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KR101987196B1 - 픽셀 구조체, 픽셀 구조체를 포함하는 표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

픽셀 구조체, 픽셀 구조체를 포함하는 표시장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR101987196B1 KR1020160073837A KR20160073837A KR101987196B1 KR 101987196 B1 KR101987196 B1 KR 101987196B1 KR 1020160073837 A KR1020160073837 A KR 1020160073837A KR 20160073837 A KR20160073837 A KR 20160073837A KR 101987196 B1 KR101987196 B1 KR 101987196B1
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Abstract

픽셀 구조체 및 픽셀 구조체의 제조 방법 및 이를 포함하는 표시장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르는 초소형 LED전극부 어셈블리는 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 상부에 배치되는 제1 전극부; 상기 제1 전극부를 중심으로 하는 원주 방향을 따라 연장되는 원형 형상의 제2 전극부; 및 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부와 연결되는 복수 개의 초소형 LED 소자; 를 포함할 수 있다.

Description

픽셀 구조체, 픽셀 구조체를 포함하는 표시장치 및 그 제조 방법{PIXEL STRUCTURE, DISPLAY APPARATUS INCLUDING THE PIXEL STRUCTURE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명의 실시예들은 픽셀 구조체, 픽셀 구조체를 포함하는 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
LED 소자는 광 변환 효율이 높고 에너지 소비량이 매우 적으며, 수명이 반영구적이고 환경 친화적이다. 이에 따라, LED 소자는 신호등, 핸드폰, 자동차 전조등, 옥외 전광판, LCD BLU(back light unit), 및 실내외 조명 등 많은 분야에서 활용되고 있다.
LED 소자를 조명, 디스플레이에 등에 활용하기 위해, LED 소자와 상기 LED 소자에 전원을 인가할 수 있는 전극의 연결이 필요하며, 활용목적, 전극이 차지하는 공간의 감소 또는 제조방법과 연관되어 LED 소자와 전극의 배치 관계는 다양하게 연구되고 있다.
LED 소자와 전극의 배치 방식은, 전극에 LED 소자를 직접 성장시키는 방식과 LED 소자를 별도로 독립성장 시킨 후, 상기 LED 소자를 전극에 배치하는 방식으로 분류할 수 있다. 후자의 방법의 경우, 일반적인 LED 소자라면 3차원의 LED 소자를 직립시켜 전극과 연결할 수 있지만, LED 소자가 나노 단위의 초소형일 경우, 상기 LED 소자를 전극에 직립시키기가 어렵다는 문제점이 있다.
한국등록특허공보: KR 10-1244926(2013.03.12)
본 발명의 실시예들은 독립적으로 제조된 나노 단위 크기의 초소형 LED 소자를 서로 다른 두 전극 사이에 정렬 및 연결시킴으로써, 초소형 LED 소자의 비정상적 정렬 불량을 방지할 수 있는 픽셀 구조체, 픽셀 구조체를 포함하는 표시장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구조체는 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 상부에 배치되는 제1 전극부; 상기 제1 전극부를 중심으로 하는 원주 방향을 따라 연장되는 원형 형상의 제2 전극부; 및 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부와 연결되는 복수 개의 초소형 LED 소자; 를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극부와 전기적으로 연결되는 구동 트랜지스터; 및 상기 제2 전극부와 전기적으로 연결되는 전원 배선;을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부는 복수 개이며, 상기 복수 개의 제2 전극부를 연결하는 전극 라인;을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이의 이격 거리는 1μm이상 7μm 이하일 수 있다.
상기 제2 전극부는 반원 형상의 제2-1 전극부 및 제2-2 전극부를 포함하며; 상기 제2-1 전극부 및 상기 제2-2 전극부는 분리되어 상호 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 제1 전극부와 전기적으로 연결되는 구동 트랜지스터; 및 상기 제2-1 전극부 및 상기 제2-2 전극부와 각각 전기적으로 연결되는 전원 배선;을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부는 복수 개이며, 상기 복수 개의 제2-1 전극부를 연결하는 제1 전극 라인; 및 상기 복수 개의 제2-2 전극부를 연결하는 제2 전극 라인;을 더 포함할 수 있다.
상기 제2-1 전극부와 상기 제1 전극부 사이의 제1-1 이격 거리와 상기 제2-2 전극부와 상기 제1 전극부 사이의 제1-2 이격 거리가 서로 상이할 수 있다.
상기 제1-1 이격 거리와 상기 제1-2 이격 거리가 1μm 이상 7μm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는, 상술한 픽셀 구조체 중 어느 하나와 상기 픽셀 구조체에 연결된 구동 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구조체의 제조 방법은 제1 전극부 및 상기 제1 전극부를 중심으로 하는 원주 방향을 따라 연장되는 원형 형상의 제2 전극부 상에 복수 개의 초소형 LED 소자 및 용매가 투입되는 단계; 상기 제1 전극부 및 제2 전극부에 상이한 전압을 인가하는 단계; 및 상기 복수 개의 초소형 LED 소자가 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 사이에 정렬하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이의 이격 거리는 1μm이상 7μm 이하이고, 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부에 인가되는 전압차는 10V이상 50V이하일 수 있다.
상기 제1 전극부 및 제2 전극부에 상이한 전압을 인가하는 경우, 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 사이에 상기 제1 전극부를 중심으로 방사형의 제1 전기장이 배치될 수 있다.
상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부는 복수 개이며, 상기 복수 개의 제1 전극부 및 상기 복수 개의 제2 전극부 각각에 동일한 전압을 인가할 수 있다.
상기 제2 전극부는 반원 형상의 제2-1 전극부 및 제2-2 전극부를 포함하며, 상기 제2-1 전극부 및 상기 제2-2 전극부는 분리되어 상호 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 제1 전극부 및 상기 제2-1 전극부과 상기 제2-2는 복수 개이며, 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부에 전원을 공급하는 경우, 상기 복수 개의 제1 전극부 및 상기 복수 개의 제2-1 전극부와 상기 복수 개의 제2-2 전극부 각각에 동일한 전압을 인가하며, 상기 복수 개의 제2-1 전극부와 상기 복수 개의 제2-2 전극부에 상이한 전압을 인가할 수 있다.
상기 제1 전극부 및 상기 제2-1 전극부 사이에서 제1-1 전기장이 배치되고 상기 제1 전극부 및 상기 제2-2 전극부 사이에서 제1-2 전기장이 배치되며, 상기 제1-1 전기장 및 상기 제1-2 전기장을 합한 제1 전기장은 상기 제1 전극부를 중심으로 방사형으로 배치될 수 있다.
상기 제2-1 전극부 및 상기 제2-2 전극부 사이에서 상기 제2-1 전극부 및 상기 제2-2 전극부 중 어느 하나를 향하는 제2 전기장이 배치될 수 있다.
상기 제2-1 전극부와 상기 제1 전극부 사이의 제1-1 이격 거리와 상기 제2-2 전극부와 상기 제1 전극부 사이의 제1-2 이격 거리가 서로 상이할 수 있다.
상기 제1-1 이격 거리와 상기 제1-2 이격 거리가 1μm 이상 7μm 이하이고, 상기 제1 전극부 및 상기 제2-1 전극부와 상기 제1 전극부 및 상기 제2-2 전극부에 인가되는 전압차는 10V이상 50V이하일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르는 픽셀 구조체는, 독립적으로 제조된 나노 단위 크기의 초소형 LED 소자를 서로 다른 두 개의 전극 사이에 정렬 및 연결시킴으로써 초소형 LED 소자를 초소형의 서로 다른 전극에 일대일 대응시켜 결합하기 어렵다는 난점을 극복할 수 있다.
또한, 통상적인 형상의 초소형 LED 소자를 사용해도 초소형 LED 소자와 전극 사이에 정렬이 유지됨으로써 픽셀 구조체의 불량률을 최소화할 수 있다.
또한, 서로 다른 전극이 포함된 목적한 실장영역에 초소형 LED 소자를 집중적으로 배치 및 연결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구조체의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 픽셀 구조체를 A-A' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 LED 소자의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구조체의 사시도이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구조체의 개략도이다. 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구조체의 사시도이다. 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구조체의 개략도이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체의 사시도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 픽셀 구조체를 B-B' 선을 따라 절단한 픽셀 구조체의 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체의 사시도이다. 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체의 개략도이다. 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체의 사시도이다. 도 6d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개념적으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구조체의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 픽셀 구조체를 A-A' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 LED 소자의 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구조체(1) 는 베이스 기판(10), 베이스 기판(10)의 상부에 배치되는 제1 전극부(21) 및 제2 전극부(22)와, 초소형 LED 소자(40) 및, 용매(50)를 포함할 수 있다. 복수 개의 픽셀 구조체(1)는 후술할 표시 장치(1000; 도 7 참조)의 표시 영역에 배치될 수 있다.
베이스 기판(10)은 제1 및 제2 전극부(21, 22)이 배치될 수 있는 기판으로서, 예를 들어 유리기판, 수정기판, 사파이어 기판, 플라스틱 기판 및 구부릴 수 있는 유연한 폴리머 필름 중 어느 하나일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예시에 따른 베이스 기판(10)의 면적은, 상기 베이스 기판(10)의 상부에 배치될 수 있는 제1 및 제2 전극부(21, 22)의 면적 및 후술하게 될 상기 제 1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에 배치되는 초소형 LED 소자(40)의 크기 및 초소형 LED 소자(40)의 개수에 따라 가변할 수 있다.
베이스 기판(10) 상에는 버퍼층(601)이 더 포함될 수 있다. 버퍼층(601)은 베이스 기판(10) 상면에 불순물 이온이 확산되는 것을 방지하고, 수분이나 외기의 침투를 방지하며, 표면을 평탄화하는 역할을 할 수 있다. 일부 실시예에서, 버퍼층(601)은 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 알루미늄옥사이드, 알루미늄나이트라이드, 티타늄옥사이드 또는 티타늄나이트라이드 등의 무기물이나, 폴리이미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 유기물 또는 이들의 적층체로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(601)은 필수 구성요소는 아니며, 필요에 따라서는 구비되지 않을 수도 있다. 버퍼층(601)은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deosition)법, APCVD(atmospheric pressure CVD)법, LPCVD(low pressure CVD)법 등 다양한 증착 방법에 의해 형성될 수 있다.
제1 박막트랜지스터(TFT1)는 제1 활성층(611), 제1 게이트전극(612), 제1 드레인 전극(613) 및 제1 소스 전극(614)으로 구성된다. 제1 게이트전극(612)과 제1 활성층(611) 사이에는 이들 간의 절연을 위한 제1 게이트 절연막(602)이 개재될 수 있다. 제1 게이트 전극(612)은 제1 게이트 절연막(602) 상에서 제1 활성층(611)의 일부분과 중첩되도록 형성된다. 제1 박막트랜지스터(TFT1)는 초소형 LED 소자(40)의 하부에 배치되며, 초소형 LED 소자(40)를 구동하는 구동 박막트랜지스터일 수 있다.
제2 박막트랜지스터(TFT2)는 제2 활성층(621), 제2 게이트전극(622), 제2 드레인 전극(623) 및 제2 소스 전극(624)으로 구성된다. 제2 게이트전극(622)과 제2 활성층(621) 사이에는 이들 간의 절연을 위한 제1 게이트 절연막(602)이 개재될 수 있다. 제2 게이트전극(622)은 제1 게이트 절연막(602) 상에서 제2 활성층(621)의 일부분과 중첩되도록 형성된다.
제1 활성층(611) 및 제2 활성층(621)은 버퍼층(601) 상에 마련될 수 있다. 제1 활성층(611) 및 제2 활성층(621)은 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 폴리 실리콘(poly silicon)과 같은 무기 반도체나, 유기 반도체가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 활성층(611)은 산화물 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 또는 하프늄(Hf) 과 같은 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다.
제1 게이트 절연막(602)은 버퍼층(601) 상에 마련되어 상기 제1 활성층(611) 및 제2 활성층(621)을 덮는다. 제2 게이트 절연막(603)는 상기 제1 게이트 전극(612) 및 제2 게이트전극(622)를 덮으며 형성된다.
상기 제1 게이트전극(612) 및 제2 게이트전극(622)은 Au, Ag, Cu, Ni, Pt, Pd, Al, Mo, Cr 등의 단일막이나, 다층막을 포함하거나, Al:Nd, Mo:W 와 같은 합금을 포함할 수 있다.
제1 게이트 절연막(602) 및 제2 게이트 절연막(603)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물이나, 금속 산화물과 같은 무기막을 포함할 수 있으며, 이들이 단일층으로 형성되거나, 복층으로 형성될 수 있다.
제2 게이트절연막(603) 상에 층간절연막(604)이 형성된다. 상기 층간절연막(604)은 실리콘 산화물이나, 실리콘 질화물 등과 같은 무기막으로 형성될 수 있다. 상기 층간절연막(604)은 유기막을 포함할 수 있다.
층간절연막(604) 상에 제1 드레인 전극(613)과 제1 소스 전극(614)이 형성된다. 제1 드레인 전극(613)와 제1 소스 전극(614) 각각은 콘택홀을 통해 제1 활성층(611)과 콘택된다. 또한, 층간절연막(604) 상에 제2 드레인 전극(623)과 제2 소스 전극(624)이 형성되며, 제2 드레인 전극(623)과 제2 소스 전극(624) 각각은 콘택홀을 통해 제2 활성층(621)과 콘택된다. 제1 드레인 전극(613), 제2 드레인 전극(623), 제1 소스 전극(614) 및 제2 소스 전극(621)은 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 전도성 물질 등을 포함할 수 있다.
상기와 같은 박막트랜지스터(TFT)의 구조는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 박막트랜지스터의 구조가 적용 가능하다. 예를 들면, 상기 박막트랜지스터(TFT)는 탑 게이트 구조로 형성된 것이나, 제1 게이트전극(612)이 제1 활성층(611) 하부에 배치된 바텀 게이트 구조로 형성될 수도 있다.
평탄화막(605)은 상기 박막트랜지스터(TFT1,2)를 덮으며, 층간절연막(604) 상에 구비된다. 평탄화막(605)은 그 위에 형성될 초소형 LED 소자(40)의 발광효율을 높이기 위해 막의 단차를 없애고 평탄화시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 평탄화막(605)은 제1 드레인 전극(613)의 일부를 노출시키는 관통홀을 가질 수 있다.
평탄화막(605)은 절연체로 구비될 수 있다. 예를 들면, 평탄화막(605)은 무기물, 유기물, 또는 유/무기 복합물로 단층 또는 복수층의 구조로 형성될 수 있으며, 다양한 증착방법에 의해서 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 평탄화막(605)은 아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(poly phenylenesulfides resin), 및 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 중 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
다만, 본 개시에 따른 실시예가 전술된 구조에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 평탄화막(604)과 층간절연막(605) 중 어느 하나는 생략될 수도 있다.
제1 전극부(21)는 층간절연막(605)의 상부에 배치되어 초소형 LED 소자(40)에 전기적으로 연결될 수 있는 전극부이다. 일 예로서, 제1 전극부(21)는 복수 개로 형성될 수 있으며, 복수 개의 제1 전극부(21)는 소정의 간격을 사이에 두고 층간절연막(605)의 상부에 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제1 전극부(21)는 제1 드레인 전극(613)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급받을 수 있다. 이때, 제1 드레인 전극(613)은 제1 드레인 전극(613)의 일부를 노출시키는 관통홀을 이용하여 제1 전극부(21)에 연결될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제1 전극부(21)는 알루미늄, 타이타늄, 인듐, 골드 및 실버로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 금속물질 또는 ITO(Indum Tin Oxide), ZnO:Al 및 CNT-전도성 폴리머(polmer) 복합체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 투명물질을 포함할 수 있다. 제1 전극부(21)에 포함된 물질이 2종 이상인 경우, 일 예시에 따른 제1 전극부(21)는 2종 이상의 물질이 적층된 구조로 형성될 수 있다.
제2 전극부(22)는 층간절연막(605)의 상부에 배치되어 초소형 LED 소자(40)에 전기적으로 연결될 수 있는 전극부이다. 일 예로서, 제2 전극부(22)는 제1 전극부(21)를 중심으로 원주 방향을 따라 연장된 원형 형상일 수 있다. 이때, 제1 전극부(21)와 제2 전극부(22)는 소정의 간격, 예를 들어 제1 이격 거리(D1)를 사이에 두고 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제2 전극부(22)는 복수 개로 마련될 수 있으며, 복수 개의 제2 전극부(22) 각각은 베이스 기판(10)의 상부에서 소정의 간격을 사이에 두고 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 제2 전극부(22)는 전극 라인(220)을 이용하여 서로 연결될 수 있다. 이때, 관통홀을 이용하여 제2 전극부(22)에는 전원배선(630)이 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 따라 복수 개의 제2 전극부(22)는 전원 배선(630)으로부터 동일한 전압의 전원을 공급 받을 수 있다. 일 예로서, 전원 배선(630)의 하부에는 표면을 평탄화하기 위한 평탄화막(640)이 배치될 수 있다. 다만, 상기 평탄화막(640)은 필수 구성요소는 아니며, 필요에 따라서는 구비되지 않을 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제2 전극부(22)는 알루미늄, 타이타늄, 인듐, 골드 및 실버로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 금속물질 또는 ITO(Indum Tin Oxide), ZnO:Al 및 CNT-전도성 폴리머(polmer) 복합체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 투명물질을 포함할 수 있다. 제2 전극부(22)에 포함된 물질이 2종 이상인 경우, 일 예시에 따른 제2 전극부(22)는 2종 이상의 물질이 적층된 구조로 형성될 수 있다. 일 예로서, 제1 전극부(21)와 제2 전극부(22)에 포함된 물질은 동일하거나 상이할 수 있다.
초소형 LED 소자(40)는 광이 출사될 수 있는 발광 소자로서, 일 예시에 따르면 원기둥, 직육면체 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 초소형 LED 소자(40)는 제1 전극층(410), 제 2 전극층(420), 제1 반도체층(430), 제2 반도체층(440) 및 제1 및 제2 반도체층(430, 440) 사이에 배치된 활성층(450)을 포함할 수 있다. 일 예로서, 제1 전극층(410), 제1 반도체층(420), 활성층(450), 제2 반도체층(440) 및 제2 전극층(420)은 초소형 발광 소자(40)의 길이 방향으로 순차적으로 적층될 수 있다. 또한, 일 예시로서 초소형 LED 소자(40)의 길이(T)는 2 μm 내지 5㎛일 수 있으나 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다.
제1, 제2 전극층(410, 420)은 오믹(ohmic) 접촉 전극일 수 있다. 다만, 제1, 제2 전극층(410, 420)은 이에 한정되지 아니하며, 쇼트키(Schottky) 접촉 전극일 수도 있다. 제1, 제2 전극층(410, 420)은 전도성이 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 전극층(410, 420)은 알루미늄, 티타늄, 인듐, 골드 및 실버로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속 물질을 포함할 수 있다. 일 예로써, 제1, 제2 전극층(410, 420)에 포함된 물질은 서로 동일할 수 있다. 다른 예로서, 제1, 제2 전극층(410, 420)에 포함된 물질은 상이할 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 반도체층(430)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 일 예로서, 초소형 LED 소자(40)가 청색 발광 소자인 경우, 상기 n형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료 예컨대, InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등에서 어느 하나 이상이 선택될 수 있으며, 제1 도전성 도펀트(예: Si, Ge, Sn 등)가 도핑될 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 초소형 LED 소자(40)는 청색 발광 소자에 제한되지 않으며, 발광색이 다른 경우 다른 종류의 III-V족 반도체 물질을 n형 반도체 층으로 포함할 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 오믹 접촉 전극으로서 제1 전극층(410)은 필수적인 구성이 아닐 수 있다. 이 경우, 제1 반도체층(430)이 제1 전극부(21)와 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 제2 반도체층(440)은 예를 들어, p형 반도체층을 포함할 수 있다. 일 예로서, 초소형 LED 소자(40)가 청색 발광 소자인 경우, 상기 p형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 예컨대, InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등에서 어느 하나 이상이 선택될 수 있으며, 제2 도전성 도펀트(예: Mg)가 도핑 될 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 오믹 접촉 전극으로서 제2 전극층(420)은 필수적인 구성이 아닐 수 있다. 이 경우, 제2 반도체층(440)이 제2 전극부(22)와 연결될 수 있다.
활성층(450)은 제1 및 제2 반도체층(430, 440) 사이에 배치되며, 예를 들어 단일 또는 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있다. 일 예로서, 활성층(450)의 상부 및/또는 하부에는 도전성 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 배치될 수도 있으며, 상기 도전성 도펀트가 도핑된 클래드층은 AlGaN층 또는 InAlGaN층으로 구현될 수 있다. 그 외에 AlGaN, AlInGaN 등의 물질도 활성층(450)으로 이용될 수 있다. 상술한 활성층(450)에 전계를 인가하였을 때, 전자-정공 쌍의 결합에 의하여 빛이 발생하게 되며, 활성층(450)의 위치는 LED 종류에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 초소형 LED 소자(40)는 청색 발광 소자에 제한되지 않으며, 발광색이 다른 경우 다른 종류의 III-V족 반도체 물질을 활성층(450)에 포함시킬 수 있다. 본 개시에서는 초소형 LED 소자(40)에 제1 및 제2 반도체층(430, 440) 및 활성층(450)이 포함될 수 있음을 서술하고 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예로서, 초소형 LED 소자(40)는 제1 및 제2 반도체층(430, 440)의 상부 및 하부에 별도의 형광체층, 활성층, 반도체층 및/또는 전극층을 더 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 LED 소자(40)는 활성층(450)의 외부면을 커버하는 절연막(470)을 더 포함할 수 있다. 일 예로서, 절연막(470)은 활성층(450)의 측면을 커버할 수 있으며, 이에 따라 활성층(450)이 제1 전극부(21) 또는 제2 전극부(22)와 접촉하는 경우 발생할 수 있는 전기적 단락을 방지할 수 있다. 또한, 절연막(470)은 초소형 LED 소자(40)의 활성층(450)을 포함한 외부면을 보호함으로써 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다.
용매(50)는 일 실시예에 따른 초소형 LED 소자(40)의 분산 및 이동을 원활히 하기 위한 이동 매체로서, 초소형 LED 소자(40)에 물리적, 화학적 손상을 가하지 않음과 동시에, 쉽게 기화 시킬 수 있는 등 제거가 용이한 용매인 경우 제한 없이 이용될 수 있다. 일 예로서, 용매(50)는 아세톤, 물, 알코올 및 톨루엔 중 어느 하나 이상일 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용매(50)는 일 실시예에 따른 초소형 LED 소자(40)에 대한 소정의 중량비로 투입될 수 있다. 일 예로서, 소정의 중량비를 범위를 넘어서는 용매(50)가 투입되는 경우, 용매(50)의 양이 너무 많아 초소형 LED 소자(40)가 목적하는 제1 및 제2 전극부(21, 22) 형성 영역 이외의 곳으로 퍼져나감에 따라 제1 및 제2 전극부(21, 22)에서 목적하는 실장영역에 실장되는 초소형 LED 소자(40)의 개수가 적어질 수 있다. 또한, 소정의 중량비 보다 작은 범위의 용매(50)가 투입되는 경우, 초소형 LED 소자(40) 개개의 이동이나 정렬에 문제점이 있을 수 있다.　
상술한 바와 같이 제1 및 제2 전극부(21, 22)에는 제1 드레인 전극(613) 및 전원 배선(630)을 이용하여 소정의 전원을 인가할 수 있다. 일 예로서, 제1 드레인 전극(613)은 제1 전극부(21)에 연결되어 전원을 인가하고, 전원 배선(630)은 제2 전극부(22)에 연결되어 전원을 인가할 수 있으며, 이에 따라 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에 전기장(E)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 전극부(21, 22)에는 소정의 진폭과 주기를 구비하는 교류 전원이 각각 인가되거나, 직류 전원이 반복적으로 인가됨으로써 소정의 진폭과 주기를 갖는 전원이 인가될 수도 있다. 이하에서는, 제1 및 제2 전극부(21, 22)에 소정의 전원을 인가함으로써 형성되는 전기장(E)에 의한 초소형 LED 소자(40)의 자기 정렬에 대해 보다 구체적으로 서술한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구조체에서 제1 및 제2 전극부에 전압이 인가되기 전의 사시도이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구조체의 개략도이다. 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구조체에서 제1 및 제2 전극부에 전압이 인가된 후의 사시도이다. 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 구조체의 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 LED 소자(40)는 나노 단위의 초소형으로 형성될 수 있기 때문에, 초소형 LED 소자(40)를 제1 및 제2 전극부(21, 22)에 물리적 또는 직접적으로 연결하는데 어려움이 있을 수 있다. 도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 LED 소자(40)가 용매(50)에 혼합된 용액 상태로 제1 및 제2 전극부(21, 22)에 투입될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 전극부(21, 22)에 전원이 공급되지 않는 경우, 초소형 LED 소자(40)는 용액 내에서 부유하여 제1 및 제2 전극부(21, 22)의 외곽부에만 배치되거나 서로 인접하여 배치될 수 있다. 더불어, 일 실시예에 따라 초소형 LED 소자(40)가 원통형상으로 형성된 경우, 초소형 LED 소자(40)는 형상 특성에 의해 제1 및 제2 전극부(21, 22) 상에서 회전 이동할 수 있으며, 이에 따라 초소형 LED 소자(40)는 자기 정렬 방식에 의해 제1 및 제2 전극부(21, 22)에 동시에 연결되지 않을 수 있다.
도 2 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 전극부(21, 22)에 각각 상이한 전압의 전원을 인가될 수 있으며, 이에 따라 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에는 소정의 전기장(E)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 상술한 바와 같이 제1 드레인 전극(613) 및 전원 배선(630)을 통해 제1 및 제2 전극부(21, 22)에 소정의 전압과 주기를 구비하는 교류전원 또는 직류 전원을 수회 반복적으로 인가하는 경우, 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에는 제1 및 제2 전극부(21, 22)의 전위차에 따른 방사 형상의 제1 전기장(E1)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 전기장(E1)의 세기는 제1 및 제2 전극부(21, 22)의 전위차에 비례할 수 있고 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이의 제1 이격 거리(D1)에 반비례할 수 있다. 일 예로서, 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이의 제1 이격 거리(D1)는 1μm이상 7μm 이하이고, 제1 및 제2 전극부(21, 22)에 인가되는 전압차는　10V이상 50V이하일 수 있으나 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다.　
도 4c 및 도 4d를 참조하면, 제1 및 제2 전극부(21, 22)로 전원이 공급되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 LED 소자(40)는 제1 및 제2 전극부(21, 22)의 전위차에 의해 형성된 제1 전기장(E1)의 유도에 의해 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에서 자기정렬 할 수 있다. 상술한 바와 같이 제1 및 제2 전극부(21, 22)의 전위차에 의해 방사 방향 즉, 제1 전극부(21)를 중심으로 하는 방사 방향의 제1 전기장(E1)이 형성될 수 있으며, 제1 전기장(E1)의 유도에 의해 초소형 LED 소자(40)에 비대칭적으로 전하가 유도될 수 있다. 따라서, 초소형 LED 소자(40)는 제1 전기장(E1)의 방향을 따라 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에서 자기 정렬될 수 있다. 이때, 초소형 LED 소자(40)의 접속부, 예를 들어, 제1 및 제2 전극층(410, 420) 각각은 제1 및 제2 전극부(21, 22)와 동시에 접촉하도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 초소형 LED 소자(40)는 제1 및 제2 전극부(21, 22)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예시에 따른 초소형 LED 소자(40)는 제1 및 제2 전극부(21, 22)의 전위차에 의해 형성된 전기장(E)의 유도에 의해 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에 자기정렬 하는 것인바, 전기장(E)의 세기가 클수록 제1 및 제2 전극부(21, 22)에 연결되는 초소형 LED 소자(40)의 개수가 증가할 수 있다. 이때, 전기장(E)의 세기는 제1 및 제2 전극부(21, 22)의 전위차에 비례할 수 있고 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이의 이격 거리(D1)에 반비례할 수 있다.
이후, 도시되지는 않았으나, 초소형 LED 소자(40)가 실질적으로 실장되는 각각의 픽셀 영역을 형성하기 위해 초소형 LED 소자(40)가 실질적으로 실장되는 제1 및 제2 전극부(21, 22)의 영역을 제외한 나머지 영역을 절연시키기 위한 절연 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라 복수 개의 제1 및 제2 전극부(21, 22)를 구비하는 픽셀 구조체(1)는 복수 개의 픽셀 영역을 포함할 수 있다.
복수 개의 초소형 LED 소자(40)를 포함하는 표시 장치는 초소형 LED 소자(40)를 구동하는 방식에 따라　패시브　매트릭스형 표시장치와　액티브　매트릭스형 표시장치로 분류된다. 일 예로서, 표시 장치가 액티브 매트릭스형으로 구형된 경우, 픽셀 구조체(1)는 상술한 실시예에서와 같이 초소형 LED 소자(40)에 공급되는 전류량을 제어하는 구동 트랜지스터로서 제1 트랜지스터(TFT1)와, 제1 트랜지스터(TFT1)로 데이터 전압을 전달하는 스위칭 트랜지스터로서 제2 트랜지스터(TFT2)를 포함할 수 있다. 최근 해상도, 콘트라스트, 동작속도의 관점에서 단위 픽셀마다 선택하여 점등하는　액티브　매트릭스형 표시장치가 주류가 되고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 픽셀 그룹별로 점등이 수행되는 패시브 매트릭스형 표시 장치 또한 본 개시의 전극 배치가 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르는 픽셀 구조체(1)는, 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에서 방사형으로 형성되는 전기장(E)을 이용하여 독립적으로 제조된 나노 단위 크기의 초소형 LED 소자(40)를 서로 다른 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에 정렬 및 연결시킴으로써 초소형 LED 소자(40)를 초소형의 서로 다른 제1 및 제2 전극부(21, 22)에 일대일 대응시켜 결합하기 어렵다는 난점을 극복할 수 있다. 또한, 통상적인 원통 형상의 초소형 LED 소자(40)를 사용해도 초소형 LED 소자(40)와 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에 정렬이 유지됨으로써 픽셀 구조체(1)의 불량률을 최소화할 수 있다. 또한, 서로 다른 제1 및 제2 전극부(21, 22)이 포함된 목적한 실장영역에 초소형 LED 소자(40)를 집중적으로 배치 및 연결할 수 있다
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체의 사시도이다. 도 5b는 도 5a에 도시된 픽셀 구조체를 B-B' 선을 따라 절단한 픽셀 구조체의 단면도이다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체 (1)는 베이스 기판(10)의 상부에 배치되는 제1 전극부(21), 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)를 포함하는 제2 전극부(22)와, 제1 전극부(21) 및 제2-1 전극부(22-1) 와 제2-2 전극부(22-2) 사이에 배치되는 복수 개의 초소형 LED 소자(40), 복수 개의 초소형 LED 소자(40)가 혼합된 용매(50)를 포함할 수 있다. 서술의 편의상 상술한 실시예에서 서술된 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
제2 전극부(22)는 서로 이격되도록 배치된 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)를 포함할 수 있다. 이때, 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)는 층간절연막(605)의 상부에 배치되어 초소형 LED 소자(40)에 전기적으로 연결될 수 있는 전극부이다. 일 예로서, 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2) 각각은, 제1 전극부(21)를 중심으로 원주 방향을 따라 연장된 반원 형상일 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)는 복수 개로 마련될 수 있으며, 복수 개의 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2) 각각은 층간절연막(605)의 상부에서 소정의 간격을 사이에 두고 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 복수 개의 제2-1 전극부(22-1)는 제1 전극 라인(220-1)을 이용하여 서로 연결될 수 있다. 이때, 도 5b에 도시된 바와 같이 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)에는 관통홀을 이용하여 전원배선(630)이 각각 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 따라 복수 개의 제2-1 전극부(22-1)에는 제1 전압의 전원이 공급되고, 복수 개의 제2-2 전극부(22-2)에는 제2 전압의 전원이 공급될 수 있다. 이때, 제1 전압과 제2 전압의 크기는 상이할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)는 알루미늄, 타이타늄, 인듐, 골드 및 실버로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 금속물질 또는 ITO(Indum Tin Oxide), ZnO:Al 및 CNT-전도성 폴리머(polmer) 복합체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 투명물질을 포함할 수 있다. 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)에 포함된 물질이 2종 이상인 경우, 일 예시에 따른 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)는 2종 이상의 물질이 적층된 구조로 형성될 수 있다. 일 예시로서 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)는 동일한 물질을 포함할 수 있을 뿐만 아니라 상이한 물질 또한, 포함할 수 있다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체에서 제1 및 제2 전극부에 전압이 인가되기 전 사시도이다. 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체의 개략도이다. 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체에서 제1 및 제2 전극부에 전압이 인가된 후의 사시도이다. 도 6d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 구조체의 개략도이다.
도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르는 픽셀 구조체(1)는, 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에 방사형으로 형성되는 전기장(E)을 이용하여 독립적으로 제조된 나노 단위 크기의 초소형 LED 소자(40)를 서로 다른 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에 정렬 및 연결시킬 수 있다. 따라서 도 4c에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에 방사형으로 제1 전기장(E1)이 형성되는 경우, 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에 배치된 초소형 LED 소자(40)는 제1 및 제2 전극부(21, 22) 사이에 정렬될 수 있으나, 복수 개의 제2 전극부(22)에는 동일한 전압이 인가되어 복수 개의 제2 전극부(22) 사이에는 별도의 전기장(E)이 형성될 수 없다, 이에 따라 복수 개의 제2 전극부(22) 사이에 배치된 초소형 LED 소자(40)는 별도의 외력을 인가 받지 못한 채, 외곽에 배치되거나 서로 인접하도록 배치될 수 있다.
도 6a를 참조하면, 먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 LED 소자(40)가 용매(50)에 혼합된 용액 상태로 제1 전극부(21)와 2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)에 투입될 수 있다. 이때, 제1 전극부(21)와 2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)에 전원이 공급되지 않는 경우, 초소형 LED 소자(40)는 용액 내에서 부유하여 제1 전극부(21)와 2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)의 외곽부에만 배치되거나 서로 인접하여 배치될 수 있다. 도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극부(21), 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)에는 각각 전원이 인가될 수 있으며, 이에 따라 제1 전극부(21)와 제2-1 전극부(22-1), 제1 전극부(21)와 제2-2 전극부(22-2) 및 제2-1 전극부(22-1)와 제2-2 전극부(22-2) 사이에는 소정의 전기장(E)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 상술한 바와 같이 제1 전극부(21), 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)에 소정의 전압과 주기를 구비하는 교류전원, 또는 직류 전원을 수회 반복적으로 인가하는 경우, 제1 전극부(21)와 제2-1 전극부(22-1) 사이에는 제1 전극부(21)와 제2-2 전극부(22-2)의 전위차에 따른 제1-1 전기장(E11)이 형성되고, 제1 전극부(21)와 제2-2 전극부(22-2) 사이에는 제1 전극부(21)와 제2-2 전극부(22-2)의 전위차에 따른 제1-2 전기장(E12)이 형성되고, 제2-1 전극부(22-1)와 제2-2 전극부(22-2) 사이에는 제2-1 전극부(22-1)와 제2-2 전극부(22-2)의 전위차에 따른 제2 전기장(E2)이 형성될 수 있다.
도 6c 및 도 6d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 LED 소자(40)는 제1 및 제2-1 전극부(21, 22-1)의 전위차에 의해 형성된 제1-1 전기장(E11)의 유도에 의해 제1 및 제2-1 전극부(21, 22-1) 사이에 자기정렬 할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 제1 및 제2-1 전극부(21, 22-1)로 소정의 전압차를 구비하는 전원이 공급되는 경우, 제1 및 제2-1 전극부(21, 22-1)의 전위차에 의해 제1 전극부(21) 및 제2-1 전극부(22-1)사이에서 제1-1 전기장(E11)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1-1 전기장(E11)의 유도에 의해 초소형 LED 소자(40)에 비대칭적으로 전하가 유도될 수 있으며, 초소형 LED 소자(40)는 제1-1 전기장(E11)의 방향을 따라 제1 전극부(21) 및 제2 전극부(22-1) 사이에서 자기 정렬될 수 있다. 이때, 초소형 LED 소자(40)의 접속부, 예를 들어, 제1 및 제2 전극층(410, 420) 각각은 제1 및 제2-1 전극부(21, 22-1)와 동시에 접촉하도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 초소형 LED 소자(40)는 제1 및 제2-1 전극부(21, 22-1)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 초소형 LED 소자(40)는 제1 및 제2-2 전극부(21, 22-2)의 전위차에 의해 형성된 제1-2 전기장(E12)의 유도에 의해 제1 및 제2-2 전극부(21, 22-2) 사이에서 자기정렬 될 수 있다. 제1 및 제2-2 전극부(21, 22-2)에 의한 제1-2 전기장(E12)의 형성 및. 제1-2 전기장(E12)에 따라 초소형 LED 소자(40)에 비대칭적으로 전하가 유도됨으로써 발생되는 초소형 LED 소자(40)의 자기 정렬과 관계된 사항은 제1 및 제2-2 전극부(21, 22-2)에 의한 초소형 LED 소자(40)의 자기 정렬 방식과 실질적으로 동일하므로 여기서는 서술을 생략한다.
일 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 제1 및 제2-1 전극부(21, 22-1)의 전위차에 의해 생성되는 제1-1 전기장(E11)과, 제1 및 제2-2 전극부(21, 22-2)의 전위차에 의해 형성된 제1-2 전기장(E12)은 제1 전극부(21)를 중심으로 방사형으로 형성될 수 있다. 이때, 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)로 인가되는 전원의 전압이 상이하므로 제1 및 제2-1 전극부(21, 22-1)사이의 제1-1 이격 거리(D11)와 제1 및 제2-2 전극부(21, 22-2)사이의 제1-2 이격 거리(D12)가 동일하다면 제1-1 전기장(E11) 및 제1-2 전기장(E12)이 상이할 수 있다. 따라서, 제1 전극부(21)와 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2) 사이에 형성되는 제1-1 및 제1-2 전기장(E11, E12)을 균일하게 형성하기 위해 제1-1 이격 거리(D11)와 제1-2 이격 거리(D12)는 상이하게 형성될 수 있다. 일 예로서, 제2-1 전극부(22-1)에 인가된 전원의 제1 전압이 제2-2 전극부(22-2)에 인가된 제2 전압 보다 큰 경우, 제1-1 이격 거리(D11)는 제1-2 이격 거리(D12) 보다 클 수 있으며, 이에 따라 제1-1 및 제1-2 전기장(E11, E12)을 합한 제1 전기장(E1)을 균일하게 형성할 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1-1 이격 거리(D11)와 제1-2 이격 거리(D12)는 동일하게 형성될 수도 있다. 일 예로서, 도 3에 도시된 바와 같이 초소형 LED 소자(40)의 길이(T)는 2 μm 내지 5㎛인 경우, 제1-1 이격 거리(D11)와 제1-2 이격 거리(D12)는 1μm이상 7μm 이하일 수 있으며, 제1 전극부(21) 및 제2-1 전극부(22-1)와 제1 전극부(21) 및 제2-2 전극부(22-2)에 인가되는 전압차는 10V이상 50V이하일 수 있다.
또한, 초소형 LED 소자(40)가 제2-1 및 제2-2 전극부(22-1, 22-2) 사이에 배치된 경우, 상기 초소형 LED 소자(40)는 제2-1 및 제2-2 전극부(22-1, 22-2)의 전위차에 의해 형성된 제2 전기장(E2)의 유도에 의해 제2-1 전극부(22-1) 또는 제2-2 전극부(22-2)의 일 측으로 이동될 수 있다. 일 실시예에 따라, 제2-1 전극부(22-1)에 제2-2 전극부(22-2) 보다 높은 전압의 인가되고 제1 전극부(21)에 전압이 인가되지 않는 경우, 제1 전극부(21)와 제2-1 전극부(22-1) 사이에 제1-1 전기장(E11)이 형성되고, 제1 전극부(21)와 제2-2 전극부(22-2) 사이에 제1-2 전기장(E12)이 형성되고, 제2-1 전극부(22-1)로부터 제2-2 전극부(22-2)를 향하는 제2 전기장(E2)이 형성될 수 있다. 이때, 제1-1 전기장(E11)은 제1-2 전기장(E12) 보다 크고, 제1-2 전기장(E12)은 제2 전기장(E2)보다 클 수 있다.
일 예로서, 제2-1 전극부(22-1)와 제2-2 전극부(22-2) 사이에 초소형 LED 소자(40)가 배치된 경우, 제2-1 전극부(22-1)와 제2-2 전극부(22-2) 사이에 형성된 제2 전기장(E2)의 유도에 의해 초소형 LED 소자(40)에 비대칭적으로 전하가 유도될 수 있다. 이때, 제2-1 전극부 및 제2-2 전극부(22-1, 22-2) 사이에 배치된 초소형 LED 소자(40)는 제2 전기장(E2)의 방향을 따라 제2-2 전극부(22-2) 측으로 이동될 수 있다. 이후, 상기 초소형 LED 소자(40)는 제1 전극부 및 제2-2 전극부(21, 22-2)에 의해 형성된 제1-2 전기장(E12)에 의해 제1 전극부 및 제2-2 전극부(21, 22-2) 사이에서 자기 정렬될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르는 픽셀 구조체(1)는, 서로 다른 전압이 인가되는 제2-1 전극부(22-1) 및 제2-2 전극부(22-2)를 도입하여 전기장(E)이 평형을 이루는 영역을 제거할 수 있으며, 이에 따라 픽셀 내에 배치된 모든 초소형 LED 소자(40)를 서로 다른 제1 전극부(21) 와 제2-1 및 제2-2 전극부(22-1, 22-2) 사이에 정렬 및 연결시킬 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 표시 장치(1000)를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 표시 장치(1000)는 상술한 실시예들에 따른 복수의 픽셀 구조체(1)와, 복수의 픽셀 구조체(1) 에 연결된 구동 회로를 포함한다.
복수의 픽셀 구조체(1) 는 표시 장치(1000)의 표시 영역(DA)에 배치될 수 있다. 구동 회로는 표시 장치(1000)의 표시 영역(DA)의 외곽에 배치된 비표시 영역에 배치될 수 있다. 구동 회로는 데이터 구동 회로(7)와 게이트 구동 회로(8)를 포함한다.
픽셀 구조체(1)의 일 변의 길이는 600 um 이하일 수 있다. 픽셀 구조체(1)가 서브 픽셀을 구성할 경우에는, 픽셀 구조체(1)의 일 변의 길이는 200 um 이하일 수 있다. 픽셀 구조체(1) 의 일 변은 픽셀 구조체(1)의 짧은 변일 수 있다. 다만, 픽셀 구조체(1)의 크기는 이에 한정되지 아니하며, 표시 장치(1000)의 크기 및 요구되는 화소 수에 따라 변경될 수 있다.
데이터 구동 회로(7)는 다수의 소스 드라이브 IC를 포함하여, 데이터 라인들(DL)을 구동시킨다. 게이트 구동 회로(8)는 하나 이상의 게이트 드라이브 IC를 포함하여 스캔 펄스를 게이트 라인들(GL)에 공급한다.
한편, 이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (22)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 상부에 배치되는 제1 전극부;
    상기 제1 전극부를 중심으로 하는 원주 방향을 따라 상기 제1 전극부의 외곽을 둘러싸도록 연장되며 상기 제1 전극부와 제1 이격거리를 사이에 두고 서로 이격되는 원형 형상의 제2 전극부; 및
    상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부와 연결되는 복수 개의 초소형 LED 소자; 를 포함하고,
    상기 제1 전극부는 원형 형상의 상기 제2 전극부의 중심에 배치되며,
    상기 제2 전극부는 반원 형상의 제2-1 전극부 및 제2-2 전극부를 포함하고, 상기 제2-1 전극부 및 상기 제2-2 전극부는 서로 다른 전압이 인가될 수 있도록 전기적으로 분리되어 상호 이격되도록 배치되는, 픽셀 구조체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극부와 전기적으로 연결되는 구동 트랜지스터; 및
    상기 제2 전극부와 전기적으로 연결되는 전원 배선;을 더 포함하는,
    픽셀 구조체.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이의 이격 거리는 1μm이상 7μm 이하인,
    픽셀 구조체.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극부와 전기적으로 연결되는 구동 트랜지스터; 및
    상기 제2-1 전극부 및 상기 제2-2 전극부와 각각 전기적으로 연결되는 전원 배선;을 더 포함하는, 픽셀 구조체.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부는 복수 개이며,
    상기 복수 개의 제2-1 전극부를 연결하는 제1 전극 라인; 및
    상기 복수 개의 제2-2 전극부를 연결하는 제2 전극 라인;을 더 포함하는, 픽셀 구조체.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2-1 전극부와 상기 제1 전극부 사이의 제1-1 이격 거리와 상기 제2-2 전극부와 상기 제1 전극부 사이의 제1-2 이격 거리가 서로 상이한, 픽셀 구조체.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1-1 이격 거리와 상기 제1-2 이격 거리가 1μm 이상 7μm 이하인,
    픽셀 구조체.
  10. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 픽셀 구조체와,
    상기 픽셀 구조체에 연결된 구동 회로를 포함하는, 표시장치.
  11. 제1 전극부 및 상기 제1 전극부를 중심으로 하는 원주 방향을 따라 상기 제1 전극부의 외곽을 둘러싸도록 연장되며 상기 제1 전극부와 제1 이격거리를 사이에 두고 서로 이격되는 원형 형상의 제2 전극부 상에 복수 개의 초소형 LED 소자 및 용매가 투입되는 단계;
    상기 제1 전극부 및 제2 전극부에 상이한 전압을 인가하는 단계; 및
    상기 복수 개의 초소형 LED 소자가 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 사이에 정렬하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 전극부는 원형 형상의 상기 제2 전극부의 중심에 배치되고,
    상기 제2 전극부는 반원 형상의 제2-1 전극부 및 제2-2 전극부를 포함하며, 상기 제2-1 전극부 및 상기 제2-2 전극부는 서로 다른 전압이 인가될 수 있도록 전기적으로 분리되어 상호 이격되도록 배치되는, 픽셀 구조체의 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이의 이격 거리는 1μm이상 7μm 이하이고, 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부에 인가되는 전압차는 10V이상 50V이하인,
    픽셀 구조체의 제조 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 전극부 및 제2 전극부에 상이한 전압을 인가하는 경우, 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 사이에 상기 제1 전극부를 중심으로 방사형의 제1 전기장이 배치되는,
    픽셀 구조체의 제조 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부는 복수 개이며, 상기 복수 개의 제1 전극부 및 상기 복수 개의 제2 전극부 각각에 동일한 전압을 인가하는,
    픽셀 구조체의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 전극부 및 상기 제2-1 전극부와 상기 제2-2 전극부는 복수 개이며, 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부에 전원을 공급하는 경우, 상기 복수 개의 제1 전극부 및 상기 복수 개의 제2-1 전극부와 상기 복수 개의 제2-2 전극부 각각에 동일한 전압을 인가하며,
    상기 복수 개의 제2-1 전극부와 상기 복수 개의 제2-2 전극부에 상이한 전압을 인가하는, 픽셀 구조체의 제조 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 전극부 및 상기 제2-1 전극부 사이에서 제1-1 전기장이 배치되고 상기 제1 전극부 및 상기 제2-2 전극부 사이에서 제1-2 전기장이 배치되며, 상기 제1-1 전기장 및 상기 제1-2 전기장을 합한 제1 전기장은 상기 제1 전극부를 중심으로 방사형으로 배치되는,
    픽셀 구조체의 제조 방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 제2-1 전극부 및 상기 제2-2 전극부 사이에서 상기 제2-1 전극부 및 상기 제2-2 전극부 중 어느 하나를 향하는 제2 전기장이 배치되는,
    픽셀 구조체의 제조 방법.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 제2-1 전극부와 상기 제1 전극부 사이의 제1-1 이격 거리와 상기 제2-2 전극부와 상기 제1 전극부 사이의 제1-2 이격 거리가 서로 상이한, 픽셀 구조체의 제조 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제1-1 이격 거리와 상기 제1-2 이격 거리가 1μm 이상 7μm 이하이고, 상기 제1 전극부 및 상기 제2-1 전극부와 상기 제1 전극부 및 상기 제2-2 전극부에 인가되는 전압차는 10V이상 50V이하인,
    픽셀 구조체의 제조 방법.
  21. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극부는 원형 형상의 전극인, 픽셀 구조체.
  22. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 초소형 LED 소자는 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이에서 방사형으로 형성되는 전기장을 따라 방사형으로 배치되는, 픽셀 구조체.
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