavelength band other than green light or red light.
  • the display device 10 includes an active layer 330 that emits blue light, but includes different light emitting devices 300 that emit the same as blue light or light of a different central wavelength band. can do.
  • the wavelength conversion material is omitted, and the first light emitting element 301 (shown in FIG. 21) that emits the first light L1 emitted from the active layer 330 to the outside, A second light-emitting element 302 (shown in FIG. 21) that emits a second light (L2) to the outside including a one wavelength conversion material and a third light (L3) including a second wavelength conversion material A third light-emitting device 303 (shown in FIG. 21) may be included.
  • the display device 10 may include the same type of active layer 330, but may include light emitting devices 300 that emit different light, and thus the display device 10 may display various colors.
  • the wavelength conversion material 385 may have a full width of half maximum (FWHM) emission wavelength spectrum of about 45 nm or less, or about 40 nm or less, or about 30 nm or less of emitted light, and the light emitting device 300
  • the display device 10 including a may further improve color purity and color reproducibility of a displayed color.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating that a light emitting device is disposed on an electrode according to an exemplary embodiment.
  • the light emitting element 300 included in the display device 10 is disposed on the first electrode 210 and the second electrode 220 disposed on the target substrate SUB.
  • the first electrode 210 and the second electrode 220 may be disposed to face each other while being spaced apart from each other on the target substrate SUB.
  • the light-emitting element 300 may have a shape extending in one direction, and the direction in which the light-emitting element 300 is extended may be the same as a direction in which the first electrode 210 and the second electrode 220 are spaced apart.
  • the light emitting device 300 may be disposed between the first electrode 210 and the second electrode 220 so that the extended direction is parallel to the upper surface of the target substrate SUB. In some embodiments, both ends of the light emitting device 300 may be disposed on the first electrode 210 and the second electrode 220. Although not shown in FIG. 4, the light emitting device 300 is electrically connected to the first electrode 210 and the second electrode 220, receives a predetermined electric signal from them, and receives light of a specific wavelength in the active layer 330. L) can be released.
  • the light L emitted from the active layer 330 of the light emitting device 300 may proceed in a random direction without any direction. At least a portion of the light L emitted from the active layer 330 is incident on the wavelength conversion material 385, and the wavelength conversion material 385 converts the light L incident from the active layer 330 to light of a different wavelength (L). ') and can be released.
  • the light L'emitted by the wavelength conversion material 385 may be emitted from the active layer 330 to be emitted in various directions regardless of the incident direction of the incident light L.
  • the light L'emitted from the wavelength conversion material 385 may proceed in various directions, including a direction perpendicular to the extended direction of the light emitting device 300, that is, the upper direction of the target substrate SUB. .
  • the first semiconductor layer 310, the active layer 330, and the second semiconductor layer 320 of the light emitting device 300 are sequentially disposed in one direction in which the light emitting device 300 extends.
  • at least a portion of the light L'emitted to the outside may proceed in a direction different from the one direction. Even if the light-emitting device 300 is disposed in a horizontal direction on the target substrate SUB, the light-emitting device 300 may emit light of a specific wavelength band in the upper direction of the target substrate SUB.
  • the light emitting device 300 has different central wavelength bands between the light L emitted from the active layer 330 and the light L′ emitted to the outside of the light emitting device 300, so the same active layer 330 It is possible to display various colors by using the light emitting device 300 including the wavelength conversion material 385 different from each other. A more detailed description of the display device 10 including the light emitting element 300 will be described later with reference to other drawings.
  • the light emitting device 300 may have a length h of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m or 2 ⁇ m to 6 ⁇ m, and preferably 3 ⁇ m to 5 ⁇ m. I can.
  • the diameter of the light emitting device 300 may be in the range of 300 nm to 700 nm, and the aspect ratio of the light emitting device 300 may be 1.2 to 100.
  • the present invention is not limited thereto, and the plurality of light emitting devices 300 included in the display device 10 may have different diameters according to a composition difference of the active layer 330.
  • the diameter of the light emitting device 300 may have a range of about 500 nm.
  • 5 to 11 are schematic diagrams illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an exemplary embodiment.
  • a method of manufacturing the light emitting device 300 is a semiconductor rod including a plurality of semiconductor layers 310 and 320, an active layer 330, and an insulating layer 380 on a lower substrate 2000 (shown in FIG. 5). Forming (ROD, shown in FIG. 9) and forming a wavelength converting material 385 on the insulating layer 380 and separating the semiconductor rod ROD from the lower substrate 2000 may be included.
  • the light emitting device 300 may include a semiconductor rod ROD grown on a lower substrate through an epitaxial growth method.
  • the semiconductor rod ROD may include a first semiconductor layer 310, a second semiconductor layer 320, an active layer 330, an electrode layer 370, and an insulating layer 380. Thereafter, a wavelength converting material 385 may be formed on the insulating layer 380 of the semiconductor rod ROD, and the semiconductor rod ROD may be separated from the lower substrate to manufacture the light emitting device 300.
  • a lower substrate including a base substrate 2100, a buffer material layer 2200 formed on the base substrate 2100, and a separation layer 2300 formed on the buffer material layer 2200 (2000) and the semiconductor structure 3000 formed on the lower substrate 2000 are prepared.
  • the lower substrate 2000 may have a structure in which the base substrate 2100, the buffer material layer 1200, and the separation layer 2300 are sequentially stacked.
  • the base substrate 2100 may include a sapphire substrate (Al 2 O 3 ) and a transparent substrate such as glass.
  • the present invention is not limited thereto, and may be formed of a conductive substrate such as GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, and GaAs.
  • a case where the base substrate 2100 is a sapphire substrate (Al 2 O 3 ) will be described.
  • the thickness of the base substrate 2100 is not particularly limited, but as an example, the base substrate 2100 may have a thickness ranging from 400 ⁇ m to 1500 ⁇ m.
  • a plurality of semiconductor layers are formed on the base substrate 2100.
  • a plurality of semiconductor layers grown by an epitaxial method may be formed by growing a seed crystal.
  • the method of forming the semiconductor layer includes electron beam deposition, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), plasma laser deposition (PLD), and dual thermal evaporation (Dual -type thermal evaporation), sputtering, metal-organic chemical vapor deposition (Metal organic chemical vapor deposition, MOCVD), and the like, and preferably, metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD).
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • PLD plasma laser deposition
  • dual thermal evaporation Dual evaporation
  • sputtering metal-organic chemical vapor deposition
  • MOCVD metal-organic chemical vapor deposition
  • MOCVD metal-organic chemical vapor deposition
  • MOCVD metal-organic chemical vapor deposition
  • the precursor material for forming a plurality of semiconductor layers is not particularly limited within a range that can be normally selected to form a target material.
  • the precursor material may be a metal precursor including an alkyl group such as a methyl group or an ethyl group.
  • it may be a compound such as trimethyl gallium (Ga(CH 3 ) 3 ), trimethyl aluminum (Al(CH 3 ) 3 ), triethyl phosphate ((C 2 H 5 ) 3 PO 4 ), but is not limited thereto. Does not.
  • a method of forming a plurality of semiconductor layers, a process condition, etc. will be omitted and described, and a sequence and a stacked structure of a method of manufacturing the light emitting device 300 will be described in detail.
  • a buffer material layer 2200 is formed on the base substrate 2100. Although the drawing shows that one layer of the buffer material layer 2200 is stacked, it is not limited thereto, and a plurality of layers may be formed.
  • the buffer material layer 2200 may be disposed to reduce a difference in lattice constant between the first semiconductor 3100 and the base substrate 2100.
  • the buffer material layer 2200 may include an undoped semiconductor, may include substantially the same material as the first semiconductor 3100, but may be a material that is not doped with n-type or p-type. .
  • the buffer material layer 2200 may be at least one of undoped InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, and InN, but is not limited thereto.
  • the buffer material layer 2200 may be omitted depending on the base substrate 2100.
  • the buffer material layer 2200 including an undoped semiconductor is formed on the base substrate 2100 will be described.
  • a separation layer 2300 may be disposed on the buffer material layer 2200.
  • the separation layer 2300 may include a material capable of smoothly growing crystals of the first semiconductor 3100.
  • the separation layer 2300 may include at least one of an insulating material and a conductive material.
  • the separation layer 2300 may include silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), silicon oxynitride (SiO x N y ), etc. as an insulating material, and ITO, IZO, IGO , ZnO, graphene, graphene oxide, etc. may be included. However, it is not limited thereto.
  • the separation layer 2300 may be removed in a step described later, and accordingly, the light emitting device 300 formed on the separation layer 2300 may be separated from the lower substrate 2000.
  • the step of removing the separation layer 2300 may be performed by a chemical separation method (CLO), and accordingly, the end surface of the light emitting device 300 may have the same flat surface as the surface of the separation layer 2300.
  • the separation layer 2300 may be an etching stopper between the semiconductor structure 3000 and the buffer material layer 2200 in a process of etching the semiconductor structure 3000.
  • the semiconductor structure 3000 is disposed on the separation layer 2300.
  • the semiconductor structure 3000 may include a first semiconductor 3100, an active layer 3300, a second semiconductor 3200, and an electrode material layer 3700.
  • the plurality of material layers included in the semiconductor structure 3000 may be formed by performing a conventional process as described above, and the layers stacked on the semiconductor structure 3000 may correspond to respective layers of the light emitting device 300. have. That is, these may include the same materials as the first semiconductor layer 310, the active layer 330, the second semiconductor layer 320, and the electrode layer 370 of the light emitting device 300, respectively.
  • a detailed description of each layer of the semiconductor structure 3000 will be omitted.
  • the semiconductor structure 3000 is etched in a direction perpendicular to the lower substrate 2000 to form a semiconductor crystal 3000 ′.
  • the step of vertically etching the semiconductor structure 3000 to form the semiconductor crystal 3000 ′ may include an etching process that may be performed in a conventional manner.
  • the forming of the semiconductor crystal 3000 ′ includes forming the etch mask layer 1600 and the etch pattern layer 1700 on the semiconductor structure 3000, and the pattern of the etch pattern layer 1700 According to the method, the semiconductor structure 3000 may be etched, and the etching mask layer 1600 and the etching pattern layer 1700 may be removed.
  • the etch mask layer 1600 may serve as a mask for continuously etching a plurality of layers of the semiconductor structure 3000.
  • the etch mask layer 1600 may include a first etch mask layer 1610 including an insulating material and a second etch mask layer 1620 including a metal.
  • the first etch mask layer 1610 may include oxide or nitride as an insulating material.
  • the insulating material may be, for example, silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), or silicon oxynitride (SiOxNy).
  • the thickness of the first etching mask layer 1610 may range from 0.5 ⁇ m to 1.5 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the second etch mask layer 1620 is disposed on the first etch mask layer 1620.
  • the second etch mask layer 1620 may be a hard mask layer.
  • the second etch mask layer 1620 may include a material capable of performing the role of a mask for continuous etching of the semiconductor structure 3000, and for example, may include a metal such as chromium (Cr).
  • the thickness of the second etch mask layer 1620 may range from 30 nm to 150 nm, but is not limited thereto.
  • An etch pattern layer 1700 may be disposed on the etch mask layer 1600.
  • the etch pattern layer 1700 may include at least one nano-pattern spaced apart from each other.
  • the etching pattern layer 1700 may include polymers, polystyrene spheres, silica spheres, or the like, but is not particularly limited as long as it is a material capable of forming a pattern.
  • the etching pattern layer 1700 contains a polymer
  • a conventional method capable of forming a pattern using a polymer may be employed.
  • the etch pattern layer 1700 including a polymer may be formed by a method such as photolithography, e-beam lithography, and nanoimprint lithography.
  • the etch pattern layer 1700 may be formed by nanoimprint lithography, and the nanopattern of the etch pattern layer 1700 may include a nanoimprint resin.
  • the resin is a fluorinated monomer, an acrylate monomer, dipentaerythritol hexaacrylate, dipropylene glycol diacrylate, polyethylene glycol phenyl ether acrylate ( poly(ethylene glycol) phenyletheracrylate), butylated hydroxy toluene (BHT), 1-hydroxy-cyclohexylphenylketone (Irgacure 184), and the like, but are limited thereto. It is not.
  • the semiconductor structure 3000 is etched along the etching pattern layer 1700 to form a semiconductor crystal 3000 ′.
  • the semiconductor crystal 3000 ′ formed by etching the semiconductor structure 3000 may include the first semiconductor layer 310, the second semiconductor layer 320, the active layer 330, and the electrode layer 370 of the light emitting device 300. I can.
  • the process of etching the semiconductor structure 3000 may be performed by a conventional method.
  • the etching process may be a dry etching method, a wet etching method, a reactive ion etching method (Reactive ion etching, RIE), an inductively coupled plasma reactive ion etching method (ICP-RIE), or the like.
  • reactive ion etching Reactive ion etching, RIE
  • ICP-RIE inductively coupled plasma reactive ion etching method
  • the etching etchant may be Cl 2 or O 2 . However, it is not limited thereto.
  • the semiconductor structure 3000 is etched in a direction perpendicular to the lower substrate 2000 to form an etch hole to form the semiconductor crystal 3000 ′.
  • the present invention is not limited thereto, and the step of forming the semiconductor crystal 3000 ′ may be performed through a plurality of etching processes. A detailed description of this will be omitted.
  • an insulating film 380 partially surrounding the outer surface of the semiconductor crystal 3000 ′ is formed to form a semiconductor rod ROD.
  • the insulating film 380 forms an insulating film 3800 surrounding the outer surface of the semiconductor crystal 3000', and the insulating film 3800 is partially exposed so that the upper surface of the electrode layer 370 is exposed. It can be formed by removing it.
  • the insulating film 3800 is an insulating material formed on the outer surface of the semiconductor rod ROD, and may be formed by applying or immersing an insulating material on the outer surface of the vertically etched semiconductor crystal 3000 ′. However, it is not limited thereto.
  • the insulating film 3800 may be formed by atomic layer deposition (ALD).
  • the insulating film 3800 may also be formed on the side surface and the upper surface of the semiconductor crystal 3000 ′, and on the separation layer 2300 exposed in a region where the semiconductor crystal 3000 ′ is spaced apart. A portion of the insulating film 3800 may be removed in a subsequent process to expose the upper surface of the electrode layer 370, and at the same time, the insulating film 3800 disposed on the separation layer 2300 may be partially removed.
  • the insulating film 3800 may be partially processed by dry etching, which is anisotropic etching, or etching back.
  • the semiconductor rod ROD may be separated from the lower substrate 2000 by removing the separation layer 2300.
  • Separating the semiconductor rod ROD may include removing the separation layer 2300 by a chemical separation method CLO.
  • a wet etching process may be performed using a separation etchant such as hydrofluoric acid (HF) or buffered oxide etch (BOE), but is not limited thereto.
  • HF hydrofluoric acid
  • BOE buffered oxide etch
  • a light emitting device 300 may be manufactured by forming a wavelength converting material 385 on the insulating layer 380 of the semiconductor rod ROD.
  • the step of forming the wavelength conversion material 385 on the insulating layer 380 is not particularly limited.
  • the method of manufacturing the light emitting device 300 may include separating the semiconductor rod ROD from the lower substrate 2000 and then attaching the wavelength converting material 385 on the insulating layer 380. .
  • the wavelength conversion material 385 may include a quantum dot material.
  • the light emitting device 300 immerses the semiconductor rod ROD in the solution S in which the wavelength conversion material 385 is dispersed, so that the wavelength conversion material 385 May be manufactured by attaching to the insulating layer 380.
  • the process of immersing the semiconductor rod ROD in the solution S may be performed after separating the semiconductor rod ROD from the lower substrate 2000.
  • the semiconductor rod ROD is dispersed in the solution S, and the wavelength converting material 385 is attached on the insulating layer 380 to form the light emitting device 300.
  • the semiconductor rod ROD may be immersed in the solution S while attached to the lower substrate 2000.
  • the semiconductor rod ROD after forming the light emitting device 300 by attaching the wavelength converting material 385 on the insulating layer 380, it may be separated from the lower substrate 2000.
  • the insulating layer 380, the electrode layer 370, and the exposed outer surfaces of the first semiconductor layer 310 may contact the solution S in which the wavelength conversion material 385 is dispersed.
  • the insulating layer 380 including an insulating material may form a relatively strong attractive force with the wavelength conversion material 385. Accordingly, when the semiconductor rod ROD is immersed in the solution S, the wavelength converting material 385 may be mostly attached to the outer surface of the insulating layer 380.
  • the display device 10 may include the light emitting device 300 including the wavelength converting material 385 described above.
  • the light emitting device 300 may be prepared in a dispersed state in a solution S including the wavelength converting material 385 and may be sprayed onto the electrode in a manufacturing process of the display device 10. That is, according to an embodiment, the light emitting device 300 may be manufactured in a state dispersed in the solution S together with the wavelength conversion material 385.
  • the wavelength converting material 385 may be attached to the insulating layer 380 before separating the semiconductor rod ROD from the lower substrate 2000.
  • the wavelength converting material 385 may be used as an insulating layer. It can also be synthesized directly on 380.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a part of a method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment.
  • the process of forming or attaching the wavelength conversion material 385 on the insulating layer 380 of the semiconductor rod ROD may be performed before separating the semiconductor rod ROD from the lower substrate 2000. . Even if the semiconductor rod ROD is attached to the lower substrate 2000 and immersed in the solution S, the wavelength converting material 385 forms a relatively strong attractive force with the insulating film 380 of the semiconductor rod ROD. Can be attached to 380.
  • the semiconductor rod (ROD) may form the light emitting device 300 by attaching the wavelength conversion material 385 to the insulating layer 380, and the light emitting device 300 removes the separation layer 2300 in a subsequent process to form the lower substrate. (2000).
  • the manufacturing method of the light emitting device 300 shown in FIG. 12 is different from that of FIG. 10 in that the lower substrate 2000 to which the semiconductor rod ROD is attached is immersed in the solution S in which the wavelength conversion material 385 is dispersed. There is this. Detailed description of this is the same as described above, and thus will be omitted.
  • FIG. 13 and 14 are schematic diagrams illustrating a part of a method of manufacturing a light emitting device according to still another embodiment.
  • the light emitting device 300 according to an exemplary embodiment may be manufactured by directly synthesizing the wavelength conversion material 385 on the insulating layer 380.
  • the manufacturing method of the light emitting device 300 according to the present exemplary embodiment is the same as the exemplary embodiment of FIG. 11 except that the wavelength converting material 385 is synthesized and formed on the insulating layer 380.
  • overlapping descriptions will be omitted and will be described focusing on differences.
  • the wavelength conversion material 385 may include a quantum dot material, and the quantum dot material may have a core/shell structure in which one quantum dot surrounds another quantum dot.
  • a quantum dot material having a core/shell structure is formed by adsorbing the first precursor 385a, which is a material constituting the core part, to the target surface, and then reacting the second precursor 385b, which is a material constituting the shell part, with the first precursor 385a. Can be.
  • the semiconductor rod ROD including the insulating layer 380 is immersed in the first solution S1 in which the first precursor 385a is dispersed.
  • the first precursor 385a may be adsorbed while forming an attractive force with a material included in the insulating layer 380 of the semiconductor rod ROD.
  • the semiconductor rod ROD to which the first precursor 385a is attached on the insulating layer 380 is immersed in the second solution S2 in which the second precursor 385b is dispersed.
  • a wavelength converting material 385 is formed.
  • the second precursor 385b may react with the first precursor 385a attached to the insulating layer 380 of the semiconductor rod ROD in the second solution S2 to form the wavelength conversion material 385.
  • the wavelength conversion material 385 may be directly synthesized on the insulating layer 380 to manufacture the light emitting device 300.
  • a step of cleaning the semiconductor rod ROD may be performed before immersing the semiconductor rod ROD to which the first precursor 385a is adsorbed in the second solution S2. However, it is not limited thereto.
  • the method of manufacturing the light emitting device 300 described above with reference to FIGS. 13 and 14 may be equally applied to the method described above with reference to FIG. 12. That is, the light emitting device 300 performs a process of continuously immersing the semiconductor rod ROD in the first solution S1 and the second solution S2 before separating the semiconductor rod ROD from the lower substrate 2000, thereby forming a wavelength conversion material 385. ) May be formed and then separated from the lower substrate 2000. A detailed description of this will be omitted.
  • the light emitting device 300 may be manufactured through the method described above.
  • the light-emitting device 300 includes an active layer 330 that emits light of a specific wavelength band through the same epitaxial growth process, but the wavelength band of light emitted to the outside according to the wavelength conversion material 385 disposed on the insulating layer 380 is It can be different.
  • the method of manufacturing the light emitting device 300 is a light emitting device that emits light of various colors by varying the type of the wavelength conversion material 385 even if the same epitaxial growth process is performed only and the same active layer 330 is included.
  • the device 300 can be manufactured. Accordingly, the manufacturing process cost of the light emitting device 300 can be reduced, and the production yield can be improved.
  • 15 is a schematic diagram illustrating an enlarged insulating layer of a light emitting device according to another exemplary embodiment. 16 is a schematic diagram illustrating that light emitted from the light emitting device of FIG. 15 is emitted.
  • the light emitting device 300 may further include a scattering body 386 disposed on the insulating layer 380.
  • the light-emitting device 300 according to the present embodiment is the same as the light-emitting device 300 of FIG. 1 except that it further includes a scattering body 386.
  • overlapping descriptions will be omitted and will be described focusing on differences.
  • the scattering body 386 may include a material capable of scattering at least a portion of incident light.
  • the scattering body 386 may be a light scattering particle, and in some embodiments, the scattering body 386 may be a metal oxide particle or an organic particle.
  • the metal oxide include titanium oxide (TiO2), zirconium oxide (ZrO2), aluminum oxide (Al2O3), indium oxide (In2O3), zinc oxide (ZnO), or tin oxide (SnO2), and the organic particles
  • the material include acrylic resins or urethane resins.
  • the scattering body 386 according to an exemplary embodiment may have a diameter Dp2 greater than the diameter Dp1 of the wavelength conversion material 385, but is not limited thereto.
  • the scattering body 386 can scatter light in a random direction regardless of the incident direction of the light L'without substantially converting the wavelength of the light L'emitted from the wavelength conversion material 385. have. As shown in FIG. 16, at least a part of light L emitted from the active layer 330 of the light emitting device 300 is incident on the wavelength conversion material 385, and the wavelength conversion material 385 is the light L ) Can be emitted by converting it into light (L') having a different central wavelength band.
  • the light L'emitted from the wavelength conversion material 385 emits light in a random direction irrespective of the incident direction of the light L incident from the active layer 330, and at least some of them are scattering bodies 386 ) Can be entered.
  • the scattering body 386 may scatter light L'emitted from the wavelength conversion material 385 and incident in a random direction irrespective of the incident direction. Accordingly, the light emitting device 300 according to an exemplary embodiment may emit light L'in a random direction with respect to the side surface of the insulating layer 380, and the light L'emitted from the light emitting device 300 ) Side visibility can be improved.
  • 17 is a schematic diagram illustrating an enlarged insulating layer of a light emitting device according to another exemplary embodiment.
  • the light emitting device 300 may further include a ligand 387 coupled to the insulating layer 380, and the wavelength conversion material 385 may be coupled to the ligand 387.
  • the light-emitting device 300 according to the present embodiment is the same as the light-emitting device 300 of FIG. 1 except that it further includes a ligand 387 coupled to the insulating layer 380.
  • overlapping descriptions will be omitted and will be described focusing on differences.
  • the outer surface of the insulating layer 380 may be surface-treated.
  • the surface treatment of the insulating layer 380 may be a surface treatment for maintaining a state in which the light emitting device 300 is not aggregated and dispersed in the ink, but in some embodiments, a ligand is applied to the insulating layer 380 of the light emitting device 300. 387) may be a surface treatment for bonding.
  • the wavelength conversion material 385 of the light emitting device 300 may be physically or chemically adsorbed on the insulating layer 380 and disposed.
  • the number of wavelength converting materials 385 disposed on the insulating layer 380 is not sufficient, at least some of the light emitted from the active layer 330 of the light emitting device 300 is not incident on the wavelength converting material 385 and goes to the outside. It may be released.
  • the light emitting device 300 may be emitted by mixing light emitted from the active layer 330 and the light converted by the wavelength conversion material 385, and the color purity of the light emitting device 300 may be lowered.
  • the light emitting device 300 further includes a ligand 387 that is bonded to the insulating layer 380 and capable of forming a chemical bond with the wavelength conversion material 385 to convert wavelengths disposed on the insulating layer 380
  • the density of the material 385 can be increased.
  • the kind of ligand 387 is not particularly limited. Although not specifically shown in the drawings, in some embodiments, the ligand 387 may form a chemical bond with the first functional group and the wavelength conversion material 385 capable of forming a chemical bond with the material included in the insulating layer 380. It may contain a second functional group. However, it is not limited thereto.
  • the structure of the light emitting device 300 is not limited to that shown in FIG. 1 and may have other structures.
  • FIG. 18 is a schematic diagram of a light emitting device according to another embodiment.
  • the light-emitting device 300 ′ may have a shape extending in one direction, but may have a partially inclined side surface. That is, the light emitting device 300 ′ according to the exemplary embodiment may have a partially conical shape.
  • the light emitting device 300 ′ may be formed so that a plurality of layers are not stacked in one direction, and each layer surrounds an outer surface of any other layer.
  • the light-emitting device 300 ′ of FIG. 18 is the same as the light-emitting device 300 of FIG. 1 except that the shapes of each layer are partially different.
  • the same content will be omitted and the differences will be described.
  • the first semiconductor layer 310 ′ may extend in one direction and both ends may be formed to be inclined toward the center.
  • the first semiconductor layer 310 ′ of FIG. 18 may have a rod-shaped or cylindrical body portion, and a conical end portion formed above and below the body portion, respectively.
  • the upper end of the main body may have a steeper slope than the lower end.
  • the active layer 330 ′ is disposed to surround the outer surface of the body portion of the first semiconductor layer 310 ′.
  • the active layer 330 ′ may have an annular shape extending in one direction.
  • the active layer 330 ′ may not be formed on the upper and lower portions of the first semiconductor layer 310 ′. That is, the active layer 330 ′ may contact only the parallel side surfaces of the first semiconductor layer 310 ′.
  • the second semiconductor layer 320 ′ is disposed to surround the outer surface of the active layer 330 ′ and the upper end of the first semiconductor layer 310 ′.
  • the second semiconductor layer 320 ′ may include an annular body portion extending in one direction and an upper end portion formed to have an inclined side surface. That is, the second semiconductor layer 320 ′ may directly contact the parallel side surface of the active layer 330 ′ and the inclined upper end of the first semiconductor layer 310 ′. However, the second semiconductor layer 320 ′ is not formed at the lower end of the first semiconductor layer 310 ′.
  • the electrode layer 370 ′ is disposed to surround the outer surface of the second semiconductor layer 320 ′. That is, the shape of the electrode layer 370 ′ may be substantially the same as the second semiconductor layer 320 ′. That is, the electrode layer 370 ′ may be in full contact with the outer surface of the second semiconductor layer 320 ′.
  • the insulating layer 380 ′ may be disposed to surround outer surfaces of the electrode layer 370 ′ and the first semiconductor layer 310 ′.
  • the insulating layer 380 ′ includes the electrode layer 370 ′ and may directly contact the lower end of the first semiconductor layer 310 ′ and the exposed lower end of the active layer 330 ′ and the second semiconductor layer 320 ′. .
  • the light emitting device 300 converts the light L emitted from the active layer 330 including the wavelength conversion material 385 or the scattering body 386 into light L'having a different wavelength band. Can be released.
  • the display device 10 may include at least one light emitting element 300 to display light of a specific wavelength band.
  • FIG. 19 is a schematic plan view of a display device according to an exemplary embodiment.
  • the display device 10 displays a moving image or a still image.
  • the display device 10 may refer to all electronic devices that provide a display screen. For example, televisions, notebooks, monitors, billboards, Internet of Things, mobile phones, smart phones, tablet PCs (Personal Computers), electronic watches, smart watches, watch phones, head mounted displays, mobile communication terminals, which provide display screens, An electronic notebook, an electronic book, a portable multimedia player (PMP), a navigation device, a game machine, a digital camera, a camcorder, and the like may be included in the display device 10.
  • PMP portable multimedia player
  • the display device 10 includes a display panel that provides a display screen.
  • Examples of the display panel include an LED display panel, an organic light emitting display panel, a quantum dot emission display panel, a plasma display panel, and a field emission display panel.
  • a display panel a case in which an LED display panel is applied is exemplified, but is not limited thereto, and if the same technical idea is applicable, it may be applied to other display panels.
  • the shape of the display device 10 may be variously modified.
  • the display device 10 may have a shape such as a long horizontal rectangle, a long vertical rectangle, a square, a square with a round corner (vertex), other polygons, and circles.
  • the shape of the display area DA of the display device 10 may also be similar to the overall shape of the display device 10. In FIG. 19, the display device 10 and the display area DA having an elongated rectangular shape are illustrated.
  • the display device 10 may include a display area DA and a non-display area NDA.
  • the display area DA is an area in which a screen can be displayed
  • the non-display area NDA is an area in which the screen is not displayed.
  • the display area DA may be referred to as an active area
  • the non-display area NDA may be referred to as an inactive area.
  • the display area DA may generally occupy the center of the display device 10.
  • the display area DA may include a plurality of pixels PX.
  • the plurality of pixels PX may be arranged in a matrix direction.
  • the shape of each pixel PX may be a rectangular or square shape in plan, but is not limited thereto, and each side may be a rhombus shape inclined with respect to the first direction DR1.
  • Each of the pixels PX may include one or more light-emitting elements 300 that emit light of a specific wavelength band to display a specific color.
  • 20 is a schematic plan view of one pixel of a display device according to an exemplary embodiment.
  • each of the plurality of pixels PX may include a first sub-pixel PX1, a second sub-pixel PX2, and a third sub-pixel PX3.
  • the first sub-pixel PX1 emits light of a first color
  • the second sub-pixel PX2 emits light of a second color
  • the third sub-pixel PX3 emits light of a third color.
  • the first color may be blue
  • the second color may be green
  • the third color may be red
  • each sub-pixel PXn may emit light of the same color.
  • FIG. 20 illustrates that the pixel PX includes three sub-pixels PXn, the present invention is not limited thereto, and the pixel PX may include a larger number of sub-pixels PXn.
  • first, second, etc. are used to refer to each component, but this is used to simply distinguish the components, and does not necessarily mean the corresponding component. That is, the configuration defined as first, second, etc. is not necessarily limited to a specific structure or location, and other numbers may be assigned depending on the case. Accordingly, the numbers assigned to each component may be described through the drawings and the following description, and it is a matter of course that the first component mentioned below may be a second component within the technical idea of the present invention.
  • Each of the sub-pixels PXn of the display device 10 may include an area defined as a light emitting area EMA.
  • the first sub-pixel PX1 is the first emission area EMA1
  • the second sub-pixel PX2 is the second emission area EMA2
  • the third sub-pixel PX3 is the third emission area EMA2.
  • the light-emitting area EMA may be defined as an area in which the light-emitting element 300 included in the display device 10 is disposed to emit light of a specific wavelength band.
  • the light-emitting device 300 includes an active layer 330, and the active layer 330 may emit light of a specific wavelength band without direction.
  • each sub-pixel PXn includes an area in which the light-emitting element 300 is disposed, and is a region adjacent to the light-emitting element 300 and includes a region in which light emitted from the light-emitting element 300 is emitted. can do. Further, the present invention is not limited thereto, and the light emitting area EMA may also include a region in which light emitted from the light emitting device 300 is reflected or refracted by another member to be emitted.
  • the plurality of light-emitting elements 300 may be disposed in each sub-pixel PXn, and may form a light-emitting area EMA including an area in which they are disposed and an area adjacent thereto.
  • each of the sub-pixels PXn of the display device 10 may include a non-emission area defined as an area other than the emission area EMA.
  • the non-emission area may be defined as a region in which the light emitting device 300 is not disposed and the light emitted from the light emitting device 300 does not reach and thus does not emit light.
  • Each sub-pixel PXn of the display device 10 includes a plurality of electrodes 210 and 220, a light emitting element 300, a plurality of banks 410, 420, 430 (shown in FIG. 22), and at least one insulating layer ( 510, 520, 550 (shown in FIG. 22) may be included.
  • the plurality of electrodes 210 and 220 may be electrically connected to the light emitting devices 300 and may receive a predetermined voltage so that the light emitting device 300 emits light of a specific wavelength range. In addition, at least a portion of each of the electrodes 210 and 220 may be utilized to form an electric field in the sub-pixel PXn to align the light emitting device 300.
  • the plurality of electrodes 210 and 220 may include a first electrode 210 and a second electrode 220.
  • the first electrode 210 may be a pixel electrode separated for each sub-pixel PXn
  • the second electrode 220 may be a common electrode connected in common along each sub-pixel PXn.
  • One of the first electrode 210 and the second electrode 220 may be an anode electrode of the light emitting device 300, and the other may be a cathode electrode of the light emitting device 300.
  • the present invention is not limited thereto, and vice versa.
  • the first electrode 210 and the second electrode 220 extend in the first direction DR1 and are disposed in the first direction DR1 in the electrode stem portions 210S and 220S and the electrode stem portions 210S and 220S, respectively. It may include at least one electrode branch portion 210B and 220B extending and branching in the second direction DR2, which is a direction crossing the.
  • the first electrode 210 extends in the first direction DR1 and is branched from the first electrode stem 210S and the first electrode stem 210S and extends in the second direction DR2. It may include a first electrode branch portion 210B.
  • Both ends of the first electrode stem 210S of an arbitrary pixel are spaced apart between the sub-pixels PXn and terminate, but the adjacent sub-pixels in the same row (e.g., adjacent in the first direction DR1)
  • the first electrode stem part 210S may be substantially on the same straight line. Since both ends of the first electrode stem portions 210S disposed in each sub-pixel PXn are spaced apart from each other, different electrical signals may be applied to each of the first electrode branch portions 210B, and the first electrode branch portions ( 210B) can each be driven separately.
  • the first electrode branch portion 210B is branched from at least a portion of the first electrode stem portion 210S and is disposed to extend in the second direction DR2, and the second electrode branch portion 210B is disposed to face the first electrode stem portion 210S. It may be terminated in a state spaced apart from the electrode stem part 220S.
  • the second electrode 220 extends in the first direction DR1 and is spaced apart from the first electrode stem portion 210S and the second direction DR2 to face the second electrode stem portion 220S and the second electrode stem portion.
  • a second electrode branch portion 220B branched at 220S and extending in the second direction DR2 may be included.
  • the second electrode stem portion 220S may be connected to the second electrode stem portion 220S of another sub-pixel PXn whose other end portion is adjacent in the first direction DR1. That is, unlike the first electrode stem portion 210S, the second electrode stem portion 220S extends in the first direction DR1 and may be disposed to cross each sub-pixel PXn.
  • the second electrode stem 220S crossing each sub-pixel PXn is formed at the outer portion of the display area DA where each pixel PX or the sub-pixels PXn is disposed, or in the non-display area NDA. It can be connected to a portion extending in the direction.
  • the second electrode branch portion 220B may be spaced apart from and faced with the first electrode branch portion 210B, and may be terminated while being spaced apart from the first electrode stem portion 210S.
  • the second electrode branch portion 220B may be connected to the second electrode stem portion 220S, and an end portion in an extended direction may be disposed in the sub-pixel PXn in a state spaced apart from the first electrode stem portion 210S. .
  • first electrode branch portions 210B are disposed in each sub-pixel PXn, and one second electrode branch portion 220B is disposed therebetween, but is not limited thereto.
  • first electrode 210 and the second electrode 220 do not necessarily have only a shape extending in one direction, and may be disposed in various structures.
  • the first electrode 210 and the second electrode 220 may have a partially curved or bent shape, and one electrode may be disposed to surround the other electrode.
  • the first electrode 210 and the second electrode 220 are at least partially spaced apart from each other to face each other, so that if a space in which the light emitting element 300 is disposed is formed therebetween, the structure or shape in which they are disposed is not particularly limited. I can.
  • first electrode 210 and the second electrode 220 may each pass through a contact hole, for example, a first electrode contact hole CNTD and a second electrode contact hole CNTS, respectively, through the circuit element layer of the display device 10.
  • PAL shown in Fig. 22
  • a first electrode contact hole CNTD is formed for each first electrode stem 210S of each sub-pixel PXn
  • a second electrode contact hole CNTS crosses each sub-pixel PXn. It is shown that only one is formed in the second electrode stem 220S.
  • the present invention is not limited thereto, and in some cases, the second electrode contact hole CNTS may also be formed for each sub-pixel PXn.
  • the plurality of banks 410, 420, and 430 are external banks 430 disposed at a boundary between each sub-pixel PXn, and disposed under each electrode 210, 220 adjacent to the center of each sub-pixel PXn.
  • a plurality of internal banks 410 and 420 may be included. Although the plurality of internal banks 410 and 420 are not shown in the drawing, the first internal bank 410 and the second internal bank 420 are respectively under the first electrode branch part 210B and the second electrode branch part 220B. ) Can be placed. Description of these will be described later with reference to other drawings.
  • the outer bank 430 may be disposed at a boundary between each sub-pixel PXn. Each end portion of the plurality of first electrode stem portions 210S may be spaced apart from each other with respect to the external bank 430 to end.
  • the outer bank 430 may extend in the second direction D2 and may be disposed at the boundary of the sub-pixels PXn arranged in the first direction D1.
  • the present invention is not limited thereto, and the outer bank 430 may extend in the first direction D1 and may be disposed at the boundary of the sub-pixels PXn arranged in the second direction D2.
  • the outer bank 430 may include the same material as the inner banks 410 and 420 and may be formed at the same time in one process.
  • the plurality of light emitting devices 300 may be disposed between the first electrode 210 and the second electrode 220. As shown in the drawing, the light emitting devices 300 may be disposed between the first electrode branch portion 210B and the second electrode branch portion 220B. At least some of the plurality of light emitting devices 300 may have one end electrically connected to the first electrode 210 and the other end electrically connected to the second electrode 220. Both ends of the light-emitting device 300 may be disposed to be placed on the first electrode branch portion 210B and the second electrode branch portion 220B, respectively, but are not limited thereto. In some cases, the light emitting device 300 may be disposed between both ends so as not to overlap with the first electrode 210 and the second electrode 220.
  • the plurality of light emitting devices 300 are disposed to be spaced apart from each other between the electrodes 210 and 220 and may be aligned substantially parallel to each other.
  • the interval at which the light-emitting elements 300 are separated is not particularly limited.
  • a plurality of light-emitting devices 300 may be arranged adjacent to each other to form a group, and other plurality of light-emitting devices 300 may be grouped in a state spaced apart at a predetermined interval, and have non-uniform density but oriented in one direction. Can also be aligned.
  • the light-emitting element 300 has a shape extending in one direction, and the direction in which each electrode, for example, the first electrode branch 210B and the second electrode branch 220B, is extended and the light emitting device
  • the direction in which 300 extends may be substantially vertical.
  • the present invention is not limited thereto, and the light emitting device 300 may be disposed at an angle without being perpendicular to the direction in which the first electrode branch portion 210B and the second electrode branch portion 220B extend.
  • the light emitting device 300 may emit light of different wavelength bands to the outside even if the wavelength conversion material 385 is included and the same active layer 330 is included.
  • light emitted from the active layer 330 and the light emitted to the outside of the light emitting device 300 are the same as the light emitted from the first light emitting device 301 and the active layer 330.
  • Light emitted to the outside of the light emitting device 300 may include a second light emitting device 302 and a third light emitting device 303 having different central wavelength bands.
  • 21 is a schematic cross-sectional view of a display device according to an exemplary embodiment.
  • the display device 10 includes a first light-emitting device 301 disposed in a first sub-pixel PX1, a second light-emitting device 302 disposed in a second sub-pixel PX2, and a third light-emitting device. It may include a third light emitting device 303 disposed on the sub-pixel PX3.
  • the first light-emitting device 301 includes an active layer 330 that emits first light L1 having a first wavelength in a center wavelength band, but the wavelength conversion material 385 may not be disposed on the insulating layer 380. . That is, in the first light emitting device 301, the light emitted from the active layer 330 is not converted by the wavelength conversion material 385 and may be emitted to the outside of the first light emitting device 301.
  • the present invention is not limited thereto, and the scattering body 386 may be disposed on the insulating layer 380 in the first light emitting device 301. Accordingly, the first light L1 of the first light emitting device 301 may be emitted from the first sub-pixel PX1.
  • the second light emitting device 302 includes an active layer 330 that emits a first light L1, and is disposed on the insulating layer 380 and transmits the first light L1 to a first light having a center wavelength band different from the first wavelength. It may include a first wavelength conversion material that converts the second light L2 of two wavelengths. In the second light-emitting device 302, the first light L1 emitted from the active layer 330 is incident on the first wavelength conversion material, is converted into second light L2, and is emitted to the outside of the second light-emitting device 302 Can be. Accordingly, the second light L2 of the second light emitting device 302 may be emitted from the second sub-pixel PX2.
  • the third light-emitting device 303 includes an active layer 330 that emits first light L1, and is disposed on the insulating film 380, and the center wavelength band of the first light L1 is a first wavelength and a second wavelength. It may include a second wavelength conversion material that converts into third light L3 having a third wavelength different from the wavelength.
  • the first light L1 emitted from the active layer 330 is incident on the second wavelength conversion material, is converted into third light L3, and is emitted to the outside of the third light-emitting element 303 Can be. Accordingly, the third light L3 of the third light emitting device 303 may be emitted from the third sub-pixel PX3.
  • each of the first wavelength conversion material and the second wavelength conversion material may be formed of quantum dots.
  • the size of the particles of the quantum dots constituting the first wavelength conversion material may be different from the size of the quantum dots constituting the second wavelength conversion material.
  • the display device 10 includes an active layer 330 that emits the same light, respectively, but the first light emitting device 301, the second light emitting device 302, and the It may include 3 light-emitting elements 303.
  • the first light-emitting device 301, the second light-emitting device 302, and the third light-emitting device 303 may each include an active layer 330 that emits first light L1, and on the insulating layer 380
  • the first light L1 may be converted into second light L2 or third light L3 through the arranged wavelength conversion material 385 and then emitted. Accordingly, the display device 10 can display light of various colors by using the light-emitting element 300 including the same active layer 330 to change the type of the wavelength conversion material 385 disposed on the insulating layer 380. have.
  • the first light L1 is blue light having a central wavelength band ranging from 450 nm to 495 nm
  • the second light L2 is green light having a central wavelength band ranging from 495 nm to 570 nm
  • the third light (L3) may be red light having a central wavelength band ranging from 620 nm to 752 nm.
  • the first light L1, the second light L2, and the third light L3 may be light of different colors or light of the same color, but the center wavelength band may be different from the above range.
  • the display device 10 may include a first insulating layer 510 covering at least a portion of the first electrode 210 and the second electrode 220.
  • the first insulating layer 510 may be disposed on each sub-pixel PXn of the display device 10.
  • the first insulating layer 510 may be disposed to substantially cover each sub-pixel PXn entirely, and may extend and be disposed in other adjacent sub-pixels PXn.
  • the first insulating layer 510 may be disposed to cover at least a portion of the first electrode 210 and the second electrode 220.
  • the first insulating layer 510 includes a portion of the first electrode 210 and the second electrode 220, specifically, the first electrode branch 210B and the second electrode branch 220B. It can be arranged to expose some areas of the.
  • the display device 10 includes a circuit element layer PAL positioned under each of the electrodes 210 and 220, and at least a portion of each of the electrodes 210 and 220 and the light emitting element 300.
  • a second insulating layer 520 shown in FIG. 22
  • a passivation layer 550 shown in FIG. 22
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along lines Xa-Xa', Xb-Xb', and Xc-Xc' of FIG. 20.
  • 22 illustrates only a cross section of the second sub-pixel PX2, but the same may be applied to the other pixel PX or the sub-pixel PXn. 22 is a cross-sectional view illustrating one end and the other end of the light emitting device 300.
  • the display device 10 may include a circuit device layer PAL and an emission layer EML.
  • the circuit element layer PAL includes the substrate 110, the buffer layer 115, the light blocking layer BML, the first and second transistors 120 and 140, and the emission layer EML is the first and second transistors. It may include a plurality of electrodes 210 and 220 disposed above the 120 and 140, a light emitting device 300, and a plurality of insulating layers 510, 520, 550, and the like.
  • the substrate 110 may be an insulating substrate.
  • the substrate 110 may be made of an insulating material such as glass, quartz, or polymer resin. Further, the substrate 110 may be a rigid substrate, but may be a flexible substrate capable of bending, folding, rolling, or the like.
  • the light blocking layer BML may be disposed on the substrate 110.
  • the light blocking layer BML may include a first light blocking layer BML1 and a second light blocking layer BML2.
  • the first light blocking layer BML1 may be electrically connected to the first drain electrode 123 of the first transistor 120 to be described later.
  • the second light blocking layer BML2 may be electrically connected to the second drain electrode 143 of the second transistor 140.
  • the first light blocking layer BML1 and the second light blocking layer BML2 overlap with the first active material layer 126 of the first transistor 120 and the second active material layer 146 of the second transistor 140, respectively Are arranged to be
  • the first and second light blocking layers BML1 and BML2 may include a light-blocking material to prevent light from entering the first and second active material layers 126 and 146.
  • the first and second light blocking layers BML1 and BML2 may be formed of an opaque metal material that blocks light transmission.
  • the present invention is not limited thereto, and in some cases, the light blocking layer BML may be omitted.
  • the buffer layer 115 is disposed on the light blocking layer BML and the substrate 110.
  • the buffer layer 115 may be disposed to cover the entire substrate 110 including the light blocking layer BML.
  • the buffer layer 115 may prevent diffusion of impurity ions, prevent penetration of moisture or outside air, and may perform a surface planarization function.
  • the buffer layer 115 may insulate the light blocking layer BML and the first and second active material layers 126 and 146 from each other.
  • a semiconductor layer is disposed on the buffer layer 115.
  • the semiconductor layer may include a first active material layer 126 of the first transistor 120, a second active material layer 146 of the second transistor 140, and an auxiliary layer 163.
  • the semiconductor layer may include polycrystalline silicon, single crystal silicon, or oxide semiconductor.
  • the first active material layer 126 may include a first doped region 126a, a second doped region 126b, and a first channel region 126c.
  • the first channel region 126c may be disposed between the first doped region 126a and the second doped region 126b.
  • the second active material layer 146 may include a third doped region 146a, a fourth doped region 146b, and a second channel region 146c.
  • the second channel region 146c may be disposed between the third doped region 146a and the fourth doped region 146b.
  • the first active material layer 126 and the second active material layer 146 may include polycrystalline silicon. Polycrystalline silicon may be formed by crystallizing amorphous silicon.
  • the crystallization method examples include RTA (Rapid thermal annealing) method, SPC (Solid phase crystallization) method, ELA (Excimer laser annealing) method, MILC (Metal induced crystallization) method, SLS (Sequential lateral solidification) method, etc. It is not limited thereto.
  • the first active material layer 126 and the second active material layer 146 may include single crystal silicon, low-temperature polycrystalline silicon, amorphous silicon, or the like.
  • the first doped region 126a, the second doped region 126b, the third doped region 146a, and the fourth doped region 146b are formed of the first active material layer 126 and the second active material layer 146. Some regions may be regions doped with impurities. However, it is not limited thereto.
  • a first gate insulating layer 150 is disposed on the semiconductor layer.
  • the first gate insulating layer 150 may be disposed to cover the buffer layer 115 including a semiconductor layer.
  • the first gate insulating layer 150 may function as a gate insulating layer of the first and second transistors 120 and 140.
  • a first conductive layer is disposed on the first gate insulating layer 150.
  • the first conductive layer is a first gate electrode 121 disposed on the first active material layer 126 of the first transistor 120 on the first gate insulating layer 150 and a second active layer of the second transistor 140
  • a second gate electrode 141 disposed on the material layer 146 and a power line 161 disposed on the auxiliary layer 163 may be included.
  • the first gate electrode 121 overlaps the first channel region 126c of the first active material layer 126
  • the second gate electrode 141 is a second channel region of the second active material layer 146 ( 146c).
  • An interlayer insulating layer 170 is disposed on the first conductive layer.
  • the interlayer insulating layer 170 may function as an interlayer insulating layer.
  • the interlayer insulating layer 170 may include an organic insulating material and may perform a surface planarization function.
  • a second conductive layer is disposed on the interlayer insulating layer 170.
  • the second conductive layer includes a first drain electrode 123 and a first source electrode 124 of the first transistor 120, and a second drain electrode 143 and a second source electrode 144 of the second transistor 140. , And a power electrode 162 disposed on the power line 161.
  • the first drain electrode 123 and the first source electrode 124 are formed in the first doped region of the first active material layer 126 through a contact hole penetrating the interlayer insulating layer 170 and the first gate insulating layer 150. 126a) and the second doped region 126b, respectively.
  • the second drain electrode 143 and the second source electrode 144 are formed in a third doped region of the second active material layer 146 through a contact hole penetrating the interlayer insulating layer 170 and the first gate insulating layer 150. 146a) and the fourth doped region 146b, respectively.
  • the first drain electrode 123 and the second drain electrode 143 may be electrically connected to the first light blocking layer BML1 and the second light blocking layer BML2, respectively, through another contact hole.
  • the via layer 200 is disposed on the second conductive layer.
  • the via layer 200 may include an organic insulating material and may perform a surface planarization function.
  • a plurality of banks 410, 420, 430, a plurality of electrodes 210, 220, and a light emitting device 300 may be disposed on the via layer 200.
  • the plurality of banks 410, 420, and 430 include inner banks 410 and 420 that are spaced apart from each other in each sub-pixel PXn and an outer bank 430 that is disposed at the boundary of neighboring sub-pixels PXn. can do.
  • the external bank 430 has a function of preventing ink from crossing the boundary of the sub-pixel PXn when the display device 10 is manufactured, when the light emitting device 300 sprays dispersed ink using an inkjet printing device. Can be done. However, it is not limited thereto.
  • the plurality of internal banks 410 and 420 may include a first internal bank 410 and a second internal bank 420 disposed adjacent to the center of each sub-pixel PXn.
  • the first internal bank 410 and the second internal bank 420 are disposed to face each other while being spaced apart.
  • the first electrode 210 may be disposed on the first inner bank 410 and the second electrode 220 may be disposed on the second inner bank 420. Referring to FIGS. 20 and 22, it may be understood that a first electrode branch portion 210B is disposed on the first internal bank 410 and a second electrode branch portion 220B is disposed on the second internal bank 420. .
  • the first internal bank 410 and the second internal bank 420 may be disposed to extend in the second direction DR2 within each sub-pixel PXn. Although not shown in the drawing, as the first internal bank 410 and the second internal bank 420 extend in the second direction DR2, they may extend toward the neighboring sub-pixel PXn in the second direction DR2. I can. However, the present invention is not limited thereto, and the first internal bank 410 and the second internal bank 420 may be disposed for each sub-pixel PXn to form a pattern on the front surface of the display device 10.
  • the plurality of banks 410, 420, and 430 may include polyimide (PI), but are not limited thereto.
  • the first internal bank 410 and the second internal bank 420 may have a structure in which at least a portion of the via layer 200 protrudes.
  • the first inner bank 410 and the second inner bank 420 may protrude upward based on a plane on which the light emitting element 300 is disposed, and at least a portion of the protruded portion may have an inclination.
  • the protruding shapes of the first inner bank 410 and the second inner bank 420 are not particularly limited.
  • the plurality of electrodes 210 and 220 may be disposed on the via layer 200 and the internal banks 410 and 420. As described above, each of the electrodes 210 and 220 includes electrode stem portions 210S and 220S and electrode branch portions 210B and 220B.
  • Line Xa-Xa' of FIG. 20 represents the first electrode stem portion 210S
  • line Xb-Xb' of FIG. 20 represents the first electrode branch portion 210B and the second electrode branch portion 220B
  • the Xc-Xc' line is a line that crosses the second electrode stem 220S. That is, the first electrode 210 disposed in the Xa-Xa' area of FIG.
  • the electrode 220 is a first electrode branch portion 210B and a second electrode branch portion 220B, respectively, and the second electrode 220 disposed in the Xc-Xc' region of FIG. 22 is a second electrode stem portion 220S.
  • Each of the electrode stem portions 210S and 220S and each of the electrode branch portions 210B and 220B may form the first electrode 210 and the second electrode 220.
  • Part of the first electrode 210 and the second electrode 220 may be disposed on the via layer 200, and some regions may be disposed on the first inner bank 410 and the second inner bank 420. have.
  • the first electrode stem portion 210S of the first electrode 210 and the second electrode stem portion 220S of the second electrode 220 extend in the first direction DR1
  • the bank 410 and the second internal bank 420 may extend in the second direction DR2 and may also be disposed in the sub-pixel PXn adjacent to the second direction DR2.
  • the first electrode stem 210S and the second electrode stem 220S extending in the first direction DR1 of the first electrode 210 and the second electrode 220 It may partially overlap with the bank 410 and the second internal bank 420.
  • the present invention is not limited thereto, and the first electrode stem portion 210S and the second electrode stem portion 220S may not overlap with the first inner bank 410 and the second inner bank 420.
  • a first electrode contact hole CNDT partially exposing the first drain electrode 123 of the first transistor 120 through the via layer 200 in the first electrode stem 210S of the first electrode 210 Can be formed.
  • the first electrode 210 may contact the first drain electrode 123 through the first electrode contact hole CNTD.
  • the first electrode 210 is electrically connected to the first drain electrode 123 of the first transistor 120 to receive a predetermined electric signal.
  • the second electrode stem portion 220S of the second electrode 220 may extend in one direction and may be disposed in a non-emission area where the light-emitting elements 300 are not disposed.
  • a second electrode contact hole CNTS may be formed in the second electrode stem 220S to penetrate through the via layer 200 to expose a part of the power electrode 162.
  • the second electrode 220 may contact the power electrode 162 through the second electrode contact hole CNTS.
  • the second electrode 220 may be electrically connected to the power electrode 162 to receive a predetermined electric signal from the power electrode 162.
  • a partial region of the first electrode 210 and the second electrode 220 is a first internal bank 410 and a second internal bank ( 420).
  • the first electrode branch portion 210B of the first electrode 210 is disposed to cover the first internal bank 410
  • the second electrode branch portion 220B of the second electrode 220 is formed in the second internal bank ( It may be disposed to cover the 420. Since the first internal bank 410 and the second internal bank 420 are disposed to be spaced apart from each other at the center of each sub-pixel PXn, the first electrode branch 210B and the second electrode branch 220B are also They can be arranged spaced apart.
  • a plurality of light-emitting elements 300 are provided in a region between the first electrode 210 and the second electrode 220, that is, in a space where the first electrode branch portion 210B and the second electrode branch portion 220B are spaced apart and face each other. Can be placed.
  • each of the electrodes 210 and 220 may include a transparent conductive material.
  • each of the electrodes 210 and 220 may include a material such as Indium Tin Oxide (ITO), Indium Zinc Oxide (IZO), and Indium Tin-Zinc Oxide (ITZO), but is not limited thereto.
  • each of the electrodes 210 and 220 may include a conductive material having high reflectivity.
  • each of the electrodes 210 and 220 may include a metal such as silver (Ag), copper (Cu), or aluminum (Al) as a material having a high reflectance. In this case, light incident on each of the electrodes 210 and 220 may be reflected to emit light in the upper direction of each sub-pixel PXn.
  • the electrodes 210 and 220 may have a structure in which one or more layers of a transparent conductive material and a metal layer having a high reflectivity are stacked, or may be formed as a single layer including them.
  • each of the electrodes 210 and 220 has a stacked structure of ITO/silver (Ag)/ITO/IZO, or an alloy containing aluminum (Al), nickel (Ni), lanthanum (La), etc. Can be However, it is not limited thereto.
  • the first insulating layer 510 is disposed on the via layer 200, the first electrode 210 and the second electrode 220.
  • the first insulating layer 510 is disposed to partially cover the first electrode 210 and the second electrode 220.
  • the first insulating layer 510 is disposed to cover most of the upper surfaces of the first electrode 210 and the second electrode 220, but may expose a portion of the first electrode 210 and the second electrode 220.
  • the first insulating layer 510 includes a portion of the top surfaces of the first electrode 210 and the second electrode 220, for example, the top surface of the first electrode branch 210B disposed on the first internal bank 410 and the second electrode.
  • the first insulating layer 510 is substantially formed entirely on the via layer 200, and may include an opening partially exposing the first electrode 210 and the second electrode 220.
  • the opening of the first insulating layer 510 may be positioned so that relatively flat top surfaces of the first electrode 210 and the second electrode 220 are exposed.
  • a step may be formed between the first insulating layer 510 and the second electrode 220 so that a portion of the upper surface thereof is depressed.
  • the first insulating layer 510 includes an inorganic insulating material, and the first insulating layer 510 disposed to cover the first electrode 210 and the second electrode 220 is disposed below. A part of the upper surface may be depressed by the step of the member.
  • the light emitting device 300 disposed on the first insulating layer 510 between the first electrode 210 and the second electrode 220 may form an empty space between the recessed upper surfaces of the first insulating layer 510. I can.
  • the light emitting device 300 may be disposed to be partially spaced apart from the top surface of the first insulating layer 510, and a material constituting the second insulating layer 520 to be described later may be filled in the space.
  • the first insulating layer 510 may form a flat top surface so that the light emitting device 300 is disposed.
  • the upper surface may extend in one direction toward the first electrode 210 and the second electrode 220 and may end at the inclined side of the first electrode 210 and the second electrode 220. That is, the first insulating layer 510 may be disposed in a region where each of the electrodes 210 and 220 overlaps the inclined side surfaces of the first internal bank 410 and the second internal bank 420.
  • the contact electrode 260 to be described later makes contact with the exposed regions of the first electrode 210 and the second electrode 220 and smoothly with the end of the light emitting element 300 on the flat upper surface of the first insulating layer 510. I can contact you.
  • the first insulating layer 510 may protect the first electrode 210 and the second electrode 220 and insulate them from each other. In addition, it is possible to prevent the light emitting device 300 disposed on the first insulating layer 510 from being damaged by direct contact with other members.
  • the shape and structure of the first insulating layer 510 is not limited thereto.
  • the light emitting device 300 may be disposed on the first insulating layer 510 between the electrodes 210 and 220.
  • at least one light emitting device 300 may be disposed on the first insulating layer 510 disposed between the respective electrode branches 210B and 220B.
  • the present invention is not limited thereto, and although not shown in the drawing, at least some of the light emitting devices 300 disposed in each sub-pixel PXn may be disposed in a region other than between the respective electrode branches 210B and 220B.
  • the light emitting device 300 may be disposed at a position where a partial region overlaps the electrodes 210 and 220.
  • the light-emitting element 300 is disposed on each end of the first electrode branch portion 210B and the second electrode branch portion 220B facing each other, and is electrically connected to each electrode 210 and 220 through the contact electrode 260. Can be connected.
  • each sub-pixel PXn includes an active layer 330 that emits light L having the same wavelength, but the wavelength converting material 385 or scattering body 386 disposed on the insulating layer 380 According to this, the light-emitting elements 300 emitting light L1, L2, and L3 of different wavelengths may be disposed.
  • the first sub-pixel PX1 in which the first light emitting element 301 is disposed is shown, but it is obvious that the same can be applied to the second sub-pixel PX2 and the third sub-pixel PX3. .
  • a plurality of layers may be disposed in a horizontal direction on the via layer 200.
  • the light-emitting element 300 of the display device 10 includes a first semiconductor layer 310, a second semiconductor layer 320, and an active layer 330, which are horizontal to the via layer 200. It can be arranged sequentially in the direction. However, it is not limited thereto. The order in which the plurality of layers of the light-emitting element 300 are arranged may be in the opposite direction. In some cases, when the light-emitting element 300 has a different structure, the plurality of layers are arranged in a direction perpendicular to the via layer 200. It can also be placed.
  • the second insulating layer 520 may be partially disposed on the light emitting device 300.
  • the second insulating layer 520 may be disposed to partially surround the outer surface of the light emitting device 300.
  • the second insulating layer 520 may protect the light emitting device 300 and at the same time perform a function of fixing the light emitting device 300 in a manufacturing process of the display device 10.
  • some of the materials of the second insulating layer 520 may be disposed between the lower surface of the light emitting device 300 and the first insulating layer 510.
  • the second insulating layer 520 may be formed to fill a space between the first insulating layer 510 and the light emitting element 300 formed during the manufacturing process of the display device 10. Accordingly, the second insulating layer 520 may be formed to surround the outer surface of the light emitting device 300.
  • the second insulating layer 520 may be disposed to extend in the second direction DR2 between the first electrode branch portion 210B and the second electrode branch portion 220B on a plane.
  • the second insulating layer 520 may have a planar island shape or a linear shape on the via layer 200.
  • the contact electrode 260 is disposed on each of the electrodes 210 and 220 and the second insulating layer 520.
  • the first contact electrode 261 and the second contact electrode 262 may be disposed spaced apart from each other on the second insulating layer 520.
  • the second insulating layer 520 may insulate each other so that the first contact electrode 261 and the second contact electrode 262 do not directly contact each other.
  • the plurality of contact electrodes 260 may be disposed to extend in the second direction DR2 on a plane, but may be disposed to be spaced apart from each other in the first direction DR1.
  • the contact electrode 260 may contact at least one end of the light emitting device 300, and the contact electrode 260 is electrically connected to the first electrode 210 or the second electrode 220 to receive an electric signal. I can.
  • the contact electrode 260 may include a first contact electrode 261 and a second contact electrode 262.
  • the first contact electrode 261 is disposed on the first electrode branch portion 210B, contacts one end of the light emitting element 300, and the second contact electrode 262 is on the second electrode branch portion 220B. It is disposed, and may contact the other end of the light-emitting device 300.
  • the first contact electrode 261 may contact a partial exposed area of the first electrode 210 on the first internal bank 410, and the second contact electrode 262 is formed on the second internal bank 420. 2
  • the electrode 220 may be in contact with an exposed partial area.
  • the contact electrode 260 may transmit an electric signal transmitted from each of the electrodes 210 and 220 to the light emitting device 300.
  • the contact electrode 260 may include a conductive material.
  • it may include ITO, IZO, ITZO, aluminum (Al), and the like. However, it is not limited thereto.
  • the passivation layer 550 may be disposed on the first contact electrode 261, the second contact electrode 262, and the second insulating layer 520.
  • the passivation layer 550 may function to protect members disposed on the via layer 200 from an external environment.
  • first insulating layer 510, second insulating layer 520, and passivation layer 550 may include an inorganic insulating material or an organic insulating material.
  • first insulating layer 510, the second insulating layer 520, and the passivation layer 550 are silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy), and aluminum oxide ( Al2O3), aluminum nitride (AlN), and the like may contain inorganic insulating materials.
  • the first insulating layer 510, the second insulating layer 520 and the passivation layer 550 are organic insulating materials, such as acrylic resin, epoxy resin, phenol resin, polyamide resin, polyimide resin, unsaturated polyester resin. , Polyphenylene resin, polyphenylene sulfide resin, benzocyclobutene, cardo resin, siloxane resin, silsesquioxane resin, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polymethyl methacrylate-polycarbonate synthetic resin, etc. I can. However, it is not limited thereto.
  • the display device 10 may include a greater number of insulating layers. According to an exemplary embodiment, the display device 10 may further include a third insulating layer 530 disposed to protect the first contact electrode 261.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of a display device according to another exemplary embodiment.
  • the display device 10_1 may further include a third insulating layer 530_1 disposed on the first contact electrode 261_1.
  • the display device 10_1 according to the present exemplary embodiment further includes a third insulating layer 530_1, and at least a part of the second contact electrode 262_2 is disposed on the third insulating layer 530_1.
  • the display device 10_1 of FIG. 23 is disposed on the first contact electrode 261_1 and includes a third insulating layer 530_1 that electrically insulates the first contact electrode 261_1 and the second contact electrode 262_1 from each other.
  • the third insulating layer 530_1 is disposed so as to cover the first contact electrode 261_1, but does not overlap with a partial region of the light emitting device 350 so that the light emitting device 350 can be connected to the second contact electrode 262_1.
  • the third insulating layer 530_1 may partially contact the first contact electrode 261_1 and the second insulating layer 520_1 on the upper surface of the second insulating layer 520_1.
  • the third insulating layer 530_1 may be disposed on the second insulating layer 520_1 to cover one end of the first contact electrode 261_1. Accordingly, the third insulating layer 530_1 may protect the first contact electrode 261_1 and electrically insulate it from the second contact electrode 262_1.
  • a side surface of the third insulating layer 530_1 in a direction in which the second contact electrode 262_1 is disposed may be aligned with a side surface of the second insulating layer 520_1.
  • the third insulating layer 530_1 may include an inorganic insulating material like the first insulating layer 510.
  • the first contact electrode 261_1 may be disposed between the first electrode 210_1 and the third insulating layer 530_1, and the second contact electrode 262_1 may be disposed on the third insulating layer 530_1.
  • the second contact electrode 262_2 may partially contact the first insulating layer 510_1, the second insulating layer 520_1, the third insulating layer 530_1, the second electrode 220_1, and the light emitting element 300. have.
  • One end of the second contact electrode 262_1 in the direction in which the first electrode 210_1 is disposed may be disposed on the third insulating layer 530_1.
  • the passivation layer 550_1 may be disposed on the third insulating layer 530_1 and the second contact electrode 262_1 to protect them. Hereinafter, redundant descriptions will be omitted.
  • the display device 10 may not have a shape in which the first electrode 210 and the second electrode 220 necessarily extend in one direction.
  • the shape of the first electrode 210 and the second electrode 220 of the display device 10 is not particularly limited as long as they are spaced apart from each other to provide a space in which the light emitting elements 300 are disposed.
  • 24 is a plan view illustrating one pixel of a display device according to another exemplary embodiment.
  • the first electrode 210_2 and the second electrode 220_2 of the display device 10_2 has a curved shape, and the first electrode 210_2 has a curved shape.
  • the region may be spaced apart from and opposite to the curved region of the second electrode 220_2.
  • the display device 10_2 according to the present exemplary embodiment is different from the display device 10 of FIG. 20 in that the first electrode 210_2 and the second electrode 220_2 have different shapes.
  • overlapping descriptions will be omitted and will be described focusing on differences.
  • the first electrode 210_2 of the display device 10_2 of FIG. 24 may include a plurality of holes HOL.
  • the first electrode 210_2 may include a first hole HOL1, a second hole HOL2, and a third hole HOL3 arranged along the second direction DR2. have.
  • the present invention is not limited thereto, and the first electrode 210_2 may include a larger number of holes HOL, a smaller number, or only one hole HOL.
  • a description will be made by illustrating that the first electrode 210_2 includes the first hole HOL1, the second hole HOL2, and the third hole HOL3.
  • each of the first hole HOL1, the second hole HOL2, and the third hole HOL3 may have a circular planar shape.
  • the first electrode 210_2 may include a curved region formed by each of the holes HOL, and may face the second electrode 220_2 in the curved region.
  • this is exemplary and is not limited thereto.
  • Each of the first hole HOL1, the second hole HOL2, and the third hole HOL3 is not limited in shape as long as it can provide a space in which the second electrode 220_2 is disposed, as described later, For example, it may have a planar shape such as an ellipse, a polygon of a rectangle or more.
  • a plurality of second electrodes 220_2 may be disposed in each sub-pixel PXn.
  • three second electrodes 220_2 may be disposed corresponding to the first to third holes HOL1, HOL2, and HOL3 of the first electrode 210_2.
  • the second electrode 220_2 may be positioned in each of the first to third holes HOL1, HOL2, and HOL3, and may be surrounded by the first electrode 210_2.
  • the holes HOL of the first electrode 210_2 have a curved outer surface
  • the second electrodes 220_2 correspondingly disposed in the hole HOL of the first electrode 210_2 have an outer surface. It may have this curved shape and may be spaced apart from and face the first electrode 210_2.
  • the first electrode 210_2 may include holes HOL having a circular shape in plan view
  • the second electrode 220_2 may have a circular shape in plan view.
  • the first electrode 210_2 may face the curved surface of the region in which the hole HOL is formed is spaced apart from the curved outer surface of the second electrode 220_2.
  • the first electrode 210_2 may be disposed to surround the outer surface of the second electrode 220_2.
  • the light emitting devices 300 may be disposed between the first electrode 210_2 and the second electrode 220_2.
  • the display device 10_2 according to the present exemplary embodiment includes a second electrode 220_2 having a circular shape and a first electrode 210_2 disposed to surround the second electrode 220_2, and the plurality of light emitting devices 300 are second electrodes. It may be arranged along the outer surface of (220_2).
  • the light-emitting elements 300 have a shape extending in one direction, the light-emitting elements 300 arranged along the curved outer surface of the second electrode 220_2 in each sub-pixel PXn are extended.
  • the directions may be arranged to face different directions.
  • Each of the sub-pixels PXn may have various emission directions according to a direction in which the extended direction of the light emitting device 300 is directed.
  • the first electrode 210_2 and the second electrode 220_2 are arranged to have a curved shape, so that the light emitting elements 300 disposed therebetween face different directions. It is disposed, and the side visibility of the display device 10_2 may be improved.
  • 25 is a cross-sectional view illustrating a part of a display device including the light emitting element of FIG. 18.
  • FIG. 25 illustrates a part of a portion Xb-Xb' of FIG. 22 in the display device 10 including the light emitting element 300' of FIG. 18.
  • the display device 10 of FIG. 25 is the same as the display device 10 of FIG. 22 except that the structure of the light emitting element 300 ′ is different.
  • overlapping descriptions will be omitted, and descriptions will be made focusing on differences.
  • the light emitting device 300 ′ may include a plurality of layers and may be disposed between the first electrode 210 and the second electrode 220. A plurality of layers of the light emitting device 300 ′ may be disposed in a horizontal direction on the via layer 200. According to an embodiment, the light emitting device 300 ′ may be disposed such that the via layer 200 is parallel to a direction in which the body portion of the first semiconductor layer 310 ′ extends.
  • the light emitting device 300' includes an insulating layer 380', an electrode layer 370', a second semiconductor layer 320', an active layer 330', and a first semiconductor layer 310' on the first insulating layer 510 It may be sequentially disposed perpendicular to the via layer 200.
  • each layer of the light emitting device 300 ′ is formed to surround the outer surfaces of other layers, the light emitting device 300 ′ disposed on the display device 10 has a symmetrical structure around the first semiconductor layer 310 ′.
  • the order in which the plurality of layers of the light emitting device 300 ′ are arranged may be in the opposite direction. In some cases, when the light emitting device 300 ′ has a different structure, the plurality of layers are horizontal to the via layer 200. It can also be arranged in a direction.
  • a wavelength converting material 385 ′ may be disposed on the insulating layer 380 ′ along a region where the active layer 330 ′ is disposed. Most of the regions where the wavelength conversion material 385 ′ is disposed may overlap the active layer 330 ′. Accordingly, most of the light L generated by the active layer 330 ′ may be incident on the wavelength conversion material 385 ′, and the amount of light converted by the wavelength conversion material 385 ′ may be increased.
  • a portion of the insulating layer 380 ′ of the light emitting element 300 ′ may be partially removed, and the electrode layer 370 ′ and the first semiconductor layer 310 ′ may be partially exposed. .
  • the insulating layer 380 may be partially removed in the step of forming the second insulating layer 520.
  • the exposed area of the electrode layer 370 ′ may contact the first contact electrode 261, and the exposed area of the first semiconductor layer 310 ′ may contact the second contact electrode 262.
  • the light-emitting element 300 ′ may include a first end having an inclined side surface and a second end extending with a width narrower than that of the main body part.
  • the light emitting device 300 ′ disposed on the first insulating layer 510 partially contacts the first insulating layer 510 on the side of the main body, and the first and second ends thereof are the first insulating layer 510 Can be separated from
  • a second insulating layer 520 may be further disposed in a region in which the body portion, the first end, and the second end of the light emitting device 300 are spaced apart from the first insulating layer 510.

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Abstract

발광 소자, 이의 제조 방법 및 표시 장치가 제공된다. 발광 소자는 제1 반도체층 및 제2 반도체층, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 배치된 활성층, 적어도 상기 활성층의 측면을 둘러싸는 절연막 및 상기 절연막 상의 적어도 일부에 배치된 파장 변환 물질을 포함하고, 외부로 방출된 광은 상기 활성층에서 방출된 광과 서로 다른 중심 파장대역을 갖는다.

Description

발광 소자, 이의 제조 방법 및 표시 장치
본 발명은 발광 소자, 이의 제조 방법 및 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 유기발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
표시 장치의 화상을 표시하는 장치로서 유기 발광 표시 패널이나 액정 표시 패널과 같은 표시 패널을 포함한다. 그 중, 발광 표시 패널로써, 발광 소자를 포함할 수 있는데, 예를 들어 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)의 경우, 유기물을 형광 물질로 이용하는 유기 발광 다이오드(OLED), 무기물을 형광물질로 이용하는 무기 발광 다이오드 등이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 동일한 활성층을 포함하되 서로 다른 광을 방출하는 발광 소자 및 이의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 발광 소자를 포함하여 다양한 색의 광을 표시할 수 있는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 발광 소자는 제1 반도체층 및 제2 반도체층, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 배치된 활성층, 적어도 상기 활성층의 측면을 둘러싸는 절연막 및 상기 절연막 상의 적어도 일부에 배치된 파장 변환 물질을 포함하고, 외부로 방출된 광은 상기 활성층에서 방출된 광과 서로 다른 중심 파장대역을 갖는다.
상기 활성층은 중심 파장대역이 제1 파장인 제1 광을 방출하고, 상기 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 중심 파장대역이 제2 파장인 제2 광으로 변환시킬 수 있다.
상기 절연막 상에 상기 파장 변환 물질이 배치된 영역은 적어도 상기 활성층과 중첩할 수 있다.
상기 제1 광은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖고, 상기 파장 변환 물질은 양자점 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 광은 중심 파장대역이 495nm 내지 570nm 또는 620nm 내지 750nm의 범위를 가질 수 있다.
상기 제1 반도체층, 상기 활성층 및 상기 제2 반도체층은 제1 방향을 따라 순차적으로 배치되고, 상기 파장 변환 물질에서 방출되는 광의 적어도 일부는 상기 제1 방향과 다른 방향으로 진행할 수 있다.
상기 절연막 상에 배치되고, 입사되는 광을 산란시키는 산란체를 더 포함할 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제2 반도체층 상에 배치된 전극층을 더 포함하고, 상기 절연막은 상기 전극층의 외면 중 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다.
상기 절연막에 결합된 리간드를 더 포함하고, 상기 파장 변환 물질은 상기 리간드와 결합될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법은 하부 기판 및 상기 하부 기판 상에 형성되고, 반도체 결정 및 상기 반도체 결정의 외면에 형성된 절연막을 포함하는 반도체 로드를 준비하는 단계 및 상기 절연막 상에 배치되는 파장 변환 물질을 형성하고 상기 하부 기판으로부터 상기 반도체 로드를 분리하는 단계를 포함한다.
상기 반도체 결정은 제1 반도체층 및 제2 반도체층, 및 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하고, 상기 활성층에서 방출된 광과 상기 파장 변환 물질의 외부로 방출된 광은 서로 다른 중심 파장대역을 가질 수 있다.
상기 반도체 로드를 분리하는 단계에서, 상기 파장 변환 물질은 상기 반도체 로드가 상기 하부 기판으로부터 분리된 후에 상기 절연막 상에 부착될 수 있다.
상기 반도체 로드는 상기 절연막에 결합된 리간드를 더 포함하고, 상기 파장 변환 물질은 상기 리간드와 결합될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 화소 및 제2 화소를 포함하는 표시 장치로서, 기판, 상기 기판 상에 배치된 제1 전극, 상기 기판 상에 배치되고 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 적어도 하나의 발광 소자를 포함하고, 상기 발광 소자는, 제1 반도체층 및 제2 반도체층, 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 배치된 활성층, 적어도 상기 활성층의 측면을 둘러싸는 절연막 및 상기 절연막 상의 적어도 일부에 배치된 파장 변환 물질을 포함하며, 상기 활성층에서 방출된 광과 상기 발광 소자의 외부로 방출된 광이 동일한 제1 발광 소자 및 상기 활성층에서 방출된 광과 상기 발광 소자의 외부로 방출된 광이 서로 다른 중심 파장대역을 갖는 제2 발광 소자를 포함한다.
상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자의 상기 활성층은 중심 파장대역이 제1 파장인 제1 광을 방출하고, 상기 제1 발광 소자는 상기 제1 화소에 배치되고, 상기 제2 발광 소자는 제1 파장 변환 물질을 포함하며 상기 제2 화소에 배치될 수 있다.
상기 제1 광은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖고, 상기 파장 변환 물질은 양자점 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 중심 파장대역이 상기 제1 파장과 다른 제2 파장인 제2 광으로 변환시킬 수 있다.
상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자는 상기 절연막 상에 배치되고 입사되는 광을 산란시키는 산란체를 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 제3 화소를 더 포함하고, 상기 발광 소자는 제3 화소에 배치되며 제2 파장 변환 물질을 포함하는 제3 발광 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 발광 소자의 활성층은 상기 제1 광을 방출하고, 상기 제2 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 중심 파장대역이 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장과 다른 제3 파장인 제3 광으로 변환시킬 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자는 활성층에서 방출된 광을 변환시키는 파장 변환 물질을 포함하여, 활성층에서 방출된 상기 광과 다른 중심 파장대역을 갖는 광을 외부로 방출할 수 있다. 발광 소자는 파장 변환 물질의 종류에 따라 동일한 광을 방출하는 활성층을 포함하되, 서로 다른 광을 외부로 방출할 수 있다.
이에 따라, 일 실시예에 따른 표시 장치는 동일한 활성층을 갖되 서로 다른 광을 방출하는 상기 발광 소자들을 포함하여 다양한 색의 광을 표시할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 발광 소자의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분의 확대도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 발광 소자에서 방출된 광이 방출되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 발광 소자가 전극 상에 배치된 것을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5 내지 도 11은 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타내는 개략도들이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일부를 나타내는 개략도이다.
도 13 및 도 14는 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일부를 나타내는 개략도들이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 발광 소자의 절연막을 확대하여 나타내는 개략도이다.
도 16은 도 15의 발광 소자에서 방출된 광이 방출되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 절연막을 확대하여 나타내는 개략도이다.
도 18은 다른 실시예에 따른 발광 소자의 개략도이다.
도 19는 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략도이다.
도 20은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일 화소의 개략적인 평면도이다.
도 21은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 22는 도 20의 Xa-Xa'선, Xb-Xb'선 및 Xc-Xc'선을 따라 자른 단면도이다.
도 23은 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 24는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일 화소를 나타내는 평면도이다.
도 25는 도 18의 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 일부를 나타내는 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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 발광 소자의 개략도이다.
발광 소자(300)는 발광 다이오드(Light Emitting diode)일 수 있으며, 구체적으로 발광 소자(300)는 마이크로 미터(micro-meter) 또는 나노미터(nano-meter) 단위의 크기를 가지고, 무기물로 이루어진 무기 발광 다이오드일 수 있다. 무기 발광 다이오드는 서로 대향하는 두 전극들 사이에 특정 방향으로 전계를 형성하면 극성이 형성되는 상기 두 전극 사이에 정렬될 수 있다. 발광 소자(300)는 두 전극 상에 형성된 전계에 의해 전극 사이에 정렬될 수 있다.
발광 소자(300)는 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 발광 소자(300)는 로드, 와이어, 튜브 등의 형상을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 발광 소자(300)는 원통형 또는 로드형(rod)일 수 있다. 다만, 발광 소자(300)의 형태가 이에 제한되는 것은 아니며, 정육면체, 직육면체, 육각기둥형 등 다각기둥의 형상을 갖거나, 일 방향으로 연장되되 외면이 부분적으로 경사진 형상을 갖는 등 발광 소자(300)는 다양한 형태를 가질 수 있다. 후술하는 발광 소자(300)에 포함되는 복수의 반도체들은 상기 일 방향을 따라 순차적으로 배치되거나 적층된 구조를 가질 수 있다.
발광 소자(300)는 임의의 도전형(예컨대, p형 또는 n형) 불순물로 도핑된 반도체층을 포함할 수 있다. 반도체층은 외부의 전원으로부터 인가되는 전기 신호를 전달 받고, 이를 특정 파장대의 광으로 방출할 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자(300)는 특정 파장대의 광을 방출할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 활성층(330)은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖는 청색(Blue)광을 방출할 수 있다. 다만, 청색(Blue) 광의 중심 파장대역이 상술한 범위에 제한되는 것은 아니며, 본 기술분야에서 청색으로 인식될 수 있는 파장 범위를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 발광 소자(300)의 활성층(330)에서 방출되는 광은 이에 제한되지 않고, 중심 파장대역이 495nm 내지 570nm의 범위를 갖는 녹색(Green)광 또는 중심 파장대역이 620nm 내지 750nm의 범위를 갖는 적색(Red)광일 수도 있다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 소자(300)는 제1 반도체층(310), 제2 반도체층(320), 활성층(330), 절연막(380) 및 파장 변환 물질(385)을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 발광 소자(300)는 적어도 하나의 전극층(370)을 더 포함할 수도 있다. 도 1에서는 발광 소자(300)가 하나의 전극층(370)을 포함하는 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다. 경우에 따라서 발광 소자(300)는 더 많은 수의 전극층(370)을 포함하거나, 생략될 수도 있다. 후술하는 발광 소자(300)에 대한 설명은 전극층(370)의 수가 달라지거나 다른 구조를 더 포함하더라도 동일하게 적용될 수 있다.
제1 반도체층(310)은 제1 도전형을 갖는, 예컨대 n형 반도체일 수 있다. 일 예로, 발광 소자(300)가 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, 제1 반도체층(310)은 AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, n형으로 도핑된 AlGaInN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다. 제1 반도체층(310)은 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있으며, 일 예로 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn 등일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 반도체층(310)은 n형 Si로 도핑된 n-GaN일 수 있다. 제1 반도체층(310)의 길이는 1.5㎛ 내지 5㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 반도체층(320)은 후술하는 활성층(330) 상에 배치된다. 제2 반도체층(320)은 제2 도전형을 갖는, 예컨대 p형 반도체일 수 있으며 일 예로, 발광 소자(300)가 청색 또는 녹색 파장대의 광을 방출하는 경우, 제2 반도체층(320)은 AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, p형으로 도핑된 AlGaInN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다. 제2 반도체층(320)은 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있으며, 일 예로 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Se, Ba 등일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 반도체층(320)은 p형 Mg로 도핑된 p-GaN일 수 있다. 제2 반도체층(320)의 길이는 0.05㎛ 내지 0.10㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 도면에서는 제1 반도체층(310)과 제2 반도체층(320)이 하나의 층으로 구성된 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 경우에 따라서는 활성층(330)의 물질에 따라 제1 반도체층(310)과 제2 반도체층(320)은 더 많은 수의 층, 예컨대 클래드층(clad layer) 또는 TSBR(Tensile strain barrier reducing)층을 더 포함할 수도 있다.
활성층(330)은 제1 반도체층(310)과 제2 반도체층(320) 사이에 배치된다. 활성층(330)은 단일 또는 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함할 수 있다. 활성층(330)이 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함하는 경우, 양자층(Quantum layer)과 우물층(Well layer)이 서로 교번적으로 복수개 적층된 구조일 수도 있다. 활성층(330)은 제1 반도체층(310) 및 제2 반도체층(320)을 통해 인가되는 전기 신호에 따라 전자-정공 쌍의 결합에 의해 광을 발광할 수 있다. 일 예로, 활성층(330)이 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, AlGaN, AlGaInN 등의 물질을 포함할 수 있다. 특히, 활성층(330)이 다중 양자 우물 구조로 양자층과 우물층이 교번적으로 적층된 구조인 경우, 양자층은 AlGaN 또는 AlGaInN, 우물층은 GaN 또는 AlInN 등과 같은 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 활성층(330)은 양자층으로 AlGaInN를, 우물층으로 AlInN를 포함하여 상술한 바와 같이, 활성층(330)은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖는 청색(Blue)광을 방출할 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 활성층(330)은 밴드갭(Band gap) 에너지가 큰 종류의 반도체 물질과 밴드갭 에너지가 작은 반도체 물질들이 서로 교번적으로 적층된 구조일 수도 있고, 발광하는 광의 파장대에 따라 다른 3족 내지 5족 반도체 물질들을 포함할 수도 있다. 활성층(330)이 방출하는 광은 청색 파장대의 광으로 제한되지 않고, 경우에 따라 적색, 녹색 파장대의 광을 방출할 수도 있다. 활성층(330)의 길이는 0.05㎛ 내지 0.10㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 활성층(330)에서 방출되는 광은 발광 소자(300)의 길이방향 외부면뿐만 아니라, 양 측면으로 방출될 수 있다. 활성층(330)에서 방출되는 광은 하나의 방향으로 방향성이 제한되지 않는다.
전극층(370)은 오믹(Ohmic) 접촉 전극일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 쇼트키(Schottky) 접촉 전극일 수도 있다. 전극층(370)은 전도성이 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전극층(370)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 인듐(In), 금(Au), 은(Ag), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 및 ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한 전극층(370)은 n형 또는 p형으로 도핑된 반도체 물질을 포함할 수도 있다. 전극층(370)은 동일한 물질을 포함할 수 있고, 서로 다른 물질을 포함할 수도 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
절연막(380)은 상술한 복수의 반도체들의 외면을 둘러싸도록 배치된다. 예시적인 실시예에서, 절연막(380)은 적어도 활성층(330)의 외면을 둘러싸도록 배치되고, 발광 소자(300)가 연장된 일 방향으로 연장될 수 있다. 절연막(380)은 상기 부재들을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 절연막(380)은 상기 부재들의 측면부를 둘러싸도록 형성되되, 발광 소자(300)의 길이방향의 양 단부는 노출되도록 형성될 수 있다.
도면에서는 절연막(380)이 발광 소자(300)의 길이방향으로 연장되어 제1 반도체층(310)부터 전극층(370)까지 커버할 수 있도록 형성된 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다. 절연막(380)은 활성층(330)을 포함하여 일부의 도전형 반도체의 외면만을 커버하거나, 전극층(370) 외면의 일부만 커버하여 전극층(370)의 외면이 부분적으로 노출될 수도 있다. 또한, 절연막(380)은 발광 소자(300)의 적어도 일 단부와 인접한 영역에서 단면상 상면이 라운드지게 형성될 수도 있다.
절연막(380)의 두께는 10nm 내지 1.0㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 절연막(380)의 두께는 40nm 내외일 수 있다.
절연막(380)은 절연특성을 가진 물질들, 예를 들어, 실리콘 산화물(Silicon oxide, SiOx), 실리콘 질화물(Silicon nitride, SiNx), 산질화 실리콘(SiOxNy), 질화알루미늄(Aluminum nitride, AlN), 산화알루미늄(Aluminum oxide, Al2O3) 등을 포함할 수 있다. 이에 따라 활성층(330)이 발광 소자(300)에 전기 신호가 전달되는 전극과 직접 접촉하는 경우 발생할 수 있는 전기적 단락을 방지할 수 있다. 또한, 절연막(380)은 활성층(330)을 포함하여 발광 소자(300)의 외면을 보호하기 때문에, 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 몇몇 실시예에서, 절연막(380)은 외면이 표면처리될 수 있다. 발광 소자(300)는 표시 장치(10)의 제조 시, 소정의 잉크 내에서 분산된 상태로 전극 상에 분사되어 정렬될 수 있다. 여기서, 발광 소자(300)가 잉크 내에서 인접한 다른 발광 소자(300)와 응집되지 않고 분산된 상태를 유지하기 위해, 절연막(380)은 표면이 소수성 또는 친수성 처리될 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자(300)는 절연막(380) 상에 배치되는 복수의 파장 변환 물질(385)을 포함할 수 있다. 파장 변환 물질(385)은 특정 중심 파장대역을 갖고 입사되는 광을 다른 중심 파장대역을 갖는 광으로 변환 또는 시프트시킬 수 있다. 파장 변환 물질(385)은 절연막(380) 상에 배치되어 발광 소자(300)의 활성층(330)에서 방출된 광이 입사되면, 상기 광을 다른 파장대의 광으로 변환 또는 시프트시켜 방출할 수 있다.
도 2는 도 1의 A 부분의 확대도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 발광 소자에서 방출된 광이 방출되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 1을 결부하여 도 2 및 도 3을 더 참조하면, 발광 소자(300)는 복수의 파장 변환 물질(385)을 포함하고, 파장 변환 물질(385)은 절연막(380)의 외면을 덮도록 배치될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 파장 변환 물질(385)들은 절연막(380) 상에서 이를 전면적으로 덮도록 배치될 수 있으며, 서로 접촉하거나 이격되어 무작위로 배치될 수 있다. 파장 변환 물질(385)은 절연막(380)의 적어도 일부를 덮는 하나의 층을 형성할 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 파장 변환 물질(385)은 절연막(380)의 일부 영역에만 배치될 수도 있다. 파장 변환 물질(385)은 상술한 바와 같이 발광 소자(300)의 활성층(330)에서 방출된 광이 입사되기 위해, 적어도 활성층(330)의 외면을 둘러싸는 절연막(380) 상에만 배치될 수도 있다. 절연막(380) 상에서 파장 변환 물질(385)이 배치되는 영역은 적어도 활성층(330)과 중첩될 수 있다.
발광 소자(300)의 절연막(380)은 제1 반도체층(310), 활성층(330), 제2 반도체층(320) 및 전극층(370)의 외면 중 측면을 둘러싸도록 배치되므로, 예시적인 실시예에서 절연막(380) 상에 배치된 파장 변환 물질(385)은 적어도 발광 소자(300)의 측면 방향으로 광을 방출할 수 있다. 일 방향으로 연장된 형상을 갖는 발광 소자(300)는 절연막(380) 상에 배치된 파장 변환 물질(385)을 포함하여 상기 연장된 방향과 다른 방향으로 특정 파장대의 광을 방출할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 발광 소자(300)의 파장 변환 물질(385)에서 방출되는 광의 방향은 다양할 수 있다.
이러한 발광 소자(300)는 제조 공정 중에 절연막(380)을 형성한 뒤, 파장 변환 물질(385)을 절연막(380) 상에 배치하는 공정을 수행함으로써 제조될 수 있다. 파장 변환 물질(385)은 절연막(380)과 파장 변환 물질(385) 사이에 물리적인 결합을 형성하거나, 화학적인 결합을 형성함으로써 절연막(380) 상에 배치될 수 있고, 몇몇 실시예에서는 절연막(380) 상에 파장 변환 물질(385)을 직접 합성할 수도 있다. 이에 대한 설명은 후술하기로 한다.
파장 변환 물질(385)은 그 형태가 구형, 또는 타원형일 수 있으나, 특별히 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 파장 변환 물질(385)은 양자점, 양자 막대 또는 형광체 등일 수 있다. 일 예로, 파장 변환 물질(385)은 전자가 전도대에서 가전자대로 전이하면서 특정 파장대의 광을 방출하는 양자점일 수 있다.
상기 양자점은 반도체 나노 결정 물질일 수 있다. 상기 양자점은 그 조성 및 크기에 따라 특정 밴드갭을 가져 빛을 흡수한 후 고유의 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 상기 양자점의 반도체 나노 결정의 예로는 IV족계 나노 결정, II-VI족계 화합물 나노 결정, III-V족계 화합물 나노 결정, IV-VI족계 나노 결정 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; InZnP, AgInS, CuInS, 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, InGaP, InNP, InAlP, 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, 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. 또한 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 양자점은 전술한 나노 결정을 포함하는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘은 상기 코어의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층 역할 및/또는 양자점에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 차징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 쉘은 단층 또는 다중층일 수 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 상기 양자점의 쉘의 예로는 금속 또는 비금속의 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 또는 비금속의 산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등의 이원소 화합물, 또는 MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4등의 삼원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, 상기 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, ZnTeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InGaP, InSb, AlAs, AlP, AlSb등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
파장 변환 물질(385)이 양자점을 포함하는 경우, 파장 변환 물질(385)의 직경(Dp1)은 수 나노미터(nm) 내지 수십 나노미터(nm)의 범위를 가질 수 있다. 일 예로, 파장 변환 물질(385)의 직경(Dp1)은 발광 소자(300)의 직경 대비 1% 내지 10%의 범위를 가질 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3에 도시된 바와 같이, 발광 소자(300)의 활성층(330)에서는 특정 중심 파장대역을 갖는 광(L)이 방출될 수 있다. 활성층(330)에서 방출된 광(L)은 방향성 없이 무작위의 방향으로 진행하여 상기 광(L)들 중 적어도 일부는 절연막(380)으로 입사될 수 있다. 절연막(380)으로 입사된 광은 절연막(380)을 통해 파장 변환 물질(385)로 입사될 수 있고, 파장 변환 물질(385)은 활성층(330)에서 방출된 광(L)을 다른 중심 파장대역을 갖는 광(L')으로 변환시켜 방출할 수 있다. 일 실시예에 따른 발광 소자(300)는 활성층(330)에서 방출된 광(L)과 발광 소자(300)의 외면으로 방출되는 광(L')이 서로 다른 중심 파장대역을 가질 수 있다.
발광 소자(300)의 활성층(330)은 제1 반도체층(310)과 제2 반도체층(320)으로부터 전달된 전기 신호에 따라 전자-정공 쌍의 결합에 의해 광을 방출할 수 있다. 일 예로, 활성층(330)은 AlGaN, AlGaInN 등의 물질을 포함하여 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖는 청색(Blue)광을 방출할 수 있다. 또한, 발광 소자(300)는 활성층(330)을 이루는 재료에 따라 녹색(Green)광 또는 적색(Red)광을 방출할 수도 있다.
후술할 바와 같이, 발광 소자(300)는 에피택셜 성장(Epitaxial growth) 공정을 통해 제조될 수 있다. 서로 다른 광을 방출하는 발광 소자(300)를 제조하기 위해서는 각각 다른 성분비 또는 재료를 포함하는 활성층(330)을 성장시키는 공정이 수행될 수 있다. 즉, 청색광과 다른 색의 광을 방출하는 활성층(330)을 포함하는 발광 소자(300)를 제조하기 위해서는 다른 조건의 에피택셜 성장 공정이 필요하고, 생산 비용 및 수율이 낮을 수 있다.
반면에, 일 실시예에 따른 발광 소자(300)는 동일한 색의 광을 방출하는 활성층(330)을 포함하되, 절연막(380) 상에 배치되는 파장 변환 물질(385)을 달리하여 활성층(330)에서 방출된 광(L)을 다른 중심 파장대역을 갖는 광(L')으로 변환시킬 수 있다. 발광 소자(300)는 활성층(330)에서 동일한 중심 파장대역의 광을 방출하더라도, 파장 변환 물질(385)의 종류에 따라 서로 다른 중심 파장대역의 광을 방출할 수 있다. 이에 따라 특정 조건의 에피택셜 성장 공정만을 수행하더라도, 파장 변환 물질(385)을 조절함으로써 다양한 색의 광을 방출하는 발광 소자(300)의 제조가 가능하다.
예시적인 실시예에서, 발광 소자(300)는 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖는 청색광을 방출하는 활성층(330)을 포함하고, 청색광이 입사되면 중심 파장대역이 495nm 내지 570nm의 범위를 갖는 녹색(Green)광 또는 중심 파장대역이 620nm 내지 750nm의 범위를 갖는 적색(Red)광으로 변환시키는 파장 변환 물질(385)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 파장 변환 물질(385)은 녹색광 또는 적색광 이외의 다른 중심 파장대역을 갖는 광으로 변환시킬 수도 있다.
후술할 바와 같이, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 청색광을 방출하는 활성층(330)을 포함하되, 이를 동일한 청색광 또는 다른 중심 파장대역의 광으로 방출시키는 서로 다른 발광 소자(300)들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 표시 장치(10)는 파장 변환 물질이 생략되고, 활성층(330)에서 방출된 제1 광(L1)을 외부로 방출하는 제1 발광 소자(301, 도 21에 도시), 제1 파장 변환 물질을 포함하여 제2 광(L2)을 외부로 방출하는 제2 발광 소자(302, 도 21에 도시) 및 제2 파장 변환 물질을 포함하여 제3 광(L3)을 외부로 방출하는 제3 발광 소자(303, 도 21에 도시)를 포함할 수 있다. 표시 장치(10)는 동일한 종류의 활성층(330)을 포함하되, 서로 다른 광을 방출하는 발광 소자(300)들을 포함할 수 있고, 이에 따라 표시 장치(10)는 다양한 색을 표시할 수 있다.
또한, 파장 변환 물질(385)은 방출되는 광이 약 45nm 이하, 또는 약 40nm 이하, 또는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 발광 소자(300)를 포함하는 표시 장치(10)는 표시하는 색의 색 순도 및 색 재현성을 더욱 개선할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 발광 소자가 전극 상에 배치된 것을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에서, 표시 장치(10)에 포함된 발광 소자(300)는 대상 기판(SUB) 상에 배치된 제1 전극(210) 및 제2 전극(220) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 대상 기판(SUB) 상에서 서로 이격되어 대향하도록 배치될 수 있다. 발광 소자(300)는 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있고, 발광 소자(300)가 연장된 방향은 제1 전극(210)과 제2 전극(220)이 이격된 방향과 동일할 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 발광 소자(300)는 연장된 방향이 대상 기판(SUB)의 상면과 평행하도록 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 사이에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서 발광 소자(300)는 양 단부가 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 상에 배치될 수도 있다. 도 4에 도시되지 않았으나, 발광 소자(300)는 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)과 전기적으로 연결되고, 이들로부터 소정의 전기신호를 받아 활성층(330)에서 특정 파장대의 광(L)을 방출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 소자(300)의 활성층(330)에서 방출되는 광(L)은 방향성 없이 무작위의 방향으로 진행할 수 있다. 활성층(330)에서 방출된 광(L)의 적어도 일부는 파장 변환 물질(385)로 입사되고, 파장 변환 물질(385)은 활성층(330)으로부터 입사된 광(L)을 다른 파장의 광(L')으로 변환시켜 방출할 수 있다. 파장 변환 물질(385)이 방출하는 광(L')은 활성층(330)에서 방출되어 입사되는 광(L)의 입사 방향과 무관하게 여러 방향을 향하여 방출될 수 있다. 즉, 파장 변환 물질(385)에서 방출된 광(L')은 발광 소자(300)의 연장된 방향에 수직한 방향, 즉 대상 기판(SUB)의 상부 방향을 포함하여, 다양한 방향으로 진행할 수 있다. 특히, 발광 소자(300)의 제1 반도체층(310), 활성층(330) 및 제2 반도체층(320)은 발광 소자(300)가 연장된 일 방향으로 순차적으로 배치된다. 일 실시예에 따른 발광 소자(300)는 외부로 방출되는 광(L')의 적어도 일부는 상기 일 방향과 다른 방향으로 진행할 수 있다. 발광 소자(300)가 대상 기판(SUB) 상에 수평한 방향으로 배치되더라도, 발광 소자(300)는 대상 기판(SUB)의 상부 방향으로 특정 파장대의 광을 방출할 수 있다.
또한, 발광 소자(300)는 활성층(330)에서 방출된 광(L)과 발광 소자(300)의 외부로 방출되는 광(L')이 서로 다른 중심 파장대역을 가지므로, 동일한 활성층(330)을 갖되 서로 다른 파장 변환 물질(385)을 포함하는 발광 소자(300)를 이용하여 다양한 색을 표시할 수 있다. 발광 소자(300)를 포함하는 표시 장치(10)에 대한 보다 자세한 설명은 다른 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
한편, 다시 도 1을 참조하면, 발광 소자(300)는 길이(h)가 1㎛ 내지 10㎛ 또는 2㎛ 내지 6㎛의 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 3㎛ 내지 5㎛의 길이를 가질 수 있다. 또한, 발광 소자(300)의 직경은 300nm 내지 700nm의 범위를 갖고, 발광 소자(300)의 종횡비(Aspect ratio)는 1.2 내지 100일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 표시 장치(10)에 포함되는 복수의 발광 소자(300)들은 활성층(330)의 조성 차이에 따라 서로 다른 직경을 가질 수도 있다. 바람직하게는 발광 소자(300)의 직경은 500nm 내외의 범위를 가질 수 있다.
이하에서는 일 실시예에 따른 발광 소자(300)의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 11은 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타내는 개략도들이다.
일 실시예에 따른 발광 소자(300)의 제조 방법은 하부 기판(2000, 도 5에 도시) 상에 복수의 반도체층(310, 320), 활성층(330) 및 절연막(380)을 포함하는 반도체 로드(ROD, 도 9에 도시)를 형성하는 단계 및 절연막(380) 상에 파장 변환 물질(385)을 형성하고 하부 기판(2000)으로부터 반도체 로드(ROD)를 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 발광 소자(300)는 에피택셜 성장법(Epitaxial growth)을 통해 하부 기판 상에 성장된 반도체 로드(ROD)를 포함할 수 있다. 반도체 로드(ROD)는 제1 반도체층(310), 제2 반도체층(320), 활성층(330), 전극층(370) 및 절연막(380)을 포함할 수 있다. 이후, 반도체 로드(ROD)의 절연막(380) 상에 파장 변환 물질(385)을 형성하고 상기 하부 기판으로부터 반도체 로드(ROD)를 분리하여 발광 소자(300)를 제조할 수 있다.
구체적으로, 먼저 도 5를 참조하면, 베이스 기판(2100), 베이스 기판(2100) 상에 형성된 버퍼 물질층(2200), 버퍼 물질층(2200) 상에 형성된 분리층(2300)을 포함하는 하부 기판(2000) 및 하부 기판(2000) 상에 형성된 반도체 구조물(3000)을 준비한다. 하부 기판(2000)은 베이스 기판(2100), 버퍼물질층(1200) 및 분리층(2300)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
베이스 기판(2100)은 사파이어 기판(Al 2O 3) 및 유리와 같은 투명성 기판을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, GaN, SiC, ZnO, Si, GaP 및 GaAs 등과 같은 도전성 기판으로 이루어질 수도 있다. 이하에서는, 베이스 기판(2100)이 사파이어 기판(Al 2O 3)인 경우를 예시하여 설명한다. 베이스 기판(2100)의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 일 예로 베이스 기판(2100)은 두께가 400㎛ 내지 1500㎛의 범위를 가질 수 있다.
베이스 기판(2100) 상에는 복수의 반도체층들이 형성된다. 에피택셜법에 의해 성장되는 복수의 반도체층들은 시드 결정을 성장시켜 형성될 수 있다. 여기서, 반도체층을 형성하는 방법은 전자빔 증착법, 물리적 기상 증착법(Physical vapor deposition, PVD), 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition, CVD), 플라즈마 레이저 증착법(Plasma laser deposition, PLD), 이중형 열증착법(Dual-type thermal evaporation), 스퍼터링(Sputtering), 금속-유기물 화학기상 증착법(Metal organic chemical vapor deposition, MOCVD) 등일 수 있으며, 바람직하게는, 금속-유기물 화학기상 증착법(MOCVD)에 의해 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
복수의 반도체층을 형성하기 위한 전구체 물질은 대상 물질을 형성하기 위해 통상적으로 선택될 수 있는 범위 내에서 특별히 제한되지 않는다. 일 예로, 전구체 물질은 메틸기 또는 에틸기와 같은 알킬기를 포함하는 금속 전구체일 수 있다. 예를 들어, 트리메틸 갈륨(Ga(CH 3) 3), 트리메틸 알루미늄(Al(CH 3) 3), 트리에틸 인산염((C 2H 5) 3PO 4)과 같은 화합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이하에서는, 복수의 반도체층을 형성하는 방법이나 공정 조건 등에 대하여는 생략하여 설명하며, 발광 소자(300)의 제조방법의 순서나 적층 구조에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
베이스 기판(2100) 상에는 버퍼 물질층(2200)이 형성된다. 도면에서는 버퍼 물질층(2200)이 한층 적층된 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않으며, 복수의 층을 형성할 수도 있다. 버퍼 물질층(2200)은 제1 반도체(3100)와 베이스 기판(2100)의 격자 상수 차이를 줄이기 위해 배치될 수 있다.
일 예로, 버퍼 물질층(2200)은 언도프드(Undoped) 반도체를 포함할 수 있으며, 실질적으로 제1 반도체(3100)와 동일한 물질을 포함하되, n형 또는 p형으로 도핑되지 않은 물질일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 버퍼 물질층(2200)은 도핑되지 않은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 버퍼 물질층(2200)은 베이스 기판(2100)에 따라 생략될 수도 있다. 이하에서는, 베이스 기판(2100) 상에 언도프드 반도체를 포함하는 버퍼 물질층(2200)이 형성된 경우를 예시하여 설명하기로 한다.
버퍼 물질층(2200) 상에는 분리층(2300)이 배치될 수 있다. 분리층(2300)은 제1 반도체(3100)의 결정이 원활하게 성장할 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 분리층(2300)은 절연물질 및 전도성 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 일 예로, 분리층(2300)은 절연물질로써 실리콘 산화물(SiO x), 실리콘 질화물(SiN x), 실리콘 산질화물(SiO xN y) 등을 포함할 수 있으며, 전도성 물질로써 ITO, IZO, IGO, ZnO, 그래핀, 그래핀 산화물(Graphene oxide) 등을 포함할 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
분리층(2300)은 후술하는 단계에서 제거될 수 있고, 이에 따라 분리층(2300) 상에 형성된 발광 소자(300)는 하부기판(2000)으로부터 분리될 수 있다. 분리층(2300)이 제거되는 단계는 화학적 분리방법(CLO)에 의해 수행될 수 있고, 이에 따라 발광 소자(300)의 단부면은 분리층(2300)의 표면과 동일하게 평탄한 면을 가질 수 있다. 또한, 분리층(2300)은 반도체 구조물(3000)을 식각하는 공정에서, 반도체 구조물(3000)과 버퍼 물질층(2200) 사이에서 에칭스토퍼(etching stopper)가 될 수도 있다.
반도체 구조물(3000)은 분리층(2300) 상에 배치된다. 반도체 구조물(3000)은 제1 반도체(3100), 활성층(3300), 제2 반도체(3200) 및 전극물질층(3700)을 포함할 수 있다. 반도체 구조물(3000)에 포함되는 복수의 물질층들은 상술한 바와 같이 통상적인 공정을 수행하여 형성될 수 있고, 반도체 구조물(3000)에 적층된 층들은 발광 소자(300)의 각 층들에 대응될 수 있다. 즉, 이들은 각각 발광 소자(300)의 제1 반도체층(310), 활성층(330), 제2 반도체층(320) 및 전극층(370)과 동일한 물질들을 포함할 수 있다. 반도체 구조물(3000)의 각 층들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 반도체 구조물(3000)을 하부 기판(2000)에 수직한 방향으로 식각하여 반도체 결정(3000')을 형성한다.
반도체 구조물(3000)을 수직으로 식각하여 반도체 결정(3000')을 형성하는 단계는 통상적으로 수행될 수 있는 식각 공정을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 반도체 결정(3000')을 형성하는 단계는, 반도체 구조물(3000) 상에 식각 마스크층(1600) 및 식각 패턴층(1700)을 형성하는 단계, 식각 패턴층(1700)의 패턴에 따라 반도체 구조물(3000)을 식각하는 단계 및 식각 마스크층(1600)과 식각 패턴층(1700)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 식각 마스크층(1600)은 반도체 구조물(3000)의 복수의 층들을 연속적으로 에칭하기 위한 마스크의 역할을 수행할 수 있다. 식각 마스크층(1600)은 절연성 물질을 포함하는 제1 식각 마스크층(1610)과 금속을 포함하는 제2 식각 마스크층(1620)을 포함할 수도 있다.
제1 식각 마스크층(1610)은 절연성 물질로 산화물 또는 질화물을 포함할 수 있다. 절연성 물질은 일 예로 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiOxNy) 등일 수 있다. 제1 식각 마스크층(1610)의 두께는 0.5㎛ 내지 1.5㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 식각 마스크층(1620)은 제1 식각 마스크층(1620) 상에 배치된다. 일 예로 제2 식각 마스크층(1620)은 하드 마스크층일 수 있다. 제2 식각 마스크층(1620)은 반도체 구조물(3000)의 연속적인 식각을 위해 마스크의 역할을 수행할 수 있는 재료를 포함할 수 있으며, 일 예로 크롬(Cr) 등과 같은 금속을 포함할 수도 있다. 제2 식각 마스크층(1620)의 두께는 30nm 내지 150nm의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
식각 마스크층(1600) 상에는 식각 패턴층(1700)이 배치될 수 있다. 식각 패턴층(1700)은 서로 이격된 적어도 하나의 나노 패턴을 포함할 수 있다. 식각 패턴층(1700)은 폴리머, 폴리스티렌 스피어, 실리카 스피어 등을 포함할 수 있으나, 패턴을 형성할 수 있는 재료이면 특별히 제한되지 않는다.
일 예로, 식각 패턴층(1700)이 폴리머를 포함하는 경우, 폴리머를 이용하여 패턴을 형성할 수 있는 통상적인 방법이 채용될 수 있다. 예를 들어, 포토리소그래피, e-빔 리소그래피, 나노 임프린트 리소그래피 등의 방법으로 폴리머를 포함하는 식각 패턴층(1700)을 형성할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 식각 패턴층(1700)은 나노 임프린트 리소그래피로 형성될 수 있으며, 식각 패턴층(1700)의 나노 패턴은 나노 임프린트 수지를 포함할 수 있다. 상기 수지는 불화 단량체(Fluorinated monomer), 아크릴레이트 단량체(Acrylate monomer), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(Dipentaerythritol hexaacrylate), 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트(Dipropylene glycol diacrylate), 폴리에틸렌글리콜 페닐에터아크릴레이트(poly(ethylene glycol) phenyletheracrylate), 뷰틸레이트하이드록시톨루엔(Butylated hydroxy toluene, BHT), 1-하이드록시-사이클로헥실페닐케톤(1-hydroxy-cyclohexylphenylketone, Irgacure 184) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로 도 7을 참조하면, 식각 패턴층(1700)을 따라 반도체 구조물(3000)을 식각하여 반도체 결정(3000')을 형성한다. 반도체 구조물(3000)이 식각되어 형성된 반도체 결정(3000')은 발광 소자(300)의 제1 반도체층(310), 제2 반도체층(320), 활성층(330) 및 전극층(370)을 포함할 수 있다.
반도체 구조물(3000)을 식각하는 공정은 통상적인 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 식각공정은 건식식각법, 습식식각법, 반응성 이온 에칭법(Reactive ion etching, RIE), 유도 결합 플라즈마 반응성 이온 에칭법(Inductively coupled plasma reactive ion etching, ICP-RIE) 등일 수 있다. 건식 식각법의 경우 이방성 식각이 가능하여 수직 식각에 적합할 수 있다. 상술한 방법의 식각법을 이용할 경우, 식각 에천트(Etchant)는 Cl 2 또는 O 2 등일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도면에는 반도체 구조물(3000)을 하부 기판(2000)에 수직한 방향으로 식각하여 식각홀(hole)을 형성함으로써 반도체 결정(3000')을 형성하는 것이 도시되어 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 반도체 결정(3000')을 형성하는 단계는 복수의 식각공정을 통해 수행될 수도 있다. 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 반도체 결정(3000')의 외측면을 부분적으로 둘러싸는 절연막(380)을 형성하여 반도체 로드(ROD)를 형성한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 절연막(380)은 반도체 결정(3000')의 외면을 둘러싸는 절연피막(3800)을 형성하고, 전극층(370)의 상면이 노출되도록 절연피막(3800)을 부분적으로 제거함으로써 형성될 수 있다.
절연피막(3800)은 반도체 로드(ROD)의 외면에 형성되는 절연물질로서, 수직으로 식각된 반도체 결정(3000')의 외면에 절연물질을 도포하거나 침지시키는 방법 등을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예로, 절연피막(3800)은 원자층 증착법(Atomic layer depsotion, ALD)으로 형성될 수 있다.
절연피막(3800)은 반도체 결정(3000')의 측면, 상면 및 반도체 결정(3000')이 이격된 영역에서 노출된 분리층(2300) 상에도 형성될 수 있다. 절연피막(3800)은 후속 공정에서 일부가 제거되어 전극층(370)의 상면을 노출할 수 있고, 이와 동시에 분리층(2300) 상에 배치된 절연피막(3800)도 일부 제거될 수 있다. 절연피막(3800)을 부분적으로 공정은 이방성 식각인 건식 식각이나 에치백 등의 공정이 수행될 수 있다.
다음으로 도 10을 참조하면, 분리층(2300)을 제거하여 반도체 로드(ROD)를 하부 기판(2000)으로부터 분리할 수 있다. 반도체 로드(ROD)를 분리하는 단계는 화학적 분리방법(CLO)에 의해 분리층(2300)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 분리층(2300)을 제거하기 위해, 불산(HF) 또는 버퍼 산화 에칭(Buffered oxide etch, BOE) 등의 분리용 식각액을 이용하여 습식 식각공정을 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 도 11을 참조하면, 반도체 로드(ROD)의 절연막(380) 상에 파장 변환 물질(385)을 형성하여 일 실시예에 따른 발광 소자(300)를 제조할 수 있다. 파장 변환 물질(385)을 절연막(380) 상에 형성하는 단계는 특별히 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 발광 소자(300)의 제조 방법은 반도체 로드(ROD)를 하부 기판(2000)으로부터 분리한 뒤에 파장 변환 물질(385)을 절연막(380) 상에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 파장 변환 물질(385)은 양자점 물질을 포함할 수 있다. 일 예로 파장 변환 물질(385)이 양자점 물질을 포함하는 경우 발광 소자(300)는 파장 변환 물질(385)이 분산된 용액(S) 내에 반도체 로드(ROD)를 침지시켜, 파장 변환 물질(385)을 절연막(380) 상에 부착시켜 제조될 수 있다. 여기서 반도체 로드(ROD)를 용액(S) 내에 침지시키는 공정은 하부 기판(2000)으로부터 반도체 로드(ROD)를 분리한 후에 수행될 수 있다. 반도체 로드(ROD)는 용액(S) 내에서 분산되며, 파장 변환 물질(385)이 절연막(380) 상에 부착됨으로써 발광 소자(300)를 형성할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예로 반도체 로드(ROD)는 하부 기판(2000)에 부착된 상태에서 용액(S)에 침지될 수도 있다. 이 경우 절연막(380) 상에 파장 변환 물질(385)을 부착시켜 발광 소자(300)를 형성한 뒤에 이를 하부 기판(2000)으로부터 분리할 수도 있다.
반도체 로드(ROD)는 절연막(380), 전극층(370) 및 제1 반도체층(310)의 노출된 외면이 파장 변환 물질(385)이 분산된 용액(S)과 접촉할 수 있다. 전극층(370)과 제1 반도체층(310)과 달리 절연성 물질을 포함하는 절연막(380)은 파장 변환 물질(385)과 비교적 강한 인력을 형성할 수 있다. 이에 따라 반도체 로드(ROD)가 용액(S) 내에 침지되면 파장 변환 물질(385)은 절연막(380)의 외면에 대부분 부착될 수 있다.
한편, 후술할 바와 같이, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 상술한 파장 변환 물질(385)을 포함하는 발광 소자(300)를 포함할 수 있다. 발광 소자(300)는 파장 변환 물질(385)을 포함한 용액(S)에 분산된 상태로 준비되고, 표시 장치(10)의 제조 공정에서 전극 상에 분사될 수 있다. 즉, 일 실시예에 따르면, 발광 소자(300)는 파장 변환 물질(385)과 함께 용액(S) 내에 분산된 상태로 제조될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 몇몇 실시예에서 파장 변환 물질(385)은 반도체 로드(ROD)를 하부 기판(2000)으로부터 분리하기 전에 절연막(380)에 부착될 수 있고, 경우에 따라서는 파장 변환 물질(385)은 절연막(380) 상에서 직접 합성될 수도 있다.
도 12는 다른 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일부를 나타내는 개략도이다.
도 12를 참조하면, 반도체 로드(ROD)의 절연막(380) 상에 파장 변환 물질(385)을 형성 또는 부착하는 공정은 반도체 로드(ROD)를 하부 기판(2000)으로부터 분리하기 전에 수행될 수도 있다. 반도체 로드(ROD)가 하부 기판(2000)에 부착된 상태로 용액(S)에 침지되더라도, 파장 변환 물질(385)은 반도체 로드(ROD)의 절연막(380)과 비교적 강한 인력을 형성하며 대부분 절연막(380)에 부착될 수 있다.
반도체 로드(ROD)는 파장 변환 물질(385)이 절연막(380)에 부착됨으로써 발광 소자(300)를 형성할 수 있고, 발광 소자(300)는 후속 공정에서 분리층(2300)을 제거하여 하부 기판(2000)으로부터 분리될 수 있다. 도 12에 도시된 발광 소자(300)의 제조 방법은 도 10과 달리 반도체 로드(ROD)가 부착된 하부 기판(2000)을 파장 변환 물질(385)이 분산된 용액(S)에 침지시키는 것에서 차이점이 있다. 이에 대한 자세한 설명은 상술한 바와 동일하므로, 생략하기로 한다.
도 13 및 도 14는 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법의 일부를 나타내는 개략도들이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 소자(300)는 절연막(380) 상에서 파장 변환 물질(385)을 직접 합성함으로써 제조될 수 있다. 본 실시예에 따른 발광 소자(300)의 제조 방법은 파장 변환 물질(385)이 절연막(380) 상에서 합성되어 형성되는 것을 제외하고는 도 11의 실시예와 동일하다. 이하에서는 중복되는 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
몇몇 실시예에 따르면, 파장 변환 물질(385)은 양자점 물질을 포함할 수 있고, 양자점 물질은 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어/쉘 구조를 갖는 양자점 물질은 코어부를 이루는 재료인 제1 전구체(385a)를 대상 표면에 흡착시킨 뒤, 쉘부를 이루는 재료인 제2 전구체(385b)를 제1 전구체(385a)와 반응시킴으로써 형성될 수 있다.
먼저, 도 13에 도시된 바와 같이, 절연막(380)을 포함하는 반도체 로드(ROD)를 제1 전구체(385a)가 분산된 제1 용액(S1)에 침지시킨다. 제1 전구체(385a)는 반도체 로드(ROD)의 절연막(380)에 포함된 재료와 인력을 형성하며 흡착될 수 있다.
다음으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 절연막(380) 상에 제1 전구체(385a)가 부착된 반도체 로드(ROD)를 제2 전구체(385b)가 분산된 제2 용액(S2)에 침지시켜 파장 변환 물질(385)을 형성한다. 제2 전구체(385b)는 제2 용액(S2) 내에서 반도체 로드(ROD)의 절연막(380)에 부착된 제1 전구체(385a)와 반응하여 파장 변환 물질(385)을 형성할 수 있다. 이와 같은 방법으로 반도체 로드(ROD)를 하부 기판(2000)에서 분리한 뒤, 절연막(380) 상에 직접 파장 변환 물질(385)을 합성하여 발광 소자(300)를 제조할 수도 있다. 한편, 몇몇 실시예에서, 제1 전구체(385a)가 흡착된 반도체 로드(ROD)를 제2 용액(S2)에 침지시키기 전, 상기 반도체 로드(ROD)를 세척하는 단계가 수행될 수도 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
도 13 및 도 14를 참조하여 상술한 발광 소자(300)의 제조 방법은 도 12를 참조하여 상술한 방법에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 발광 소자(300)는 반도체 로드(ROD)를 하부 기판(2000)으로부터 분리하기 전에 제1 용액(S1)과 제2 용액(S2)에 연속적으로 침지시키는 공정을 수행하여 파장 변환 물질(385)을 형성한 뒤, 하부 기판(2000)으로부터 분리함으로써 제조될 수도 있다. 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 방법을 통해 일 실시예에 따른 발광 소자(300)를 제조할 수 있다. 발광 소자(300)는 동일한 에피택셜 성장 공정을 통해 특정 파장대의 광을 방출하는 활성층(330)을 포함하되, 절연막(380)에 배치되는 파장 변환 물질(385)에 따라 외부로 방출하는 광의 파장대가 달라질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 발광 소자(300)의 제조 방법은 동일한 에피택셜 성장 공정만 수행하여 동일한 활성층(330)을 포함하더라도 파장 변환 물질(385)의 종류를 달리하여 다양한 색의 광을 방출하는 발광 소자(300)를 제조할 수 있다. 이에 따라 발광 소자(300)의 제조 공정 비용을 절감할 수 있고, 생산 수율도 향상시킬 수 있다.
이하에서는 다른 실시예에 따른 발광 소자(300)에 대하여 설명하기로 한다.
도 15는 다른 실시예에 따른 발광 소자의 절연막을 확대하여 나타내는 개략도이다. 도 16은 도 15의 발광 소자에서 방출된 광이 방출되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 소자(300)는 절연막(380) 상에 배치되는 산란체(386)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 발광 소자(300)는 산란체(386)를 더 포함하는 것을 제외하고는 도 1의 발광 소자(300)와 동일하다. 이하에서는 중복되는 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 서술하기로 한다.
일 실시예에 따른 산란체(386)는 입사되는 광의 적어도 일부를 산란시킬 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산란체(386)는 광 산란 입자일 수 있고, 몇몇 실시예에서 산란체(386)는 금속 산화물 입자 또는 유기 입자일 수 있다. 상기 금속 산화물로는 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 인듐(In2O3), 산화 아연(ZnO) 또는 산화 주석(SnO2) 등을 예시할 수 있고, 상기 유기입자의 재료로는 아크릴계 수지 또는 우레탄계 수지 등을 예시할 수 있다. 일 실시예에 따른 산란체(386)는 직경(Dp2)이 파장 변환 물질(385)의 직경(Dp1)보다 클 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
산란체(386)는 파장 변환 물질(385)에서 방출된 광(L')의 파장을 실질적으로 변환시키지 않으면서 상기 광(L')의 입사 방향과 무관하게 랜덤한 방향으로 광을 산란시킬 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 발광 소자(300)의 활성층(330)에서 방출된 광(L)의 적어도 일부는 파장 변환 물질(385)로 입사되고, 파장 변환 물질(385)은 상기 광(L)을 다른 중심 파장대역을 갖는 광(L')으로 변환시켜 방출할 수 있다. 파장 변환 물질(385)에서 방출된 광(L')은 활성층(330)으로부터 입사된 광(L)의 입사 방향과 무관하게 랜덤한 방향으로 광을 방출하고, 이들 중 적어도 일부는 산란체(386)로 입사될 수 있다. 산란체(386)는 파장 변환 물질(385)에서 방출되어 입사된 광(L')을 입사 방향과 무관하게 랜덤한 방향으로 산란시킬 수 있다. 이에 따라, 일 실시예에 따른 발광 소자(300)는 절연막(380)의 측면을 기준으로 무작위의 방향으로 광(L')을 방출할 수 있고, 발광 소자(300)에서 방출된 광(L')의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자의 절연막을 확대하여 나타내는 개략도이다.
도 17을 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 소자(300)는 절연막(380)에 결합된 리간드(387)를 더 포함하고, 파장 변환 물질(385)은 리간드(387)와 결합될 수 있다. 본 실시예에 따른 발광 소자(300)는 절연막(380)에 결합된 리간드(387)를 더 포함하는 것을 제외하고는 도 1의 발광 소자(300)와 동일하다. 이하에서는 중복되는 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이, 절연막(380)은 외면이 표면처리될 수 있다. 절연막(380)의 표면 처리는 발광 소자(300)가 잉크 내에서 응집되지 않고 분산된 상태를 유지하기 위한 표면 처리일 수 있으나, 몇몇 실시예에서는 발광 소자(300)의 절연막(380)에 리간드(387)를 결합시키기 위한 표면 처리일 수도 있다.
발광 소자(300)의 파장 변환 물질(385)은 절연막(380) 상에 물리적 또는 화학적으로 흡착되어 배치될 수 있다. 절연막(380)에 배치된 파장 변환 물질(385)의 수가 충분하지 않는 경우, 발광 소자(300)의 활성층(330)에서 방출된 광들 중에서 적어도 일부는 파장 변환 물질(385)로 입사되지 않고 외부로 방출될 수도 있다. 이 경우, 발광 소자(300)는 활성층(330)에서 방출된 광과 파장 변환 물질(385)에서 변환된 광이 혼합되어 방출되고, 발광 소자(300)의 색 순도가 낮아질 수도 있다. 일 실시예에 따른 발광 소자(300)는 절연막(380)에 결합되고 파장 변환 물질(385)과 화학적 결합을 형성할 수 있는 리간드(387)를 더 포함하여 절연막(380) 상에 배치되는 파장 변환 물질(385)의 밀도를 증가시킬 수 있다.
리간드(387)의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 도면에서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 몇몇 실시예에서 리간드(387)는 절연막(380)에 포함된 재료와 화학적 결합을 형성할 수 있는 제1 작용기 및 파장 변환 물질(385)과 화학적 결합을 형성할 수 있는 제2 작용기를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
한편, 발광 소자(300)의 구조는 도 1에 도시된 바에 제한되지 않고, 다른 구조를 가질 수도 있다.
도 18은 다른 실시예에 따른 발광 소자의 개략도이다.
도 18을 참조하면, 발광 소자(300')는 일 방향으로 연장된 형상을 갖되, 부분적으로 측면이 경사진 형상을 가질 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 발광 소자(300')는 부분적으로 원추형의 형상을 가질 수 있다. 발광 소자(300')는 복수의 층들이 일 방향으로 적층되지 않고, 각 층들이 어느 다른 층의 외면을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 도 18의 발광 소자(300')는 각 층들의 형상이 일부 상이한 것을 제외하고는 도 1의 발광 소자(300)와 동일하다. 이하에서는 동일한 내용은 생략하고 차이점에 대하여 서술한다.
일 실시예에 따르면, 제1 반도체층(310')은 일 방향으로 연장되고 양 단부가 중심부를 향해 경사지게 형성될 수 있다. 도 18의 제1 반도체층(310')은 로드형 또는 원통형의 본체부와, 상기 본체부의 상부 및 하부에 각각 원추형의 단부가 형성된 형상일 수 있다. 상기 본체부의 상단부는 하단부에 비해 더 가파른 경사를 가질 수 있다.
활성층(330')은 제1 반도체층(310')의 상기 본체부의 외면을 둘러싸도록 배치된다. 활성층(330')은 일 방향으로 연장된 고리형의 형상을 가질 수 있다. 활성층(330')은 제1 반도체층(310')의 상단부 및 하단부 상에는 형성되지 않을 수 있다. 즉, 활성층(330')은 제1 반도체층(310')의 평행한 측면에만 접촉할 수 있다.
제2 반도체층(320')은 활성층(330')의 외면과 제1 반도체층(310')의 상단부를 둘러싸도록 배치된다. 제2 반도체층(320')은 일 방향으로 연장된 고리형의 본체부와 측면이 경사지도록 형성된 상단부를 포함할 수 있다. 즉, 제2 반도체층(320')은 활성층(330')의 평행한 측면과 제1 반도체층(310')의 경사진 상단부에 직접 접촉할 수 있다. 다만, 제2 반도체층(320')은 제1 반도체층(310')의 하단부에는 형성되지 않는다.
전극층(370')은 제2 반도체층(320')의 외면을 둘러싸도록 배치된다. 즉, 전극층(370')의 형상은 실질적으로 제2 반도체층(320')과 동일할 수 있다. 즉, 전극층(370')은 제2 반도체층(320')의 외면에 전면적으로 접촉할 수 있다.
절연막(380')은 전극층(370') 및 제1 반도체층(310')의 외면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 절연막(380')은 전극층(370')을 포함하여, 제1 반도체층(310')의 하단부 및 활성층(330')과 제2 반도체층(320')의 노출된 하단부와 직접 접촉할 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 소자(300)는 파장 변환 물질(385) 또는 산란체(386)를 포함하여 활성층(330)에서 방출된 광(L)을 다른 파장대를 갖는 광(L')으로 변환시켜 방출할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 표시 장치(10)는 적어도 하나의 발광 소자(300)를 포함하여 특정 파장대의 광을 표시할 수 있다.
도 19는 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 19를 참조하면, 표시 장치(10)는 동영상이나 정지영상을 표시한다. 표시 장치(10)는 표시 화면을 제공하는 모든 전자 장치를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 표시 화면을 제공하는 텔레비전, 노트북, 모니터, 광고판, 사물 인터넷, 모바일 폰, 스마트 폰, 태블릿 PC(Personal Computer), 전자 시계, 스마트 워치, 워치 폰, 헤드 마운트 디스플레이, 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 내비게이션, 게임기, 디지털 카메라, 캠코더 등이 표시 장치(10)에 포함될 수 있다.
표시 장치(10)는 표시 화면을 제공하는 표시 패널을 포함한다. 표시 패널의 예로는 LED 표시 패널, 유기발광 표시 패널, 양자점 발광 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 전계방출 표시 패널 등을 들 수 있다. 이하에서는 표시 패널의 일 예로서, LED 표시 패널이 적용된 경우를 예시하지만, 그에 제한되는 것은 아니며, 동일한 기술적 사상이 적용 가능하다면 다른 표시 패널에도 적용될 수 있다.
표시 장치(10)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(10)는 가로가 긴 직사각형, 세로가 긴 직사각형, 정사각형, 코너부(꼭지점)가 둥근 사각형, 기타 다각형, 원형 등의 형상을 가질 수 있다. 표시 장치(10)의 표시 영역(DA)의 형상 또한 표시 장치(10)의 전반적인 형상과 유사할 수 있다. 도 19에서는 가로가 긴 직사각형 형상의 표시 장치(10) 및 표시 영역(DA)이 예시되어 있다.
표시 장치(10)는 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 영역(DA)은 화면이 표시될 수 있는 영역이고, 비표시 영역(NDA)은 화면이 표시되지 않는 영역이다. 표시 영역(DA)은 활성 영역으로, 비표시 영역(NDA)은 비활성 영역으로도 지칭될 수 있다.
표시 영역(DA)은 대체로 표시 장치(10)의 중앙을 차지할 수 있다. 표시 영역(DA)은 복수의 화소(PX)를 포함할 수 있다. 복수의 화소(PX)는 행렬 방향으로 배열될 수 있다. 각 화소(PX)의 형상은 평면상 직사각형 또는 정사각형일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니고 각 변이 제1 방향(DR1)에 대해 기울어진 마름모 형상일 수도 있다. 화소(PX)들 각각은 특정 파장대의 광을 방출하는 발광 소자(300)를 하나 이상 포함하여 특정 색을 표시할 수 있다.
도 20은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일 화소의 개략적인 평면도이다.
도 20을 참조하면, 복수의 화소(PX)들 각각은 제1 서브 화소(PX1), 제2 서브 화소(PX2) 및 제3 서브 화소(PX3)를 포함할 수 있다. 제1 서브 화소(PX1)는 제1 색의 광을 발광하고, 제2 서브 화소(PX2)는 제2 색의 광을 발광하며, 제3 서브 화소(PX3)는 제3 색의 광을 발광할 수 있다. 제1 색은 청색, 제2 색은 녹색, 제3 색은 적색일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 각 서브 화소(PXn)들이 동일한 색의 광을 발광할 수도 있다. 또한, 도 20에서는 화소(PX)가 3 개의 서브 화소(PXn)들을 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 제한되지 않고, 화소(PX)는 더 많은 수의 서브 화소(PXn)들을 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 각 구성요소들을 지칭하는 '제1', '제2'등이 사용되나, 이는 상기 구성요소들을 단순히 구별하기 위해 사용되는 것이며, 반드시 해당 구성요소를 의미하는 것은 아니다. 즉, 제1, 제2 등으로 정의된 구성이 반드시 특정 구조 또는 위치에 제한되는 구성은 아니며, 경우에 따라서는 다른 번호들이 부여될 수 있다. 따라서, 각 구성요소들에 부여된 번호는 도면 및 이하의 서술을 통해 설명될 수 있으며, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
표시 장치(10)의 각 서브 화소(PXn)들은 발광 영역(EMA)으로 정의되는 영역을 포함할 수 있다. 제1 서브 화소(PX1)는 제1 발광 영역(EMA1)을, 제2 서브 화소(PX2)는 제2 발광 영역(EMA2)을, 제3 서브 화소(PX3)는 제3 발광 영역(EMA2)을 포함할 수 있다. 발광 영역(EMA)은 표시 장치(10)에 포함되는 발광 소자(300)가 배치되어 특정 파장대의 광이 출사되는 영역으로 정의될 수 있다. 발광 소자(300)는 활성층(330)을 포함하고, 활성층(330)은 특정 파장대의 광을 방향성 없이 방출할 수 있다. 즉, 발광 소자(300)의 활성층(330)에서 방출된 광들은 발광 소자(300)의 양 단부 방향을 포함하여, 발광 소자(300)의 측면 방향으로도 방출될 수 있다. 각 서브 화소(PXn)의 발광 영역(EMA)은 발광 소자(300)가 배치된 영역을 포함하여, 발광 소자(300)와 인접한 영역으로 발광 소자(300)에서 방출된 광들이 출사되는 영역을 포함할 수 있다. 또한, 이에 제한되지 않고, 발광 영역(EMA)은 발광 소자(300)에서 방출된 광이 다른 부재에 의해 반사되거나 굴절되어 출사되는 영역도 포함할 수 있다. 복수의 발광 소자(300)들은 각 서브 화소(PXn)에 배치되고, 이들이 배치된 영역과 이에 인접한 영역을 포함하여 발광 영역(EMA)을 형성할 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 표시 장치(10)의 각 서브 화소(PXn)들은 발광 영역(EMA) 이외의 영역으로 정의된 비발광 영역을 포함할 수 있다. 비발광 영역은 발광 소자(300)가 배치되지 않고, 발광 소자(300)에서 방출된 광들이 도달하지 않아 광이 출사되지 않는 영역으로 정의될 수 있다.
표시 장치(10)의 각 서브 화소(PXn)는 복수의 전극(210, 220), 발광 소자(300), 복수의 뱅크(410, 420, 430, 도 22에 도시) 및 적어도 하나의 절연층(510, 520, 550, 도 22에 도시)을 포함할 수 있다.
복수의 전극(210, 220)은 발광 소자(300)들과 전기적으로 연결되고, 발광 소자(300)가 특정 파장대의 광을 방출하도록 소정의 전압을 인가 받을 수 있다. 또한, 각 전극(210, 220)의 적어도 일부는 발광 소자(300)를 정렬하기 위해 서브 화소(PXn) 내에 전기장을 형성하는 데에 활용될 수 있다.
복수의 전극(210, 220)은 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 전극(210)은 각 서브 화소(PXn) 마다 분리된 화소 전극이고, 제2 전극(220)은 각 서브 화소(PXn)를 따라 공통으로 연결된 공통 전극일 수 있다. 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 중 어느 하나는 발광 소자(300)의 애노드(Anode) 전극이고, 다른 하나는 발광 소자(300)의 캐소드(Cathode) 전극일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 그 반대의 경우일 수도 있다.
제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 각각 제1 방향(DR1)으로 연장되어 배치되는 전극 줄기부(210S, 220S)와 전극 줄기부(210S, 220S)에서 제1 방향(DR1)과 교차하는 방향인 제2 방향(DR2)으로 연장되어 분지되는 적어도 하나의 전극 가지부(210B, 220B)를 포함할 수 있다.
제1 전극(210)은 제1 방향(DR1)으로 연장되어 배치되는 제1 전극 줄기부(210S)와 제1 전극 줄기부(210S)에서 분지되어 제2 방향(DR2)으로 연장된 적어도 하나의 제1 전극 가지부(210B)를 포함할 수 있다.
임의의 일 화소의 제1 전극 줄기부(210S)는 양 단이 각 서브 화소(PXn) 사이에서 이격되어 종지하되, 동일 행(예컨대, 제1 방향(DR1)으로 인접한)에서 이웃하는 서브 화소의 제1 전극 줄기부(210S)와 실질적으로 동일 직선 상에 놓일 수 있다. 각 서브 화소(PXn)에 배치되는 제1 전극 줄기부(210S)들은 양 단이 상호 이격됨으로써 각 제1 전극 가지부(210B)에 서로 다른 전기 신호를 인가할 수 있고, 제1 전극 가지부(210B)는 각각 별개로 구동될 수 있다.
제1 전극 가지부(210B)는 제1 전극 줄기부(210S)의 적어도 일부에서 분지되고 제2 방향(DR2)으로 연장되어 배치되되, 제1 전극 줄기부(210S)와 대향하여 배치된 제2 전극 줄기부(220S)와 이격된 상태에서 종지할 수 있다.
제2 전극(220)은 제1 방향(DR1)으로 연장되어 제1 전극 줄기부(210S)와 제2 방향(DR2)으로 이격되어 대향하는 제2 전극 줄기부(220S)와 제2 전극 줄기부(220S)에서 분지되고 제2 방향(DR2)으로 연장된 제2 전극 가지부(220B)를 포함할 수 있다. 제2 전극 줄기부(220S)는 타 단부가 제1 방향(DR1)으로 인접한 다른 서브 화소(PXn)의 제2 전극 줄기부(220S)와 연결될 수 있다. 즉, 제2 전극 줄기부(220S)는 제1 전극 줄기부(210S)와 달리 제1 방향(DR1)으로 연장되어 각 서브 화소(PXn)들을 가로지르도록 배치될 수 있다. 각 서브 화소(PXn)를 가로지르는 제2 전극 줄기부(220S)는 각 화소(PX) 또는 서브 화소(PXn)들이 배치된 표시 영역(DA)의 외곽부, 또는 비표시 영역(NDA)에서 일 방향으로 연장된 부분과 연결될 수 있다.
제2 전극 가지부(220B)는 제1 전극 가지부(210B)와 이격되어 대향하고, 제1 전극 줄기부(210S)와 이격된 상태에서 종지될 수 있다. 제2 전극 가지부(220B)는 제2 전극 줄기부(220S)와 연결되고, 연장된 방향의 단부는 제1 전극 줄기부(210S)와 이격된 상태로 서브 화소(PXn) 내에 배치될 수 있다.
도면에서는 각 서브 화소(PXn)에 두 개의 제1 전극 가지부(210B)가 배치되고, 그 사이에 하나의 제2 전극 가지부(220B)가 배치된 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 반드시 일 방향으로 연장된 형상만을 갖지 않고, 다양한 구조로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 부분적으로 곡률지거나, 절곡된 형상을 가질 수 있고, 어느 한 전극이 다른 전극을 둘러싸도록 배치될 수도 있다. 제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 적어도 일부 영역이 서로 이격되어 대향함으로써, 그 사이에 발광 소자(300)가 배치될 공간이 형성된다면 이들이 배치되는 구조나 형상은 특별히 제한되지 않을 수 있다.
또한, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 각각 컨택홀, 예컨대 제1 전극 컨택홀(CNTD) 및 제2 전극 컨택홀(CNTS)을 통해 표시 장치(10)의 회로소자층(PAL, 도 22에 도시)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도면에는 제1 전극 컨택홀(CNTD)은 각 서브 화소(PXn)의 제1 전극 줄기부(210S)마다 형성되고, 제2 전극 컨택홀(CNTS)은 각 서브 화소(PXn)들을 가로지르는 하나의 제2 전극 줄기부(220S)에 하나만이 형성된 것을 도시하고 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 경우에 따라서는 제2 전극 컨택홀(CNTS)의 경우에도 각 서브 화소(PXn) 마다 형성될 수 있다.
복수의 뱅크(410, 420, 430)는 각 서브 화소(PXn)간의 경계에 배치되는 외부 뱅크(430), 각 서브 화소(PXn)의 중심부와 인접하여 각 전극(210, 220) 하부에 배치되는 복수의 내부 뱅크(410, 420)를 포함할 수 있다. 도면에서는 복수의 내부 뱅크(410, 420)가 도시되지 않았으나, 제1 전극 가지부(210B)와 제2 전극 가지부(220B) 하부에는 각각 제1 내부 뱅크(410)와 제2 내부 뱅크(420)가 배치될 수 있다. 이들에 대한 설명은 다른 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
외부 뱅크(430)는 각 서브 화소(PXn)간의 경계에 배치될 수 있다. 복수의 제1 전극 줄기부(210S)는 각 단부가 외부 뱅크(430)를 기준으로 서로 이격되어 종지할 수 있다. 외부 뱅크(430)는 제2 방향(D2)으로 연장되어 제1 방향(D1)으로 배열된 서브 화소(PXn)들의 경계에 배치될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않으며, 외부 뱅크(430)는 제1 방향(D1)으로 연장되어 제2 방향(D2)으로 배열된 서브 화소(PXn)들의 경계에도 배치될 수 있다. 외부 뱅크(430)는 내부 뱅크(410, 420)들과 동일한 재료를 포함하여 하나의 공정에서 동시에 형성될 수 있다.
복수의 발광 소자(300)는 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 사이에 배치될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 발광 소자(300)들은 제1 전극 가지부(210B)와 제2 전극 가지부(220B) 사이에 배치될 수 있다. 복수의 발광 소자(300) 중 적어도 일부는 일 단부가 제1 전극(210)과 전기적으로 연결되고, 타 단부가 제2 전극(220)과 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 소자(300)의 양 단부는 각각 제1 전극 가지부(210B)와 제2 전극 가지부(220B) 상에 놓이도록 배치될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 경우에 따라서는 발광 소자(300)는 양 단부과 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)과 중첩하지 않도록 이들 사이에 배치될 수도 있다.
복수의 발광 소자(300)들은 각 전극(210, 220) 사이에서 서로 이격되어 배치되며 실질적으로 상호 평행하게 정렬될 수 있다. 발광 소자(300)들이 이격되는 간격은 특별히 제한되지 않는다. 경우에 따라서 복수의 발광 소자(300)들이 인접하게 배치되어 무리를 이루고, 다른 복수의 발광 소자(300)들은 일정 간격 이격된 상태로 무리를 이룰 수도 있으며, 불균일한 밀집도를 가지되 일 방향으로 배향되어 정렬될 수도 있다. 또한, 예시적인 실시예에서 발광 소자(300)는 일 방향으로 연장된 형상을 가지며, 각 전극, 예컨대 제1 전극 가지부(210B)와 제2 전극 가지부(220B)가 연장된 방향과 발광 소자(300)가 연장된 방향은 실질적으로 수직을 이룰 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 발광 소자(300)는 제1 전극 가지부(210B)와 제2 전극 가지부(220B)가 연장된 방향에 수직하지 않고 비스듬히 배치될 수도 있다.
한편, 일 실시예에 따른 발광 소자(300)는 파장 변환 물질(385)의 포함하여, 동일한 활성층(330)을 포함하더라도 서로 다른 파장대의 광을 외부로 방출할 수 있다. 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 활성층(330)에서 방출된 광과 발광 소자(300)의 외부로 방출된 광이 동일한 제1 발광 소자(301), 활성층(330)에서 방출된 광과 발광 소자(300)의 외부로 방출된 광이 서로 다른 중심 파장대역을 갖는 제2 발광 소자(302) 및 제3 발광 소자(303)를 포함할 수 있다.
도 21은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 21을 참조하면, 표시 장치(10)는 제1 서브 화소(PX1)에 배치된 제1 발광 소자(301), 제2 서브 화소(PX2)에 배치된 제2 발광 소자(302) 및 제3 서브 화소(PX3)에 배치된 제3 발광 소자(303)를 포함할 수 있다.
제1 발광 소자(301)는 중심 파장대역이 제1 파장인 제1 광(L1)을 방출하는 활성층(330)을 포함하되, 절연막(380) 상에는 파장 변환 물질(385)이 배치되지 않을 수 있다. 즉, 제1 발광 소자(301)는 활성층(330)에서 방출된 광이 파장 변환 물질(385)에 의해 변환되지 않고, 제1 발광 소자(301)의 외부로 방출될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 제1 발광 소자(301)는 절연막(380) 상에 산란체(386)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 서브 화소(PX1)에서는 제1 발광 소자(301)의 제1 광(L1)이 출사될 수 있다.
제2 발광 소자(302)는 제1 광(L1)을 방출하는 활성층(330)을 포함하되, 절연막(380) 상에 배치되고 제1 광(L1)을 중심 파장대역이 제1 파장과 다른 제2 파장의 제2 광(L2)으로 변환시키는 제1 파장 변환 물질을 포함할 수 있다. 제2 발광 소자(302)는 활성층(330)에서 방출된 제1 광(L1)이 제1 파장 변환 물질로 입사되어 제2 광(L2)으로 변환되고 제2 발광 소자(302)의 외부로 방출될 수 있다. 이에 따라, 제2 서브 화소(PX2)에서는 제2 발광 소자(302)의 제2 광(L2)이 출사될 수 있다.
제3 발광 소자(303)는 제1 광(L1)을 방출하는 활성층(330)을 포함하되, 절연막(380) 상에 배치되고 제1 광(L1)을 중심 파장대역이 제1 파장 및 제2 파장과 다른 제3 파장의 제3 광(L3)으로 변환시키는 제2 파장 변환 물질을 포함할 수 있다. 제3 발광 소자(303)는 활성층(330)에서 방출된 제1 광(L1)이 제2 파장 변환 물질로 입사되어 제3 광(L3)으로 변환되고 제3 발광 소자(303)의 외부로 방출될 수 있다. 이에 따라, 제3 서브 화소(PX3)에서는 제3 발광 소자(303)의 제3 광(L3)이 출사될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 파장 변환 물질과 제2 파장 변환 물질은 각각 양자점으로 이루어질 수 있다. 이 경우 제1 파장 변환 물질을 이루는 양자점의 입자의 크기는 제2 파장 변환 물질을 이루는 양자점의 크기와 다를 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 각각 동일한 광을 방출하는 활성층(330)을 포함하되, 서로 다른 광을 외부로 방출하는 제1 발광 소자(301), 제2 발광 소자(302) 및 제3 발광 소자(303)를 포함할 수 있다. 제1 발광 소자(301), 제2 발광 소자(302) 및 제3 발광 소자(303)는 각각 제1 광(L1)을 방출하는 활성층(330)을 포함할 수 있고, 절연막(380) 상에 배치된 파장 변환 물질(385)을 통해 제1 광(L1)을 제2 광(L2) 또는 제3 광(L3)으로 변환하여 방출할 수 있다. 이에 따라 표시 장치(10)는 동일한 활성층(330)을 포함하는 발광 소자(300)를 이용하여 절연막(380)에 배치되는 파장 변환 물질(385)의 종류를 달리함으로써 다양한 색상의 광을 표시할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 광(L1)은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖는 청색광이고, 제2 광(L2)은 중심 파장대역이 495nm 내지 570nm의 범위를 갖는 녹색광이고, 제3 광(L3)은 중심 파장대역이 620nm 내지 752nm의 범위를 갖는 적색광 일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 제1 광(L1), 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)은 서로 다른 색의 광일 수도 있고, 동일한 색의 광이되, 중심 파장대역이 상기의 범위와 다를 수도 있다.
또한, 도면에서는 도시하지 않았으나, 표시 장치(10)는 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)의 적어도 일부를 덮는 제1 절연층(510)을 포함할 수 있다.
제1 절연층(510)은 표시 장치(10)의 각 서브 화소(PXn)에 배치될 수 있다. 제1 절연층(510)은 실질적으로 각 서브 화소(PXn)를 전면적으로 덮도록 배치될 수 있으며, 이웃한 다른 서브 화소(PXn)에도 연장되어 배치될 수 있다. 제1 절연층(510)은 제1 전극(210)과 제2 전극(220)의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 도 2에 도시되지 않았으나, 제1 절연층(510)은 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)의 일부, 구체적으로 제1 전극 가지부(210B)와 제2 전극 가지부(220B)의 일부 영역을 노출하도록 배치될 수 있다.
표시 장치(10)는 제1 절연층(510) 이외에도 각 전극(210, 220)의 하부에 위치하는 회로소자층(PAL)과, 각 전극(210, 220) 및 발광 소자(300)의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 제2 절연층(520, 도 22에 도시) 및 패시베이션층(550, 도 22에 도시)을 포함할 수 있다. 이하에서는 도 22를 참조하여 표시 장치(10)의 구조에 대하여 자세히 설명하도록 한다.
도 22는 도 20의 Xa-Xa'선, Xb-Xb'선 및 Xc-Xc'선을 따라 자른 단면도이다.
도 22는 제2 서브 화소(PX2)의 단면만을 도시하고 있으나, 다른 화소(PX) 또는 서브 화소(PXn)의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 도 22는 임의의 발광 소자(300)의 일 단부와 타 단부를 가로지르는 단면을 도시한다.
도 20 및 도 22를 참조하면, 표시 장치(10)는 회로소자층(PAL)과 발광층(EML)을 포함할 수 있다. 회로소자층(PAL)은 기판(110), 버퍼층(115), 차광층(BML), 제1 및 제2 트랜지스터(120, 140) 등을 포함하고, 발광층(EML)은 제1 및 제2 트랜지스터(120, 140)의 상부에 배치된 복수의 전극(210, 220), 발광 소자(300), 복수의 절연층(510, 520, 550) 등을 포함할 수 있다.
기판(110)은 절연 기판일 수 있다. 기판(110)은 유리, 석영, 또는 고분자 수지 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(110)은 리지드 기판일 수 있지만, 벤딩(bending), 폴딩(folding), 롤링(rolling) 등이 가능한 플렉시블(flexible) 기판일 수도 있다.
차광층(BML)은 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 차광층(BML)은 제1 차광층(BML1) 및 제2 차광층(BML2)을 포함할 수 있다. 제1 차광층(BML1)은 후술하는 제1 트랜지스터(120)의 제1 드레인 전극(123)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 차광층(BML2)은 제2 트랜지스터(140)의 제2 드레인 전극(143)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 차광층(BML1)과 제2 차광층(BML2)은 각각 제1 트랜지스터(120)의 제1 활성물질층(126) 및 제2 트랜지스터(140)의 제2 활성물질층(146)과 중첩하도록 배치된다. 제1 및 제2 차광층(BML1, BML2)은 광을 차단하는 재료를 포함하여, 제1 및 제2 활성물질층(126, 146)에 광이 입사되는 것을 방지할 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 차광층(BML1, BML2)은 광의 투과를 차단하는 불투명한 금속 물질로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 경우에 따라서 차광층(BML)은 생략될 수 있다.
버퍼층(115)은 차광층(BML)과 기판(110) 상에 배치된다. 버퍼층(115)은 차광층(BML)을 포함하여 기판(110)을 전면적으로 덮도록 배치될 수 있다. 버퍼층(115)은 불순물 이온이 확산되는 것을 방지하고 수분이나 외기의 침투를 방지하며, 표면 평탄화 기능을 수행할 수 있다. 또한, 버퍼층(115)은 차광층(BML)과 제1 및 제2 활성물질층(126, 146)을 상호 절연시킬 수 있다.
버퍼층(115) 상에는 반도체층이 배치된다. 반도체층은 제1 트랜지스터(120)의 제1 활성물질층(126), 제2 트랜지스터(140)의 제2 활성물질층(146) 및 보조층(163)을 포함할 수 있다. 반도체층은 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, 산화물 반도체 등을 포함할 수 있다.
제1 활성물질층(126)은 제1 도핑 영역(126a), 제2 도핑 영역(126b) 및 제1 채널 영역(126c)을 포함할 수 있다. 제1 채널 영역(126c)은 제1 도핑 영역(126a)과 제2 도핑 영역(126b) 사이에 배치될 수 있다. 제2 활성물질층(146)은 제3 도핑 영역(146a), 제4 도핑 영역(146b) 및 제2 채널 영역(146c)을 포함할 수 있다. 제2 채널 영역(146c)은 제3 도핑 영역(146a)과 제4 도핑 영역(146b) 사이에 배치될 수 있다. 제1 활성물질층(126) 및 제2 활성물질층(146)은 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 다결정 실리콘은 비정질 실리콘을 결정화하여 형성될 수 있다. 상기 결정화 방법의 예로는 RTA(Rapid thermal annealing)법, SPC(Solid phase crystallization)법, ELA(Excimer laser annealing)법, MILC(Metal induced crystallization)법, SLS(Sequential lateral solidification)법 등을 들수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 예로, 제1 활성물질층(126) 및 제2 활성물질층(146)은 단결정 실리콘, 저온 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 등을 포함할 수도 있다. 제1 도핑 영역(126a), 제2 도핑 영역(126b), 제3 도핑 영역(146a) 및 제4 도핑 영역(146b)은 제1 활성물질층(126) 및 제2 활성물질층(146)의 일부 영역이 불순물로 도핑된 영역일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
반도체층 상에는 제1 게이트 절연막(150)이 배치된다. 제1 게이트 절연막(150)은 반도체층을 포함하여 버퍼층(115)을 전면적으로 덮도록 배치될 수 있다. 제1 게이트 절연막(150)은 제1 및 제2 트랜지스터(120, 140)의 게이트 절연막으로 기능할 수 있다.
제1 게이트 절연막(150) 상에는 제1 도전층이 배치된다. 제1 도전층은 제1 게이트 절연막(150) 상에서 제1 트랜지스터(120)의 제1 활성물질층(126) 상에 배치된 제1 게이트 전극(121), 제2 트랜지스터(140)의 제2 활성물질층(146) 상에 배치된 제2 게이트 전극(141) 및 보조층(163) 상에 배치된 전원 배선(161)을 포함할 수 있다. 제1 게이트 전극(121)은 제1 활성물질층(126)의 제1 채널 영역(126c)과 중첩하고, 제2 게이트 전극(141)은 제2 활성물질층(146)의 제2 채널 영역(146c)과 중첩할 수 있다.
제1 도전층 상에는 층간절연막(170)이 배치된다. 층간절연막(170)은 층간 절연막의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 층간절연막(170)은 유기 절연 물질을 포함하고 표면 평탄화 기능을 수행할 수도 있다.
층간절연막(170) 상에는 제2 도전층이 배치된다. 제2 도전층은 제1 트랜지스터(120)의 제1 드레인 전극(123)과 제1 소스 전극(124), 제2 트랜지스터(140)의 제2 드레인 전극(143)과 제2 소스 전극(144), 및 전원 배선(161) 상부에 배치된 전원 전극(162)을 포함한다.
제1 드레인 전극(123)과 제1 소스 전극(124)은 층간절연막(170)과 제1 게이트 절연막(150)을 관통하는 컨택홀을 통해 제1 활성물질층(126)의 제1 도핑 영역(126a) 및 제2 도핑 영역(126b)과 각각 접촉될 수 있다. 제2 드레인 전극(143)과 제2 소스 전극(144)은 층간절연막(170)과 제1 게이트 절연막(150)을 관통하는 컨택홀을 통해 제2 활성물질층(146)의 제3 도핑 영역(146a) 및 제4 도핑 영역(146b)과 각각 접촉될 수 있다. 또한, 제1 드레인 전극(123)과 제2 드레인 전극(143)은 또 다른 컨택홀을 통해 각각 제1 차광층(BML1) 및 제2 차광층(BML2)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 도전층 상에는 비아층(200)이 배치된다. 비아층(200)은 유기 절연 물질을 포함하여, 표면 평탄화 기능을 수행할 수 있다.
비아층(200) 상에는 복수의 뱅크(410, 420, 430)와 복수의 전극(210, 220) 및 발광 소자(300)가 배치될 수 있다.
복수의 뱅크(410, 420, 430)는 각 서브 화소(PXn) 내에서 이격되어 배치되는 내부 뱅크(410, 420) 및 이웃한 서브 화소(PXn)의 경계에 배치되는 외부 뱅크(430)를 포함할 수 있다.
외부 뱅크(430)는 표시 장치(10)의 제조 시, 잉크젯 프린팅 장치를 이용하여 발광 소자(300)가 분산된 잉크를 분사할 때, 잉크가 서브 화소(PXn)의 경계를 넘는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 내부 뱅크(410, 420)는 각 서브 화소(PXn)의 중심부에 인접하여 배치된 제1 내부 뱅크(410) 및 제2 내부 뱅크(420)를 포함할 수 있다.
제1 내부 뱅크(410) 및 제2 내부 뱅크(420)는 서로 이격되어 대향하도록 배치된다. 제1 내부 뱅크(410) 상에는 제1 전극(210)이, 제2 내부 뱅크(420) 상에는 제2 전극(220)이 배치될 수 있다. 도 20 및 도 22를 참조하면 제1 내부 뱅크(410) 상에는 제1 전극 가지부(210B)가, 제2 내부 뱅크(420) 상에는 제2 전극 가지부(220B)가 배치된 것으로 이해될 수 있다.
제1 내부 뱅크(410)와 제2 내부 뱅크(420)는 각 서브 화소(PXn) 내에서 제2 방향(DR2)으로 연장되어 배치될 수 있다. 도면으로 도시하지 않았으나, 제1 내부 뱅크(410) 및 제2 내부 뱅크(420)는 제2 방향(DR2)으로 연장됨에 따라 제2 방향(DR2)으로 이웃하는 서브 화소(PXn)를 향해 연장될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 제1 내부 뱅크(410)와 제2 내부 뱅크(420)는 각 서브 화소(PXn) 마다 배치되어 표시 장치(10) 전면에 있어서 패턴을 이룰 수 있다. 복수의 뱅크(410, 420, 430)들은 폴리이미드(Polyimide, PI)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 내부 뱅크(410) 및 제2 내부 뱅크(420)는 비아층(200)을 기준으로 적어도 일부가 돌출된 구조를 가질 수 있다. 제1 내부 뱅크(410) 및 제2 내부 뱅크(420)는 발광 소자(300)가 배치된 평면을 기준으로 상부로 돌출될 수 있고, 상기 돌출된 부분은 적어도 일부가 경사를 가질 수 있다. 제1 내부 뱅크(410) 및 제2 내부 뱅크(420)의 돌출된 형상은 특별히 제한되지 않는다.
복수의 전극(210, 220)은 비아층(200) 및 내부 뱅크(410, 420) 상에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 각 전극(210, 220)은 전극 줄기부(210S, 220S)와 전극 가지부(210B, 220B)를 포함한다. 도 20의 Xa-Xa'선은 제1 전극 줄기부(210S)를, 도 20의 Xb-Xb'선은 제1 전극 가지부(210B)와 제2 전극 가지부(220B)를, 도 20의 Xc-Xc'선은 제2 전극 줄기부(220S)를 가로지르는 선이다. 즉, 도 22의 Xa-Xa' 영역에 배치된 제1 전극(210)은 제1 전극 줄기부(210S)이고, 도 22의 Xb-Xb' 영역에 배치된 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)은 각각 제1 전극 가지부(210B) 및 제2 전극 가지부(220B)이고, 도 22의 Xc-Xc' 영역에 배치된 제2 전극(220)은 제2 전극 줄기부(220S)인 것으로 이해될 수 있다. 각 전극 줄기부(210S, 220S)와 각 전극 가지부(210B, 220B)는 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)을 이룰 수 있다.
제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 일부 영역은 비아층(200) 상에 배치되고, 일부 영역은 제1 내부 뱅크(410) 및 제2 내부 뱅크(420) 상에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 전극(210)의 제1 전극 줄기부(210S)와 제2 전극(220)의 제2 전극 줄기부(220S)는 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 제1 내부 뱅크(410)와 제2 내부 뱅크(420)는 제2 방향(DR2)으로 연장되어 제2 방향(DR2)으로 이웃하는 서브 화소(PXn)에도 배치될 수 있다. 도면으로 도시하지 않았으나, 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)의 제1 방향(DR1)으로 연장된 제1 전극 줄기부(210S)와 제2 전극 줄기부(220S)는 제1 내부 뱅크(410) 및 제2 내부 뱅크(420)와 부분적으로 중첩할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 전극 줄기부(210S)와 제2 전극 줄기부(220S)는 제1 내부 뱅크(410) 및 제2 내부 뱅크(420)와 중첩하지 않을 수도 있다.
제1 전극(210)의 제1 전극 줄기부(210S)에는 비아층(200)을 관통하여 제1 트랜지스터(120)의 제1 드레인 전극(123)을 일부 노출하는 제1 전극 컨택홀(CNDT)이 형성될 수 있다. 제1 전극(210)은 제1 전극 컨택홀(CNTD)을 통해 제1 드레인 전극(123)과 접촉할 수 있다. 제1 전극(210)은 제1 트랜지스터(120)의 제1 드레인 전극(123)과 전기적으로 연결되어 소정의 전기 신호를 전달 받을 수 있다.
제2 전극(220)의 제2 전극 줄기부(220S)는 일 방향으로 연장되어 발광 소자(300)들이 배치되지 않는 비발광 영역에도 배치될 수 있다. 제2 전극 줄기부(220S)에는 비아층(200)을 관통하여 전원 전극(162)의 일부를 노출하는 제2 전극 컨택홀(CNTS)이 형성될 수 있다. 제2 전극(220)은 제2 전극 컨택홀(CNTS)을 통해 전원 전극(162)과 접촉할 수 있다. 제2 전극(220)은 전원 전극(162)과 전기적으로 연결되어 전원 전극(162)으로부터 소정의 전기 신호를 전달 받을 수 있다.
제1 전극(210)과 제2 전극(220)의 일부 영역, 예컨대 제1 전극 가지부(210B)와 제2 전극 가지부(220B)는 각각 제1 내부 뱅크(410) 및 제2 내부 뱅크(420) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(210)의 제1 전극 가지부(210B)는 제1 내부 뱅크(410)를 덮도록 배치되고, 제2 전극(220)의 제2 전극 가지부(220B)는 제2 내부 뱅크(420)를 덮도록 배치될 수 있다. 제1 내부 뱅크(410)와 제2 내부 뱅크(420)가 각 서브 화소(PXn)의 중심부에서 서로 이격되어 배치되므로, 제1 전극 가지부(210B)와 제2 전극 가지부(220B)도 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 사이의 영역, 즉, 제1 전극 가지부(210B)와 제2 전극 가지부(220B)가 이격되어 대향하는 공간에는 복수의 발광 소자(300)들이 배치될 수 있다.
각 전극(210, 220)은 투명성 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 각 전극(210, 220)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 등과 같은 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 각 전극(210, 220)은 반사율이 높은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 전극(210, 220)은 반사율이 높은 물질로 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등과 같은 금속을 포함할 수 있다. 이 경우, 각 전극(210, 220)으로 입사되는 광을 반사시켜 각 서브 화소(PXn)의 상부 방향으로 출사시킬 수도 있다.
또한, 전극(210, 220)은 투명성 전도성 물질과 반사율이 높은 금속층이 각각 한층 이상 적층된 구조를 이루거나, 이들을 포함하여 하나의 층으로 형성될 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 각 전극(210, 220)은 ITO/은(Ag)/ITO/IZO의 적층구조를 갖거나, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 란타늄(La) 등을 포함하는 합금일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 절연층(510)은 비아층(200), 제1 전극(210) 및 제2 전극(220) 상에 배치된다. 제1 절연층(510)은 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)을 부분적으로 덮도록 배치된다. 제1 절연층(510)은 제1 전극(210)과 제2 전극(220)의 상면을 대부분 덮도록 배치되되, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)의 일부를 노출시킬 수 있다. 제1 절연층(510)은 제1 전극(210)과 제2 전극(220)의 상면 중 일부, 예컨대 제1 내부 뱅크(410) 상에 배치된 제1 전극 가지부(210B)의 상면과 제2 내부 뱅크(420) 상에 배치된 제2 전극 가지부(220B)의 상면 중 일부가 노출되도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 절연층(510)은 실질적으로 비아층(200) 상에 전면적으로 형성되되, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)을 부분적으로 노출하는 개구부를 포함할 수 있다. 제1 절연층(510)의 개구부는 제1 전극(210)과 제2 전극(220)의 비교적 평탄한 상면이 노출되도록 위치할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제1 절연층(510)은 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 사이에서 상면의 일부가 함몰되도록 단차가 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 절연층(510)은 무기물 절연성 물질을 포함하고, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)을 덮도록 배치된 제1 절연층(510)은 하부에 배치되는 부재의 단차에 의해 상면의 일부가 함몰될 수 있다. 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 사이에서 제1 절연층(510) 상에 배치되는 발광 소자(300)는 제1 절연층(510)의 함몰된 상면 사이에서 빈 공간을 형성할 수 있다. 발광 소자(300)는 제1 절연층(510)의 상면과 부분적으로 이격된 상태로 배치될 수 있고, 후술하는 제2 절연층(520)을 이루는 재료가 상기 공간에 채워질 수도 있다.
다만, 이에 제한되지 않는다. 제1 절연층(510)은 발광 소자(300)가 배치되도록 평탄한 상면을 형성할 수 있다. 상기 상면은 제1 전극(210)과 제2 전극(220)을 향해 일 방향으로 연장되어 제1 전극(210)과 제2 전극(220)의 경사진 측면에서 종지할 수 있다. 즉, 제1 절연층(510)은 각 전극(210, 220)이 제1 내부 뱅크(410)와 제2 내부 뱅크(420)의 경사진 측면과 중첩하는 영역에 배치될 수 있다. 후술하는 접촉 전극(260)은 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)의 노출된 영역과 접촉하고, 제1 절연층(510)의 평탄한 상면에서 발광 소자(300)의 단부와 원활하게 접촉할 수 있다.
제1 절연층(510)은 제1 전극(210)과 제2 전극(220)을 보호함과 동시에 이들을 상호 절연시킬 수 있다. 또한, 제1 절연층(510) 상에 배치되는 발광 소자(300)가 다른 부재들과 직접 접촉하여 손상되는 것을 방지할 수도 있다. 다만, 제1 절연층(510)의 형상 및 구조는 이에 제한되지 않는다.
발광 소자(300)는 각 전극(210, 220) 사이에서 제1 절연층(510) 상에 배치될 수 있다. 예시적으로, 발광 소자(300)는 각 전극 가지부(210B, 220B) 사이에 배치된 제1 절연층(510) 상에 적어도 하나 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 도면에 도시되지 않았으나 각 서브 화소(PXn) 내에 배치된 발광 소자(300)들 중 적어도 일부는 각 전극 가지부(210B, 220B) 사이 이외의 영역에 배치될 수도 있다. 또한 발광 소자(300)는 일부 영역이 전극(210, 220)과 중첩하는 위치에 배치될 수 있다. 발광 소자(300)는 제1 전극 가지부(210B)와 제2 전극 가지부(220B)가 서로 대향하는 각 단부 상에 배치되며 접촉 전극(260)을 통해 각 전극(210, 220)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 각 서브 화소(PXn)에는 동일한 파장을 갖는 광(L)을 방출하는 활성층(330)을 포함하되, 절연막(380)에 배치된 파장 변환 물질(385) 또는 산란체(386)에 따라 서로 다른 파장의 광(L1, L2, L3)을 방출하는 발광 소자(300)들이 배치될 수 있다. 도면에서는 제1 발광 소자(301)가 배치된 제1 서브 화소(PX1)만을 도시하고 있으나, 제2 서브 화소(PX2) 및 제3 서브 화소(PX3)의 경우에도 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.
또한, 발광 소자(300)는 비아층(200)에 수평한 방향으로 복수의 층들이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따른 표시 장치(10)의 발광 소자(300)는 제1 반도체층(310), 제2 반도체층(320) 및 활성층(330)을 포함하고, 이들은 비아층(200)에 수평한 방향으로 순차적으로 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 발광 소자(300)의 복수의 층들이 배치된 순서는 반대방향일 수도 있으며, 경우에 따라서는 발광 소자(300)가 다른 구조를 갖는 경우, 복수의 층들은 비아층(200)에 수직한 방향으로 배치될 수도 있다.
제2 절연층(520)은 발광 소자(300) 상에 부분적으로 배치될 수 있다. 제2 절연층(520)은 발광 소자(300)의 외면을 부분적으로 감싸도록 배치될 수 있다. 제2 절연층(520)은 발광 소자(300)를 보호함과 동시에 표시 장치(10)의 제조 공정에서 발광 소자(300)를 고정시키는 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 예시적인 실시예에서, 제2 절연층(520)의 재료 중 일부는 발광 소자(300)의 하면과 제1 절연층(510) 사이에 배치될 수도 있다. 상술한 바와 같이 제2 절연층(520)은 표시 장치(10)의 제조 공정 중에 형성된 제1 절연층(510)과 발광 소자(300) 사이의 공간을 채우도록 형성될 수도 있다. 이에 따라 제2 절연층(520)은 발광 소자(300)의 외면을 감싸도록 형성될 수도 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
제2 절연층(520)은 평면상 제1 전극 가지부(210B)와 제2 전극 가지부(220B) 사이에서 제2 방향(DR2)으로 연장되어 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 절연층(520)은 비아층(200) 상에서 평면상 섬형 또는 선형의 형상을 가질 수 있다.
접촉 전극(260)은 각 전극(210, 220) 및 제2 절연층(520) 상에 배치된다. 제1 접촉 전극(261)과 제2 접촉 전극(262)은 제2 절연층(520) 상에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제2 절연층(520)은 제1 접촉 전극(261)과 제2 접촉 전극(262)이 직접 접촉하지 않도록 상호 절연시킬 수 있다.
도면으로 도시하지 않았으나, 복수의 접촉 전극(260)은 평면상 제2 방향(DR2)으로 연장되어 배치되되, 제1 방향(DR1)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 접촉 전극(260)은 발광 소자(300)의 적어도 일 단부와 접촉할 수 있으며, 접촉 전극(260)은 제1 전극(210) 또는 제2 전극(220)과 전기적으로 연결되어 전기 신호를 인가 받을 수 있다. 접촉 전극(260)은 제1 접촉 전극(261)과 제2 접촉 전극(262)을 포함할 수 있다. 제1 접촉 전극(261)은 제1 전극 가지부(210B) 상에 배치되며, 발광 소자(300)의 일 단부와 접촉하고 제2 접촉 전극(262)은 제2 전극 가지부(220B) 상에 배치되며, 발광 소자(300)의 타 단부와 접촉할 수 있다.
제1 접촉 전극(261)은 제1 내부 뱅크(410) 상에서 제1 전극(210)의 노출된 일부 영역과 접촉할 수 있고, 제2 접촉 전극(262)은 제2 내부 뱅크(420) 상에서 제2 전극(220)의 노출된 일부 영역과 접촉할 수 있다. 접촉 전극(260)은 각 전극(210, 220)으로부터 전달되는 전기 신호를 발광 소자(300)에 전달할 수 있다.
접촉 전극(260)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, ITO, IZO, ITZO, 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
패시베이션층(550)은 제1 접촉 전극(261), 제2 접촉 전극(262) 및 제2 절연층(520) 상에 배치될 수 있다. 패시베이션층(550)은 비아층(200) 상에 배치되는 부재들을 외부 환경에 대하여 보호하는 기능을 할 수 있다.
상술한 제1 절연층(510), 제2 절연층(520) 및 패시베이션층(550) 각각은 무기물 절연성 물질 또는 유기물 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 절연층(510), 제2 절연층(520) 및 패시베이션층(550)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiOxNy), 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN)등과 같은 무기물 절연성 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1 절연층(510), 제2 절연층(520) 및 패시베이션층(550)은 유기물 절연성 물질로써, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 벤조사이클로부텐, 카도 수지, 실록산 수지, 실세스퀴옥산 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트-폴리카보네이트 합성수지 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 표시 장치(10)는 더 많은 수의 절연층을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 표시 장치(10)는 제1 접촉 전극(261)을 보호하도록 배치되는 제3 절연층(530)을 더 포함할 수 있다.
도 23은 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 23을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(10_1)는 제1 접촉 전극(261_1) 상에 배치된 제3 절연층(530_1)을 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 표시 장치(10_1)는 제3 절연층(530_1)을 더 포함하여 제2 접촉 전극(262_2)의 적어도 일부가 제3 절연층(530_1) 상에 배치된 점에서 도 22의 표시 장치(10)와 차이점이 있다. 이하에서는 중복되는 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 서술하기로 한다.
도 23의 표시 장치(10_1)는 제1 접촉 전극(261_1) 상에 배치되고, 제1 접촉 전극(261_1)과 제2 접촉 전극(262_1)을 전기적으로 상호 절연시키는 제3 절연층(530_1)을 포함할 수 있다. 제3 절연층(530_1)은 제1 접촉 전극(261_1)을 덮도록 배치되되, 발광 소자(350)가 제2 접촉 전극(262_1)과 연결될 수 있도록 발광 소자(350)의 일부 영역에는 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 제3 절연층(530_1)은 제2 절연층(520_1)의 상면에서 제1 접촉 전극(261_1) 및 제2 절연층(520_1)과 부분적으로 접촉할 수 있다. 제3 절연층(530_1)은 제2 절연층(520_1)의 상에서 제1 접촉 전극(261_1)의 일 단부를 커버하도록 배치될 수 있다. 이에 따라 제3 절연층(530_1)은 제1 접촉 전극(261_1)을 보호함과 동시에, 이를 제2 접촉 전극(262_1)과 전기적으로 절연시킬 수 있다.
제3 절연층(530_1)의 제2 접촉 전극(262_1)이 배치된 방향의 측면은 제2 절연층(520_1)의 일 측면과 정렬될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 제3 절연층(530_1)은 제1 절연층(510)과 같이 무기물 절연성 물질을 포함할 수 있다.
제1 접촉 전극(261_1)은 제1 전극(210_1)과 제3 절연층(530_1) 사이에 배치되고, 제2 접촉 전극(262_1)은 제3 절연층(530_1) 상에 배치될 수 있다. 제2 접촉 전극(262_2)은 부분적으로 제1 절연층(510_1), 제2 절연층(520_1), 제3 절연층(530_1), 제2 전극(220_1) 및 발광 소자(300)와 접촉할 수 있다. 제2 접촉 전극(262_1)의 제1 전극(210_1)이 배치된 방향의 일 단부는 제3 절연층(530_1) 상에 배치될 수 있다.
패시베이션층(550_1)은 제3 절연층(530_1) 및 제2 접촉 전극(262_1) 상에 배치되어, 이들을 보호하도록 배치될 수 있다. 이하, 중복되는 설명은 생략한다.
한편, 표시 장치(10)는 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)이 반드시 일 방향으로 연장된 형상을 갖지 않을 수도 있다. 표시 장치(10)의 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)은 발광 소자(300)들이 배치되는 공간을 제공하도록 서로 이격되어 배치된다면 그 형상은 특별히 제한되지 않는다.
도 24는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일 화소를 나타내는 평면도이다.
도 24를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(10_2)의 제1 전극(210_2) 및 제2 전극(220_2)은 적어도 일부 영역이 곡률진 형상을 갖고, 제1 전극(210_2)의 곡률진 영역은 제2 전극(220_2)의 곡률진 영역과 서로 이격되어 대향할 수 있다. 본 실시예에 따른 표시 장치(10_2)는 제1 전극(210_2)과 제2 전극(220_2)의 형상이 다른 점에서 도 20의 표시 장치(10)와 차이점이 있다. 이하에서는 중복되는 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 24의 표시 장치(10_2)의 제1 전극(210_2)은 복수의 홀(HOL)들을 포함할 수 있다. 일 예로, 도면에 도시된 바와 같이 제1 전극(210_2)은 제2 방향(DR2)을 따라 배열된 제1 홀(HOL1), 제2 홀(HOL2) 및 제3 홀(HOL3)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 제1 전극(210_2)은 더 많은 수의 홀(HOL)을 포함하거나 더 적은 수, 또는 하나의 홀(HOL)만을 포함할 수도 있다. 이하에서는 제1 전극(210_2)이 제1 홀(HOL1), 제2 홀(HOL2) 및 제3 홀(HOL3)을 포함하는 것을 예시하여 설명하기로 한다.
예시적인 실시예에서, 제1 홀(HOL1), 제2 홀(HOL2) 및 제3 홀(HOL3) 각각은 원형의 평면 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(210_2)은 각 홀(HOL)들에 의해 형성된 곡률진 영역을 포함할 수 있고, 상기 곡률진 영역에서 제2 전극(220_2)과 대향할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 홀(HOL1), 제2 홀(HOL2) 및 제3 홀(HOL3) 각각은 후술할 바와 같이 제2 전극(220_2)이 배치되는 공간을 제공할 수 있다면, 그 형상이 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 타원, 사각형 이상의 다각형 등의 평면 형상을 가질 수도 있다.
제2 전극(220_2)은 각 서브 화소(PXn) 내에 복수 개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 각 서브 화소(PXn)에서는 제1 전극(210_2)의 제1 내지 제3 홀들(HOL1, HOL2, HOL3)에 대응하여 3개의 제2 전극(220_2)이 배치될 수 있다. 제2 전극(220_2)은 제1 내지 제3 홀들(HOL1, HOL2, HOL3) 내에 각각 위치하여 제1 전극(210_2)에 의해 둘러싸일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제1 전극(210_2)의 홀(HOL)들은 외면이 곡률진 형상을 갖고, 제1 전극(210_2)의 홀(HOL) 내에 대응하여 배치된 제2 전극(220_2)들은 외면이 곡률진 형상을 갖고 제1 전극(210_2)과 이격되어 대향할 수 있다. 도 24에 도시된 바와 같이, 제1 전극(210_2)은 평면상 원형의 형상을 갖는 홀(HOL)들을 포함하고, 제2 전극(220_2)은 평면상 원형의 형상을 가질 수 있다. 제1 전극(210_2)은 홀(HOL)이 형성된 영역의 곡률진 면이 제2 전극(220_2)의 곡률진 외면과 이격되어 대향할 수 있다. 일 예로, 제1 전극(210_2)은 제2 전극(220_2)의 외면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 소자(300)들은 제1 전극(210_2)과 제2 전극(220_2) 사이에 배치될 수 있다. 본 실시예에 따른 표시 장치(10_2)는 원형의 형상을 갖는 제2 전극(220_2)과, 이를 둘러싸도록 배치된 제1 전극(210_2)을 포함하고, 복수의 발광 소자(300)들은 제2 전극(220_2)의 외면을 따라 배열될 수 있다. 상술한 바와 같이 발광 소자(300)들은 일 방향으로 연장된 형상을 가지므로, 각 서브 화소(PXn) 내에서 제2 전극(220_2)의 곡률진 외면을 따라 배열되는 발광 소자(300)들은 연장된 방향이 서로 다른 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 각 서브 화소(PXn)들은 발광 소자(300)의 연장된 방향이 향하는 방향에 따라 다양한 출광 방향을 가질 수 있다. 본 실시예에 따른 표시 장치(10_2)는 제1 전극(210_2)과 제2 전극(220_2)이 곡률진 형상을 갖도록 배치됨으로써, 이들 사이에 배치된 발광 소자(300)들은 서로 다른 방향을 향하도록 배치되고, 표시 장치(10_2)의 측면 시인성을 향상시킬 수도 있다.
도 25는 도 18의 발광 소자를 포함하는 표시 장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 25는 도 18의 발광 소자(300')를 포함하는 표시 장치(10)에 있어서, 도 22의 Xb-Xb'부분의 일부를 도시하고 있다. 도 25의 표시 장치(10)는 발광 소자(300')의 구조가 상이한 점을 제외하면 도 22의 표시 장치(10)와 동일하다. 이하에서는 중복되는 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이, 발광 소자(300')는 복수의 층들을 포함하여 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 사이에 배치될 수 있다. 발광 소자(300')의 복수의 층들은 비아층(200)에 수평한 방향으로 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 발광 소자(300')는 제1 반도체층(310')의 본체부가 연장된 방향과 비아층(200)이 평행하도록 배치될 수 있다. 발광 소자(300')는 제1 절연층(510) 상에서 절연막(380'), 전극층(370'), 제2 반도체층(320'), 활성층(330') 및 제1 반도체층(310')이 비아층(200)에 수직하게 순차적으로 배치될 수 있다. 또한, 발광 소자(300')의 각 층들은 다른 층들의 외면을 둘러싸도록 형성되므로, 표시 장치(10)에 배치된 발광 소자(300')는 제1 반도체층(310')을 중심으로 대칭 구조를 가질 수 있다. 즉, 제1 반도체층(310')을 기준으로 비아층(200')에 수직한 방향을 따라 활성층(330'), 제2 반도체층(320'), 전극층(370') 및 절연막(380')이 순차적으로 적층된 형상을 가질 수도 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 발광 소자(300')의 복수의 층들이 배치된 순서는 반대방향일 수도 있으며, 경우에 따라서는 발광 소자(300')가 다른 구조를 갖는 경우, 복수의 층들은 비아층(200)에 수평한 방향으로 배치될 수도 있다.
특히, 도 18의 발광 소자(300')는 활성층(330')이 배치된 영역을 따라 절연막(380') 상에 파장 변환 물질(385')이 배치될 수 있다. 파장 변환 물질(385')이 배치된 영역 중 대부분은 활성층(330')과 중첩할 수 있다. 이에 따라 활성층(330')에서 생성된 광(L)의 대부분은 파장 변환 물질(385')로 입사될 수 있고, 파장 변환 물질(385')에서 변환되는 광량을 증가시킬 수 있다.
도 25의 표시 장치(10)는 발광 소자(300')의 절연막(380') 중 일부가 영역이 제거되고, 전극층(370') 및 제1 반도체층(310')이 부분적으로 노출될 수 있다. 표시 장치(10)의 제조 공정 중, 제2 절연층(520)을 형성하는 단계에서 절연막(380)은 부분적으로 제거될 수 있다. 전극층(370')의 노출된 영역은 제1 접촉 전극(261)과 접촉하고, 제1 반도체층(310')의 노출된 영역은 제2 접촉 전극(262)과 접촉할 수 있다.
또한, 발광 소자(300')는 본체부를 기준으로, 측면이 경사진 형상을 갖는 제1 단부 및 본체부보다 좁은 폭을 갖고 연장된 제2 단부를 포함할 수 있다. 제1 절연층(510) 상에 배치된 발광 소자(300')는 본체부의 측면은 부분적으로 제1 절연층(510)과 접촉하고, 제1 단부 및 제2 단부는 제1 절연층(510)과 이격될 수 있다. 발광 소자(300)의 본체부, 제1 단부 및 제2 단부가 제1 절연층(510)과 이격된 영역에는 제2 절연층(520)이 더 배치될 수 있다. 이하, 다른 구성에 대한 설명은 상술한 바와 동일한 바 생략하기로 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

  1. 제1 반도체층 및 제2 반도체층;
    상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 배치된 활성층;
    적어도 상기 활성층의 측면을 둘러싸는 절연막; 및
    상기 절연막 상의 적어도 일부에 배치된 파장 변환 물질을 포함하고,
    외부로 방출된 광은 상기 활성층에서 방출된 광과 서로 다른 중심 파장대역을 갖는 발광 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 활성층은 중심 파장대역이 제1 파장인 제1 광을 방출하고,
    상기 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 중심 파장대역이 제2 파장인 제2 광으로 변환시키는 발광 소자.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 절연막 상에 상기 파장 변환 물질이 배치된 영역은 적어도 상기 활성층과 중첩하는 발광 소자.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 광은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖고,
    상기 파장 변환 물질은 양자점 물질을 포함하는 발광 소자.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 광은 중심 파장대역이 495nm 내지 570nm 또는 620nm 내지 750nm의 범위를 갖는 발광 소자.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 반도체층, 상기 활성층 및 상기 제2 반도체층은 제1 방향을 따라 순차적으로 배치되고,
    상기 파장 변환 물질에서 방출되는 광의 적어도 일부는 상기 제1 방향과 다른 방향으로 진행하는 발광 소자.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 절연막 상에 배치되고, 입사되는 광을 산란시키는 산란체를 더 포함하는 발광 소자.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 상기 제2 반도체층 상에 배치된 전극층을 더 포함하고,
    상기 절연막은 상기 전극층의 외면 중 적어도 일부를 둘러싸는 발광 소자.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 절연막에 결합된 리간드를 더 포함하고, 상기 파장 변환 물질은 상기 리간드와 결합된 발광 소자.
  10. 하부 기판 및 상기 하부 기판 상에 형성되고, 반도체 결정 및 상기 반도체 결정의 외면에 형성된 절연막을 포함하는 반도체 로드를 준비하는 단계; 및
    상기 절연막 상에 배치되는 파장 변환 물질을 형성하고 상기 하부 기판으로부터 상기 반도체 로드를 분리하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 반도체 결정은,
    제1 반도체층 및 제2 반도체층; 및
    상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하고,
    상기 활성층에서 방출된 광과 상기 파장 변환 물질의 외부로 방출된 광은 서로 다른 중심 파장대역을 갖는 발광 소자의 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 반도체 로드를 분리하는 단계에서, 상기 파장 변환 물질은 상기 반도체 로드가 상기 하부 기판으로부터 분리된 후에 상기 절연막 상에 부착되는 발광 소자의 제조 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 반도체 로드는 상기 절연막에 결합된 리간드를 더 포함하고, 상기 파장 변환 물질은 상기 리간드와 결합된 발광 소자의 제조 방법.
  14. 제1 화소 및 제2 화소를 포함하는 표시 장치로서,
    기판;
    상기 기판 상에 배치된 제1 전극;
    상기 기판 상에 배치되고 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 적어도 하나의 발광 소자를 포함하고,
    상기 발광 소자는,
    제1 반도체층 및 제2 반도체층;
    상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 배치된 활성층;
    적어도 상기 활성층의 측면을 둘러싸는 절연막; 및
    상기 절연막 상의 적어도 일부에 배치된 파장 변환 물질을 포함하며,
    상기 활성층에서 방출된 광과 상기 발광 소자의 외부로 방출된 광이 동일한 제1 발광 소자 및 상기 활성층에서 방출된 광과 상기 발광 소자의 외부로 방출된 광이 서로 다른 중심 파장대역을 갖는 제2 발광 소자를 포함하는 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자의 상기 활성층은 중심 파장대역이 제1 파장인 제1 광을 방출하고,
    상기 제1 발광 소자는 상기 제1 화소에 배치되고,
    상기 제2 발광 소자는 제1 파장 변환 물질을 포함하며 상기 제2 화소에 배치된 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 광은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖고,
    상기 파장 변환 물질은 양자점 물질을 포함하는 표시 장치.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 중심 파장대역이 상기 제1 파장과 다른 제2 파장인 제2 광으로 변환시키는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자는 상기 절연막 상에 배치되고 입사되는 광을 산란시키는 산란체를 더 포함하는 표시 장치.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 표시 장치는 제3 화소를 더 포함하고,
    상기 발광 소자는 제3 화소에 배치되며 제2 파장 변환 물질을 포함하는 제3 발광 소자를 더 포함하는 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제3 발광 소자의 활성층은 상기 제1 광을 방출하고,
    상기 제2 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 중심 파장대역이 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장과 다른 제3 파장인 제3 광으로 변환시키는 표시 장치.
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