KR101865803B1 - 전기 영동 표시 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

Abstract

전기 영동 표시 장치는 베이스 기판의 화소 영역에 배치된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 제1 표시 기판과, 제1 및 제2 전극과 마주하는 제3 전극을 포함하는 제2 표시 기판과, 제1 표시 기판과 상기 제2 표시 기판 사이에 배치되고 서로 다른 극성으로 대전된 제1 대전입자 및 제2 대전입자와 컬러를 나타내는 유색 용매를 포함하는 전기 영동층을 포함한다. 이에 따라, 컬러 필터를 사용하지 않고 높은 명암비 및 고휘도의 컬러를 구현할 수 있으며, 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

전기 영동 표시 장치 및 이의 구동 방법{ELECTROPHOTETIC DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 전기 영동 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컬러 필터를 사용하지 않고 높은 명암비 및 고휘도의 컬러를 구현할 수 있는 전기 영동 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.

전기 영동 표시 장치(Electrophoric Display Device: EPD)는 전자 북(E-Book), 전자 종이 등의 분야에서의 활용이 관심 받고 있다.

일반적으로 전기 영동 표시 장치는 서로 마주하는 두 전극 사이에 서로 다른 극성의 전압을 인가하여 대전 입자들(charged particles)이 반대 극성의 전극으로 이동하는 전기 영동(electrophoresis) 현상을 이용하여 문자 또는 화상을 표시하는 평판 표시 장치이다. 전기 영동 표시 장치는 반사형 표시 장치로 별도의 백라이트 유닛을 필요로 하지 않아 저소비 전력 구동이 가능한 장점이 있다. 또한, 콘트라스트, 시야각 등의 우수하며, 눈에 편안한 표시가 가능하다.

전기 영동 표시 장치는 초기 흑백의 구현만 가능한 것이 일반적이었으나, 최근에는 전기 영동 표시 장치를 다양한 컨텐츠에 적용하기 위하여 컬러 표현이 가능한 전기 영동 표시 장치에 대한 수요 및 개발이 진행되고 있다.

전기 영동 표시 장치의 컬러 표현은 컬러 필터를 이용하게 되는데, 컬러 필터를 이용할 경우 입사되는 광이 컬러 필터를 반복해서 통과하게 되므로 휘도가 절반 이하로 저하되고, 휘도 저하에 따라 명암비 및 컬러의 표시 품질이 저하된다.

따라서 본 발명의 일 목적은 컬러 필터를 사용하지 않고 높을 명암비 및 고휘도의 컬러를 구현할 수 있는 전기 영동 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 컬러 필터를 사용하지 않고 높은 명암비 및 고휘도의 컬러를 구현할 수 있는 전기 영동 표시 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 전기 영동 표시 장치는 베이스 기판의 화소 영역에 배치된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 제1 표시 기판과, 상기 제1 및 제2 전극과 마주하는 제3 전극을 포함하는 제2 표시 기판과, 상기 제1 표시 기판과 상기 제2 표시 기판 사이에 배치되고 서로 다른 극성으로 대전된 제1 대전입자 및 제2 대전입자와 컬러를 나타내는 유색 용매를 포함하는 전기 영동층을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 제1 표시 기판과 상기 제2 표시 기판 사이에 배치되고, 상기 화소 영역에 중첩하는 화소 공간을 구획하는 격벽 패턴을 더 포함한다. 이때, 상기 유색 용매는 상기 화소 공간에 충진될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 대전입자는 블랙 컬러를 갖고, 상기 제2 대전 입자는 화이트 컬러를 갖는다.

일 실시예에서, 상기 제3 전극과 마주하는 면을 기준으로 상기 제1 전극의 면적은 상기 제2 전극의 면적보다 작다. 이때, 상기 제3 전극과 마주하는 상기 제1 전극의 면적은 상기 제1 및 제2 전극의 전체 면적을 기준으로 20% 이하의 면적을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제3 전극과 상기 제1 및 제2 전극 사이의 수직 전계를 이용하여 블랙 또는 화이트 컬러를 구현하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 수평 전계를 이용하여 상기 유색 용매가 나타내는 유색 컬러를 구현한다.

일 실시예에서, 상기 전기 영동층의 유색 용매는 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 컬러를 나타낼 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전기 영동층의 유색 용매는 청록(Cyan), 자홍(Magenta), 노랑(Yellow) 중 어느 하나의 컬러를 나타낼 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전기 영동층의 유색 용매는 염료 또는 안료를 포함하여 착색된 것일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 표시 기판은 상기 제1 및 제2 전극이 배치된 상기 베이스 기판의 일면에 일 방향으로 연장하는 제1 게이트 라인과, 상기 제1 게이트 라인과 교차하고 상기 제1 및 제2 전극을 사이에 두고 서로 나란하게 형성된 제1 및 제2 데이터 라인과, 상기 제1 게이트 라인 및 상기 제1 데이터 라인과 연결되고, 상기 제1 전극으로의 화소 전압 공급을 스위칭 하는 제1 스위칭 소자와, 상기 제1 게이트 라인 및 상기 제2 데이터 라인과 연결되고 상기 제2 전극으로의 화소 전압 공급을 스위칭 하는 제2 스위칭 소자를 더 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 전기 영동 표시 장치의 구동 방법은 컬러를 나타내는 유색 용매에 분산되어 있는 블랙 컬러의 제1 대전입자를 제1 표시 기판에 배치된 제1 및 제2 전극으로 전기 영동 시키고, 상기 유색 용매에 분산되어 있으면서 상기 제1 대전입자와 다른 극성으로 대전된 화이트 컬러의 제2 대전입자를 제2 표시 기판에 배치되어 상기 제1 및 제2 전극과 마주하는 제3 전극으로 전기 영동 시켜 화이트 컬러를 구현한다. 상기 제1 대전입자를 상기 제3 전극으로 전기 영동 시키고, 상기 제2 대전입자를 상기 제1 및 제2 전극으로 전기 영동 시켜 블랙 컬러를 구현한다. 상기 제1 및 제2 대전입자를 상기 제1 및 제2 전극으로 각각 전기 영동 시켜 상기 제1 및 제2 대전입자가 분산되어 있는 유색 용매가 나타내는 유색 컬러를 구현한다.

일 실시예에서, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극보다 작은 면적을 가지며, 상기 유색 컬러를 구현하는 단계는 상기 제1 대전입자를 상기 제1 전극으로 전기 영동 시키고, 상기 제2 대전입자를 상기 제2 전극으로 전기 영동 시키는 것일 수 있다.

이와 같은 전기 영동 표시 장치 및 이의 구동 방법에 따르면, 수직 전계 및 수평 전계의 형성이 가능한 제1 내지 제3 전극과, 서로 다른 극성으로 대전된 블랙 색상의 입자 및 화이트 색상의 입자와 유색 용매를 포함하는 전기 영동층을 포함함으로써, 컬러 필터를 사용하지 않고 수직 및 수평 전계에 따라 블랙 또는 화이트를 구현하거나 유색 용매의 컬러를 구현할 수 있다. 따라서, 컬러 필터의 사용에 따른 휘도 저하를 개선하여 높은 명암비 및 고휘도의 컬러 구현이 가능하게 된다.

또한, 별도의 반사판 또는 흡수판 없이도 블랙 및 화이트 색상의 입자를 이용하여 블랙 및 화이트를 구현함으로써, 높은 명암비 및 고휘도의 구현이 가능하며, 또한 제조 공정을 간소화 할 수 있고 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 표시 기판의 개략적인 평면도이다.
도 3a 및 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 구동 방법에 따른 동작 모드를 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치에서 보다 선명한 컬러 구현을 위한 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 예시적인 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복되는 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 영동 표시장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 전기 영동 표시 장치(100)는 제1 표시 기판(110), 제2 표시 기판(120), 전기 영동층(130) 및 격벽 패턴(140)을 포함한다.

제1 표시 기판(110)과 제2 표시 기판(120)은 소정의 간격을 두고 서로 마주하며, 전기 영동층(130)은 제1 표시 기판(110)과 제2 표시 기판(120) 사이에 배치된다. 격벽 패턴(140)은 제1 표시 기판(110)과 제2 표시 기판(120) 사이의 공간을 화소 영역(PA)에 따른 화소 공간으로 구획한다. 동시에, 격벽 패턴(140)은 광을 차단하는 역할을 한다. 전기 영동층(130)은 격벽 패턴(140)에 의해 구획되는 화소 공간에 충진 된다.

제1 표시 기판(110)은 화소 영역(PA)을 갖는 제1 베이스 기판(111), 제1베이스 기판(111)의 화소 영역(PA)에 배치된 제1 전극(112) 및 제2 전극(113)을 포함한다. 제1 베이스 기판(111)은 투명 절연 재질 또는 불투명한 절연 재질로 이루어진다. 제1 베이스 기판(111)은 유연한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 베이스 기판(111)은 유리, 플라스틱, 플렉시블(flexible)한 투명 필름, 스틸 포일(steel foil) 등의 재질로 이루어질 수 있다.

제1 베이스 기판(111)은 실질적으로 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소 영역들(PA)을 가지며, 제1 및 제2 전극(112, 113)은 화소 영역(PA) 마다 배치된다. 즉, 화소 영역들(PA)에는 각각 제1 및 제2 전극(112, 113)이 배치된다. 제1 및 제2 전극(112, 113)은 화소 영역(PA) 내에서 각각 독립적으로 동작할 수 있게, 전기적으로 서로 분리된 구조를 갖는다. 제1 및 제2 전극(112, 113)은 소정의 간격을 두고 서로 이격되어 배치될 수 있다.

제1 및 제2 전극(112, 113)은 투명 전극 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(112, 113)은 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide: IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO) 등으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제1 및 제2 전극(112, 113)은 광을 투과시키지 않아도 되므로 제1 및 제2 전극(112, 113)은 불투명 전극 물질로 이루어져도 무방하다. 따라서 제1 및 제2 전극(112, 113)은 불투명한 금속 재질로 형성될 수도 있다.

제1 및 제2 전극(112, 113)은 서로 다른 면적을 갖는다. 제1 전극(112)과 제2 전극(113)의 면적인 서로 다른 것은 제1 및 제2 전극(112, 113)에 서로 다른 극성의 화소 전압을 인가하여 유색 컬러를 구현할 때, 제1 및 제2 전극(112, 113)의 면적 차이를 이용하여 개구율을 향상시키기 위함이다. 예를 들어, 제1 전극(112)은 제2 전극(113)보다 작은 면적을 가지며, 제1 및 제2 전극(112, 113)의 전체 면적을 기준으로 할 때(예컨대 100% 일 때) 제1 전극(112)은 20% 이하의 면적을 가질 수 있다. 상대적으로 제2 전극(113)은 전체 면적을 기준으로 80%가 초과되는 면적을 가질 수 있다. 기준 면적은 제1 및 제2 전극(112, 113)이 형성되는 영역의 면적일 수 있다. 여기서, 제1 전극(112)의 면적이 너무 작을 경우 입자들을 정확하게 전기 영동 시킬 수 없으므로, 제1 전극(112)의 면적은 전체 면적의 5% 내지 20%인 것이 바람직하며, 상대적으로 제2 전극(113)의 면적은 80% 내지 95%인 것이 바람직하다. 이와 달리, 제1 및 제2 전극(112, 113)은 서로 같은 면적을 가질 수도 있다. 제1 및 제2 전극(112, 113)의 면적에 따른 개구율은 이하에서 설명하게 될 전기 영동 표시 장치의 구동 방법에서 보다 명확해 질 것이다.

제2 표시 기판(120)은 제2 베이스 기판(121), 제2 베이스 기판(121)에 배치된 제3 전극(122)을 포함한다. 제2 베이스 기판(121)은 제1 베이스 기판(111)과 마주하게 배치된다. 제2 표시 기판(120)의 방향이 영상의 표시 방향이 된다. 따라서, 제2 표시 기판(120)은 영상의 표시 위하여 광의 투과가 요구되며, 이를 위해서 제2 베이스 기판(121)은 투명 절연 재질로 이루어진다. 예를 들어, 제2 베이스 기판(121)은 유리, 플라스틱, 플렉시블한 투명 필름 등의 재질로 이루어질 수 있다.

제3 전극(122)은 제1 및 제2 전극(112, 113)과 마주하게 배치된다. 즉, 제2 베이스 기판(121)의 제1 및 제2 전극(112, 113)을 마주하는 면에 제3 전극(122)이 배치된다. 제3 전극(122)은 베이스 기판(121)의 전면에 걸쳐 일체로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제3 전극(122)은 화소 영역(PA)마다 개별적으로 배치된 아일랜드 구조를 가질 수 있다. 제3 전극(122)이 화소 영역(PA) 마다 개별 배치된 경우, 제3 전극들(122)은 별도의 연결 라인을 통해서 전기적으로 연결될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 영상의 표시를 위하여 제2 표시 기판(120)은 광의 투과가 요구된다. 따라서, 제3 전극(122)도 광의 투과가 가능한 투명 전극 물질로 이루어진다. 예를 들어, 제3 전극(122)은 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide: IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO) 등으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 전극(112, 113)의 경우와 달리 제3 전극(122)은 불투명 전극 물질로 이루어질 수 없다.

전기 영동층(130)은 제1 표시 기판(110)과 제2 표시 기판(120) 사이에 배치된다. 결과적으로 전기 영동층(130)은 전기장 형성을 위한 제1 및 제2 전극(112, 113)과 제3 전극(122) 사이에 배치된다. 전기 영동층(130)은 격벽 패턴(140)에 의해 구획되는 화소 공간에 충진 된다. 여기서, 격벽 패턴(140)은 화소 영역들(PA)에 대응하는 복수의 화소 공간들을 구획하며, 전기 영동층(130)은 상기 화소 공간들 각각에 개별적으로 충진 된다. 따라서, 상기 화소 공간들에 충진된 전기 영동층(130)은 서로 혼합되지 않고, 각 화소 공간에 따라 독립적이다.

전기 영동층(130)은 서로 다른 극성으로 대전된 제1 대전입자(131) 및 제2 대전입자(132)와, 제1 및 제2 대전입자(131, 132)가 분산되어 있으면서 소정의 유색 컬러를 나타내는 유색 용매(133)를 포함한다. 실질적으로 전기 영동층(130)은 복수개의 제1 대전입자들(131) 및 복수개의 제2 대전입자들(132)을 포함한다. 제1 및 제2 대전입자(131, 132)는 전기장 내에서 전기 영동에 의해 이동하는 성질을 가지며, 소정의 전하 값으로 대전된 유기 또는 무기의 입자이다. 예를 들어, 제1 대전입자(131)는 정(+) 극성으로 대전되고, 제2 대전입자(132)는 부(-) 극성으로 대전될 수 있다. 이와 달리, 제1 대전입자(131)는 부(-) 극성으로 대전되고, 제2 대전입자(132)는 정(+) 극성으로 대전될 수 있다. 제1 및 제2 대전입자(131, 132)의 극성은 제한적이지 않으며, 다만 서로 반대의 극성을 가지면 충분하다.

또한, 제1 대전입자(131)는 블랙(black) 컬러를 띠는 입자이고, 제2 대전입자(132)는 화이트(white) 컬러를 띠는 입자이다. 제1 및 제2 대전입자(131, 132)는 착색제를 포함하여 각각 블랙 컬러 및 화이트 컬러로 착색될 수 있다. 착색제는 안료나 염료로서 안료, 중합체, 레이크화 안료 또는 이들의 조합물일 수 있다. 예를 들어, 블랙 컬러의 안료로서는 카본 블랙(carbon black), 산화구리(copper oxide), 이산화망간(manganese dioxide), 아닐린 블랙(aniline black), 활성탄(active carbon) 등 일 수 있고, 화이트 컬러의 안료로서는 타이타늄옥사이드 등 일 수 있다.

유색 용매(133)는 제1 및 제2 대전입자(131, 132)가 분산되어 있는 분산매이다. 특히, 유색 용매(133)는 소정의 유색 컬러를 나타낼 수 있게 구성된다. 즉, 유색 용매(133)는 염료 또는 안료를 포함하여 착색될 수 있다. 유색 용매(133)가 소정의 유색 컬러를 나타냄으로써 컬러 필터를 사용하지 않으면서도 컬러를 구현할 수 있다. 통상적으로 컬러 필터를 이용할 경우 절반 이하로 휘도가 저하되는데, 유색 용매(133)를 이용하여 컬러를 구현함으로써 이러한 휘도 저하를 개선할 수 있다. 유색 용매(133)는 일반적으로 평판 표시 장치에서 이용되는 3색 중 어느 하나의 색일 수 있다. 예를 들어 유색 용매(133)는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 중 어느 하나의 색으로 착색될 수 있다. 이와 달리, 유색 용매(133)는 청록(Cyan), 자홍(magenta), 노랑(yellow) 중 어느 하나의 색으로 착색될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 제1 표시 기판의 개략적인 평면도이다.

도 2를 추가적으로 참조하면, 제1 표시 기판(110)은 제1 및 제2 전극(112, 113)의 동작 제어를 위한 신호 라인들 및 스위칭 소자들을 더 포함한다.

상기 신호 라인들은 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함한다. 예를 들어, 상기 신호 라인들은 제1 게이트 라인(GL1), 제1 데이터 라인(DL1) 및 제2 데이터 라인(DL2)을 포함한다. 제1 게이트 라인(GL1)은 일 방향으로 연장될 수 있다. 제1 게이트 라인(GL1)은 화소 영역(PA)의 하단부에 배치되고, 행 방향(혹은 가로 방향)으로 연장될 수 있다. 제1 및 제2 데이터 라인(DL1, DL2)은 제1 게이트 라인(GL1)과 교차하는 방향으로 연장될 수 있다. 제1 및 제2 데이터 라인(DL1, DL2)은 열 방향(혹은 세로 방향)으로 연장되며, 제1 및 제2 전극(112, 113)을 사이에 두고 나란히 배치된다. 즉, 제1 및 제2 데이터 라인(DL1, DL2)은 화소 영역(PA)의 양측에 각각 배치될 수 있다.

상기 스위칭 소자들은 화소 영역(PA)에 배치된 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)를 포함한다. 제1 스위칭 소자(SW1)는 제1 게이트 라인(GL1) 및 제1 데이터 라인(DL1)과 연결되고, 제1 전극(112)과 연결된다. 제1 스위칭 소자(SW1)는 제1 게이트 라인(GL1)의 주사 신호에 따라 스위칭 동작하여 제1 데이터 라인(DL1)을 통해 제공되는 화소 전압을 제1 전극(112)으로 공급한다. 제2 스위칭 소자(SW2)는 제1 게이트 라인(GL1)의 주사 신호에 따라 스위칭 동작하여 제2 데이터 라인(DL2)을 통해 제공되는 화소 전압을 제2 전극(113)으로 공급한다.

이처럼, 스위칭 소자 및 데이터 라인을 제1 및 제2 전극(112, 113)에 대해 개별적으로 구비함으로써, 제1 및 제2 전극(112, 113)의 개별적인 동작 제어가 가능하다. 여기서, 제1 표시 기판(110)은 제1 베이스 기판(111) 상에 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소 영역(PA)을 가지며, 화소 영역(PA)마다 제1 및 제2 전극(112, 113)이 형성된다. 따라서, 상기에서 설명한 제1 게이트 라인(GL1), 제1 및 제2 데이터 라인(DL1, DL2), 제1 및 제2 스위칭 소자(SW1, SW2)는 화소 영역(PA) 마다 대응하여 형성된다. 즉, 제1 표시 기판(110)은 복수의 게이트 라인들, 복수의 데이터 라인들 및 복수의 스위칭 소자들을 포함한다.

제1 및 제2 스위칭 소자(SW1, SW2)는 박막 트랜지스터 일 수 있다. 상세히 도시하지는 않았지만, 베이스 기판(111) 상에 박막 트랜지스터가 형성되고, 상기 박막 트랜지스터의 상부에는 컨택홀을 갖는 보호막이 형성된다. 제1 및 제2 전극(112, 113)은 상기 보호막 상에 형성되며, 상기 컨택홀을 통해 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된다. 경우에 따라서 제1 및 제2 전극(112, 113) 상부에 오버코트층이 형성될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 게이트 전극 상에 형성된 반도체층, 상기 반도체층 상에 형성된 소스 및 드레인 전극을 포함한다.

한편, 도시된 바와 같이 제1 및 제2 전극(112, 113)은 평면적으로 볼 때, 스트라이프(stripe) 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1 및 제2 전극(112, 113)의 경계는 제1 데이터 라인(DL1)과 평행하게 형성될 수 있다.

이하에서, 본 발명의 전기 영동 표시 장치(100)의 컬러 구현 모드에 따른 구동 방법을 도면을 첨부하여 보다 상세히 설명한다.

도 3a 및 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 구동 방법에 따른 동작 모드를 도시한 단면도이다.

여기서, 설명의 편의를 위하여 블랙 컬러의 제1 대전입자(131)는 정(+) 극성으로 대전된 입자이고, 화이트 컬러의 제2 대전입자(132)는 부(-) 극성으로 대전된 입자를 기준으로 설명한다. 또한, 이하에서 언급되는 V 전압 및 +V 전압은 소정 크기의 전압 값으로써, 제1 및 제2 대전입자(131, 132)를 전기 영동 시킬 수 있는 충분한 전압으로 정의된다.

도 3a는 화이트 컬러를 구현하기 위한 모드에서의 구동 방법이다.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 제1 게이트 라인(GL1)과 제1 및 제2 데이터 라인(DL1, DL2)을 통해 화소 영역(PA)에 배치된 제1 및 제2 스위칭 소자(SW1, SW2)를 제어하여, 제1 및 제2 전극(112, 113)에 동일하게 V 전압을 제공한다. 즉, 제1 및 제2 전극(112, 113)을 모두 V 전압으로 대전시킨다.

따라서, 정(+) 극성으로 대전된 블랙 컬러의 제1 대전입자들(131)은 제1 및 제2 전극(112, 113)으로 전기 영동 되어 제1 및 제2 전극(112, 113) 상에 집중된다. 반대로, 부(-) 극성으로 대전된 화이트 컬러의 제2 대전입자들(132)은 제3 전극(122)으로 전기 영동 되어 제3 전극(122) 상에 집중된다.

따라서, 외부로부터 입사되는 광은 제3 전극(122) 상에 집중되어 있는 화이트 컬러의 제2 대전입자들(132)에 의해 반사되어, 제2 표시 기판(120)의 외부에서 볼 때 화이트 컬러가 구현된다. 즉, 화이트 컬러를 구현하는 단계는 블랙 컬러의 제1 대전입자들(131)을 제1 및 제2 전극(112, 113)으로 전기 영동 시키고, 화이트 컬러의 제2 대전입자들(132)을 제3 전극(122)으로 전기 영동 시킴으로써 이루어진다.

이때, 제3 전극(122)에는 제1 및 제2 전극(112, 113)에 제공되는 V 전압보다 상대적으로 높은 GND 전압이 제공될 수 있다. 여기서, GND 전압은 V 전압과 +V 전압의 중간 값일 수 있다. 이와 달리, 화이트 컬러를 구현할 때, 제3 전극(122)에 +V 전압을 제공할 수도 있다. 제3 전극(122)으로 +V를 제공하기 위해서는 제3 전극(122)이 화소 영역(PA)에 따라 독립적으로 구성되어야 한다.

도 3b는 블랙 컬러를 구현하기 위한 모드에서의 구동 방법이다

도 2 및 도 3b를 참조하면, 반대로 제1 게이트 라인(GL1)과 제1 및 제2 데이터 라인(DL1, DL2)을 통해 화소 영역(PA)에 배치된 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)를 제어하여, 제1 및 제2 전극(112, 113)에 동일하게 +V 전압을 제공한다. 즉, 제1 및 제2 전극(112, 113)을 모두 +V 전압으로 대전시킨다.

따라서, 도 3a의 경우와는 반대로 부(-) 극성으로 대전된 화이트 컬러의 제2 대전입자들(132)이 제1 및 제2 전극(112, 113)으로 전기 영동 되어 제1 및 제2전극(112, 113) 상에 집중된다. 또한, 정(+) 극성으로 대전된 블랙 컬러의 제1 대전입자들(131)은 제3 전극(122)으로 전기 영동 되어 제3 전극(122) 상에 집중된다.

따라서, 외부로부터 입사되는 광은 제3 전극(122) 상에 집중되어 있는 블랙 컬러의 제1 대전입자들(131)에 의해 반사되어, 제2 표시 기판(120)의 외부에서 볼 때 블랙 컬러가 구현된다. 즉, 블랙 컬러를 구현하는 단계는 화이트 컬러의 제2 대전입자(132)를 제1 및 제2 전극(112, 113)으로 전기 영동 시키고, 블랙 컬러의 제1 대전입자(131)를 제3 전극(122)으로 전기 영동 시킴으로써 이루어진다.

이때, 제3 전극(122)에는 제1 및 제2 전극(112, 113)에 제공되는 +V 전압보다 상대적으로 낮은 GND 전압이 제공될 수 있다. 여기서, GND 전압은 V 전압과 +V 전압의 중간 값일 수 있다. 이와 달리, 블랙 컬러를 구현할 때, 제3 전극(122)에 -V 전압을 제공할 수도 있다. 이 경우, 제3 전극(122)은 화소 영역(PA) 별로 독립적이어야 한다.

도 3c는 유색 컬러를 구현하기 위한 모드에서의 구동 방법이다

도 2 및 도 3c를 참조하면, 제1 게이트 라인(GL1)과 제1 및 제2 데이터 라인(DL1, DL2)을 통해 화소 영역(PA)에 배치된 제1 및 제2 스위칭 소자(SW1, SW2)를 제어하여, 제1 전극(112)에는 V 전압을 제공하고, 제2 전극(113)에는 +V 전압을 제공한다. 즉, 제1 전극(112)은 V 전압으로 대전시키고, 제2 전극(113)은 +V 전압으로 대전시킨다. 이처럼, 유색 컬러 구현 모드에서는 제1 전극(112)과 제2 전극(113)에 서로 반대 극성의 전압을 제공한다.

따라서, 정(+) 극성으로 대전된 블랙 컬러의 제1 대전입자들(131)은 제1 전극(112)으로 전기 영동 되어 제1 전극(112) 상에 집중된다. 반대로 부(-) 극성으로 대전된 화이트 컬러의 제2 대전입자들(132)은 제2 전극(113)으로 전기 영동 되어 제2 전극113) 상에 집중된다. 제1 및 제2 대전입자들(131, 132)이 각각 제1 및 제2 전극(112, 113)으로 전기 영동 되므로, 제3 전극(122)은 비어 있는 상태가 된다.

따라서, 외부로부터 입사되는 광은 제2 표시 기판(120)을 투과하여 제1표시 기판(110)에 까지 도달한다. 정확하게는 외부 입사 광은 제2 전극(113) 상에 집중되어 있는 화이트 컬러의 제2 대전입자들(132)에 도달하고, 제2 대전입자들(132)에 의해 반사되어 제2 표시 기판(120)의 외부로 출사된다. 이때, 반사되는 광은 유색 용매(133)를 거치게 되므로, 유색 용매(133)가 나타내는 유색 컬러를 구현하게 된다. 예를 들어, 유색 용매(133)가 적색으로 착색된 경우, 제2 표시 기판(120)의 외부에서 볼 때 적색 컬러가 구현된다. 즉, 유색 컬러를 구현하는 단계는 유색 용매(133)가 갖는 컬러를 구현하며, 블랙 컬러의 제1 대전입자들(131)을 제1 전극(112)으로 전기 영동 시키고, 화이트 컬러의 제2 대전입자들(132)을 제2 전극(113)으로 전기 영동 시킴으로써 이루어진다.

이때, 제3 전극(122)에는 제1 및 제2 전극(112, 113)에 제공되는 +V 전압보다 상대적으로 낮은 GND 전압이 제공될 수 있다. 여기서, GND 전압은 V 전압과 +V 전압의 중간 값일 수 있다.

이와 같이, 제2 전극(113) 상에 집중되는 화이트 컬러의 제2 대전입자들(132)에 의해 반사되는 광으로 유색 컬러가 구현되므로, 제2 대전입자(132)에 의해 반사되는 광량에 따라 구현되는 유색 컬러의 휘도가 결정된다. 따라서, 제1 및 제2 전극(112, 113)의 전체 면적에 대한 제2 전극(113)의 면적으로 개구율이 결정될 수 있다. 따라서, 앞서 설명한 바 있듯이 제1 및 제2 전극(112, 113)의 전체 면적을 기준으로 제1 전극(112)의 면적을 제2 전극(113) 보다 작게 형성하며, 제1 전극(112)의 면적을 20% 이하로 형성하는 것이 개구율을 향상시켜 고휘도의 컬러 구현이 가능해진다. 결과적으로, 이러한 특성으로 인해 제1 전극(112)의 면적을 20% 이하로 형성하고, 상대적으로 제2 전극(113)의 면적을 80% 이상으로 형성한다.

또한, 제1 및 제2 전극(112, 113)이 스트라이프 형상을 가짐으로써, 유색컬러 구현 모드일 때 제1 전극(112) 영역은 제1 전극(112) 상에 집중되는 블랙 컬러의 제1 대전입자들(131)로 인해 차광 영역 역할을 할 수 있다. 이처럼 제1 전극(112) 영역이 차광 영역의 역할을 하게 되므로 유색 컬러 구현 모드일 때 인접 영역간 혼색을 방지하여 컬러 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 컬러 필터층을 이용한 전기 영동 표시 장치에서는 컬러 필터층을 통과하는 과정에서 광량이 손실되어 시인되는 광량은 최초 광량의 절반 이하의 수준으로 감소하는데, 본 발명의 전기 영동 표시 장치(100)는 컬러 필터를 사용하지 않으므로 이러한 문제가 발생하지 않는다. 이로써, 블랙 및 화이트 컬러와 높은 명암비 및 고휘도의 유색 컬러를 구현할 수 있다.

또한, 전기 영동 표시 장치(100)는 유색 컬러를 표현할 때, 인접한 화소 영역에서 블랙 또는 화이트 컬러를 동시에 구현함으로써, 보다 선명한 컬러를 구현할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치에서 보다 선명한 컬러 구현을 위한 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.

여기서, 도시된 3개의 화소는 각각 적색, 녹색, 청색의 컬러를 구현하기 위한 화소들로, 각각 적색, 녹색, 청색으로 착색된 유전 용매를 포함한다. 또한, 설명의 편의를 위하여 3개의 화소들은 차례로 제1 화소(P1), 제2 화소(P2) 제3 화소(P3)라 설명하였다.

도 4a를 참조하면, 녹색 컬러를 구현할 때, 녹색 컬러를 보다 선명하게 구현하기 위하여 녹색 컬러를 구현하는 제2 화소(P2)를 제외한 제1 및 제3 화소(P1, P3)는 블랙 컬러를 구현하도록 동작시킨다.

구체적으로, 제2 화소(P2)의 제1 전극(112) 및 제2 전극(113)에 각각 블랙 컬러의 제1 대전입자들(131) 및 화이트 컬러의 제2 대전입자들(132)을 전기 영동 시켜 녹색 컬러를 구현한다. 동시에, 제1 화소(P1)의 제1 및 제2 전극(112, 113)에 +V 전압을 대전시키고, 동일하게 제3 화소(P3)의 제1 및 제2 전극(112, 113)에 +V 전압을 대전시킨다. 따라서, 제1 및 제3 화소(P1, P3)는 각각 제3 전극(122)에 블랙 색상의 제1 대전입자들(131)이 집중되므로, 제1 및 제3 화소(P1, P3)는 블랙 컬러를 구현한다.

따라서, 제2 화소(P2)에서 구현되는 녹색 컬러는 제1 및 제3 화소(P1, P3)에서 구현되는 블랙 색상에 의해 주위 대비 더운 선명해 보이게 된다.

도 4b를 참조하면, 녹색 컬러를 구현할 때 보다 밝은 고휘도의 녹색 컬러를 구현할 수 있다. 고휘도의 녹색 컬러를 구현하기 위하여 제2 화소(P2)를 제외한 제1 및 제3 화소(P1, P3)는 화이트 색상을 구현하도록 동작시킨다.

구체적으로, 제2 화소(P2)의 제1 전극(112) 및 제2 전극(113)에 각각 블랙 컬러의 제1 대전입자들(131) 및 화이트 컬러의 제2 대전입자들(132)을 전기 영동 시켜 녹색 컬러를 구현한다. 동시에, 제1 화소(P1)의 제1 및 제2 전극(112, 113)에 -V 전압을 대전시키고, 동일하게 제3 화소(P3)의 제1 및 제2 전극(112, 113)에 -V 전압을 대전시킨다. 따라서, 제1 및 제3 화소(P1, P3)는 각각 제3 전극(122)에 화이트 컬러의 제2 대전입자들(132)이 집중되므로 화이트 컬러를 구현하게 된다.

따라서, 제2 화소(P2)에서 구현되는 녹색 컬러는 제1 및 제3 화소(P1, P3)에서 구현되는 화이트 컬러에 의해 보다 밝은 고휘도의 녹색 컬러를 구현하게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 전기 영동 표시 장치는 컬러 필터를 사용하지 않고 수평 전계 및 유색 용매를 이용하여 컬러를 구현함으로써, 보다 선명하고 높은 명암비 및 고휘도의 컬러를 구현할 수 있다. 또한, 수직 전계를 이용하여 블랙 입자를 이용한 블랙 컬러와, 화이트 입자를 이용한 화이트 컬러를 구현하므로 선명한 블랙 및 화이트 컬러를 구현할 수 있다.

아울러, 본 발명의 전기 영동 표시 장치는 어느 하나의 화소에서 컬러를 구현할 때 인접한 화소에서 블랙 또는 화이트 컬러를 구현함으로써, 보다 선명하고 보다 밝은 휘도의 컬러를 구현할 수 있다.

상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예들에 다른 전기 영동 표시 장치 및 이의 구동 방법에 따르면, 제1 및 제2 전극과 제3 전극 사이의 수직 전계를 이용하여 블랙 또는 화이트 컬러를 구현하고 제1 전극과 제2 전극 사이의 수평 전계를 이용하여 유색 용매가 나타내는 컬러를 구현함으로써, 컬러 필터를 사용하지 않고 높은 명암비 및 고휘도의 컬러 구현이 가능하다. 따라서, 본 발명은 높은 명암비 및 고휘도의 컬러 구현이 요구되는 전기 영동 표시 장치에서 사용될 수 있다.

또한, 별도의 반사판 또는 흡수판이 필요하지 않으므로, 반사판 또는 흡수판의 사용에 따른 휘도 저하를 개선하고 제조 공정 간소화 및 제조 비용을 절감할 수 있으므로, 적은 제조 비용으로 높은 컬러 구현 품질이 요구되는 전기 영동 표시 장치의 생산에 적용될 수 있다.

100: 전기 영동 표시 장치 110: 제1 표시 기판
111: 제1 베이스 기판 112: 제1 전극
113: 제2 전극 120: 제2 표시 기판
121: 제2 베이스 기판 122: 제3 전극
130: 전기 영동층 131: 제1 대전입자
132: 제2 대전입자 133: 유색 용매
140: 격벽 패턴 PA: 화소 영역
GL1: 제1 게이트 라인 DL1: 제1 데이터 라인
DL2: 제2 데이터 라인 SW1: 제1 스위칭 소자
SW2: 제2 스위칭 소자

Claims (13)

1. 베이스 기판의 제1 내지 제3 화소 영역들 각각에 배치된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 제1 표시 기판;
   상기 제1 및 제2 전극과 마주하는 제3 전극을 포함하는 제2 표시 기판; 및
   상기 제1 표시 기판과 상기 제2 표시 기판 사이에 배치되고, 서로 다른 극성으로 대전된 제1 대전입자 및 제2 대전입자와 유색 컬러를 나타내는 유색 용매를 포함하는 전기 영동층을 포함하고,
   상기 제1 내지 제3 화소 영역들 각각은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 수평 전계를 이용하여 상기 유색 용매가 나타내는 상기 유색 컬러를 구현하고,
   상기 제2 화소 영역은 인접한 상기 제1 및 제3 화소 영역들 사이에 위치하고,
   상기 제2 화소 영역이 상기 유색 컬러를 구현할 때, 상기 제1 및 제3 화소 영역들은 블랙 컬러 및 화이트 컬러 중 동일한 하나를 구현하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 표시 기판과 상기 제2 표시 기판 사이에 배치되고, 상기 제1 내지 제3 화소 영역들 각각의 화소 공간을 구획하는 격벽 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 유색 용매는 상기 화소 공간에 충진된 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제3 전극과 마주하는 면을 기준으로 상기 제1 전극의 면적은 상기 제2 전극의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제3 전극과 마주하는 상기 제1 전극의 면적은 상기 제1 및 제2 전극의 전체 면적을 기준으로 20% 이하의 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제3 전극과 상기 제1 및 제2 전극 사이의 수직 전계를 이용하여 블랙 또는 화이트 컬러를 구현하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 영동층의 유색 용매는 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 컬러를 나타내는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 영동층의 유색 용매는 청록(Cyan), 자홍(Magenta), 노랑(Yellow) 중 어느 하나의 컬러를 나타내는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 영동층의 유색 용매는 염료 또는 안료를 포함하여 착색된 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 표시 기판은
    상기 제1 및 제2 전극이 배치된 상기 베이스 기판의 일면에 일 방향으로 연장하는 제1 게이트 라인;
    상기 제1 게이트 라인과 교차하고 상기 제1 및 제2 전극을 사이에 두고 서로 나란하게 형성된 제1 및 제2 데이터 라인;
    상기 제1 게이트 라인 및 상기 제1 데이터 라인과 연결되고, 상기 제1 전극으로의 화소 전압 공급을 스위칭 하는 제1 스위칭 소자; 및
    상기 제1 게이트 라인 및 상기 제2 데이터 라인과 연결되고 상기 제2 전극으로의 화소 전압 공급을 스위칭 하는 제2 스위칭 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
12. 삭제
13. 삭제

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