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KR102707509B1 - 발광장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

발광장치 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치는, 기판; 상기 기판 상에 제공된 단위 발광영역; 상기 단위 발광영역에 서로 이격되도록 제공된 제1 및 제2 전극; 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 제공된 복수의 막대형 LED들; 상기 막대형 LED들의 양단 상에 제공되어 상기 막대형 LED들을 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 전기적으로 연결하는 반사성 컨택 전극; 및 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 제공되며, 상기 막대형 LED들과 교차하도록 연장된 투광성 출광 구조물;을 포함한다.

Description

발광장치 및 그의 제조방법{LIGHT EMITTING DEVICE AND FABRICATING METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예는 발광장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 "LED"로 약기함)는 열악한 환경조건에서도 비교적 양호한 내구성을 나타내며, 수명 및 휘도 측면에서도 우수한 성능을 보유한다. 최근, 이러한 LED를 다양한 발광장치에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 연구의 일환으로서, 무기 결정 구조, 일례로 질화물계 반도체를 성장시킨 구조를 이용하여 마이크로 스케일이나 나노 스케일 정도로 작은 초소형의 막대형 LED를 제작하는 기술이 개발되고 있다. 일례로, 막대형 LED는 자발광 표시패널의 화소를 구성할 수 있을 정도로 작은 크기로 제작될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 막대형 LED를 포함하며 균일한 발광특성을 보유한 발광장치 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치는, 기판; 상기 기판 상에 제공된 단위 발광영역; 상기 단위 발광영역에 서로 이격되도록 제공된 제1 및 제2 전극; 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 제공된 복수의 막대형 LED들; 상기 막대형 LED들의 양단 상에 제공되어 상기 막대형 LED들을 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 전기적으로 연결하는 반사성 컨택 전극; 및 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 제공되며, 상기 막대형 LED들과 교차하도록 연장된 투광성 출광 구조물;을 포함한다.
실시예에 따라, 상기 출광 구조물은, 상기 막대형 LED들의 적어도 중앙부와 중첩되도록 제공되며, 상기 기판이 배치되는 평면과 교차하는 방향으로 상기 막대형 LED들의 상부 및 하부로 돌출되어 상기 막대형 LED들로부터 방출되는 광을 상기 기판의 정면으로 출광시킬 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 및 제2 전극은 상기 단위 발광영역의 적어도 일 영역에서 서로 이격되어 나란히 배치되며, 상기 출광 구조물은 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 상기 제1 및 제2 전극과 나란한 방향으로 연장되어 상기 복수의 막대형 LED들과 공통으로 중첩될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 컨택 전극은, 상기 제1 전극과 상기 막대형 LED들의 일단을 공통으로 연결하는 제1 컨택 전극; 및 상기 제2 전극과 상기 막대형 LED들의 타단을 공통으로 연결하는 제2 컨택 전극;을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 컨택 전극은, Ag 및 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 금속막, 또는 Ti/Al/Ti, ITO/Ag/ITO, Mo/Al/Mo 중 적어도 하나를 포함하는 다층막을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 출광 구조물은, SiOx, SiNx, 또는 산란체를 포함하는 실리콘 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 산란체는, TiO2 및 SiO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 출광 구조물은, 상기 기판에 가까워질수록 폭이 점진적으로 감소하도록 경사진 측면을 가질 수 있다.
실시예에 따라, 상기 출광 구조물은, 상기 막대형 LED들의 상부로 돌출된 상부면을 가지며, 상기 상부면은 요철 표면을 가질 수 있다.
실시예에 따라, 상기 출광 구조물은, 상기 기판이 배치되는 평면에 직교하는 제1 방향을 따라 상기 기판에 인접한 하부로부터 상기 기판에서 멀어지는 상부로 갈수록 폭이 점진적으로 감소하며, 곡면 형태의 측면을 가질 수 있다.
실시예에 따라, 상기 발광장치는, 상기 기판 상에 제공되며 각각 적어도 하나의 상기 단위 발광영역을 포함하는 다수의 화소들을 구비할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 막대형 LED들 각각은, 적어도 양단을 노출하며 측면을 감싸는 절연피막을 포함하며, 상기 노출된 양단이 각각 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 상에 위치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 출광 구조물은 상기 막대형 LED들의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 제조방법은, 기판 상에 서로 이격되도록 제1 및 제2 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 전극이 형성된 상기 기판 상에 복수의 막대형 LED들을 투입하고, 상기 막대형 LED들을 상기 제1 및 제2 전극 사이에 정렬하는 단계; 상기 제1 및 상기 제2 전극의 사이에, 상기 막대형 LED들의 양단을 노출하면서 상기 막대형 LED들과 교차하는 투광성 출광 구조물을 형성하는 단계; 및 상기 막대형 LED들의 양단을 각각 상기 제1 및 제2 전극에 전기적으로 연결하는 반사성 컨택 전극을 형성하는 단계;를 포함한다.
실시예에 따라, 상기 출광 구조물을 형성하는 단계는, 상기 막대형 LED들이 정렬된 상기 기판 상에 투광성 절연막을 형성하는 단계; 및 마스크를 이용한 포토 공정을 통해 상기 절연막을 패터닝하여 상기 출광 구조물을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 절연막을 상기 막대형 LED들이 배치된 높이 이상으로 형성할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 절연막이 상기 제1 및 제2 전극의 사이에서 역 테이퍼 형상으로 경사진 측면을 가지도록 상기 절연막을 패터닝할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 절연막 또는 상기 출광 구조물의 상부면에 요철 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 출광 구조물을 형성하는 단계는, 상기 막대형 LED들의 양단을 노출하도록 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 액상의 유기 절연물질을 도포하는 단계; 및 상기 유기 절연물질을 경화하는 단계;를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 유기 절연물질을 도포하는 단계에 있어서, 산란체가 분산된 액상의 유기 절연물질을 상기 막대형 LED들이 배치된 높이 이상으로 도포할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 의하면, 각각의 단위 발광영역에 제공된 복수의 막대형 LED를 포함하며 상기 각각의 단위 발광영역에서 균일하게 발광하는 발광장치 및 그의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 막대형 LED를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치를 나타내는 구조도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 단위영역을 나타내는 회로도로서, 특히 수동형 발광표시패널을 구성하는 화소의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 단위영역을 나타내는 회로도로서, 특히 능동형 발광표시패널을 구성하는 화소의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 단위 발광영역을 나타내는 평면도로서, 특히 각 화소의 발광영역을 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 5의 I-I'선에 따른 단면의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 실시예에 의한 휘도 균일화 효과를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 단위 발광영역을 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 단위 발광영역을 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 단위 발광영역을 나타내는 단면도이다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기에 설명하는 실시예는 그 표현 여부에 관계없이 예시적인 것에 불과하다. 즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있을 것이다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
한편, 도면에서 본 발명의 특징과 직접적으로 관계되지 않은 일부 구성요소는 본 발명을 명확하게 나타내기 위하여 생략되었을 수 있다. 또한, 도면 상의 일부 구성요소는 그 크기나 비율 등이 다소 과장되어 도시되었을 수 있다. 도면 전반에서, 동일 또는 유사한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호를 부여하였다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 막대형 LED(LD)를 포함한 발광장치가 제공된다. 먼저 막대형 LED(LD)를 설명하고, 막대형 LED(LD)를 적용한 발광장치에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 막대형 LED(LD)를 나타내는 사시도이다. 실시예에 따라, 도 1에서는 원기둥 형상의 막대형 LED(LD)를 도시하였으나, 본 발명에 의한 막대형 LED(LD)의 형상이 이에 한정되지는 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 막대형 LED(LD)는 제1 및 제2 도전성 반도체층(110, 130)과, 상기 제1 및 제2 도전성 반도체층(110, 130)의 사이에 개재된 활성층(120)을 포함한다. 일례로, 막대형 LED(LD)는 제1 도전성 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2 도전성 반도체층(130)이 순차적으로 적층된 적층체로 구현될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 막대형 LED(LD)는 절연피막(140)을 더 포함할 수 있으며, 그 외에도 도시되지 않은 하나 이상의 전극층을 추가적으로 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 막대형 LED(LD)는 일 방향을 따라 연장된 막대 형상으로 제공될 수 있다. 막대형 LED(LD)의 연장 방향을 길이(L) 방향이라고 하면, 막대형 LED(LD)는 연장 방향을 따라 제1 단부와 제2 단부를 가진다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 단부에는 제1 및 제2 도전성 반도체층(110, 130) 중 하나가 배치되고, 제2 단부에는 제1 및 제2 도전성 반도체층(110, 130) 중 나머지 하나가 배치된다. 한편, 다른 실시예에서 막대형 LED(LD)의 적어도 일단에 적어도 하나의 전극층이 더 제공된다고 할 때, 제1 단부 및 제2 단부 중 적어도 하나에는 도시되지 않은 전극층이 배치될 수도 있다.
실시예에 따라, 막대형 LED(LD)는 도 1에서와 같은 원기둥 형상으로 제공될 수 있으나, 막대형 LED(LD)의 형상이 이에 한정되지는 않는다. 여기서 "막대형"이라 함은 원기둥, 다각 기둥 등과 같이, 길이(L) 방향으로 긴(즉, 종횡비가 1보다 큰) 로드 형상(rod-like shape), 혹은 바 형상(bar-like shape)을 포함한다. 예컨대, 막대형 LED(LD)의 길이(L)는 그 직경(D)보다 클 수 있다.
이러한 막대형 LED(LD)는 일례로 마이크로 스케일 혹은 나노 스케일 정도의 직경(D) 및/또는 길이(L)를 가질 정도로 작게 제작될 수 있다. 일례로, 막대형 LED(LD)는 수십 나노미터(nm) 내지 수 마이크로미터(㎛) 범위의 직경(D)과, 수백 나노미터(nm) 내지 수십 마이크로미터(㎛) 범위의 길이(L)를 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에 의한 막대형 LED(LD)의 크기가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 막대형 LED(LD)가 적용되는 발광장치의 요구 조건에 부합되도록 막대형 LED(LD)의 크기가 변경될 수 있다.
제1 도전성 반도체층(110)은 일례로 적어도 하나의 n형 반도체층을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 도전성 반도체층(110)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 중 어느 하나의 반도체 재료를 포함하며, Si, Ge, Sn 등과 같은 제1 도전성 도펀트가 도핑된 반도체층을 포함할 수 있다. 제1 도전성 반도체층(110)을 구성하는 물질이 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 다양한 물질이 제1 도전성 반도체층(110)을 구성할 수 있다.
활성층(120)은 제1 도전성 반도체층(110) 상에 제공되며, 단일 또는 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 활성층(120)의 상부 및/또는 하부에는 도전성 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있다. 일례로, 클래드층은 AlGaN층 또는 InAlGaN층으로 구현될 수 있다. 그 외에 AlGaN, AlInGaN 등의 물질도 활성층(120)으로 이용될 수 있다. 이러한 막대형 LED(LD)의 양단에 소정 전압 이상의 전계를 인가하게 되면, 활성층(120)에서 전자-정공 쌍이 결합하면서 막대형 LED(LD)가 발광하게 된다.
제2 도전성 반도체층(130)은 활성층(120) 상에 제공되며, 제1 도전성 반도체층(110)과 상이한 타입의 반도체층을 포함할 수 있다. 일례로, 제2 도전성 반도체층(130)은 적어도 하나의 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 도전성 반도체층(130)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 중 적어도 하나의 반도체 재료를 포함하며, Mg 등과 같은 제2 도전성 도펀트가 도핑된 반도체층을 포함할 수 있다. 제2 도전성 반도체층(130)을 구성하는 물질이 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 다양한 물질이 제2 도전성 반도체층(130)을 구성할 수 있다.
추가적으로, 실시예에 따라, 막대형 LED(LD)는 전술한 제1 도전성 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2 도전성 반도체층(130) 외에도 각 층의 상부 및/또는 하부에 다른 형광체층, 활성층, 반도체층 및/또는 전극층을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 막대형 LED(LD)는 적어도 하나의 단부에 제공되는 제1 및/또는 제2 전극층을 더 포함할 수 있다. 일례로, 제1 전극층은 절연피막(140)에 의해 커버되지 않는 막대형 LED(LD)의 일단(예컨대, 도 1에서 절연피막(140)에 의해 커버되지 않는 막대형 LED(LD)의 하부면)에 제공되고, 제2 전극층은 절연피막(140)에 의해 커버되지 않는 막대형 LED(LD)의 타단(예컨대, 도 1에서 절연피막(140)에 의해 커버되지 않는 막대형 LED(LD)의 상부면)에 제공될 수 있다.
실시예에 따라, 막대형 LED(LD)는 절연피막(140)을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 실시예에 따라 절연피막(140)은 선택적으로 구비될 수 있다.
절연피막(140)은 제1 도전성 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2 도전성 반도체층(130)의 적어도 일 영역을 덮도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 절연피막(140)은 막대형 LED(LD)의 양 단부를 제외한 부분에 제공됨으로써 막대형 LED(LD)의 양 단부가 노출되도록 할 수 있다. 참고로, 도 1에서는 설명의 편의를 위해 절연피막(140)의 일부를 삭제한 모습을 도시하였다. 예컨대, 도 1에서는 절연피막(140)의 일부를 제거하여 도시함으로써 제1 도전성 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2 도전성 반도체층(130)의 일부를 노출하였다. 하지만, 실제 막대형 LED(LD)는 원 기둥의 측면이 모두 절연피막(140)으로 둘러싸일 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 절연피막(140)이 제1 도전성 반도체층(110) 및/또는 제2 도전성 반도체층(130)의 측면 중 적어도 일 영역, 예컨대, 막대형 LED(LD)의 측면 상단 및/또는 하단을 노출할 수도 있다.
절연피막(140)은 제1 도전성 반도체층(110), 활성층(120) 및/또는 제2 도전성 반도체층(130)의 외주면 적어도 일부를 감싸도록 형성된다. 일례로, 절연피막(140)은 적어도 활성층(120)의 외주면을 감싸도록 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 절연피막(140)은 빛이 투과될 수 있는 투광성의 절연물질, 즉 투명한 절연물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 절연피막(140)은 SiO2, Si3N4, Al2O3 및 TiO2로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 절연물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 절연피막(140)은 앞서 제시한 절연물질 외에도 다양한 투명 절연물질을 사용하여 제조될 수 있다.
절연피막(140)과 관련한 비제한적인 실시예로서, 절연피막(140) 자체가 소수성 재료로 이루어지거나, 절연피막(140) 상에 소수성 재료로 이루어진 소수성 피막이 더 제공될 수 있다. 실시예에 따라, 소수성 재료는 소수성을 나타내도록 불소를 함유하는 재료일 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 소수성 재료는 자기조립 단분자막(self-assembled monolayer; SAM)의 형태로 막대형 LED(LD)에 적용될 수 있으며, 이 경우, 옥타데실트리크로로실리란(octadecyltrichlorosilane)과 플루오로알킬트리크로로실란(fluoroalkyltrichlorosilane), 플루오로알킬트리에톡시실란(perfluoroalkyltriethoxysilane) 등을 포함할 수 있다. 또한, 소수성 재료는 테플론(TeflonTM)이나 사이토프(CytopTM)와 같은 상용화된 불소 함유 재료이거나, 이에 상응하는 재료일 수 있다.
절연피막(140)이 형성되면, 활성층(120)이 도시되지 않은 제1 및/또는 제2 전극과 단락되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 절연피막(140)을 형성함에 의해 막대형 LED(LD)의 표면 결함을 최소화하여 수명과 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 다수의 막대형 LED들(LD)이 밀접하여 배치되는 경우, 절연피막(140)은 막대형 LED들(LD)의 사이에서 발생할 수 있는 원치 않는 단락을 방지할 수 있다.
추가적으로, 절연피막(140) 자체가 소수성 재료로 이루어지거나, 절연피막(140) 상에 소수성 피막이 제공되면, 다수의 막대형 LED들(LD)을 포함하는 LED 용액을 도포할 시, LED 용액 내에 막대형 LED들(LD)이 비교적 균일하게 분산되어 있을 수 있다. 따라서, 발광장치를 구성하는 단위영역들 각각의 내부에 막대형 LED들(LD)을 균일하게 도포할 수 있다.
전술한 막대형 LED(LD)는, 다양한 발광장치의 발광원으로 이용될 수 있다. 일례로, 막대형 LED(LD)는, 조명장치나 자발광 표시패널의 발광원으로 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치를 나타내는 구조도이다. 실시예에 따라, 도 2에서는 막대형 LED(LD)를 이용한 발광장치의 일례로서 발광표시장치를 도시하였으나, 본 발명에 의한 발광장치가 발광표시장치에만 국한되지는 않는다. 일례로, 본 발명에 의한 발광장치는 조명장치 등과 같은 다른 형태의 발광장치일 수도 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치는, 타이밍 제어부(210), 주사 구동부(220), 데이터 구동부(230) 및 발광부(240)를 포함한다. 본 실시예에서와 같이 발광장치가 발광표시장치인 경우, 발광부(240)는 표시패널 상에 구현되는 화소영역 전체, 즉 표시영역을 의미할 수 있다.
타이밍 제어부(210)는 외부(일례로, 영상 데이터를 송신하는 시스템)로부터 발광부(240)의 구동에 필요한 각종 제어신호 및 영상 데이터를 수신한다. 이러한 타이밍 제어부(210)는 수신한 영상 데이터를 재정렬하여 데이터 구동부(230)로 전송한다. 또한, 타이밍 제어부(210)는 주사 구동부(220) 및 데이터 구동부(230)의 구동에 필요한 주사 제어신호들 및 데이터 제어신호들을 생성하고, 생성된 주사 제어신호들 및 데이터 제어신호들을 각각 주사 구동부(220) 및 데이터 구동부(230)로 전송한다.
주사 구동부(220)는 타이밍 제어부(210)로부터 주사 제어신호를 공급받고, 이에 대응하여 주사신호를 생성한다. 주사 구동부(220)에서 생성된 주사신호는 주사선들(S1 내지 Sn)을 통해 단위영역들(예컨대, 화소들)(250)로 공급된다.
데이터 구동부(230)는 타이밍 제어부(210)로부터 데이터 제어신호 및 영상 데이터를 공급받고, 이에 대응하여 데이터 신호를 생성한다. 데이터 구동부(230)에서 생성된 데이터 신호는 데이터선들(D1 내지 Dm)로 출력된다. 데이터선들(D1 내지 Dm)로 출력된 데이터 신호는 주사신호에 의해 선택된 수평 화소 라인의 단위영역들(예컨대, 화소들)(250)로 입력된다.
발광부(240)는 주사선들(S1 내지 Sn) 및 데이터선들(D1 내지 Dm)의 교차부에 제공되는 다수의 단위영역들(250)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 각각의 단위영역들(250)은 발광표시장치의 화소들일 수 있으며, 편의상 이하에서는 각각의 단위영역들(250)이 각각의 화소들인 것으로 가정하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
각각의 화소들(250)은 도 1에 도시된 바와 같은 막대형 LED(LD)를 복수 개 포함할 수 있다. 상기 화소들(250)은 주사선들(S1 내지 Sn)로부터 주사신호가 공급될 때 데이터선들(D1 내지 Dm)로부터 입력되는 데이터 신호에 대응하여 선택적으로 발광한다. 일례로, 발광표시장치의 각 프레임 기간 동안 화소들(250)은 입력받은 데이터 신호에 상응하는 휘도로 발광한다. 블랙 휘도에 상응하는 데이터 신호를 공급받은 화소(250)는 해당 프레임 기간 동안 비발광함으로써 블랙을 표시한다. 한편, 발광부(240)가 능동형 발광표시패널의 화소부인 경우, 발광부(240)는 주사신호 및 데이터신호 외에도 제1 및 제2 화소전원을 더 공급받아 구동될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 및 제2 화소전원은 각각 고전위 화소전원(ELVDD) 및 저전위 화소전원(ELVSS)일 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 단위영역을 나타내는 회로도로서, 특히 수동형 발광표시패널을 구성하는 화소의 일례를 나타내는 회로도이다. 편의상, 도 3a 내지 도 3e에서는 제i(i는 자연수)번째 수평 화소라인 상의 제j(j는 자연수)번째 화소(즉, 제i번째 행 및 제j번째 열에 배치된 화소)를 도시하기로 한다. 실시예에 따라, 도 3a 내지 도 3e에 도시된 화소는 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 3a를 참조하면, 화소(250)는 주사선(Si) 및 데이터선(Dj)의 사이에 접속되는 막대형 LED(LD)를 포함한다. 실시예에 따라, 막대형 LED(LD)의 제1 전극(예컨대, 애노드 전극)은 주사선(Si)에 접속되고, 제2 전극(예컨대, 캐소드 전극)은 데이터선(Dj)에 접속될 수 있다. 이러한 막대형 LED(LD)는, 제1 전극 및 제2 전극의 사이에 문턱전압 이상의 전압이 인가될 때, 인가된 전압의 크기에 상응하는 휘도로 발광한다. 즉, 주사선(Si)으로 인가되는 주사신호 및/또는 데이터선(Dj)으로 인가되는 데이터신호의 전압을 조절함에 의해 화소(250)의 발광을 제어할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 실시예에 따라 화소(250)는 병렬 연결된 두 개 이상의 막대형 LED들(LD)을 포함할 수 있다. 이 경우, 화소(250)의 휘도는 이를 구성하는 복수의 막대형 LED들(LD)의 밝기 합에 대응될 수 있다. 이와 같이 화소(250)가 복수의 막대형 LED들(LD), 특히 많은 수의 막대형 LED들(LD)을 포함하게 되면, 일부의 막대형 LED들(LD)에 불량이 발생하더라도 이러한 불량이 화소(250) 자체의 결함으로 이어지는 것을 방지할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 실시예에 따라 화소(250)에 구비된 막대형 LED(LD)의 연결방향은 변경될 수 있다. 일례로, 막대형 LED(LD)의 제1 전극(애노드 전극)은 데이터선(Dj)에 접속되고, 제2 전극(캐소드 전극)은 주사선(Si)에 접속될 수 있다. 도 3a의 실시예 및 도 3c의 실시예에서 주사선(Si) 및 데이터선(Dj) 사이에 인가되는 전압의 방향은 서로 반대일 수 있다.
도 3d를 참조하면, 도 3c의 실시예에 의한 화소(250)도 병렬 연결된 두 개 이상의 막대형 LED들(LD)을 포함할 수 있다.
도 3e를 참조하면, 실시예에 따라 화소(250)는 서로 다른 방향으로 연결된 복수의 막대형 LED들(LD)을 포함할 수 있다. 일례로, 화소(250)는 제1 전극(애노드 전극)이 주사선(Si)에 접속되고 제2 전극(캐소드 전극)이 데이터선(Dj)에 접속되는 하나 이상의 막대형 LED(LD)와, 제1 전극(애노드 전극)이 데이터선(Dj)에 접속되고 제2 전극(캐소드 전극)이 주사선(Si)에 접속되는 하나 이상의 막대형 LED(LD)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 도 3e의 화소(250)는 직류 구동 또는 교류 구동될 수 있다. 도 3e의 화소(250)가 직류 구동되는 경우, 순방향으로 접속된 막대형 LED들(LD)은 발광하고, 역방향으로 접속된 막대형 LED들(LD)은 비발광할 수 있다. 한편, 도 3e의 화소(250)가 교류 구동되는 경우, 인가되는 전압의 방향에 따라 순방향이 되는 막대형 LED(LD)가 발광한다. 즉, 교류 구동 시 도 3e의 화소(250)에 포함된 막대형 LED들(LD)은 전압 방향에 따라 교번적으로 발광할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 단위영역을 나타내는 회로도로서, 특히 능동형 발광표시패널을 구성하는 화소의 일례를 나타내는 회로도이다. 도 4a 내지 도 4c에서, 도 3a 내지 도 3e와 유사 또는 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4a를 참조하면, 화소(250)는 하나 이상의 막대형 LED(LD)와, 이에 접속되는 화소회로(252)를 포함한다.
막대형 LED(LD)의 제1 전극(예컨대, 애노드 전극)은 화소회로(252)를 경유하여 제1 화소전원(ELVDD)에 접속되고, 제2 전극(예컨대, 캐소드 전극)은 제2 화소전원(ELVSS)에 접속된다. 제1 화소전원(ELVDD) 및 제2 화소전원(ELVSS)은 서로 다른 전위를 가질 수 있다. 일례로, 제2 화소전원(ELVSS)은 제1 화소전원(ELVDD)의 전위보다 막대형 LED(LD)의 문턱전압 이상 낮은 전위를 가질 수 있다. 각각의 막대형 LED(LD)는 화소회로(252)에 의해 제어되는 구동전류에 상응하는 휘도로 발광한다.
한편, 도 4a에서는 화소(250)에 하나의 막대형 LED(LD)만이 포함되는 실시예를 개시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 화소(250)는 서로 병렬 연결되는 복수의 막대형 LED들(LD)을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 화소회로(252)는 제1 및 제2 트랜지스터(M1, M2)와 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 다만, 화소회로(252)의 구조가 도 4a에 도시된 실시예에 한정되지는 않으며, 이는 다양하게 변경 실시될 수 있다.
제1 트랜지스터(스위칭 트랜지스터)(M1)의 제1 전극은 데이터선(Dj)에 접속되고, 제2 전극은 제1 노드(N1)에 접속된다. 여기서, 제1 트랜지스터(M1)의 제1 전극과 제2 전극은 서로 다른 전극으로, 예컨대 제1 전극이 소스 전극이면 제2 전극은 드레인 전극일 수 있다. 그리고, 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전극은 주사선(Si)에 접속된다. 이와 같은 제1 트랜지스터(M1)는, 주사선(Si)으로부터 제1 트랜지스터(M1)가 턴-온될 수 있는 전압(예컨대, 로우 레벨의 게이트 온 전압)의 주사신호가 공급될 때 턴-온되어, 데이터선(Dj)과 제1 노드(N1)를 전기적으로 연결한다. 이때, 데이터선(Dj)으로는 해당 프레임의 데이터신호가 공급되고, 이에 따라 제1 노드(N1)로 데이터신호가 전달된다. 제1 노드(N1)로 전달된 데이터신호는 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된다.
제2 트랜지스터(구동 트랜지스터)(M2)의 제1 전극은 제1 화소전원(ELVDD)에 접속되고, 제2 전극은 막대형 LED(LD)의 제1 전극에 접속된다. 그리고, 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 접속된다. 이와 같은 제2 트랜지스터(M2)는 제1 노드(N1)의 전압에 대응하여 막대형 LED(LD)로 공급되는 구동전류의 양을 제어한다.
스토리지 커패시터(Cst)의 일 전극은 제1 화소전원(ELVDD)에 접속되고, 다른 전극은 제1 노드(N1)에 접속된다. 이와 같은 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)로 공급되는 데이터신호에 대응하는 전압을 충전하고, 다음 프레임의 데이터신호가 공급될 때까지 충전된 전압을 유지한다.
편의상, 도 4a에서는 데이터신호를 화소(250) 내부로 전달하기 위한 제1 트랜지스터(M1)와, 데이터신호의 저장을 위한 스토리지 커패시터(Cst)와, 데이터신호에 대응하는 구동전류를 막대형 LED(LD)로 공급하기 위한 제2 트랜지스터(M2)를 포함한 비교적 단순한 구조의 화소회로(252)를 도시하였다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 화소회로(252)의 구조는 다양하게 변경 실시될 수 있다. 일례로, 화소회로(252)는 제2 트랜지스터(M2)의 문턱전압을 보상하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터 소자, 제1 노드(N1)의 전압 혹은 막대형 LED(LD)의 일 전극에 인가되는 전압을 초기화하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터 소자, 및/또는 발광기간을 제어하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터 소자나, 제1 노드(N1)의 전압을 부스팅하기 위한 부스팅 커패시터 등과 같은 다른 회로소자들을 추가적으로 포함할 수 있음은 물론이다.
또한, 도 4a에서는 화소회로(252)에 포함되는 트랜지스터들, 예컨대 제1 및 제2 트랜지스터들(M1, M2)을 모두 P타입의 트랜지스터들로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 즉, 화소회로(252)에 포함되는 트랜지스터들(M1, M2) 중 적어도 하나는 N타입의 트랜지스터로 변경될 수도 있다.
도 4b를 참조하면, 실시예에 따라 제1 및 제2 트랜지스터들(M1, M2)은 N타입의 트랜지스터로 구현될 수 있다. 도 4b에 도시된 화소회로(252)는 트랜지스터 타입 변경으로 인한 일부 구성요소들의 접속위치 변경을 제외하고는 그 구성이나 동작이 도 4a의 화소회로(252)와 유사하다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 실시예에 따라, 도 4b에 도시된 화소(250)도 서로 병렬 연결되는 복수의 막대형 LED들(LD)을 포함할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 실시예에 따라 화소(250)는 서로 다른 방향으로 연결되는 복수의 막대형 LED들(LD)을 포함할 수도 있다. 이 경우, 화소(250)는 직류 구동 또는 교류 구동될 수 있다. 이에 대해서는 앞서 도 3e에서 설명하였으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 단위 발광영역을 나타내는 평면도로서, 특히 각 화소의 발광영역을 나타내는 평면도이다. 그리고, 도 6은 도 5의 I-I'선에 따른 단면의 일례를 나타내는 단면도이고, 도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 실시예에 의한 휘도 균일화 효과를 설명하기 위한 평면도이다. 편의상, 도 5 내지 도 7에서는 각 단위 발광영역에서 발광원으로 이용되는 막대형 LED들과 그 주변의 구성요소만을 도시하기로 한다.
도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치는, 기판(301)과, 상기 기판(301) 상에 제공된 단위 발광영역(300)을 포함한다. 실시예에 따라, 본 발명의 일 실시예에 의한 단위 발광영역(300)은, 일례로 도 2에 도시된 바와 같은 발광부(240)를 구성하는 화소들(250) 각각의 발광영역일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치는 기판(301) 상에 도 5에 도시된 단위 발광영역(300)을 다수 포함하는 발광표시장치일 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치는, 기판(301) 상에 제공되며 각각 적어도 하나의 단위 발광영역(300)을 포함하는 다수의 화소들(도 2의 250)을 구비할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 즉, 본 발명은 발광표시장치 이외에 다른 발광장치에도 적용될 수 있음은 물론이다.
실시예에 따라, 기판(301)은 경성 기판 또는 가요성 기판일 수 있다. 예컨대, 기판(301)은 유리 또는 강화 유리로 구성된 경성 기판, 혹은 유연한 플라스틱 재질의 박막 필름으로 구성된 가요성 기판일 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 기판(301)은 투명한 재질의 기판, 즉, 투광성 기판일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서 기판(301)은 불투명 및/또는 반사성 기판일 수도 있다.
실시예에 따라, 각각의 단위 발광영역(300)은 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)과, 상기 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)의 사이에 제공된 복수의 막대형 LED들(LD)과, 상기 막대형 LED들(LD)을 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)에 전기적으로 연결하는 컨택 전극(340, 350)과, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)의 사이에 막대형 LED들(LD)의 적어도 일 영역과 중첩되도록 제공되는 투광성 출광 구조물(330)을 포함한다. 한편, 실시예에 따라서는, 기판(301)과 제1 및 제2 전극들(310, 320)의 사이에 한 층 이상의 절연막(미도시)이 제공될 수 있다. 일례로, 기판(301)과 제1 및 제2 전극들(310, 320)의 사이에는, 기판(301)의 상부에 평활한 면을 형성하고 불순 원소가 침투하는 것을 차단하는 버퍼층이 제공될 수 있다. 이러한 절연막은 SiOx나 SiNx 등과 같은 산화막 혹은 질화막을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이러한 절연막은 선택적으로 제공될 수 있다.
실시예에 따라, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 각각의 단위 발광영역(300)에 서로 이격되도록 제공된다. 예컨대, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 각각의 단위 발광영역(300)의 적어도 일 영역에서 서로 이격되어 나란히 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 단위 발광영역(300)의 내부에서 적어도 일 영역이 서로 대향되도록 쌍을 이루어 배치될 수 있다.
일례로, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 각각 메인 전극부(310a, 320a)와 상기 메인 전극부(310a, 320a)에서 분기되는 하나 이상의 서브 전극부(310b, 320b)를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 전극(310)의 서브 전극부(310b)와 제2 전극(320)의 서브 전극부(320b)는 서로 평행하게 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다.
여기서, 메인 전극부(310a, 320a) 및 서브 전극부(310b, 320b)의 형상이 특별히 한정되지는 않는다. 예컨대, 도 5에서는 메인 전극부(310a, 320a) 및 서브 전극부(310b, 320b)를 각각 직사각형의 바 형상으로 도시하였으나, 이들은 바 형상 외에도 다양한 형상, 일례로 소용돌이 형상 등으로 변경 실시될 수도 있다. 또한,각각의 메인 전극부(310a, 320a)에서 분기되는 서브 전극부(310b, 320b)의 수가 특별히 한정되지는 않는다. 예컨대, 도 5에서는 하나의 제1 서브 전극부(310b)와, 상기 제1 서브 전극부(310b)를 사이에 두고 대향 배치되는 두 개의 제2 서브 전극부(320b)를 도시하였으나, 이는 다양하게 변경 실시될 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 실시예에서와 같이 제1 서브 전극부(310b) 및 제2 서브 전극부(320b)가 동일한 개수만큼 구비되고, 이들이 단위 발광영역(300) 내에 교번적으로 배치될 수도 있다.
실시예에 따라, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 기판(301)의 일면 상의 동일 층에 서로 이격되어 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 기판(301)의 상부면을 기준으로 동일 높이에 서로 이격되도록 제공되며,서로 교번적으로 배치될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 서로 상이한 층, 혹은 상이한 높이에 배치될 수도 있다.
실시예에 따라, 제1 전극(310) 및/또는 제2 전극(320)은 금속, 이들의 합금,도전성 고분자, 도전성 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 전극(310) 및/또는 제2 전극(320)을 구성할 수 있는 금속으로는, Ti, Cu, Mo, Al, Au, Cr, TiN, Ag, Pt, Pd, Ni, Sn, Co, Rh, Ir, Fe, Ru, Os, Mn, W, Nb, Ta, Bi, Sb, Pb 등을 예로 들 수 있으며, 이 외에 다양한 금속이 이용될 수 있다. 제1 전극(310) 및/또는 제2 전극(320)을 구성할 수 있는 합금으로는, MoTi, AlNiLa 등을 예로 들 수 있으며, 이 외에 다양한 합금이 이용될 수 있다. 제1 전극(310) 및/또는 제2 전극(320)을 구성할 수 있는 다층막으로는 Ti/Cu, Ti/Au, Mo/Al/Mo, ITO/Ag/ITO, TiN/Ti/Al/Ti, TiN/Ti/Cu/Ti 등을 예로 들 수 있으며, 이 외에 다양한 다층막 구조의 도전물질이 이용될 수 있다. 제1 전극(310) 및/또는 제2 전극(320)을 구성할 수 있는 도전성 고분자로는 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 화합물 및 이들의 혼합물 등을 예로 들 수 있으며, 특히 폴리티오펜계 중에서는 PEDOT/PSS 화합물을 사용할 수 있다. 제1 전극(310) 및/또는 제2 전극(320)을 구성할 수 있는 도전성 금속 산화물로는 ITO, IZO, AZO, ITZO, ZnO, SnO2 등을 예로 들 수 있다. 또한, 전술한 도전성 물질 외에도 도전성을 제공할 수 있는 재료이면 제1 전극(310) 및/또는 제2 전극(320)을 구성하는 물질로 이용될 수 있다. 제1 전극(310) 및/또는 제2 전극(320)의 전극 구조는 특별히 한정되지 않으며, 이들은 단일막 또는 다층막으로 다양하게 구성될 수 있다.
이러한 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 각각 소정의 신호선 또는 전원선이나, 회로소자에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은 각각 도 3a 내지 도 4c의 실시예에서 설명한 주사선(Si), 데이터선(Dj), 제1 또는 제2 화소 전원(ELVDD, ELVSS) 및/또는 화소회로(252)에 접속될 수 있다.
제1 전극(310) 및 제2 전극(320)의 사이에는 복수의 막대형 LED들(LD)이 제공된다. 한편, 도 5에 도시된 실시예는 일례로 도 3b 등에 도시된 구조의 화소(250)에 상응하는 것으로서, 화소(250)의 구조가 변경될 시 제1 전극(310) 및/또는 제2 전극(320)과 막대형 LED들(LD) 사이의 연결 구조가 변경될 수도 있다. 예컨대, 실시예에 따라서는 각각의 단위 발광영역(300)의 내부에 도 4a 내지 도 4c 등에 도시된 바와 같은 화소회로(252)가 더 제공될 수 있다.
실시예에 따라, 화소회로(252)는, 제1 및 제2 전극(310, 320)과 함께 기판(301)의 동일한 일면 상에 제공되되, 제1 및 제2 전극(310, 320)과 동일한 층에 배치되거나, 또는 상이한 층에 배치될 수 있다. 일례로, 화소회로(252)는 기판(301)과, 제1 및 제2 전극(310, 320)이 배치된 소정의 층 사이에 개재된 도시되지 않은 중간 층에 배치되어, 컨택홀이나 비아홀 등을 통해 제1 전극(310) 및/또는 제2 전극(320)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 제1 전극(310) 및/또는 제2 전극(320)은 주사선(Si) 또는 데이터선(Dj)에 접속되는 대신, 도 4a 내지 도 4c 등에 도시된 화소회로(252)나, 제1 또는 제2 화소전원(ELVDD, ELVSS)에 전기적으로 연결될 수도 있다.
실시예에 따라, 각각의 단위 발광영역(300)에 제공된 막대형 LED들(LD) 중 적어도 일부는, 각각 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)의 사이에 상기 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)과 전기적으로 연결되도록 제공될 수 있다. 일례로, 각각의 단위 발광영역(300)의 내부에 제공된 복수의 막대형 LED들(LD)은, 그 일단이 제1 전극(310)에 물리적 및/또는 전기적으로 접촉되고, 타단이 제2 전극(320)에 물리적 및/또는 전기적으로 접촉되는 형태로 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 막대형 LED들(LD)은 서로 인접한 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이의 최단 거리 이상의 길이(도 1의 L)를 가질 수 있다.
실시예에 따라, 각각의 단위 발광영역(300) 내에는 복수의 막대형 LED들(LD)이 배치될 수 있으나, 그 수가 특별히 한정되지는 않는다. 일례로 서로 마주하는 한 쌍의 제1 서브 전극부(310b) 및 제2 서브 전극부(320b)의 사이에는 복수의 막대형 LED들(LD)이 제공될 수 있다.
실시예에 따라, 막대형 LED들(LD) 중 적어도 일부는 양단이 각각 제1 서브 전극부(310b) 및 제2 서브 전극부(320b) 상에 배치될 수 있으나, 단위 발광영역(300) 내에 제공되는 모든 막대형 LED들(LD)의 위치가 이에 한정되지는 않는다.예컨대, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)의 사이에 연결되는 막대형 LED들(LD)의 수나 그 산포 형태가 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 도시되지는 않았으나, 각각의 단위 발광영역(300)의 내부에는 제1 및 제2 전극(310, 320)의 사이에 온전히 연결되지 못하고 랜덤하게 배치된 적어도 하나의 막대형 LED(LD)가 더 제공될 수도 있다. 즉, 단위 발광영역(300) 및/또는 그 주변영역에는 제1 및 제2 전극(310, 320)의 사이에 정렬되지 않고 랜덤하게 배치된 적어도 하나의 막대형 LED(LD)가 더 존재할 수도 있다.
한편, 편의상 도 5에서는 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)의 사이에 연결된 막대형 LED들(LD) 각각이 특정 방향(예컨대, 제1 및 제2 서브 전극부들(310b, 320b)이 연장되는 방향(일례로, 수직 방향)과 직교하는 방향(일례로, 수평 방향))으로 획일적으로 정렬된 것으로 도시하였으나, 막대형 LED들(LD)의 배열이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 막대형 LED들(LD) 중 적어도 일부는 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)의 사이에 사선 방향 등으로 배치될 수 있다. 즉, 막대형 LED들(LD)의 연결 방향 및/또는 배치 방향 등이 특별히 한정되지는 않는다.
이러한 막대형 LED들(LD) 각각은 앞서 도 1에서 설명한 바와 같이 적어도 제1 도전성 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2 도전성 반도체층(130)을 포함한다. 또한, 실시예에 따라, 막대형 LED들(LD) 각각은 적어도 활성층(120)을 덮는 절연피막(140) 및/또는 제1 또는 제2 도전성 반도체층(110, 130)의 일단에 제공되는 적어도 하나의 전극층을 더 포함할 수 있다. 일례로, 막대형 LED들(LD) 각각은, 활성층(120)의 측면을 완전히 커버하며 제1 및 제2 도전성 반도체층(110, 130)의 측면 적어도 일부를 커버하는 절연피막(140)과, 막대형 LED들(LD)의 일단, 예컨대 제2 도전성 반도체층(130)이 배치된 일단 측에 제공된 전극층(150)을 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 막대형 LED들(LD)의 양단에는 컨택 전극(340, 350)이 제공된다. 이에 의해, 막대형 LED들(LD)의 측면이 절연피막(140)으로 덮인 경우에도, 상기 절연피막(140)에 의해 덮이지 않은 막대형 LED들(LD)의 양단이 컨택 전극(340, 350)에 의해 각각 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)에 전기적으로 연결될 수 있다.또한, 컨택 전극(340, 350)이 제공될 시, 막대형 LED들(LD)이 정렬된 위치로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
컨택 전극(340, 350)은 막대형 LED들(LD)을 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)의 사이에 전기적으로 연결한다. 일례로, 컨택 전극(340, 350)은 막대형 LED들(LD)의 양단에 제공되어 상기 막대형 LED들(LD)의 양단을 각각 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)에 전기적으로 연결할 수 있다.
실시예에 따라, 컨택 전극(340, 350)은, 동일한 한 쌍의 제1 및 제2 서브 전극부(310b, 320b)의 사이에 제공된 복수의 막대형 LED들(LD)의 일단을 제1 전극(310)에 공통으로 연결하는 제1 컨택 전극(340)과, 상기 복수의 막대형 LED들(LD)의 타단을 제2 전극(320)에 공통으로 연결하는 제2 컨택 전극(350)을 포함할 수 있다. 일례로, 막대형 LED들(LD) 각각이, 적어도 양단을 노출하며 측면을 감싸는 절연피막(140)을 포함하고 상기 노출된 양단이 각각 제1 전극(310) 및 제2 전극(320) 상에 위치될 때, 컨택 전극(340, 350)은, 막대형 LED들(LD)의 노출된 일단과 제1 전극(310)에 직접적으로 접촉되면서 상기 막대형 LED들(LD)의 일단과 제1 전극(310)을 덮는 제1 컨택 전극(340)과, 막대형 LED들(LD)의 노출된 타단과 제2 전극(320)에 직접적으로 접촉되면서 상기 막대형 LED들(LD)의 타단과 제2 전극(320)을 덮는 제2 컨택 전극(350)을 포함할 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 제1 및 제2 전극(310, 320)과 제1 및 제2 컨택 전극(340, 350)의 폭 및/또는 이들의 중첩 영역은 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 도 5의 실시예에서 제1 및 제2 전극(310, 320)은 각각 제1 및 제2 컨택 전극(340, 350)보다 넓은 폭을 가지며 양측(예컨대, 좌/우측) 사이드가 제1 및 제2 컨택 전극(340, 350)의 외부로 노출된 것으로 도시되었으나, 제1 및 제2 전극(310, 320)과 제1 및 제2 컨택 전극(340, 350)의 배치 구조는 변경될 수 있다. 일례로, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 컨택 전극(340, 350)이 제1 및 제2 전극(310, 320)의 일측 사이드를 덮을 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 실시예에서는 제1 컨택 전극(340) 및 제2 컨택 전극(350)이 각각 제1 및 제2 전극(310, 320)의 연장방향, 예컨대, 제1 및 제2 서브 전극부(310b, 320b)의 연장방향과 동일한 방향을 따라 연장되어 상기 제1 및 제2 전극(310, 320)의 사이에 제공된 복수의 막대형 LED들(LD)을 제1 및 제2 전극(310, 320)에 한 번에 연결하는 실시예를 도시하였다. 즉, 도 5의 실시예에 의하면, 복수의 막대형 LED들(LD)이 각각 하나의 제1 컨택 전극(340) 및 제2 컨택 전극(350)을 공유할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서 제1 컨택 전극(340) 및 제2 컨택 전극(350)은 막대형 LED들(LD) 각각의 양단에 개별적으로 분리되어 제공될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 컨택 전극(340, 350)은 반사성의 전극으로 구현될 수 있다. 이를 위해, 컨택 전극(340, 350)은 적어도 하나의 반사성 금속막을 포함할 수 있다. 예컨대, 컨택 전극(340, 350)은, Ag 및 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 금속막, 또는 Ti/Al/Ti, ITO/Ag/ITO, Mo/Al/Mo 중 적어도 하나를 포함한 다층막을 포함하는 반사성의 전극으로 구현될 수 있다. 다만, 컨택 전극(340, 350)을 구성하는 도전성 물질 및/또는 이를 구성하는 도전막의 구조가 상술한 실시예에 한정되지는 않는다. 예컨대, 컨택 전극(340, 350)은 도전성을 가지는 다양한 전극 물질을 이용하여 구성될 수 있으며 특히 반사성을 가지도록 구현될 수 있다.
실시예에 따라, 컨택 전극(340, 350)을 구성할 수 있는 금속으로는, Ti, Cu, Mo, Al, Au, Cr, TiN, Ag, Pt, Pd, Ni, Sn, Co, Rh, Ir, Fe, Ru, Os, Mn, W, Nb, Ta, Bi, Sb, Pb 등을 예로 들 수 있으며, 이 외에 다양한 금속이 이용될 수 있다. 컨택 전극(340, 350)을 구성할 수 있는 합금으로는 MoTi, AlNiLa 등을 예로 들 수 있으며, 이 외에 다양한 합금이 이용될 수 있다. 컨택 전극(340, 350)을 구성할 수 있는 다층막으로는 Ti/Al/Ti, Ti/Cu, Ti/Au, Mo/Al/Mo, ITO/Ag/ITO, TiN/Ti/Al/Ti, TiN/Ti/Cu/Ti 등을 예로 들 수 있으며, 이 외에 다양한 다층막이 이용될 수 있다.
이러한 컨택 전극(340, 350)은 막대형 LED들(LD)의 활성층(120)에서 생성되어 상기 막대형 LED들(LD)의 양단을 통해 방출되는 광을 반사시켜 광의 진행 경로를 변경한다. 컨택 전극(340, 350)에서 반사된 광은 막대형 LED들(LD) 및/또는 출광 구조물(330)을 경유하여 기판(301)의 정면(예컨대, 상부면 혹은 전면)으로 방출될 수 있다. 여기서, 기판(301)의 정면으로 광이 방출된다 함은, 상기 기판(301)이 배치되는 평면과 교차하는 방향(예컨대, 상기 기판(301)이 배치되는 평면과 직교하는 방향 및 상기 평면에 대해 소정의 각도로 기울어진 사선 방향을 포괄적으로 포함하는 방향)을 포함하여 도 6에 도시된 바와 같이 기판(301)의 상부로 광이 방출됨을 의미할 수 있다. 예컨대, 기판(301)이 XY 평면 상에 배치된다고 할 때, 컨택 전극(340, 350)에서 반사된 광은 XY 평면과 교차하는 방향, 일례로 Z 방향 또는 사선 방향으로 기판(301)의 상부로 방출될 수 있다.
출광 구조물(330)은 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에, 막대형 LED들(LD)의 적어도 일 영역과 중첩되도록 제공될 수 있다. 예컨대, 출광 구조물(330)은 반사성의 컨택 전극(340, 350)이 제공된 막대형 LED들(LD)의 양단을 제외하고 상기 막대형 LED들(LD)의 적어도 중앙부와 중첩되도록 제공되어, 막대형 LED들(LD)을 정렬된 위치에 고정할 수 있다.
실시예에 따라, 출광 구조물(330)은 복수의 막대형 LED들(LD)과 교차하도록 연장될 수 있다. 예컨대, 각각의 단위 발광영역(300) 내에 하나 이상의 출광 구조물(330)이 제공되고, 각각의 출광 구조물(330)은 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)의 사이에 상기 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)과 나란한 방향으로 연장되어 복수의 막대형 LED들(LD)과 공통으로 중첩될 수 있다. 일례로, 출광 구조물(330)은 한 쌍의 제1 및 제2 서브 전극부들(310b, 320b)의 사이에 상기 제1 및 제2 서브 전극부들(310b, 320b)과 나란한 방향으로 연장되어 이들의 사이에 제공된 복수의 막대형 LED들(LD)과 교차하면서 중첩될 수 있다. 일례로, 출광 구조물(330)은 막대형 LED들(LD)의 길이(도 1의 L1) 방향과 직교하도록 배치될 수 있다.
예컨대, 출광 구조물(330)은 한 쌍의 제1 및 제2 서브 전극부들(310b, 320b)의 사이에 상기 제1 및 제2 서브 전극부들(310b, 320b)과 나란한 방향으로 연장되어 상기 제1 및 제2 서브 전극부들(310b, 320b) 사이에 제공된 복수의 막대형 LED들(LD)과 공통으로 중첩되는 직사각형의 바 형상을 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에서 출광 구조물(330)의 형상이 이에 한정되지는 않으며, 출광 구조물(330)의 형상은 다양하게 변경 실시될 수 있다.
이러한 출광 구조물(330)은 출광이 용이하도록 기판(301)이 배치되는 평면(예컨대, XY 평면)과 교차하는 방향을 따라 소정의 높이(H)를 가지며, 상기 출광 구조물(330)의 높이(H)는 막대형 LED들(LD)이 배치된 높이보다 높을 수 있다. 일례로, 출광 구조물(330)은 기판(301)이 배치되는 평면과 직교하는 Z 방향 상에서, 막대형 LED들(LD)의 상부 및 하부로 돌출되도록 제공될 수 있다. 또한, 출광 구조물(330)의 하부면은 기판(301)에 접할 수 있다. 이러한 출광 구조물(330)은 막대형 LED들(LD)로부터 방출되는 광을 기판(301)의 정면, 예컨대 기판(301)의 상부 방향으로 출광시킨다. 특히, 출광 구조물(330)은, 막대형 LED들(LD)로부터 방출된 후 컨택 전극(340, 350)에서 반사되어 상기 막대형 LED들(LD)의 내부로 재 입사된 광을 기판(301)의 정면으로 출광시킬 수 있도록 제공된다. 일례로, 출광 구조물(330)은 공기보다 높은 굴절률을 가지며, 막대형 LED들(LD)보다는 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 한편, 실시예에 따라서는 기판(301)의 일면에 도시되지 않은 반사막 등이 더 제공될 수 있다. 일례로, 기판(301)의 하부면, 혹은 기판(301)과 출광 구조물(330)의 사이에는 한 층 이상의 반사막이 더 제공될 수도 있다.
이러한 출광 구조물(330)은 광이 투과될 수 있는(즉, 광 투과율이 매우 높은) 실질적으로 투명한 투광성의 구조물로 구현될 수 있다. 예컨대, 출광 구조물(330)은 투명한 적어도 하나의 무기 절연체 및/또는 유기 절연체로 구성될 수 있다. 출광 구조물(330)을 구성할 수 있는 무기 절연체로는 SiOx(산화 실리콘) 및 SiNx(질화 실리콘) 등을 들 수 있으며, 이외에도 출광 구조물(330)은 다양한 투광성의 무기 절연체로 구성될 수 있다. 출광 구조물(330)을 구성할 수 있는 유기 절연체로는 실리콘 수지(Silicone Resin) 등을 들 수 있으며, 이외에도 출광 구조물(330)은 다양한 투광성의 유기 절연체로 구성될 수 있다. 실시예에 따라, 출광 구조물(330)이 실리콘 수지로 구성될 때, 출광 구조물(330)은 실리콘 수지 내에 다수 분포된 산란체를 포함할 수 있다. 일례로, 출광 구조물(330)은 TiO2 및 SiO2 중 적어도 하나를 포함하는 산란체를 포함한 실리콘 수지 조성물로 구성될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에서는, 막대형 LED들(LD)의 양단에 반사성 컨택 전극(340, 350)을 제공함과 아울러, 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 복수의 막대형 LED들(LD)과 교차하도록 연장된 투광성 출광 구조물(330)을 제공한다. 이러한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 막대형 LED들(LD)의 양단에서 컨택 전극(340, 350)에 의해 반사되어 막대형 LED들(LD)의 내부로 재 입사된 광을 투광성 출광 구조물(330)에 의해 기판(301)의 정면으로 출광시킬 수 있다. 이에 의해, 각각의 단위 발광영역(300) 내에 막대형 LED들(LD)이 불균일하게 분산되어 배치되었더라도 상기 단위 발광영역(300)의 발광 균일도를 향상시킬 수 있다.
예컨대, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 구성된 단위 발광영역(300)은, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 출광 구조물(330)이 제공된 영역에서 광을 방출할 수 있다. 따라서, 각각의 단위 발광영역(300)에 출광 구조물(330)을 균일하게 배치하게 되면, 막대형 LED들(LD)의 배치(혹은 산포) 균일도와 무관하게 균일한 발광특성을 확보할 수 있다.
반면, 반사성 컨택 전극(340, 350)과 투광성 출광 구조물(330)을 구비하지 않는 비교 예의 발광장치는 막대형 LED들(LD)의 양단으로부터 방출되는 광의 진행 경로를 변경하기 위하여 별도의 반사성 구조물을 필요로 할 것이며, 각각의 단위 발광영역(300) 내에 산포된 막대형 LED들(LD)의 발광이 점 발광의 형태로 시인될 것이다. 또한, 상기 비교 예의 발광장치에서는 각각의 막대형 LED들(LD)의 위치에 대응하여 발광지점이 랜덤하게 산포될 수 있다. 따라서, 비교 예의 발광장치는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치에 비해 불균일한 발광특성을 나타낼 수 있다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다. 이러한 도 8a 내지 도 8e의 실시예에 의한 발광장치의 제조방법은 일례로 도 5 내지 도 7의 실시예에 의한 발광장치를 제조하는 데에 적용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 한편, 도 8a 내지 도 8e는 단위 발광영역의 일부만 도시한 것으로서, 예컨대 단위 발광영역에 제공된 하나의 막대형 LED만을 도시하였다. 하지만, 도 5 내지 도 7의 실시예에서 설명한 바와 같이 각각의 단위 발광영역에는 복수의 막대형 LED들이 제공될 수 있다. 따라서, 이하에서는 각각의 단위 발광영역에 복수의 막대형 LED들이 제공됨을 가정하여 도 8a 내지 도 8e의 실시예에 의한 발광장치의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 8a를 참조하면, 기판(301) 상에 서로 이격되도록 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)을 형성한다. 구체적으로, 먼저 기판(301)을 준비하고, 기판(301) 상에 각각의 단위 발광영역(300)을 정의할 수 있다. 그리고, 각각의 단위 발광영역(300)에, 서로 이격되는 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)을 형성할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은, 기판(301) 상에 전면적으로 도전막을 형성한 이후 상기 도전막을 패터닝함으로써 한 번에 형성될 수 있다. 또는, 다른 실시예에서 서로 다른 도전성 물질을 이용하여 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)을 순차적으로 형성할 수도 있다.
도 8b를 참조하면, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)이 형성된 기판(301) 상에 도 5 내지 도 7 등에 도시된 바와 같은 복수의 막대형 LED들(LD)을 투입하고, 상기 막대형 LED들(LD)을 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 정렬한다. 구체적으로, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)이 제공된 각각의 단위 발광영역(300)에 복수의 막대형 LED들(LD)을 투입할 수 있다. 일례로, 잉크젯 프린팅 방식을 통해 각각의 단위 발광영역(300)에 복수의 막대형 LED들(LD)이 포함된 LED 용액을 도포 혹은 투하할 수 있다. 실시예에 따라 LED 용액은 잉크 또는 페이스트 상일 수 있다. 용매로는, 용제(solvent)가 함유된 포토 레지스트 또는 유기막 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 실시예에 따라 용매는 휘발성 용매일 수 있다.
각각의 단위 발광영역(300)에 LED 용액을 도포한 이후, 또는 LED 용액의 도포와 동시에, 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 전압을 인가하여 전계를 형성한다. 그러면, 단위 발광영역(300) 내에 랜덤하게 산포되어 있던 막대형 LED들(LD)이 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 정렬하게 된다. 예컨대, 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 직류 혹은 교류 전압을 인가하게 되면, 상기 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 형성된 전계에 의해 막대형 LED들(LD)에 쌍극성이 유도되면서 상기 막대형 LED들(LD)이 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 자가 정렬하게 된다. 막대형 LED들(LD)의 정렬이 완료된 이후, LED 용액의 용매는 제거된다. 일례로, 막대형 LED들(LD)의 정렬이 완료된 이후, LED 용액의 용매를 휘발시켜 제거할 수 있다.
도 8c를 참조하면, 막대형 LED들(LD)이 정렬된 기판(301)의 일면 상에 투광성 절연막(330a)을 형성한다. 실시예에 따라, 막대형 LED들(LD)이 절연막(330a)에 의해 덮이도록 상기 막대형 LED들(LD)이 배치된 높이 이상으로 절연막(330a)을 형성할 수 있다. 실시예에 따라, 절연막(330a)은 투광성 출광 구조물(330)을 형성하기 위한 것으로서, 한 층 이상의 투광성 절연체로 구성될 수 있다. 예컨대, 절연막(330a)은 SiOx 및 SiNx 중 적어도 하나를 포함하는 무기 절연막일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 8d를 참조하면, 절연막(330a)을 패터닝함으로써, 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 투광성 출광 구조물(330)을 형성한다. 일례로, 마스크를 이용한 포토 공정을 통해 절연막(330a)을 패터닝함으로써, 도 5 등에 도시된 바와 같이 막대형 LED들(LD)의 양단을 노출하면서 복수의 막대형 LED들(LD)과 교차하는 출광 구조물(330)을 형성할 수 있다. 예컨대, 출광 구조물(330)은 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에서, 복수의 막대형 LED들(LD)의 적어도 일 영역, 특히 중앙부와 중첩되면서 상기 막대형 LED들(LD)과 교차하는 방향으로 연장되도록 패터닝될 수 있다. 실시예에 따라, 출광 구조물(330)은 막대형 LED들(LD)이 배치된 높이 이상으로 형성될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 출광 구조물(330)에 의해 막대형 LED들(LD)이 정렬된 위치에 고정될 수 있다.
도 8e를 참조하면, 막대형 LED들(LD)의 양단에 반사성 컨택 전극(340, 350)을 형성한다. 실시예에 따라, 반사성 컨택 전극(340, 350)은 막대형 LED들(LD)의 양단을 각각 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)에 전기적으로 연결하도록 형성될 수 있다. 일례로, 반사성 컨택 전극(340, 350)은, 막대형 LED들(LD)의 일단 상에 제공되며 상기 막대형 LED들(LD)의 일단을 제1 전극(310)에 전기적으로 연결하는 제1 컨택 전극(340)과, 막대형 LED들(LD)의 타단 상에 제공되며 상기 막대형 LED들(LD)의 타단을 제2 전극(320)에 전기적으로 연결하는 제2 컨택 전극(350)을 포함할 수있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 단위 발광영역을 나타내는 단면도이다. 이러한 도 9는 도 5에 도시된 실시예의 변형 예를 도시한 것으로서, 도 9에서 도 5와 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치에 있어서, 투광성 출광 구조물(330)은 기판(301)에 가까워질수록 폭이 점진적으로 감소하도록 경사진 측면(331)을 가질 수 있다. 예컨대, 출광 구조물(330)의 세로 단면은 역사다리꼴 형상일 수 있다. 이러한 출광 구조물(330)을 형성하기 위하여, 일례로 도 8c 내지 도 8d에 도시된 출광 구조물(330)의 형성 단계에서, 절연막(330a)이 역 테이퍼 형상으로 경사진 측면을 가지도록 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 절연막(330a)을 패터닝할 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치에 의하면, 앞서 도 5 내지 도 7에 도시된 실시예에 의한 균일한 발광특성을 제공함은 물론, 기판(301)의 정면으로 방출되는 광량을 증가시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서, 출광 구조물(330)은 각각의 단위 발광영역(300)에서 생성되는 광의 출광률을 높일 수 있도록 다양한 형상 혹은 구조를 가질 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 단위 발광영역을 나타내는 단면도이다. 이러한 도 10은 도 5에 도시된 실시예의 변형 예를 도시한 것으로서, 도 10에서 도 5와 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치에 있어서, 투광성 출광 구조물(330)은 막대형 LED들(LD)의 상부로 돌출된 상부면을 가지며, 상기 상부면은 요철 형태의 거친 표면(332)을 가질 수 있다. 이러한 출광 구조물(330)을 형성하기 위하여, 일례로 도 8c 내지 도 8d에 도시된 출광 구조물(330)의 형성 단계에서, 절연막(330a) 또는 출광 구조물(330)의 상부면에 요철 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치에 의하면, 앞서 도 5 내지 도 7에 도시된 실시예에 의한 균일한 발광특성을 제공함은 물론, 출광 구조물(330)의 광이 방출되는 일면, 예컨대 상부면의 거칠기를 높임으로써, 각각의 단위 발광영역(300)에서 기판(301)의 정면 방향으로 방출되는 광량을 증가시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서, 출광 구조물(330)은 각각의 단위 발광영역(300)에서 생성된 광의 출광 효율을 높일 수 있도록 다양한 형상 혹은 구조를 가질 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 단위 발광영역을 나타내는 단면도이다. 이러한 도 11은 도 5에 도시된 실시예의 변형 예를 도시한 것으로서, 도 11에서 도 5와 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치에 있어서, 투광성 출광 구조물(330)은 기판(301)이 배치되는 평면(예컨대, XY 평면)에 직교하는 제1 방향(예컨대, Z 방향)을 따라 기판(301)에 인접한 하부로부터 상기 기판(301)에서 멀어지는 상부로 갈수록 폭이 점진적으로 감소할 수 있다. 또한, 실시예에 따라 출광 구조물(330)은 곡면 형태의 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 출광 구조물(330)은 곡선 형태의 완만한 경사를 가질 수 있다. 추가적으로, 출광 구조물(330)은 앞서 설명한 실시예들에서와 같이, 일례로 동일한 열에 배치된 복수의 막대형 LED들(LD)과 교차하도록 상기 막대형 LED들(LD)의 길이(L) 방향과 교차하는 방향으로 연장될 수 있다.
실시예에 따라, 도 11에 도시된 출광 구조물(330)은 적어도 한 층의 유기 절연체로 구성될 수 있다. 예컨대, 출광 구조물(330)은 실리콘 수지로 구성될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 실리콘 수지로 구성된 출광 구조물(330)의 내부에는 다수의 산란체(333)가 분포될 수 있다. 일례로, 출광 구조물(330)은 TiO2 및 SiO2 중 적어도 하나를 포함하는 산란체로 포함한 실리콘 수지 조성물로 구성될 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치에 의하면, 앞서 설명한 실시예들에서와 같이 균일한 발광특성을 제공함은 물론, 산란체(333)를 이용하여 각각의 단위 발광영역(300)에서 방출되는 광량을 증가시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서, 출광 구조물(330)은 각각의 단위 발광영역(300)에서 생성된 광의 출광 효율을 높일 수 있도록 다양한 물질을 포함할 수 있다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광장치의 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다. 이러한 도 12a 내지 도 12d의 실시예에 의한 발광장치의 제조방법은 일례로 도 11의 실시예에 의한 발광장치를 제조하는 데에 적용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 한편, 도 12a 내지 도 12d에서는 단위 발광영역에 제공된 하나의 막대형 LED만을 도시하였으나, 앞서 설명한 실시예들에서와 같이 각각의 단위 발광영역에는 복수의 막대형 LED들이 제공될 수 있다. 따라서, 이하에서는 각각의 단위 발광영역에 복수의 막대형 LED들이 제공됨을 가정하여 도 12a 내지 도 12d의 실시예에 의한 발광장치의 제조방법을 설명하기로 한다. 또한, 도 12a 내지 도 12d에서, 도 8a 내지 도 8e와 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 12a 내지 도 12b를 참조하면, 기판(301) 상에 서로 이격되도록 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)을 형성하고, 상기 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 복수의 막대형 LED들(LD)을 정렬한다. 예컨대, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)이 제공된 각각의 단위 발광영역(300)에 LED 용액을 도포한 후 전계를 인가하여 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 복수의 막대형 LED들(LD)을 정렬할 수 있다.
도 12c를 참조하면, 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 막대형 LED들(LD)의 적어도 일 영역과 중첩되는 투광성 출광 구조물(330)을 형성한다. 실시예에 따라, 출광 구조물(330)을 형성하는 단계는, 복수의 막대형 LED들(LD)의 양단을 노출하면서 상기 막대형 LED들(LD)의 적어도 일 영역(예컨대, 중앙부)와 중첩되도록 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 액상의 유기 절연물질을 도포하는 단계와, 상기 액상의 유기 절연물질에 광 및/또는 열을 가하여 경화함으로써 출광 구조물(330)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 제1 전극(310)과 제2 전극(320)의 사이에 도포되는 액상의 유기 절연물질에는 다수의 산란체(333)가 분산되어 있을 수 있다. 이와 같이 산란체(333)가 분산된 유기 절연물질을 막대형 LED들(LD)이 배치된 높이 이상으로 도포한 후 경화하여 본 발명의 일 실시예에 의한 출광 구조물(330)을 형성할 수 있다.
도 12d를 참조하면, 막대형 LED들(LD)의 양단에 반사성 컨택 전극(340, 350)을 형성함으로써, 상기 막대형 LED들(LD)을 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)의 사이에 전기적으로 연결한다. 일례로, 제1 전극(310) 상에 배치되는 막대형 LED들(LD)의 일단 상에 제1 컨택 전극(340)을 형성하고, 제2 전극(320) 상에 배치되는 막대형 LED들(LD)의 타단 상에 제2 컨택 전극(350)을 형성함으로써, 상기 막대형 LED들(LD)의 양단을 각각 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)에 전기적으로 연결할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 발광장치를 구성하는 단위 발광영역들(300) 각각에 반사성 컨택 전극(340, 350) 및 투광성 출광 구조물(330)을 형성한다. 이에 의해, 각각의 단위 발광영역(300)에서 균일하게 발광하는 발광장치 및 그의 제조방법을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 의하면, 복수의 막대형 LED들(LD)을 포함하는 발광장치에 있어서, 발광의 균일성을 확보할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 전술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다. 또한, 특허 청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 제1 도전성 반도체층 120: 활성층
130: 제2 도전성 반도체층 140: 절연피막
240: 발광부(표시영역) 250: 단위영역(화소)
300: 단위 발광영역(각 화소의 발광영역) 310: 제1 전극
320: 제2 전극 330: 출광 구조물
340, 350: 컨택 전극 331: 출광 구조물의 측면
332: 출광 구조물의 요철 표면 333: 산란체

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제공된 단위 발광영역;
    상기 단위 발광영역에 서로 이격되도록 제공된 제1 및 제2 전극;
    상기 제1 및 제2 전극의 사이에 제공된 복수의 막대형 LED들;
    상기 막대형 LED들의 양단 상에 제공되어 상기 막대형 LED들을 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 전기적으로 연결하는 반사성 컨택 전극; 및
    상기 제1 및 제2 전극의 사이에 제공되며, 상기 막대형 LED들과 교차하도록 연장된 투광성 출광 구조물;을 포함하고,
    상기 출광 구조물은, 상기 기판에 가까워질수록 폭이 점진적으로 감소하도록 경사진 측면을 가지는 발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 출광 구조물은, 상기 막대형 LED들의 적어도 중앙부와 중첩되도록 제공되며, 상기 기판이 배치되는 평면과 교차하는 방향으로 상기 막대형 LED들의 상부 및 하부로 돌출되어 상기 막대형 LED들로부터 방출되는 광을 상기 기판의 정면으로 출광시키는 발광장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극은 상기 단위 발광영역의 적어도 일 영역에서 서로 이격되어 나란히 배치되며,
    상기 출광 구조물은 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 상기 제1 및 제2 전극과 나란한 방향으로 연장되어 상기 복수의 막대형 LED들과 공통으로 중첩되는 발광장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컨택 전극은,
    상기 제1 전극과 상기 막대형 LED들의 일단을 공통으로 연결하는 제1 컨택 전극; 및
    상기 제2 전극과 상기 막대형 LED들의 타단을 공통으로 연결하는 제2 컨택 전극;을 포함하는 발광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨택 전극은, Ag 및 Cu 중 적어도 하나를 포함하는 금속막, 또는 Ti/Al/Ti, ITO/Ag/ITO, Mo/Al/Mo 중 적어도 하나를 포함하는 다층막을 포함하는 발광장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 출광 구조물은, SiOx, SiNx, 또는 산란체를 포함하는 실리콘 수지 중 적어도 하나를 포함하는 발광장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 산란체는, TiO2 및 SiO2 중 적어도 하나를 포함하는 발광장치.
  8. 삭제
  9. 기판;
    상기 기판 상에 제공된 단위 발광영역;
    상기 단위 발광영역에 서로 이격되도록 제공된 제1 및 제2 전극;
    상기 제1 및 제2 전극의 사이에 제공된 복수의 막대형 LED들;
    상기 막대형 LED들의 양단 상에 제공되어 상기 막대형 LED들을 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 전기적으로 연결하는 반사성 컨택 전극; 및
    상기 제1 및 제2 전극의 사이에 제공되며, 상기 막대형 LED들과 교차하도록 연장된 투광성 출광 구조물;을 포함하고,
    상기 출광 구조물은, 상기 막대형 LED들의 상부로 돌출된 상부면을 가지며, 상기 상부면은 요철 표면을 가지는 발광장치.
  10. 기판;
    상기 기판 상에 제공된 단위 발광영역;
    상기 단위 발광영역에 서로 이격되도록 제공된 제1 및 제2 전극;
    상기 제1 및 제2 전극의 사이에 제공된 복수의 막대형 LED들;
    상기 막대형 LED들의 양단 상에 제공되어 상기 막대형 LED들을 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 전기적으로 연결하는 반사성 컨택 전극; 및
    상기 제1 및 제2 전극의 사이에 제공되며, 상기 막대형 LED들과 교차하도록 연장된 투광성 출광 구조물;을 포함하고,
    상기 출광 구조물은, 상기 기판이 배치되는 평면에 직교하는 제1 방향을 따라 상기 기판에 인접한 하부로부터 상기 기판에서 멀어지는 상부로 갈수록 폭이 점진적으로 감소하며, 곡면 형태의 측면을 가지는 발광장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 제공되며, 각각 적어도 하나의 상기 단위 발광영역을 포함하는 다수의 화소들을 구비한 발광장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 막대형 LED들 각각은, 적어도 양단을 노출하며 측면을 감싸는 절연피막을 포함하며, 상기 노출된 양단이 각각 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 상에 위치되는 발광장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 출광 구조물은 상기 막대형 LED들의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 발광장치.
  14. 기판 상에 서로 이격되도록 제1 및 제2 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 및 제2 전극이 형성된 상기 기판 상에 복수의 막대형 LED들을 투입하고, 상기 막대형 LED들을 상기 제1 및 제2 전극 사이에 정렬하는 단계;
    상기 제1 및 상기 제2 전극의 사이에, 상기 막대형 LED들의 양단을 노출하면서 상기 막대형 LED들과 교차하는 투광성 출광 구조물을 형성하는 단계; 및
    상기 막대형 LED들의 양단을 각각 상기 제1 및 제2 전극에 전기적으로 연결하는 반사성 컨택 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 출광 구조물은, 상기 기판에 가까워질수록 폭이 점진적으로 감소하도록 경사진 측면을 가지는 발광장치의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 출광 구조물을 형성하는 단계는,
    상기 막대형 LED들이 정렬된 상기 기판 상에 투광성 절연막을 형성하는 단계; 및
    마스크를 이용한 포토 공정을 통해 상기 절연막을 패터닝하여 상기 출광 구조물을 형성하는 단계;를 포함하는 발광장치의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 절연막을 상기 막대형 LED들이 배치된 높이 이상으로 형성하는 발광장치의 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 절연막이 상기 제1 및 제2 전극의 사이에서 역 테이퍼 형상으로 경사진 측면을 가지도록 상기 절연막을 패터닝하는 발광장치의 제조방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 절연막 또는 상기 출광 구조물의 상부면에 요철 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 발광장치의 제조방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 출광 구조물을 형성하는 단계는,
    상기 막대형 LED들의 양단을 노출하도록 상기 제1 및 제2 전극의 사이에 액상의 유기 절연물질을 도포하는 단계; 및
    상기 유기 절연물질을 경화하는 단계;를 포함하는 발광장치의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 유기 절연물질을 도포하는 단계에 있어서, 산란체가 분산된 액상의 유기 절연물질을 상기 막대형 LED들이 배치된 높이 이상으로 도포하는 발광장치의 제조방법.
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