KR20080011825A - 전기 영동 표시 장치 - Google Patents

전기 영동 표시 장치 Download PDF

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KR20080011825A
KR20080011825A KR1020060072279A KR20060072279A KR20080011825A KR 20080011825 A KR20080011825 A KR 20080011825A KR 1020060072279 A KR1020060072279 A KR 1020060072279A KR 20060072279 A KR20060072279 A KR 20060072279A KR 20080011825 A KR20080011825 A KR 20080011825A
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최욱철
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 다양한 계조를 표현하는 전기 영동 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명은 대전 색소 입자를 구비하여 인가되는 전극에 따라 상기 대전 색소 입자가 이동하는 마이크로 캡슐과, 상기 마이크로 캡슐의 상측에 형성되어 상기 대전 색소 입자가 보이도록 투명하게 형성된 상부 기판을 구비하는 제 1 기판 및 상기 마이크로 캡슐을 사이에 두고 상기 제 1 기판과 마주보고 합착되며, 하부 기판 상에 형성되어 교차되는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차로 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터에 접속되며 패턴이 형성된 제 1 전극 및 상기 제 1 전극과 다른 극성의 전압이 공급되어 상기 제 1 전극과 횡전계를 형성하는 제 2 전극을 포함하는 제 2 기판을 구비하는 전기 영동 표시 장치를 제공한다.
전기 영동 표시 장치, 횡전계, 마이크로 캡슐

Description

전기 영동 표시 장치{ELECTROPHORESIS DISPLAY}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 영동 표시 장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 I-I'선의 절단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 마이크로 캡슐의 분할 구조를 도시한 모식도이다.
도 4a는 도 3에 도시된 분할 구조의 예를 도시한 사시도이다.
도 4b는 도 3에 도시된 분할 구조의 예에서 대전 색소 입자의 분포를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전기 영동 표시 장치를 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 마이크로 캡슐 101: 대전 색소 입자
102: 양색소 103: 음색소
200: 제 1 기판 201: 상부 기판
300: 제 2 기판 301: 하부 기판
305: 게이트 라인 306: 데이터 라인
310: 박막 트랜지스터 311: 게이트 전극
313: 게이트 절연막 314: 활성층
315: 오믹 접촉층 317: 소스 전극
319: 드레인 전극 331: 보호막
335: 컨텍홀 341: 제 1 전극
350: 제 2 전극 라인 351: 제 2 전극
361: 제 3 전극 401: 분할막
본 발명은 전기 영동 표시 장치에 관한 것으로 특히, 다양한 계조를 표현하는 전기 영동 표시 장치에 관한 것이다.
전기 영동 표시 장치(ElectroPhoresis Display)는 전자 책 및 전자 신문 등에 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 기판과 그 사이에 형성되어 있으며, 각각 흰색과 검은색을 띠고 있으며 양성(positive) 및 음성(negative)으로 대전되는 색소 입자를 구비하는 마이크로 캡슐(micro capsule)을 포함한다.
이러한, 전기 영동 표시 장치는 반사율과 대비비가 높고 액정 표시 장치와는 달리 시야각(viewing angle)에 대한 의존성이 없어서 종이와 같이 편안한 느낌으로 화상을 표시할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 검은색과 흰색의 쌍안정한 특성을 가지고 있어서 지속적인 전압의 인가없이 화상을 유지할 수 있으므로 소비 전력이 적다. 여기서, 전기 영동 표시 장치는 2개의 전극 사이에 전위차가 형성될 때 검은색 및 흰색의 대전 색소 입자가 일측 또는 타측으로 이동되고 대전 색소 입자의 컬러를 시측(viewing side)으로부터 볼 수 있게 한다.
종래의 전기 영동 표시 장치는 상하로 형성된 두 전극 사이에 전계가 형성되어 대전 색소 입자가 전계의 방향에 따라 종방향으로만 이동한다. 여기서, 전기 영동 표시 장치는 대전 색소 입자의 이동으로 계조를 표현하고 주로 블랙과 화이트의 두 계조로만 표시된다.
이러한, 전기 영동 표시 장치는 문자와 같은 2 계조로 이루어진 화상의 표시에는 적합하지만, 화상 이미지와 같은 다양한 계조의 표시에 어려움이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이미지와 같은 다양한 계조를 표현하기 위해 횡전계를 형성하여 대전 색소 입자를 이동시키는 전기 영동 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 대전 색소 입자를 구비하여 인가되는 전극에 따라 상기 대전 색소 입자가 이동하는 마이크로 캡슐과, 상기 마 이크로 캡슐의 상측에 형성되어 상기 대전 색소 입자가 보이도록 투명하게 형성된 상부 기판을 구비하는 제 1 기판 및 상기 마이크로 캡슐을 사이에 두고 상기 제 1 기판과 마주보고 합착되며, 하부 기판 상에 형성되어 교차되는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차로 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터에 접속되며 패턴이 형성된 제 1 전극 및 상기 제 1 전극과 다른 극성의 전압이 공급되어 상기 제 1 전극과 횡전계를 형성하는 제 2 전극을 포함하는 제 2 기판을 구비하는 전기 영동 표시 장치를 제공한다.
더 자세하게는, 상기 마이크로 캡슐은 내부 공간을 적어도 2부분 이상으로 분할하는 분할막을 더 구비한다.
여기서, 상기 분할막은 상기 마이크로 캡슐 외형과 동일한 재질로 형성되어 내부 공간에서 가로 및 세로 방향으로 형성된다.
그리고, 상기 마이크로 캡슐은 상기 분할막에 의해 분할된 내부 공간에 상기 대전 색소 입자가 균일하게 분포된다.
또한, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판의 제 1 전극과 전계를 형성하는 제 3 전극이 상기 상부 기판 상에 형성된다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다. 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 영동 표시 장치를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 I-I'선의 절단면을 도시한 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 마이크로 캡슐의 분할 구조를 도시한 모식도이고, 도 4a는 도 3에 도시된 분할 구조의 예를 도시한 사시도이며, 도 4b는 도 3에 도시된 분할 구조의 예에서 대전 색소 입자의 분포를 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도4b를 참조하면, 본 발명에 따른 전기 영동 표시 장치는 대전 색소 입자(101)를 구비하여 인가되는 전극에 따라 대전 색소 입자(101)가 이동하는 마이크로 캡슐(100)과, 마이크로 캡슐(100)의 상측에 형성되어 대전 색소 입자(101)가 보이도록 투명하게 형성된 상부 기판(201)을 구비하는 제 1 기판(200) 및 마이크로 캡슐(100)을 사이에 두고 제 1 기판(200)과 마주보고 합착되며, 하부 기판(301) 상에 형성되어 교차되는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차로 형성되는 박막 트랜지스터(310)와, 박막 트랜지스터(310)에 접속되며 패턴이 형성된 제 1 전극(341) 및 제 1 전극(341)과 다른 극성의 전압이 공급되어 제 1 전극(341)과 횡전계를 형성하는 제 2 전극(351)을 포함하는 제 2 기판(300)을 구비한다.
구체적으로, 마이크로 캡슐(100)은 투명한 박막으로 형성되며, 내부에 흰색과 검은색을 띠고 양성 및 음성으로 대전되는 양색소(102) 및 음색소(103)의 대전 색소 입자(101)를 포함한다. 마이크로 캡슐(100)은 마주하는 두 전극에 전압이 공급되어 전극 양단의 전위차에 의해 형성된 전계가 인가된다. 이때, 마이크로 캡슐 (100)의 양색소(102) 및 음색소(103)는 마이크로 캡슐(100) 내에서 각각 반대 극성의 전극 방향으로 이동하며, 이를 통하여 관찰자는 검은색 또는 흰색으로 이루어진 화상을 보게 된다.
제 1 기판(200)은 마이크로 캡슐(100)의 상측에 형성된 상부 기판(201)을 포함한다. 상부 기판(201)은 마이크로 캡슐(100)을 외부의 충격으로부터 보호하고, 대전 색소 입자(101)로 표시되는 화상을 시측으로부터 볼 수 있도록 투명 재질로 형성된다. 그리고, 상부 기판(201)은 외부로부터의 광원을 마이크로 캡슐(100)로 공급한다.
제 2 기판(300)은 마이크로 캡슐(100)의 하측에 형성되어 마이크로 캡슐(100) 및 고분자 용매(미도시)를 사이에 두고 실런트(미도시)를 사용하여 제 1 기판(200)과 합착된다.
제 2 기판(300)은 하부 기판(301)상에 서로 교차하는 게이트 라인(305) 및 데이터 라인(306)과, 게이트 라인(305) 및 데이터 라인(306)의 교차로 형성된 박막 트랜지스터(310)와, 박막 트랜지스터(310)를 절연시키고 보호하는 보호막(331)과, 박막 트랜지스터(310)에 접속되어 패턴이 형성된 제 1 전극(341)과, 제 1 전극(341)과 횡전계를 형성하는 제 2 전극(351) 및 마이크로 캡슐(100)을 고정하기 위한 접착제층을 포함한다.
게이트 라인(305)은 주로 가로 방향으로 뻗어 연장되고, Cr, Al, Mo, Ag, Ti 등을 사용하여 단일층 또는 다층으로 형성된다.
데이터 라인(306)은 주로 세로 방향으로 뻗어 연장되고, Cr, Al, Mo, Ag, Ti 등을 사용하여 단일층 또는 다중층으로 형성된다.
게이트 라인(305) 및 데이터 라인(306)의 교차 지점에는 박막 트랜지스터(310)가 위치한다.
박막 트랜지스터(310)는 게이트 전극(311), 게이트 절연막(313), 활성층(314), 오믹 접촉층(315), 소스 전극(317) 및 드레인 전극(319)으로 형성된다.
게이트 전극(311)은 게이트 라인(305) 상에 형성되고, 게이트 전극(311)의 일부가 게이트 라인(305)에서 돌출되게 형성된다. 게이트 전극(311)은 게이트 라인(305)으로부터 게이트 온/오프 전압을 사용하여 박막 트랜지스터(310)를 턴온/턴오프시킨다.
게이트 절연막(313)은 게이트 라인(305) 및 게이트 전극(311)의 상부에 증착하여 형성되어 게이트 라인(305) 및 게이트 전극(311)을 절연시킨다.
활성층(314)은 비정질 실리콘으로 형성되어 박막 트랜지스터(310)의 채널을 형성한다. 오믹 접촉층(315)은 소스 전극(317) 및 드레인 전극(319)과 활성층(314)의 오믹 접촉을 위해 형성된다.
소스 전극(317)은 데이터 라인(306)과 동일 재질로 데이터 라인(306)의 일측에서 돌출되어 형성된다. 소스 전극(317)은 박막 트랜지스터(310)가 턴온될 때 데이터 라인(306)으로부터의 데이터 전압을 박막 트랜지스터(310)의 채널을 경유하여 드레인 전극(319)에 공급한다.
드레인 전극(319)은 데이터 라인(306)과 동일 재질로 일측이 소스 전극(317)과 마주보게 형성된다. 드레인 전극(319)은 소스 전극(317)으로부터 전달되는 데 이타 전압을 제 1 전극(341)에 공급한다.
이러한, 박막 트랜지스터(310)의 상부에는 박막 트랜지스터(310)의 보호를 위한 보호막(331)이 형성된다.
보호막(331)은 아크릴, 폴리이미드 또는 BCB(Benzoclylobutene) 등과 같은 유기물질로 박막 트랜지스터(310)와 게이트 절연막(313)을 덮도록 형성된다.
제 1 전극(341)은 ITO(Indium Tin Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 금속 또는 불투명 금속으로 보호막(331)의 상부에 패턴이 형성되어 컨텍홀(335)을 통해 드레인 전극(319)과 접속한다. 그리고, 제 1 전극(341)은 드레인 전극(319)으로부터 공급되는 데이터 전압을 통해 후술될 제 2 전극(351)과 횡전계를 형성하여 마이크로 캡슐(100)의 대전 색소 입자(101)를 구동한다.
제 2 전극(351)은 ITO(Indium Tin Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 금속 또는 불투명 금속으로 형성된다. 여기서, 제 2 전극(351)은 게이트 전극(311)과 동일 평면상에 형성되거나 또는 제 1 전극(341)과 동일 평면상에 형성될 수 있다. 그리고, 제 2 전극(351)은 제 1 전극(341)과 다른 극성의 전압을 공급하는 제 2 전극 라인(350)에 접속되며, 제 2 전극 라인(350)으로부터 공급된 전압과 제 1 전극(341)의 데이터 전압 간에 형성된 횡전계를 마이크로 캡슐(100)에 인가한다.
제 1 및 제 2 전극(351)(341,351)에 의해 형성된 횡전계는 마이크로 캡슐(100)의 대전 색소 입자(101)를 각각 제 1 및 제 2 전극(351)(341,351)에 걸리는 전위차에 따라 분리한다. 마이크로 캡슐(100) 내에서 양색소(102)는 음극 방향으 로 이동하고 음색소(103)는 양극 방향으로 이동한다. 예를 들어, 제 1 전극(341)이 양극으로, 제 2 전극(351)이 음극으로 전위차가 인가된 경우에는 양색소(102)는 제 2 전극(351) 방향으로 이동하고 음색소(103)는 제 1 전극(341) 방향으로 이동하여 양색소(102)와 음색소(103)가 분리된다. 대전 색소 입자(101)는 제 1 및 제 2 전극(341,351)에 인가된 전위차가 사라져도 오랜 시간동안 상이 유지되므로 전력 소비가 적다.
마이크로 캡슐(100)은 도 3에 도시된 바와 같이 내부 공간이 적어도 2개 이상으로 분할된다. 여기서, 마이크로 캡슐(100)은 내부 공간을 분할하는 분할막(401)을 더 구비하며, 분할막(401)은 마이크로 캡슐(100)의 외형 재질과 동일한 재질로 형성된다.
분할막(401)은 도 4a에 도시된 바와 같이 세로 방향으로 형성되어 마이크로 캡슐(100)을 두 개 이상의 서브 블럭으로 분할한다. 도 4a에서는 서브 블럭의 효과적인 설명을 위해 분리되게 도시하였을 뿐 실제 분리되는 것은 아니다. 여기서, 대전 색소 입자(101)는 도 4b에 도시된 바와 같이 분할된 서브 블럭 내에 분포됨으로써 서브 블럭 내의 이동 거리가 짧으므로 응답 속도가 빨라진다. 또한, 분할막(401)은 가로 방향 및 세로 방향으로 형성되어 마이크로 캡슐(100)을 두개 이상의 서브 블럭으로 분할할 수 있다.
마이크로 캡슐(100)의 분할 구조는 본 발명의 실시 예에 국한되지 않고 전기 영동 표시 장치의 특성에 맞게 다양하게 적용될 수 있다.
여기서, 마이크로 캡슐(100)의 각 서브 블럭에는 대전 색소 입자(101)가 균 일하게 분포한다. 즉, 양색소(102) 및 음색소(103)는 서브 블럭 내에 균일하게 분포되어 서브 블럭 내에서 전계에 의해 일측 및 타측으로 분리된다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전기 영동 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전기 영동 표시 장치는 도 1에 도시된 전기 영동 표시 장치와 대비하여 제 1 기판(200)에 제 3 전극(361)이 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성 요소를 구비한다. 따라서, 동일한 구성 요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제 1 기판(200)은 상부 기판(201) 상에 제 1 전극(341)과 전계를 형성하기 위한 제 3 전극(361)이 형성된다. 전기 영동 표시 장치는 제 1 전극(341)과 제 2 전극(351) 및 제 3 전극(361) 간의 전계를 마이크로 캡슐(100)에 인가한다. 여기서, 전기 영동 표시 장치는 제 1 기판(200)의 제 3 전극(361)과 제 2 기판(300)의 제 2 전극(351)에 공급되는 전압을 구분하여 조절하는 표시모드 조절장치(미도시)를 포함한다. 표시모드 조절장치는 외부로부터의 화상 데이터를 공급받아 구동 신호를 게이트 라인(305)과 데이터 라인(306) 및 제 2 전극 라인(350)에 공급한다.
예를 들어, 전기 영동 표시 장치는 문자를 표시하는 모드와, 이미지를 표시하는 모드를 수행한다. 문자를 표시하는 모드는 흑백의 2계조로 표시가 가능하므로 제 1 기판(200)의 제 3 전극(361)과 제 2 기판(300)의 제 1 전극(341)에 전압을 공급하여 종 방향으로 전계를 형성하고, 제 2 기판(300)의 제 2 전극(351)은 구동시키지 않는다. 여기서, 대전 색소 입자(101)는 제 1 기판(200)의 제 3 전극(361) 과 제 2 기판(300)의 제 1 전극(341)의 전위차에 의해 이동하여 흑백의 2계조를 표현한다.
또한, 이미지를 표시하는 모드는 중간 계조로 표시가 되야하므로 제 2 기판(300)의 제 1 및 제 2 전극(341,351) 간에 전계를 형성하고, 제 1 기판(200)의 제 2 전극(351)은 구동시키지 않는다. 여기서, 대전 색소 입자(101)는 제 2 기판(300)의 제 1 및 제 2 전극(341,351) 간의 전위차에 의해 이동하여 중간 계조를 표현한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 영동 표시 장치는 제 2 전극과 제 1 전극 간의 횡전계를 이용하여 대전 색소 입자를 위치시킴으로써 중간 계조를 표시할 수 있다. 그리고, 마이크로 캡슐의 내부 공간을 분할 구조로 형성하여 대전 색소 입자의 응답 속도를 향상시킨다. 또한, 전기 영동 표시 장치는 문자를 표시하는 모드와 이미지를 표시하는 모드를 구분하여 제공한다. 따라서, 전기 영동 장치는 다양한 계조 표현 및 빠른 응답속도를 제공하여 부가 가치를 높일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술된 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 대전 색소 입자를 구비하여 인가되는 전극에 따라 상기 대전 색소 입자가 이동하는 마이크로 캡슐과;
    상기 마이크로 캡슐의 상측에 형성되어 상기 대전 색소 입자가 보이도록 투명하게 형성된 상부 기판을 구비하는 제 1 기판; 및
    상기 마이크로 캡슐을 사이에 두고 상기 제 1 기판과 마주보고 합착되며, 하부 기판 상에 형성되어 교차되는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차로 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터에 접속되며 패턴이 형성된 제 1 전극 및 상기 제 1 전극과 다른 극성의 전압이 공급되어 상기 제 1 전극과 횡전계를 형성하는 제 2 전극을 포함하는 제 2 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로 캡슐은 내부 공간을 적어도 2부분 이상으로 분할하는 분할막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 분할막은 상기 마이크로 캡슐 외형과 동일한 재질로 형성되어 내부 공간에서 가로 및 세로 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 마이크로 캡슐은 상기 분할막에 의해 분할된 내부 공간에 상기 대전 색소 입자가 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
  5. 제 1 내지 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판의 제 1 전극과 전계를 형성하는 제 3 전극이 상기 상부 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
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