KR20170080309A

KR20170080309A - 표시장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20170080309A
Application number: KR1020150191691A
Authority: KR
Inventors: 유충근
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2017-07-10
Also published as: KR102467218B1

Abstract

본 발명은 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부가 구비된 하부기판과, 반사형 액정 디스플레이부가 구비된 상부기판 및, 상기 하부기판과 상부기판 사이에 구비된 액정층을 포함하는 표시장치를 제공한다.

Description

표시장치 및 그 제조방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 특히 반사형 액정디스플레이부를 구비한 상부기판과 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부를 구비한 하부기판을 합착하여 반사 모드를 추가로 구현함으로써 야외에서도 시인성을 확보할 수 있는 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

평판 디스플레이(FPD: Flat Panel Display) 중 하나인 유기전계 발광소자 (Organic Electroluminescent Device, 이하 "OLED"라 칭함)는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 지니며, 스스로 빛을 내는 자체 발광형이기 때문에 명암 대비 (contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하다.

그리고, 유기전계 발광소자는 응답시간이 수 마이크로초(μs) 정도로 동화상 구형이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며, 저온에서도 안정적이고, 직류 5 내지 15 V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.

유기전계 발광소자의 제조공정은 증착(Deposition) 및 인캡슐레이션 (encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에 제조 공정이 매우 단순하다.

이러한 특성들을 지닌 유기전계 발광소자는 크게 패시브 매트릭스 타입과 액티브 매트릭스 타입으로 나뉘어지는데, 패시브 매트릭스 방식에서는 주사선(scan line)과 신호선(signal line)이 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하며, 각각의 픽셀을 구동하기 위하여 주사선을 시간에 따라 순차적으로 구동하므로, 요구되는 평균 휘도를 나타내기 위해서는 평균 휘도에 라인 수를 곱한 것만큼의 순간 휘도를 내야만 한다.

그러나, 액티브 매트릭스 방식에서는, 화소영역을 온(on)/오프(off)하는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)가 각 화소영역 별로 위치하고, 이러한 스위칭 박막 트랜지스터와 연결되며 구동 박막 트랜지스터가 전원배선 및 유기전계 발광 다이오드와 연결되며, 각 화소영역 별로 형성되고 있다.

상기 구동 박막 트랜지스터와 연결된 제1 전극은 화소영역 단위로 온(on)/오프(off)되고, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극은 공통전극의 역할을 함으로써 이들 두 전극 사이에 개재된 유기 발광층과 더불어 유기전계 발광 다이오드를 이룬다.

이러한 특징을 갖는 액티브 매트릭스 방식에서는 화소영역에 인가되는 전압이 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame) 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 주사선 수에 관계없이 한 화면 동안 계속해서 구동한다.

따라서, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 가지므로 최근에는 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광소자가 주로 이용되고 있다.

그리고, 이와 같은 기존의 유기전계 발광소자(OLED)는 원형 편광판(Circular polarizer)을 사용하여 외부 광 반사를 줄이기는 하지만 외부 광이 매우 강한 곳에서는 원형 편광판을 사용하더라도 애노드 전극(anode electrode)에서의 반사가 심하게 발생하여 명암비(contrast ratio) 확보가 매우 어렵고 이로 인한 시인성 문제가 발생한다.

더욱이, 기존의 유기전계 발광소자는 밝은 날인 경우에, 외부 광이 약 10000 룩스(lux) 이상이 되며, 이에 대해 약 1%만 원형 편광판(circular polarizer)를 거쳐 반사가 일어나더라도 1000 nit 수준의 반사 휘도가 발생하여 외광 대비 선명도 (ACR: Ambient Contrast Ratio)가 크게 저하된다.

이와 같이, 기존의 유기전계 발광소자는 강한 외부 광이 있는 환경에서는 외부 광이 반사되는 빛 대비 휘도가 낮기 때문에 명암비를 확보하기 어렵다.

본 발명은 목적은 반사형 액정디스플레이부를 구비한 상부기판과 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부를 구비한 하부기판을 합착하여 반사 모드를 추가로 구현함으로써 야외에서도 시인성을 확보할 수 있는 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

전술한 과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부가 구비된 하부기판과, 반사형 액정 디스플레이부가 구비된 상부기판과, 상기 하부기판과 상부기판 사이에 구비된 액정층을 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치에 있어서, 상기 상부기판과 하부기판에는 반사형 디스플레이 화소영역과 발광형 디스플레이 화소영역이 각각 정의될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치에 있어서, 상기 하부기판의 반사형 디스플레이 화소영역에 반사패턴이 구비될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치에 있어서, 상기 상부기판의 반사형 디스플레이 화소영역과 발광형 디스플레이 화소영역에는 칼라필터층이 각각 구비될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치에 있어서, 상기 상부기판의 발광형 디스플레이 화소영역에 구비된 칼라필터층과 대응되는 상기 하부기판에는 유기전계 발광 다이오드가 구비될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치에 있어서, 상기 상부기판의 반사형 디스플레이 화소영역에 구비된 칼라필터층은 상기 하부기판에 구비된 반사패턴과 대응될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치에 있어서, 상기 반사패턴은 상기 하부기판의 반사형 디스플레이 화소영역에 위치하는 평탄화막의 표면에 구비된 다수의 돌기패턴 표면에 형성될 수 있다.

전술한 과제를 해결하기 위하여, 다른 측면에서, 본 발명은 하부기판상에 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부를 형성하는 단계와, 상부기판상에 반사형 액정 디스플레이부를 형성하는 단계와, 상기 하부기판과 상부기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치 제조방법을 제공할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치 제조방법에 있어서, 상기 하부기판의 반사형 디스플레이 화소영역에 반사패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치 제조방법에 있어서, 상기 상부기판과 하부기판에 반사형 디스플레이 화소영역과 발광형 디스플레이 화소영역을 각각 정의할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치 제조방법에 있어서, 상기 상부기판의 반사형 디스플레이 화소영역과 발광형 디스플레이 화소영역에 칼라필터층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치 제조방법에 있어서, 상기 상부기판의 발광형 디스플레이 화소영역에 구비된 칼라필터층과 대응되는 상기 하부기판에 유기전계 발광 다이오드를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치 제조방법에 있어서, 상기 상부기판의 반사형 디스플레이 화소영역에 구비된 칼라필터층은 상기 하부기판에 구비된 반사패턴과 대응될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 표시장치 제조방법에 있어서, 상기 반사패턴은 상기 하부기판의 반사형 디스플레이 화소영역에 위치하는 평탄화막의 표면에 구비된 다수의 돌기패턴 표면에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 표시장치 및 그 제조방법은 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이가 구비된 하부기판과 반사형 액정 디스플레이가 구비된 상부기판을 합착함으로써 반사형 디스플레이 화소영역과 발광형 디스플레이 화소영역을 동시에 확보할 수 있다.

그리고, 본 발명은 반사형 디스플레이 화소영역과 발광형 디스플레이 화소영역을 동시에 확보함으로 인해 반사모드의 구현이 가능하기 때문에 강한 외부 광이 존재하는 곳에서도 정상적인 명암비(Contrast Ratio)를 확보할 수 있다.

따라서, 본 발명은 반사형 디스플레이 화소영역과 발광형 디스플레이 화소영역을 동시에 확보함으로써 야외에서 시인성이 확보되는 우수한 화질의 디스플레이 제조가 가능하며, 소비 전력도 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치의 단위 화소를 구성하는 컬러필터층의 배치 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치의 단면도이다.
도 3a 내지 3i는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치의 제조방법에 있어서 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이 기판의 제조공정 단면도들이다.
도 4a 내지 4e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치의 제조방법에 있어서 반사형 액정 디스플레이 기판의 제조공정 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이 기판과 반사형 액정 디스플레이 기판을 합착한 상태의 표시장치의 결합 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시장치의 단위 화소를 구성하는 컬러필터층의 배치 평면도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도로서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시장치의 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 표시장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치의 한 화소를 구성하는 컬러필터층의 배치 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치는 반사형 디스플레이 화소영역(A)과 발광형 디스플레이 화소영역(B)을 포함한다.

그리고, 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)에는 반사형 컬러필터층(170a)이 구비되고, 상기 발광형 디스플레이 화소영역(B)에는 발광형 컬러필터층(170)이 구비된다. 이때, 상기 발광형 컬러필터층(170)은 제1 적색(R) 컬러필터(171), 제1 녹색(G) 컬러필터(173) 및 제1 청색(B) 컬러필터(175)를 포함한다.

그리고, 상기 반사형 컬러필터층(170a)은 제2 적색(R) 컬러필터(171a), 제2 녹색(G) 컬러필터(173a) 및 제2 청색(B) 컬러필터(175a)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치는 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부가 구비된 하부기판(101)과, 반사형 액정 디스플레이부가 구비된 상부기판(151) 및, 이들 하부기판(101)과 상부기판(151) 사이에 구비된 액정층 (190)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부는 구동 박막 트랜지스터(T1)와 유기 발광소자(130)가 형성된 하부기판(101)이 보호필름(133)에 의해 인캡슐레이션화(encapsulation)되어 있다.

본 발명에 따른 표시장치의 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부에 대해 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 절연 특성을 지닌 투명한 하부기판(101)에는 반사형 디스플레이 화소영역(A)과 발광형 디스플레이 화소영역(B)이 정의된다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부기판(101) 상에는 절연물질 예를 들면 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 버퍼층(미도시)을 후속 공정에서 형성되는 반도체층(103) 하부에 형성하는 이유는 상기 반도체층(103)의 결정화시에 상기 하부기판(101)의 내부로부터 나오는 알칼리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(103)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.

상기 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 대응하는 하부기판(101)의 상기 버퍼층(미도시) 상부의 각 서브 화소(SP)에는 상기 구동 영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에 대응하여 각각 순수 폴리실리콘으로 이루어지며, 그 중앙부는 채널을 이루는 제1 영역(103a) 그리고 상기 제1 영역(103a) 양 측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 제2 영역(103b, 103c)으로 구성된 반도체층(103)이 형성되어 있다.

상기 반도체층(103)을 포함한 버퍼층 상에는 게이트 절연막(105)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(105) 위로는 상기 구동 영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에 있어 상기 각 반도체층(103)의 제1 영역(103a)에 대응하여 게이트 전극 (107)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 절연막(105)은 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 하부기판(101)에도 형성된다.

그리고, 상기 게이트 절연막(105) 위로는 상기 스위칭 영역(미도시)에 형성된 게이트 전극(107)과 연결되며 일 방향으로 연장하며 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 전극(107)과 게이트 배선(미도시)은 저저항 특성을 갖는 제1 금속물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나로 이루어져 단일층 구조를 가질 수도 있으며, 또는 둘 이상의 상기 제1 금속물질로 이루어짐으로써 이중 층 또는 삼중 층 구조를 가질 수도 있다. 도면에 있어서는 상기 게이트 전극(107)과 게이트 배선(미도시)이 단일 층 구조를 갖는 것을 일례로 도시하였다.

한편, 상기 게이트 전극(107)과 게이트 배선(미도시)을 포함한 기판의 표시영역 전면에 절연물질, 예를 들어 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 층간 절연막(109)이 형성되어 있다. 이때, 상기 층간 절연막(109)과 그 하부의 게이트 절연막(105)에는 상기 각 반도체층(103)의 제1 영역 (103a) 양 측면에 위치한 상기 제2 영역(103b, 103c) 각각을 노출시키는 반도체층 콘택홀(미도시)이 구비되어 있다.

상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 포함하는 상기 층간 절연막(109) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하며, 상기 서브 화소(SP)을 정의하며 제2 금속 물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로서 이루어진 데이터배선(미도시)과, 이와 이격하여 전원배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 전원배선(미도시)은 상기 게이트 배선(미도시)이 형성된 층, 즉 게이트 절연막(105) 상에 상기 게이트 배선(미도시)과 이격하며 나란히 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 층간 절연막(109) 상의 각 구동영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에는 서로 이격하며 상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 통해 노출된 상기 제2 영역(103b, 103c)과 각각 접촉하며 상기 데이터 배선(미도시)과 동일한 제2 금속물질로 이루어진 소스전극(113a) 및 드레인 전극(113b)이 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 구동영역에 순차적으로 적층된 상기 반도체층(103)과 게이트 절연막(105) 및 게이트 전극(107)과 층간 절연막(109)과 서로 떨어져 형성된 상기 소스전극(113a) 및 드레인 전극(113b)은 구동 박막 트랜지스터(T1)를 이룬다.

한편, 도면에 있어서는 상기 데이터배선(미도시)과 소스전극(113a) 및 드레인 전극(113b)은 모두 단일 층 구조를 갖는 것을 일례로 나타내고 있지만, 이들 구성 요소는 이중 층 또는 삼중 층 구조를 이룰 수도 있다.

이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 구동 박막 트랜지스터(T1)와 동일한 적층 구조를 갖는 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 또한 상기 스위칭 영역(미도시)에 형성되어 있다. 이때, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)는 상기 구동 박막 트랜지스터(T1)와 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(113)과 전기적으로 연결되어 있다. 즉, 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)은 각각 상기 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)의 게이트 전극(미도시) 및 소스 전극(미도시)과 연결되어 있으며, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)은 상기 구동 박막 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(107)과 전기적으로 연결되어 있다.

한편, 상기 발광형 디스플레이 화소영역(B)의 하부기판(101)에 형성되는 구동 박막 트랜지스터(T1) 및 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)는 폴리실리콘의 반도체층(103)을 가지며, 탑 게이트 타입(Top gate type)으로 구성된 것을 일례로 나타내고 있지만, 상기 구동 스위칭 박막 트랜지스터(T1) 및 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)는 비정질 실리콘의 반도체층을 갖는 바텀 게이트 타입(Bottom gate type)으로 구성될 수 있음은 자명하다.

상기 구동 박막 트랜지스터(T1) 및 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)가 바텀 게이트(Bottom gate) 타입으로 구성되는 경우, 그 적층 구조는 게이트 전극/ 게이트 절연막/ 순수 비정질 실리콘의 액티브층과 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 오믹 콘택층으로 이루어진 반도체층과/ 서로 이격하는 소스전극 및 드레인 전극으로 이루어진다. 이때, 게이트 배선은 상기 게이트 전극이 형성된 층에 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 연결되도록 형성되며, 상기 데이터 배선은 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 소스전극이 형성된 층에 상기 소스 전극과 연결되도록 형성된다.

한편, 상기 구동 박막 트랜지스터(T1) 및 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)를 포함한 하부기판(101) 전면에는 평탄화막(115)이 형성되어 있다. 상기 평탄화막 (115)으로는 무기절연물질 또는 유기절연물질 중에서 선택하여 사용한다. 상기 무기절연물질로는 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)이 사용되며, 상기 유기절연물질로는 감광성 아크릴(Acryl), 감광성 폴리 이미드(Poly-Imide), 감광성 노볼락 (Novolac) 등이 사용된다.

그리고, 상기 평탄화막(115) 중 상기 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 평탄화막(115)에는 상기 드레인 전극(113b)을 노출시키는 드레인 콘택홀(117)이 형성되어 있으며, 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 평탄화막 (115)의 표면에는 다수의 돌기패턴(119)이 형성되어 있다. 이때, 상기 돌기패턴들 (119)은 서로 이격되어 있으면서, 일정 높이만큼 돌출된 볼록한(convex) 형태로 구성되어 있다.

상기 평탄화막(115) 위로는 상기 드레인 콘택홀(117)을 통해 상기 구동 박막 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(113b)과 접촉되며 각 서브 화소(SP) 별로 분리된 형태를 가지는 반사특성의 애노드 전극(anode electrode)(121)이 형성되어 있으며, 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)의 돌기패턴(119) 상에는 반사패턴(123)이 형성되어 있다. 이때, 상기 애노드 전극(121)으로는 ITO/Ag 합금/ITO의 3층 적층 구조 또는 기타 다른 금속물질들의 적층 구조를 사용할 수 있다. 한편, 상기 애노드 전극 (121)으로는 상기 적층 구조 이외에, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리 (Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄 (MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 구성할 수도 있다.

그리고, 각 서브 화소(SP)의 경계부에 대응하는 상기 평탄화막(115) 상에는 화소 정의막(123)이 형성되어 있다. 이때, 상기 화소 정의막(125)은 감광성(photo sensitivity)을 갖는 포토레지스트(photo resist)에 카본 블랙(Carbon Black) 등의 안료를 분산하는 안료 분산 포토 레지스트(Pigment Dispersed Photo Resist), 염료 분산 포토 레지스트 또는 염색 포토 레지스트로 형성할 수 있다. 이러한 감광성을 갖는 포토 레지스트는, 아크릴 (Acryl), 에폭시 (Epoxy), 폴리이미드(Poly-Imide), 노블락(Novolac) 등에 수지(Resin)를 사용할 수 있다.

이때, 상기 화소 정의막(125)의 두께는 화소 정의막 패터닝 및 엠보싱 (Emboss) 특성, 화소내의 유기전계 발광소자(OLED)의 두께 균일도(uniformity) 등에 영향을 주며, 화소 정의막에 투과율이 패널의 반사율, 화소 정의막 자체의 패터닝 특성에 영향을 많이 준다. 따라서, 상기 화소 정의막(125)의 두께는 0.5 ∼ 2.0 μm의 범위, 또는 투과율이 10% ∼ 0.1 % 의 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 화소 정의막(125)은 각 서브 화소(SP)을 둘러싸는 형태로 상기 애노드 전극(121)의 테두리와 중첩되도록 형성되어 있으며, 표시영역(미도시) 전체적으로는 다수의 개구부를 갖는 격자 형태를 이루고 있다.

상기 화소 정의막(125)으로 둘러싸인 각 서브 화소(SP) 내의 상기 애노드 전극(121) 위로는 각각 적, 녹 및 청색을 발광하는 유기발광층(127)이 형성되어 있다. 상기 유기 발광층(127)은 유기 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 또는 도면에 나타나지 않았지만 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층 (hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광 물질층 (emitting material layer), 전자 수송층(electron transporting layer) 및 전자 주입층(electron injection layer)의 다중 층으로 구성될 수도 있다.

상기 유기 발광층(127)과 상기 화소 정의막(125)을 포함하는 상기 발광형 디스플레이이 화소영역(B)의 하부기판(101) 전면에는 캐소드 전극(129)이 형성되어 있다. 이때, 상기 캐소드 전극(129)으로는 MgAg 또는 반투과 특성을 갖는 금속물질들 중에서 어느 하나를 선택하여 사용한다.

이렇게 하여, 상기 애노드 전극(121)과 캐소드 전극(129) 및 이들 두 전극 (121, 129) 사이에 개재된 유기 발광층(127)은 유기전계 발광 다이오드(130)를 이룬다.

따라서, 상기 유기전계 발광 다이오드(130)는 선택된 색 신호에 따라 상기 애노드 전극(121)과 캐소드 전극(129)으로 소정의 전압이 인가되면, 애노드 전극 (121)으로부터 주입된 정공과 캐소드 전극(129)으로부터 제공된 전자가 유기발광층 (127)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선 형태로 방출된다. 이때, 발광된 빛은 투명한 캐소드 전극(129)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, 유기전계 발광소자는 임의의 화상을 구현하게 된다.

한편, 상기 캐소드 전극(129)을 포함한 하부기판(101) 전면에는 절연물질, 특히 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제1 패시베이션막(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 캐소드 전극(129) 만으로는 상기 유기발광층(126)으로의 수분 침투를 완전히 억제할 수 없기 때문에, 상기 캐소드 전극(129) 위로 상기 제1 패시베이션막(미도시)을 형성함으로써 상기 유기발광층 (127)으로의 수분 침투를 억제할 수 있다.

그리고, 상기 제1 패시베이션막(미도시) 상의 표시영역(AA)에는 폴리머 (polymer)와 같은 고분자 유기 물질로 이루어진 유기막(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 유기막을 구성하는 고분자 박막으로는 올레핀계 고분자 (polyethy- lene, polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에폭시 수지 (epoxy resin), 플루오르 수지(fluoro resin), 폴리실록산(polysiloxane) 등이 사용될 수 있다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 유기막을 포함한 하부기판 전면에는 상기 유기막을 통해 수분이 침투되는 것을 차단하기 위해 절연물질, 예를 들어 무기절연물질인 산화실리콘 (SiO₂) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제2 패시베이션막 (미도시)이 추가로 형성되어 있다.

그리고, 상기 제2 패시베이션막(미도시)을 포함한 기판 전면에는 상기 유기발광 다이오드(130)의 인캡슐레이션을 위해 보호 필름(133)이 대향하여 위치하게 되는데, 상기 하부기판(101)과 보호 필름(133) 사이에는 투명하며 접착 특성을 갖는 프릿(frit), 유기절연물질, 고분자 물질 중 어느 하나로 이루어진 점착제(131)가 공기층 없이 상기 기판(101) 및 보호 필름(Barrier film) (133)과 완전 밀착되어 개재되어 있다. 이때, 본 발명에서는 상기 점착제(미도시)로는 PSA(Press Sensitive Adhesive)를 사용할 수 있다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 보호필름(133) 상에는 하부 배향막(미도시)이 형성될 수도 있다. 이때, 상기 보호필름(133) 상에 별도의 하부 배향막을 형성하지 않고, 상기 보호필름(133)을 폴리머(polymer)로 대체하여 배향막으로 사용할 수도 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치의 발광형 유기전계 디스플레이부가 형성된 하부기판(101) 상에 이격되어 합착되는 상부기판(151)에는 반사형 액정 디스플레이부가 형성된다. 이때, 상기 상부기판(101)에는 상기 하부기판(101)에 대응하도록 반사형 디스플레이 화소영역(A)과 발광형 디스플레이 화소영역(B)이 정의되어 있다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 상부기판(151) 상에는 절연물질 예를 들면 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 버퍼층(미도시)을 후속 공정에서 형성되는 반도체층(153) 하부에 형성하는 이유는 상기 반도체층(153)의 결정화시에 상기 상부기판(101)의 내부로부터 나오는 알칼리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(103)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.

상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 대응하는 상부기판(151)의 상기 버퍼층(미도시) 상부의 각 서브 화소(SP)에는 상기 구동 영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에 대응하여 각각 순수 폴리실리콘으로 이루어지며, 그 중앙부는 채널을 이루는 채널영역(153a)과, 이 채널영역(153a)의 양 측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스영역 및 드레인 영역(153b, 153c)으로 구성된 반도체층(153)이 형성되어 있다.

상기 반도체층(153)을 포함한 버퍼층 상에는 게이트 절연막(155)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(155) 위로는 상기 반도체층(153)의 채널 영역(153a)에 대응하여 게이트 전극(157)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 절연막(155)은 상기 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 상부기판(101)에도 형성된다.

그리고, 상기 게이트 절연막(155) 위로는 상기 게이트 전극(157)과 연결되며 일 방향으로 연장하며 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 전극(157)과 게이트 배선(미도시)은 저저항 특성을 갖는 제1 금속물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나로 이루어져 단일층 구조를 가질 수도 있으며, 또는 둘 이상의 상기 제1 금속물질로 이루어짐으로써 이중 층 또는 삼중 층 구조를 가질 수도 있다. 도면에 있어서는 상기 게이트 전극(157)과 게이트 배선(미도시)이 단일 층 구조를 갖는 것을 일례로 도시하였다.

한편, 상기 게이트 전극(157)과 게이트 배선(미도시)을 포함한 기판의 표시영역 전면에 절연물질, 예를 들어 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 층간 절연막(159)이 형성되어 있다. 이때, 상기 층간 절연막(159)과 그 하부의 게이트 절연막(155)에는 상기 반도체층(153)의 채널 영역 (153a) 양 측면에 위치한 상기 소스영역 및 드레인 영역(153b, 153c) 각각을 노출시키는 반도체층 콘택홀(미도시)이 구비되어 있다.

상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 포함하는 상기 층간 절연막(159) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하며, 상기 서브 화소(SP)을 정의하며 소스/드레인용 금속 물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로서 이루어진 데이터배선(미도시)과, 이와 이격하여 전원배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 전원배선(미도시)은 상기 게이트 배선(미도시)이 형성된 층, 즉 게이트 절연막(155) 상에 상기 게이트 배선(미도시)과 이격하며 나란히 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 층간 절연막(159)에는 서로 이격하며 상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 통해 노출된 상기 소스영역 및 드레인 영역(153b, 153c)과 각각 접촉하며 상기 데이터 배선(미도시)과 동일한 금속물질로 이루어진 소스전극(163a) 및 드레인 전극(163b)이 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 반도체층(153)과 게이트 절연막 (155) 및 게이트 전극(157)과 층간 절연막(159)과 서로 떨어져 형성된 상기 소스전극(163a) 및 드레인 전극(163b)은 박막 트랜지스터(T2)를 이룬다.

한편, 도면에 있어서는 상기 데이터배선(미도시)과 소스전극(163a) 및 드레인 전극(163b)은 모두 단일 층 구조를 갖는 것을 일례로 나타내고 있지만, 이들 구성 요소는 이중 층 또는 삼중 층 구조를 이룰 수도 있다.

그리고, 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)의 상부기판(101)에 형성되는 박막 트랜지스터(T)는 폴리실리콘의 반도체층(153)을 가지며, 탑 게이트 타입(Top gate type)으로 구성된 것을 일례로 나타내고 있지만, 상기 박막 트랜지스터(T2)는 비정질 실리콘의 반도체층을 갖는 바텀 게이트 타입(Bottom gate type)으로 구성될 수 있음은 자명하다.

상기 박막 트랜지스터(T2)가 바텀 게이트(bottom gate) 타입으로 구성되는 경우, 그 적층 구조는 게이트 전극/ 게이트 절연막/ 순수 비정질 실리콘의 액티브층과 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 오믹 콘택층으로 이루어진 반도체층 과/ 서로 이격하는 소스전극 및 드레인 전극으로 이루어진다. 이때, 게이트 배선은 상기 게이트 전극이 형성된 층에 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 연결되도록 형성되며, 상기 데이터 배선은 상기 박막 트랜지스터의 소스전극이 형성된 층에 상기 소스 전극과 연결되도록 형성된다.

한편, 상기 박막 트랜지스터(T2)를 포함한 상부기판(101) 전면에는 패시베이션막(165)이 형성되어 있다. 상기 패시베이션막(165)으로는 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)이 사용된다.

그리고, 상기 패시베이션막(165) 상에는 상기 상부기판(151)의 각 화소영역 (P)을 한정하는 블랙 매트릭스(167)가 형성되어 있다.

상기 블랙 매트릭스(167)에 의해 정의되는 각 서브 화소(SP) 중 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 화소영역에는 제1 적색(R) 칼라필터(171), 제1 녹색(G) 칼라필터(173) 및 제1 청색(B) 칼라필터(175)가 형성되어 있다. 이때, 상기 제1 적색(R) 칼라필터(171), 제1 녹색(G) 칼라필터(173) 및 제1 청색(B) 칼라필터 (175)는 발광형 칼라필터층(170)을 이룬다.

그리고, 상기 블랙 매트릭스(167)에 의해 정의되는 각 서브 화소(SP) 중 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 화소영역에는 제2 적색(R) 칼라필터 (171a), 제2 녹색(G) 칼라필터(173a) 및 제2 청색(B) 칼라필터(175a)가 형성되어 있다. 이때, 상기 제2 적색(R) 칼라필터(171a), 제2 녹색(G) 칼라필터(173a) 및 제1 청색 (B) 칼라필터(175a)는 반사형 칼라필터층(170a)을 이룬다.

상기 발광형 칼라필터층(170) 및 반사형 칼라필터층(170a)을 포함한 상기 상부기판(151) 전면에는 오버코트층(181)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 오버코트층 (181)에는 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 구비된 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(163b)을 노출시키는 드레인 콘택홀(183)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)의 오버코트층(181) 상에는 상기 드레인 콘택홀(183)을 통해 상기 드레인 전극(163b)과 전기적으로 접속되는 화소전극(185)이 형성되어 있다.

상기 화소전극(185)을 포함한 오버코트층(181) 상에는 상부 배향막(미도시)이 형성되어 있다.

그리고, 서로 합착되는 상부기판(151)과 하부기판(101) 사이에는 액정층 (190)이 형성되어 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치가 구성된다.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치에서, 반사형 디스플레이 화소영역(A)에서는 외부 광이 하부기판(101)에 구비된 반사패턴(123)을 통해 반사되는 반사모드가 구현되며, 상기 발광형 디스플레이 화소영역(B)에서는 발광모드가 구현된다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치의 제조방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치의 상부 발광형 유기전계 디스플레이부 제조방법에 대해 도 3a 내지 3i를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3a 내지 3i는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치의 제조방법에 있어서 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이 기판의 제조공정 단면도들이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 먼저 반사형 디스플레이 화소영역(A)과 발광형 디스플레이 화소영역(B)이 정의된 투명한 하부기판(101)을 준비한다.

그런 다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부기판(101) 상에 절연물질 예를 들면 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 버퍼층(미도시)을 후속 공정에서 형성되는 반도체층(103) 하부에 형성하는 이유는 상기 반도체층(103)의 결정화시에 상기 하부기판(101)의 내부로부터 나오는 알칼리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(103)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.

이어, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 버퍼층(미도시) 상에 순수 폴리실리콘으로 이루어지는 순수 폴리실리콘층(미도시)을 형성한다.

그런 다음, 상기 순수 폴리실리콘층(미도시) 상에 게이트 절연막(105)을 형성한다.

이어, 상기 게이트 절연막(105) 상에 게이트 금속층(미도시)을 형성한 후 패터닝하여 게이트 전극(107)과, 이 게이트 전극(107)에 연결되며 일 방향으로 연장하며 게이트 배선(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극(107)과 게이트 배선(미도시)은 저저항 특성을 갖는 제1 금속물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나로 이루어져 단일층 구조를 가질 수도 있으며, 또는 둘 이상의 상기 제1 금속물질로 이루어짐으로써 이중 층 또는 삼중 층 구조를 가질 수도 있다. 도면에 있어서는 상기 게이트 전극(107)과 게이트 배선(미도시)이 단일 층 구조를 갖는 것을 일례로 도시하였다.

그런 다음, 상기 게이트 전극(107)을 마스크로 상기 순수 폴리실리콘층(미도시)에 고농도 불순물을 도핑하여 중앙부는 채널을 이루는 제1 영역(103a) 그리고 상기 제1 영역(103a) 양 측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 제2 영역(103b, 103c)으로 구성된 반도체층(103)을 형성한다.

이어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(107)과 게이트 배선(미도시)을 포함한 기판의 표시영역 전면에 절연물질, 예를 들어 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 층간 절연막(109)을 형성한다.

그런 다음, 상기 층간 절연막(109)과 그 하부의 게이트 절연막(105)을 선택적으로 패터닝하여 상기 각 반도체층(103)의 제1 영역(103a) 양 측면에 위치한 상기 제2 영역(103b, 103c) 각 각을 노출시키는 반도체층 콘택홀(미도시)을 형성한다.

이어, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 포함하는 상기 층간 절연막(109) 상부에 소스/드레인용 금속층(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 금속층(미도시)으로는 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질을 이용한다.

그런 다음, 상기 금속층(미도시)을 선택적으로 패터닝하여, 각 구동영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에는 서로 이격하며 상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 통해 노출된 상기 제2 영역(103b, 103c)과 각각 접촉하며 상기 데이터 배선(미도시)과 동일한 금속물질로 이루어진 소스전극(113a) 및 드레인 전극(113b)을 형성한다. 이때, 상기 구동영역에 순차적으로 적층된 상기 반도체층(103)과 게이트 절연막(105) 및 게이트 전극(107)과 층간 절연막(109)과 서로 떨어져 형성된 상기 소스전극(113a) 및 드레인 전극(113b)은 구동 박막 트랜지스터(T1)를 이룬다.

이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 구동 박막 트랜지스터(T1)와 동일한 적층 구조를 갖는 스위칭 박막 트랜지스터(미도시) 또한 상기 스위칭 영역(미도시)에 형성되어 있다. 이때, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)는 상기 구동 박막 트랜지스터(T1)와 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(113)과 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)은 각각 상기 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)의 게이트 전극(미도시) 및 소스 전극(미도시)과 연결되며, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)은 상기 구동 박막 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(107)과 전기적으로 연결된다.

그리고, 상기 구동 박막 트랜지스터(T1) 및 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)가 바텀 게이트(Bottom gate) 타입으로 구성되는 경우, 그 적층 구조는 게이트 전극/ 게이트 절연막/ 순수 비정질 실리콘의 액티브층과 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 오믹 콘택층으로 이루어진 반도체층과/ 서로 이격하는 소스전극 및 드레인 전극으로 이루어진다. 이때, 게이트 배선은 상기 게이트 전극이 형성된 층에 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 연결되도록 형성되며, 상기 데이터 배선은 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 소스전극이 형성된 층에 상기 소스 전극과 연결되도록 형성된다.

이어, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 구동 박막 트랜지스터(T1) 및 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)를 포함한 하부기판(101) 전면에 평탄화막(115)을 형성한다. 상기 평탄화막(115)으로는 무기절연물질 또는 유기절연물질 중에서 선택하여 사용한다. 상기 무기절연물질로는 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)이 사용되며, 상기 유기절연물질로는 감광성 아크릴(Acryl), 감광성 폴리 이미드(Poly- Imide), 감광성 노볼락(Novolac) 등이 사용된다.

그런 다음, 상기 평탄화막(115) 상측에 회절 특성을 지닌 하프톤 마스크 (Half-Ton mask)(116)를 배치한다. 이때, 상기 하프톤 마스크(116)는 광차단부 (116a)와 반투과부(116b) 및 투과부(116c)를 포함한다. 특히, 상기 반투과부(116b)는 하부기판(101)의 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 평탄화막(115)에 대응하여 배치되어 있으며, 상기 투과부(116c)는 상기 발광형 디스플레이 화소영역 (B)의 드레인 전극(113b) 일부와 대응하여 배치된다.

이어, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 하프톤 마스크(116)를 통해 상기 평탄화막(115)에 노광 공정을 진행하고, 이어 현상 공정을 통해 노광된 평탄화막 (115) 부분을 제거함으로써 상기 발광형 디스플레이 화소영역(B)에는 상기 드레인 전극(113b)을 노출시키는 드레인 콘택홀(117)을 형성하고, 상기 반사형 디스플레이 영역(A)의 평탄화막(115)에는 다수의 돌기패턴(119)을 형성한다. 이때, 상기 돌기패턴들(119)은 서로 이격되어 있으면서, 일정 높이만큼 돌출된 볼록한(convex) 형태로 이루어져 있다.

그런 다음, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 드레인 콘택홀(117)과 돌기패턴 (119)이 형성된 평탄화막(115) 상부에 캐소드 전극 형성용 금속층(미도시)을 형성한 후 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인 콘택홀(117)을 통해 상기 드레인 전극 (113b)과 전기적으로 접속하는 애노드 전극(121)을 형성하고, 상기 돌기패턴들 (119) 표면에는 반사패턴(123)을 형성한다.

이때, 상기 애노드 전극(121)으로는 ITO/Ag 합금/ITO의 3층 적층 구조 또는 기타 다른 금속물질들의 적층 구조를 사용할 수 있다. 한편, 상기 애노드 전극 (121)으로는 상기 적층 구조 이외에, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리 (Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄 (MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 구성할 수도 있다.

이어, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 화소전극(121) 및 반사패턴(123)을 포함한 평탄화막(115) 전면에 화소 정의막용 감광성 물질층(미도시)을 형성한다.

그런 다음, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 감광성 물질층(미도시)을 선택적으로 패터닝하여, 각 서브 화소(SP)의 경계부에 대응하는 상기 평탄화막(115) 상에 화소 정의막(123)을 형성한다. 이때, 상기 화소 정의막(125)은 감광성(photo sensitivity)을 갖는 포토레지스트(photo resist)에 카본 블랙 (Carbon Black) 등의 안료를 분산하는 안료 분산 포토 레지스트(Pigment Dispersed Photo Resist), 염료 분산 포토 레지스트 또는 염색 포토 레지스트로 형성할 수 있다. 이러한 감광성을 갖는 포토 레지스트는, 아크릴 (Acryl), 에폭시 (Epoxy), 폴리이미드 (Poly- Imide), 노블락(Novolac) 등에 수지(Resin)를 사용할 수 있다.

그리고, 상기 화소 정의막(125)은 각 서브 화소(SP)을 둘러싸는 형태로 상기 애노드 전극(121)의 테두리와 중첩되도록 형성되어 있으며, 표시영역(AA) 전체적으로는 다수의 개구부를 갖는 격자 형태를 이루고 있다.

이어, 도 3h에 도시된 바와 같이, 상기 화소 정의막(125)으로 둘러싸인 각 서브 화소(SP) 내의 상기 애노드 전극(121) 위로는 각각 적, 녹 및 청색을 발광하는 유기발광층(127)을 형성한다. 상기 유기 발광층(127)은 유기 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 또는 도면에 나타나지 않았지만 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층 (hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광 물질층 (emitting material layer), 전자 수송층(electron transporting layer) 및 전자 주입층(electron injection layer)의 다중 층으로 구성될 수도 있다.

상기 유기 발광층(127)과 상기 화소 정의막(125)을 포함하는 상기 발광형 디스플레이이 화소영역(B)의 하부기판(101) 전면에 캐소드 전극(129)을 형성한다. 이때, 상기 캐소드 전극(129)으로는 MgAg 또는 반투과 특성을 갖는 금속물질들 중에서 어느 하나를 선택하여 사용한다.

따라서, 상기 유기전계 발광 다이오드(130)는 선택된 색 신호에 따라 상기 애노드 전극(121)과 캐소드 전극(129)으로 소정의 전압이 인가되면, 애노드 전극 (121)으로부터 주입된 정공과 캐소드 전극(127)으로부터 제공된 전자가 유기발광층 (127)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선 형태로 방출된다. 이때, 발광된 빛은 투명한 캐소드 전극(129)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, 유기전계 발광소자는 임의의 화상을 구현하게 된다.

그런 다음, 도 3i에 도시된 바와 같이, 상기 캐소드 전극(129)을 포함한 하부기판(101) 전면에 절연물질, 특히 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제1 패시베이션막(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 캐소드 전극(129) 만으로는 상기 유기발광층(126)으로의 수분 침투를 완전히 억제할 수 없기 때문에, 상기 캐소드 전극(129) 위로 상기 제1 패시베이션막(미도시)을 형성함으로써 상기 유기발광층 (127)으로의 수분 침투를 억제할 수 있다.

그런 다음, 상기 제1 패시베이션막(미도시) 상의 표시영역(AA)에는 폴리머 (polymer)와 같은 고분자 유기 물질로 이루어진 유기막(미도시)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 유기막을 구성하는 고분자 박막으로는 올레핀계 고분자 (polyethy- lene, polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에폭시 수지 (epoxy resin), 플루오르 수지(fluoro resin), 폴리실록산(polysiloxane) 등이 사용될 수 있다.

이어, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 유기막을 포함한 하부기판 전면에는 상기 유기막을 통해 수분이 침투되는 것을 차단하기 위해 절연물질, 예를 들어 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제2 패시베이션막(미도시)을 추가로 형성할 수 있다.

그런 다음, 상기 제2 패시베이션막(미도시)을 포함한 기판 전면에 상기 유기발광 다이오드(130)의 인캡슐레이션을 위해 보호 필름(133)이 대향하여 위치하게 되는데, 상기 하부기판(101)과 보호 필름(133) 사이에는 투명하며 접착 특성을 갖는 프릿(frit), 유기절연물질, 고분자 물질 중 어느 하나로 이루어진 점착제(131)가 공기층 없이 상기 기판(101) 및 보호 필름(Barrier film) (133)과 완전 밀착되어 개재되어 있다. 이때, 본 발명에서는 상기 점착제(미도시)로는 PSA(Press Sensitive Adhesive)를 사용할 수 있다.

이어, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 보호필름(133) 상에 하부 배향막(미도시)이 형성할 수도 있다. 이때, 상기 보호필름(133) 상에 별도의 하부 배향막을 형성하지 않고, 상기 보호필름(133)을 폴리머(polymer)로 대체하여 배향막으로 사용할 수도 있다.

이렇게 하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하부기판(101)의 발광형 디스플레이 화소영역 (B)에 상부 발광형 유기전계 디스플레이부를 제조하는 공정을 완료한다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치의 반사형 액정 디스플레이부 제조방법에 대해 도 4a 내지 4e를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4a 내지 4e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치의 제조방법에 있어서 반사형 액정 디스플레이 기판의 제조공정 단면도들이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치의 발광형 유기전계 디스플레이부가 제조된 하부기판(101) 상에 이격되어 합착되는 상부기판 (151)을 준비한다. 이때, 상기 상부기판(151)에는 상기 하부기판(101)과 마찬가지로 반사형 디스플레이 화소영역(A)과 발광형 디스플레이 화소영역(B)이 정의되어 있다.

이어, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 상부기판(151) 상에 절연물질 예를 들면 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 버퍼층(미도시)을 후속 공정에서 형성되는 반도체층(153) 하부에 형성하는 이유는 상기 반도체층(153)의 결정화시에 상기 상부기판(101)의 내부로부터 나오는 알칼리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(103)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.

그런 다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 상부기판(151) 상에 절연물질 예를 들면 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 버퍼층(미도시)을 후속 공정에서 형성되는 반도체층(153) 하부에 형성하는 이유는 상기 반도체층(153)의 결정화시에 상기 상부기판(151)의 내부로부터 나오는 알칼리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(153)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.

그런 다음, 상기 순수 폴리실리콘층(미도시) 상에 게이트 절연막(155)을 형성한다.

이어, 상기 게이트 절연막(155) 상에 게이트 금속층(미도시)을 형성한 후 패터닝하여 게이트 전극(157)과, 이 게이트 전극(157)에 연결되며 일 방향으로 연장하며 게이트 배선(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극(157)과 게이트 배선(미도시)은 저저항 특성을 갖는 제1 금속물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나로 이루어져 단일층 구조를 가질 수도 있으며, 또는 둘 이상의 상기 제1 금속물질로 이루어짐으로써 이중 층 또는 삼중 층 구조를 가질 수도 있다. 도면에 있어서는 상기 게이트 전극(157)과 게이트 배선(미도시)이 단일 층 구조를 갖는 것을 일례로 도시하였다.

그런 다음, 상기 게이트 전극(157)을 마스크로 상기 순수 폴리실리콘층(미도시)에 고농도 불순물을 도핑하여 중앙부는 채널을 이루는 채널영역(153a) 그리고 상기 채널영역(153a) 양 측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스영역 및 드레인 영역(153b, 153c)으로 구성된 반도체층(153)을 형성한다.

이어, 상기 게이트 전극(107)과 게이트 배선(미도시)을 포함한 기판의 표시영역 전면에 절연물질, 예를 들어 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 층간 절연막(159)을 형성한다.

그런 다음, 상기 층간 절연막(159)과 그 하부의 게이트 절연막(155)을 선택적으로 패터닝하여 상기 각 반도체층(153)의 채널영역(153a) 양 측면에 위치한 상기 소스영역 및 드레인 영역(153b, 153c) 각 각을 노출시키는 반도체층 콘택홀(미도시)을 형성한다.

이어, 상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 포함하는 상기 층간 절연막(159) 상부에 소스/드레인용 금속층(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 금속층(미도시)으로는 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질을 이용한다.

그런 다음, 상기 금속층(미도시)을 선택적으로 패터닝하여, 서로 이격하며 상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 통해 노출된 상기 소스영역 및 드레인 영역(153b, 153c)과 각각 접촉하며 상기 데이터 배선(미도시)과 동일한 금속물질로 이루어진 소스전극(163a) 및 드레인 전극(163b)을 형성한다. 이때, 상기 반도체층(153)과 게이트 절연막(155) 및 게이트 전극(157)과 층간 절연막(159)과 서로 떨어져 형성된 상기 소스전극(163a) 및 드레인 전극(163b)은 박막 트랜지스터(T2)를 이룬다.

그리고, 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)의 상부기판(151)에 형성되는 박막 트랜지스터(T2)는 폴리실리콘의 반도체층(153)을 가지며, 탑 게이트 타입(Top gate type)으로 구성된 것을 일례로 나타내고 있지만, 상기 박막 트랜지스터(T2)는 비정질 실리콘의 반도체층을 갖는 바텀 게이트 타입(Bottom gate type)으로 구성될 수 있음은 자명하다.

상기 박막 트랜지스터(T2)가 바텀 게이트(Bottom gate) 타입으로 구성되는 경우, 그 적층 구조는 게이트 전극/ 게이트 절연막/ 순수 비정질 실리콘층과 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 오믹 콘택층으로 이루어진 반도체층과/ 서로 이격하는 소스전극 및 드레인 전극으로 이루어진다.

이어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 박막 트랜지스터(T2)를 포함한 상부기판(151) 전면에 패시베이션막(165)을 형성한다. 이때, 상기 패시베이션막(165)으로는 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)을 사용할 수 있다.

그런 다음, 상기 패시베이션막(165) 상에 상기 상부기판(151)의 각 화소영역 (P)을 한정하는 블랙 매트릭스(167)를 형성한다.

이어, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 블랙 매트릭스(167)에 의해 정의되는 각 서브 화소(SP) 중 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 화소영역에 제1 적색(R) 칼라필터(171), 제1 녹색 (G) 칼라필터(173) 및 제1 청색(B) 칼라필터(175)를 순차적으로 형성하고, 상기 블랙 매트릭스(167)에 의해 정의되는 각 화소영역 (P) 중 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 화소영역에 제2 적색(R) 칼라필터(171a), 제2 녹색(G) 칼라필터(미도시, 도 1의 173a 참조) 및 제2 청색(B) 칼라필터(미도시, 도 1의 175a 참조)를 순차적으로 형성한다.

이때, 상기 제1 적색(R) 칼라필터(171), 제1 녹색(G) 칼라필터(173) 및 제1 청색(B) 칼라필터(175)는 발광형 칼라필터층(170)을 이루며, 상기 제2 적색(R) 칼라필터(171a), 제2 녹색(G) 칼라필터(173a) 및 제2 청색(B) 칼라필터(175a)는 반사형 칼라필터층(170a)을 이룬다.

그런 다음, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 발광형 칼라필터층(170) 및 반사형 칼라필터층(170a)을 포함한 상기 상부기판(151) 전면에 오버코트층(181)을 형성한다.

이어, 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 오버코트층(181)에 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 구비된 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(163b)을 노출시키는 드레인 콘택홀(183)을 형성한다.

그런 다음, 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)의 오버코트층(181) 상에 상기 드레인 콘택홀(183)을 통해 상기 드레인 전극(163b)과 전기적으로 접속되는 화소전극(185)을 형성한다.

이어, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 화소전극(185)을 포함한 오버코트층(181) 상에 상부 배향막(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 상부 배향막(미도시)은 러빙 공정 또는 UV 배향 공정을 통해 형성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이 기판과 반사형 액정 디스플레이 기판을 합착한 상태의 표시장치의 결합 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 반사형 액정 디스플레이부가 형성된 상부기판(151)과 상부 발광형 유기전계 디스플레이부가 형성된 하부기판(101)을 대향하여 배치시킨 후 이들 기판 사이에 액정층(190)을 형성함으로써, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사형 디스플레이부를 구비한 표시장치 제조공정을 완료한다.

이와 같이, 본 발명은 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이가 구비된 하부기판과 반사형 액정 디스플레이가 구비된 상부기판을 합착함으로써 반사형 디스플레이 화소영역과 발광형 디스플레이 화소영역을 동시에 확보할 수 있다.

또 한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시장치에 대해 도 6 및 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시장치 제조방법은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치 제조방법과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시장치의 단위 화소를 구성하는 컬러필터층의 배치 평면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시장치의 한 화소(P)를 이루는 각 서브 화소(SP)는 반사형 디스플레이 화소영역(A)과 발광형 디스플레이 화소영역(B)을 포함한다. 특히, 화소 각각은 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소를 포함한다. 이때, 상기 적색 서브 화소에는 적색(R) 컬러필터층 (271)이 구비되며, 상기 녹색 서브 화소에는 과, 녹색(G) 컬러필터층(273)이 구비되며, 청색 서브 화소는 청색(B) 컬러필터층(275)이 구비된다.

그리고, 상기 적색(R) 컬러필터층(271)은 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 제1 적색(R) 컬러필터(271a)와 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 제2 적색(R) 컬러필터(271b)로 구성된다.

상기 녹색(G) 컬러필터층(273)는 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 제1 녹색(G) 컬러필터(273a)와, 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 제2 녹색(G) 컬러필터(273b)로 구성된다.

그리고, 상기 청색(B) 컬러필터층(275)은 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 제1 청색(B) 컬러필터(275a)와 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 제2 청색(B) 컬러필터(275b)로 구성된다.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시장치를 구성하는 각 서브 화소(P)는 반사형 디스플레이 화소영역(A)과 발광형 디스플레이 화소영역(B)으로 분할되어 있다.

그리고, 각 서브 화소(SP)에 구비된 적색(R) 컬러필터층(271)과, 녹색(G) 컬러필터층 (273) 및, 청색(B) 컬러필터층(275) 각각은 반사형 디스플레이 화소영역 (A)과 발광형 디스플레이 화소영역(B)으로 분할되어 있다.

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도로서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시장치의 단면도이다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시장치는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부가 구비된 하부기판(201)과, 반사형 액정 디스플레이부가 구비된 상부기판(251) 및, 이들 하부기판(201)과 상부기판(251) 사이에 구비된 액정층(290)을 포함하여 구성된다.

여기서, 화소(P)를 구성하는 서브 화소(SP), 예를 들어 적색 서브 화소, 청색 서브 화소 및 청색 서브 화소 각각에 위치하는 하부기판(201) 및 상부기판(251)에는 반사형 디스플레이 화소영역(A)과 발광형 디스플레이 화소영역(B)이 정의된다.

그리고, 상기 각 서브 화소(SP)의 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 하부기판(201) 상에는 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부가 형성되고, 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 상부기판(251) 상에는 반사형 액정 디스플레이부가 형성된다.

상기 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부는 구동 박막 트랜지스터(T1)와 유기 발광소자(230)가 형성된 하부기판(201)이 보호필름(233)에 의해 인캡슐레이션화(encapsulation)되어 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시장치의 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부에 대해 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 7에 도시된 바와 같이, 절연 특성을 지닌 투명한 하부기판(201)에는 반사형 디스플레이 화소영역(A)과 발광형 디스플레이 화소영역(B)이 정의된다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부기판(201) 상에는 절연물질 예를 들면 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 버퍼층(미도시)을 후속 공정에서 형성되는 반도체층(203) 하부에 형성하는 이유는 상기 반도체층(203)의 결정화시에 상기 하부기판(201)의 내부로부터 나오는 알칼리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(203)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.

상기 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 대응하는 하부기판(201)의 상기 버퍼층(미도시) 상부의 각 서브 화소(SP)에는 상기 구동 영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에 대응하여 각각 순수 폴리실리콘으로 이루어지며, 그 중앙부는 채널을 이루는 제1 영역(203a) 그리고 상기 제1 영역(203a) 양 측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 제2 영역(203b, 203c)으로 구성된 반도체층(203)이 형성되어 있다.

상기 반도체층(203)을 포함한 버퍼층 상에는 게이트 절연막(205)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(205) 위로는 상기 구동 영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에 있어 상기 각 반도체층(203)의 제1 영역(203a)에 대응하여 게이트 전극 (207)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 절연막(205)은 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 하부기판(201)에도 형성된다.

그리고, 상기 게이트 절연막(205) 위로는 상기 스위칭 영역(미도시)에 형성된 게이트 전극(207)과 연결되며 일 방향으로 연장하며 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 전극(207)과 게이트 배선(미도시)은 저저항 특성을 갖는 제1 금속물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나로 이루어져 단일층 구조를 가질 수도 있으며, 또는 둘 이상의 상기 제1 금속물질로 이루어짐으로써 이중 층 또는 삼중 층 구조를 가질 수도 있다. 도면에 있어서는 상기 게이트 전극(207)과 게이트 배선(미도시)이 단일 층 구조를 갖는 것을 일례로 도시하였다.

한편, 상기 게이트 전극(207)과 게이트 배선(미도시)을 포함한 기판의 표시영역 전면에 절연물질, 예를 들어 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 층간 절연막(209)이 형성되어 있다. 이때, 상기 층간 절연막(209)과 그 하부의 게이트 절연막(205)에는 상기 각 반도체층(203)의 제1 영역 (203a) 양 측면에 위치한 상기 제2 영역(203b, 203c) 각각을 노출시키는 반도체층 콘택홀(미도시)이 구비되어 있다.

상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 포함하는 상기 층간 절연막(209) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하며, 상기 서브 화소(SP)를 정의하며 제2 금속 물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로서 이루어진 데이터배선(미도시)과, 이와 이격하여 전원배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 전원배선(미도시)은 상기 게이트 배선(미도시)이 형성된 층, 즉 게이트 절연막(205) 상에 상기 게이트 배선(미도시)과 이격하며 나란히 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 층간 절연막(209) 상의 각 구동영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에는 서로 이격하며 상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 통해 노출된 상기 제2 영역(203b, 203c)과 각각 접촉하며 상기 데이터 배선(미도시)과 동일한 제2 금속물질로 이루어진 소스전극(213a) 및 드레인 전극(213b)이 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 구동영역에 순차적으로 적층된 상기 반도체층(203)과 게이트 절연막(205) 및 게이트 전극(207)과 층간 절연막(209)과 서로 떨어져 형성된 상기 소스전극(213a) 및 드레인 전극(213b)은 구동 박막 트랜지스터(T1)를 이룬다.

한편, 도면에 있어서는 상기 데이터배선(미도시)과 소스전극(23a) 및 드레인 전극(213b)은 모두 단일 층 구조를 갖는 것을 일례로 나타내고 있지만, 이들 구성 요소는 이중 층 또는 삼중 층 구조를 이룰 수도 있다.

이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 구동 박막 트랜지스터(T1)와 동일한 적층 구조를 갖는 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 또한 상기 스위칭 영역(미도시)에 형성되어 있다. 이때, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)는 상기 구동 박막 트랜지스터(T1)와 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(213)과 전기적으로 연결되어 있다. 즉, 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)은 각각 상기 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)의 게이트 전극(미도시) 및 소스 전극(미도시)과 연결되어 있으며, 상기 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)은 상기 구동 박막 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(107)과 전기적으로 연결되어 있다.

한편, 상기 발광형 디스플레이 화소영역(B)의 하부기판(201)에 형성되는 구동 박막 트랜지스터(T1) 및 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)는 폴리실리콘의 반도체층(203)을 가지며, 탑 게이트 타입(Top gate type)으로 구성된 것을 일례로 나타내고 있지만, 상기 구동 스위칭 박막 트랜지스터(T1) 및 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)는 비정질 실리콘의 반도체층을 갖는 바텀 게이트 타입(Bottom gate type)으로 구성될 수 있음은 자명하다.

한편, 상기 구동 박막 트랜지스터(T1) 및 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)를 포함한 하부기판(201) 전면에는 평탄화막(215)이 형성되어 있다. 상기 평탄화막 (215)으로는 무기절연물질 또는 유기절연물질 중에서 선택하여 사용한다. 상기 무기절연물질로는 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)이 사용되며, 상기 유기절연물질로는 감광성 아크릴(Acryl), 감광성 폴리 이미드(Poly-Imide), 감광성 노볼락 (Novolac) 등이 사용된다.

그리고, 상기 평탄화막(215) 중 상기 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 평탄화막(215)에는 상기 드레인 전극(213b)을 노출시키는 드레인 콘택홀(217)이 형성되어 있으며, 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 평탄화막 (215)의 표면에는 다수의 돌기패턴(219)이 형성되어 있다. 이때, 상기 돌기패턴들 (219)은 일정 높이만큼 돌출된 볼록한(convex) 형태로 구성되어 있다.

상기 평탄화막(215) 위로는 상기 드레인 콘택홀(217)을 통해 상기 구동 박막 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(213b)과 접촉되며 각 서브 화소(SP) 별로 분리된 형태를 가지는 반사특성의 애노드 전극(anode electrode)(221)이 형성되어 있으며, 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)의 돌기패턴(219) 상에는 반사패턴(223)이 형성되어 있다. 이때, 상기 애노드 전극(221)으로는 ITO/Ag 합금/ITO의 3층 적층 구조 또는 기타 다른 금속물질들의 적층 구조를 사용할 수 있다. 한편, 상기 애노드 전극(221)으로는 상기 적층 구조 이외에, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리 (Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄 (MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 구성할 수도 있다.

그리고, 각 서브 화소(SP)의 경계부에 대응하는 상기 평탄화막(215) 상에는 화소 정의막(225)이 형성되어 있다. 이때, 상기 화소 정의막(225)은 감광성(photo sensitivity)을 갖는 포토레지스트(photo resist)에 카본 블랙(Carbon Black) 등의 안료를 분산하는 안료 분산 포토 레지스트(Pigment Dispersed Photo Resist), 염료 분산 포토 레지스트 또는 염색 포토 레지스트로 형성할 수 있다. 이러한 감광성을 갖는 포토 레지스트는, 아크릴 (Acryl), 에폭시 (Epoxy), 폴리이미드(Poly-Imide), 노블락(Novolac) 등에 수지(Resin)를 사용할 수 있다.

이때, 상기 화소 정의막(225)의 두께는 화소 정의막 패터닝 및 엠보싱 (Emboss) 특성, 화소내의 유기전계 발광소자(OLED)의 두께 균일도(uniformity) 등에 영향을 주며, 화소 정의막에 투과율이 패널의 반사율, 화소 정의막 자체의 패터닝 특성에 영향을 많이 준다. 따라서, 상기 화소 정의막(225)의 두께는 0.5 ∼ 2.0 μm의 범위, 또는 투과율이 10% ∼ 0.1 % 의 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 화소 정의막(225)은 각 서브 화소(SP)을 둘러싸는 형태로 상기 애노드 전극(221)의 테두리와 중첩되도록 형성되어 있으며, 표시영역(미도시) 전체적으로는 다수의 개구부를 갖는 격자 형태를 이루고 있다.

상기 화소 정의막(225)으로 둘러싸인 각 서브 화소(SP) 내의 상기 애노드 전극(121) 위로는 각각 적, 녹 및 청색을 발광하는 유기발광층(227)이 형성되어 있다. 상기 유기 발광층(227)은 유기 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 또는 도면에 나타나지 않았지만 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층 (hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광 물질층 (emitting material layer), 전자 수송층(electron transporting layer) 및 전자 주입층(electron injection layer)의 다중 층으로 구성될 수도 있다.

상기 유기 발광층(227)과 상기 화소 정의막(225)을 포함하는 상기 발광형 디스플레이이 화소영역(B)의 하부기판(201) 전면에는 캐소드 전극(229)이 형성되어 있다. 이때, 상기 캐소드 전극(229)으로는 MgAg 또는 반투과 특성을 갖는 금속물질들 중에서 어느 하나를 선택하여 사용한다.

이렇게 하여, 상기 애노드 전극(221)과 캐소드 전극(229) 및 이들 두 전극 (221, 229) 사이에 개재된 유기 발광층(227)은 유기전계 발광 다이오드(230)를 이룬다.

따라서, 상기 유기전계 발광 다이오드(230)는 선택된 색 신호에 따라 상기 애노드 전극(221)과 캐소드 전극(229)으로 소정의 전압이 인가되면, 애노드 전극 (221)으로부터 주입된 정공과 캐소드 전극(229)으로부터 제공된 전자가 유기발광층 (227)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선 형태로 방출된다. 이때, 발광된 빛은 투명한 캐소드 전극(229)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, 유기전계 발광소자는 임의의 화상을 구현하게 된다.

한편, 상기 캐소드 전극(229)을 포함한 하부기판(201) 전면에는 절연물질, 특히 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제1 패시베이션막(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 캐소드 전극(129) 만으로는 상기 유기발광층(226)으로의 수분 침투를 완전히 억제할 수 없기 때문에, 상기 캐소드 전극(229) 위로 상기 제1 패시베이션막(미도시)을 형성함으로써 상기 유기발광층 (227)으로의 수분 침투를 억제할 수 있다.

그리고, 상기 제2 패시베이션막(미도시)을 포함한 기판 전면에는 상기 유기발광 다이오드(230)의 인캡슐레이션을 위해 보호 필름(233)이 대향하여 위치하게 되는데, 상기 하부기판(201)과 보호 필름(233) 사이에는 투명하며 접착 특성을 갖는 프릿(frit), 유기절연물질, 고분자 물질 중 어느 하나로 이루어진 점착제(231)가 공기층 없이 상기 기판(101) 및 보호 필름(Barrier film) (233)과 완전 밀착되어 개재되어 있다. 이때, 본 발명에서는 상기 점착제(미도시)로는 PSA(Press Sensitive Adhesive)를 사용할 수 있다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 보호필름(233) 상에는 하부 배향막(미도시)이 형성될 수도 있다. 이때, 상기 보호필름(233) 상에 별도의 하부 배향막을 형성하지 않고, 상기 보호필름(233)을 폴리머(polymer)로 대체하여 배향막으로 사용할 수도 있다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치의 발광형 유기전계 디스플레이부가 형성된 하부기판(201) 상에 이격되어 합착되는 상부기판(251)에는 반사형 액정 디스플레이부가 형성된다. 이때, 상기 상부기판(201)에 정의된 한 화소(P)를 이루는 각 서브 화소(SP)에는 상기 하부기판(201)에 대응하도록 반사형 디스플레이 화소영역 (A)과 발광형 디스플레이 화소영역(B)이 각각 정의되어 있다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 상부기판(251) 상에는 절연물질 예를 들면 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 버퍼층(미도시)을 후속 공정에서 형성되는 반도체층(253) 하부에 형성하는 이유는 상기 반도체층(253)의 결정화시에 상기 상부기판(201)의 내부로부터 나오는 알칼리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(203)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.

상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 대응하는 상부기판(251)의 상기 버퍼층(미도시) 상부의 각 서브 화소(SP)에는 상기 구동 영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에 대응하여 각각 순수 폴리실리콘으로 이루어지며, 그 중앙부는 채널을 이루는 채널영역(253a)과, 이 채널영역(253a)의 양 측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스영역 및 드레인 영역(253b, 253c)으로 구성된 반도체층(253)이 형성되어 있다.

상기 반도체층(253)을 포함한 버퍼층 상에는 게이트 절연막(255)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(255) 위로는 상기 반도체층(253)의 채널 영역(253a)에 대응하여 게이트 전극(257)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 절연막(255)은 상기 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 상부기판(201)에도 형성된다.

그리고, 상기 게이트 절연막(255) 위로는 상기 게이트 전극(257)과 연결되며 일 방향으로 연장하며 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 전극(257)과 게이트 배선(미도시)은 저저항 특성을 갖는 제1 금속물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나로 이루어져 단일층 구조를 가질 수도 있으며, 또는 둘 이상의 상기 제1 금속물질로 이루어짐으로써 이중 층 또는 삼중 층 구조를 가질 수도 있다. 도면에 있어서는 상기 게이트 전극(257)과 게이트 배선(미도시)이 단일 층 구조를 갖는 것을 일례로 도시하였다.

한편, 상기 게이트 전극(257)과 게이트 배선(미도시)을 포함한 기판의 표시영역 전면에 절연물질, 예를 들어 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 층간 절연막(259)이 형성되어 있다. 이때, 상기 층간 절연막(259)과 그 하부의 게이트 절연막(255)에는 상기 반도체층(253)의 채널 영역 (253a) 양 측면에 위치한 상기 소스영역 및 드레인 영역(253b, 253c) 각각을 노출시키는 반도체층 콘택홀(미도시)이 구비되어 있다.

상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 포함하는 상기 층간 절연막(259) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하며, 상기 서브 화소(SP)을 정의하며 소스/드레인용 금속 물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로서 이루어진 데이터배선(미도시)과, 이와 이격하여 전원배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 전원배선(미도시)은 상기 게이트 배선(미도시)이 형성된 층, 즉 게이트 절연막(255) 상에 상기 게이트 배선(미도시)과 이격하며 나란히 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 층간 절연막(259)에는 서로 이격하며 상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 통해 노출된 상기 소스영역 및 드레인 영역(253b, 253c)과 각각 접촉하며 상기 데이터 배선(미도시)과 동일한 금속물질로 이루어진 소스전극(263a) 및 드레인 전극(263b)이 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 반도체층(253)과 게이트 절연막 (255) 및 게이트 전극(257)과 층간 절연막(259)과 서로 떨어져 형성된 상기 소스전극(263a) 및 드레인 전극(263b)은 박막 트랜지스터(T2)를 이룬다.

한편, 도면에 있어서는 상기 데이터배선(미도시)과 소스전극(263a) 및 드레인 전극(263b)은 모두 단일 층 구조를 갖는 것을 일례로 나타내고 있지만, 이들 구성 요소는 이중 층 또는 삼중 층 구조를 이룰 수도 있다.

그리고, 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)의 상부기판(201)에 형성되는 박막 트랜지스터(T2)는 폴리실리콘의 반도체층(253)을 가지며, 탑 게이트 타입(Top gate type)으로 구성된 것을 일례로 나타내고 있지만, 상기 박막 트랜지스터(T2)는 비정질 실리콘의 반도체층을 갖는 바텀 게이트 타입(Bottom gate type)으로 구성될 수 있음은 자명하다.

한편, 상기 박막 트랜지스터(T2)를 포함한 상부기판(201) 전면에는 패시베이션막(265)이 형성되어 있다. 상기 패시베이션막(265)으로는 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)이 사용된다.

그리고, 상기 패시베이션막(265) 상에는 상기 상부기판(251)의 각 서브 화소 (SP)을 한정하는 블랙 매트릭스(267)가 형성되어 있다.

상기 블랙 매트릭스(267)에 의해 정의되는 각 서브 화소(SP) 중 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 화소영역에는 제1 적색(R) 칼라필터(271a), 제1 녹색(G) 칼라필터(273a) 및 제1 청색(B) 칼라필터(175a)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 블랙 매트릭스(267)에 의해 정의되는 각 서브 화소(SP) 중 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 화소영역에는 제2 적색(R) 칼라필터 (171b), 제2 녹색(G) 칼라필터(173b) 및 제2 청색(B) 칼라필터(175b)가 형성되어 있다.

따라서, 상기 제1 적색(R) 칼라필터(271a) 및 제2 적색(R) 칼라필터(271b)는 적색(R) 컬러필터층(271)을 이루며, 상기 제1 녹색(G) 칼라필터(273a) 및 제2 녹색 (G) 칼라필터(273b)는 녹색(G) 컬러필터층(273)을 이루고, 상기 제1 청색(B) 칼라필터(275a) 및 제2 청색(B) 칼라필터(275b)는 청색(B) 컬러필터층(275)을 이룬다.

상기 적색(R) 컬러필터층(271), 녹색(G) 컬러필터층(273) 및 청색(B) 컬러필터층(275)을 상기 상부기판(251) 전면에는 오버코트층(281)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 오버코트층(281)에는 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 구비된 박막 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(263b)을 노출시키는 드레인 콘택홀(미도시)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)의 오버코트층(281) 상에는 상기 드레인 콘택홀(미도시)을 통해 상기 드레인 전극(263b)과 전기적으로 접속되는 화소전극(285)이 형성되어 있다.

상기 화소전극(285)을 포함한 오버코트층(281) 상에는 상부 배향막(미도시)이 형성되어 있다.

그리고, 서로 합착되는 상부기판(251)과 하부기판(201) 사이에는 액정층 (190)이 형성되어 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시장치가 구성된다.

따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시장치에서, 각 서브 화소(SP)에 있는 반사형 디스플레이 화소영역(A)에서는 외부 광이 하부기판(201)에 구비된 반사패턴(223)을 통해 반사되는 반사모드가 구현되며, 상기 발광형 디스플레이 화소영역(B)에서는 발광모드가 구현된다.

이상 도면을 참조하여 실시 예들을 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

119: 돌기패턴 121: 애노드 전극
123: 반사패턴 125: 화소 정의막
127: 유기 발광층 129: 캐소드 전극
170: 발광형 칼라필터층 170a: 반사형 칼라필터층
171: 제1 적색 칼라필터 171a: 제2 적색 칼라필터
173: 제1 녹색 칼라필터 173a: 제2 녹색 칼라필터
175: 제1 청색 칼라필터 175a: 제2 청색 칼라필터
A: 반사형 디스플레이 화소영역 B: 발광형 디스플레이 화소영역

Claims

상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부가 구비된 하부기판;
반사형 액정 디스플레이부가 구비된 상부기판; 및
상기 하부기판과 상부기판 사이에 구비된 액정층;을 포함하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 상부기판과 하부기판 각각에 반사형 디스플레이 화소영역과 발광형 디스플레이 화소영역이 정의된 표시장치.
제2항에 있어서, 상기 하부기판의 반사형 디스플레이 화소영역에 반사패턴이 구비된 표시장치.
제2항에 있어서, 상기 상부기판의 반사형 디스플레이 화소영역과 발광형 디스플레이 화소영역에 칼라필터층이 각각 구비된 표시장치.
제4항에 있어서, 상기 상부기판의 발광형 디스플레이 화소영역에 구비된 칼라필터층과 대응되는 상기 하부기판에 유기전계 발광 다이오드가 구비된 표시장치.
제4항에 있어서, 상기 상부기판의 반사형 디스플레이 화소영역에 구비된 칼라필터층은 상기 하부기판에 구비된 반사패턴과 대응되는 표시장치.
제3항에 있어서, 상기 반사패턴은 상기 하부기판의 반사형 디스플레이 화소영역에 위치하는 평탄화막의 표면에 구비된 다수의 돌기패턴 표면에 형성되는 표시장치.
제2항에 있어서, 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)과 발광형 디스플레이 화소영역(B)은 한 화소(P)를 이루는 각 서브 화소(SP)에 정의된 표시장치.
제8항에 있어서, 상기 서브 화소는 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소를 포함하는 표시장치.
제9항에 있어서, 상기 적색(R) 컬러필터층은 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 제1 적색(R) 컬러필터와 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 제2 적색(R) 컬러필터로 구성되며, 상기 녹색(G) 컬러필터층은 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 제1 녹색(G) 컬러필터와 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 제2 녹색(G) 컬러필터로 구성되고, 상기 청색(B) 컬러필터층은 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 제1 청색(B) 컬러필터와 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 제2 청색(B) 컬러필터로 구성된 표시장치.
하부기판상에 상부 발광형 유기전계 발광 디스플레이부를 형성하는 단계;
상부기판상에 반사형 액정 디스플레이부를 형성하는 단계; 및
상기 하부기판과 상부기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 상부기판과 하부기판 각각에 반사형 디스플레이 화소영역과 발광형 디스플레이 화소영역을 정의하는 표시장치 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 하부기판의 반사형 디스플레이 화소영역에 반사패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 표시장치 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 상부기판의 반사형 디스플레이 화소영역과 발광형 디스플레이 화소영역에 칼라필터층을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 상부기판의 발광형 디스플레이 화소영역에 구비된 칼라필터층과 대응되는 상기 하부기판에 유기전계 발광 다이오드를 형성하는 단계를 포함하는 표시장치 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 상부기판의 반사형 디스플레이 화소영역에 구비된 칼라필터층은 상기 하부기판에 구비된 반사패턴과 대응되는 표시장치 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 반사패턴은 상기 하부기판의 반사형 디스플레이 화소영역에 위치하는 평탄화막의 표면에 구비된 다수의 돌기패턴 표면에 형성되는 표시장치 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 반사형 디스플레이 화소영역(A)과 발광형 디스플레이 화소영역(B)은 한 화소(P)를 이루는 각 서브 화소(SP)에 정의된 표시장치 제조방법.
제18항에 있어서, 상기 서브 화소는 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소를 포함하는 표시장치 제조방법.
제19항에 있어서, 상기 적색(R) 컬러필터층은 발광형 디스플레이 화소영역 (B)에 위치하는 제1 적색(R) 컬러필터와 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 제2 적색(R) 컬러필터로 구성되며,
상기 녹색(G) 컬러필터층은 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 제1 녹색(G) 컬러필터와 반사형 디스플레이 화소영역 (A)에 위치하는 제2 녹색(G) 컬러필터로 구성되고,
상기 청색(B) 컬러필터층은 발광형 디스플레이 화소영역(B)에 위치하는 제1 청색(B) 컬러필터와 반사형 디스플레이 화소영역(A)에 위치하는 제2 청색(B) 컬러필터로 구성된 표시장치 제조방법.