KR20100037849A - 전계 구동 표시 장치 - Google Patents

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김병욱
김위용
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주식회사 동진쎄미켐
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Abstract

본 발명은 전계 구동 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치는 제1 기판, 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극, 제1 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 개폐 구멍을 가지며 개폐 구멍은 차광부 및 투과부로 이루어지는 구동 격벽, 차광부 및 투과부의 경계선에 위치하고 있는 고정 격벽, 그리고 각 개폐 구멍 내에 하나씩 배치되어 있는 복수의 구동체를 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 한 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치는 고정 격벽에 의해 구동체의 유동을 방지함으로써 마지막 구동 전압 인가시의 최종 화상 및 정보를 보존할 수 있게 하여 인쇄물과 같은 보존성을 부여할 수 있다.
전계구동, 정지영상, 구동체, 고정전극, 격벽, 고정격벽

Description

전계 구동 표시 장치{DISPLAY DEVICE DRIVEN BY ELECTRIC FIELD}
본 발명은 평판 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전계 구동 표시 장치에 관한 것이다.
현재 알려져 있는 평판 표시 장치에는 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 플라스마 표시 장치(plasma display panel: PDP), 유기 전계 발광 표시 장치(organic light emitting display: OLED), 전계 효과 표시 장치(field effect display: FED), 전기 영동 표시 장치(eletrophoretic display device)등이 있다.
이중에서 액정 표시 장치는 모니터와 텔레비전 등으로 널리 사용되고 있으며 플라스마 표시 장치는 대형 텔레비전으로 널리 사용되고 있고, 유기 전계 발광 표시 장치는 휴대폰 창 등에 이용되고 있으며 중대형 표시 장치에 응용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기타 전계 효과 표시 장치나 전기 영동 표시 장치도 모니터나 텔레비전 또는 전자 종이 등에 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 현재까지 알려져 있는 이상의 표시 장치들은 나름대로의 단점을 가지고 있다. 예를 들어, 액정 표시 장치의 경우 시야각이 좁고 응답 속도 느리며 제조 비용이 고가인 단점이 있으며 플라스마 표시 장치의 경우 화소를 일정 크기 이하로 만들기 어렵고 고전력 소비와 다량의 열을 방출하는 등의 단점이 있다. 종래의 평판 표시 장치들이 가지고 있는 여러 단점을 없앤 평판 표시 장치로서, 전계 구동 표시 장치(display device driven by electric filed)에 대한 연구가 진행되고 있다. 전계 구동 표시 장치(display device driven by electric filed)는 중력과 전기력을 이용하여 구동체의 위치를 조절하고, 이를 통하여 빛의 통과량을 조절함으로써 원하는 화상을 표시하는 표시 장치이다.
그러나, 전계 구동 표시 장치는 구동 전압이 인가된 경우만 화상을 표시하고 구동 전압을 인가하지 않은 경우에는 화상을 표시할 수 없다는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 구동 전압이 인가되지 않은 경우에도 화상을 표시할 수 있게 하여 인쇄물과 같은 보존성을 부여하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 개폐 구멍을 가지며 상기 개폐 구멍은 차광부 및 투과부로 이루어지는 구동 격벽, 상기 차광부 및 투과부의 경계선에 위치하고 있는 고정 격벽, 그리고 상기 각 개폐 구멍 내에 하나씩 배치되어 있는 복수의 구동체를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 전극 위에 형성되어 있으며 상기 차광부 및 투과부에 각각 위치하고 있는 차광막 및 투과막을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구동 격벽 위에 배치되어 있는 제2 기판, 그리고 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 전극을 더 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 차광부에 위치하는 차광 전극과 상기 투과부에 위치하는 투과 전극을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고정 격벽은 삼각 기둥 형상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 개폐 구멍의 높이는 상기 구동체의 지름과 상기 고정 격벽의 높이의 합보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 전극, 상기 차광 전극 및 투과 전극에 인가되는 구동 전압에 의해 상기 구동체의 위치가 결정되고, 상기 차광 전극 및 투과 전극으로 이루어진 제2 전극과 상기 제1 전극에는 서로 반대 극성의 구동 전압이 인가되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 전극 및 상기 투과 전극은 투과성 도전 물질로 이루어지며, 상기 차광 전극은 비투과성 도전 물질로 이루어지며, 상기 차광막은 비투과성 절연막이고, 상기 투과막은 투과성 절연막인 것이 바람직하다.
또한, 구동 전압 인가 시 상기 구동체는 상기 차광부와 투과부 사이를 이동하여 광을 개폐하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 차광 전극에 인가되는 구동 전압이 상기 투과 전극에 인가되는 구동 전압보다 큰 경우에는 상기 구동체는 상기 차광부에 위치하고, 상기 차광 전극에 인가되는 구동 전압이 상기 투과 전극에 인가되는 구동 전압보다 작은 경우에는 상기 구동체는 상기 투과부에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 구동 전압 차단 시 상기 구동체는 최종 위치에서 하강하여 상기 고정 격벽에 의해 고정되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치는 서로 대향하고 있는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판 및 제2 기판 위에 각각 형성되어 있는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 형성되어 있으며 복수의 개폐 구멍을 가지는 구동 격벽, 상기 각 개폐 구멍 내에 하나씩 배치되어 있는 복수의 구동체, 상기 제1 전극과 절연되어 상기 제1 전극 위에 위치하는 제1 고정 전극, 상기 제2 전극과 절연되어 상기 제2 전극 위에 위치하는 제2 고정 전극을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 전극 위에 형성되어 있는 제1 투과 절연막, 상기 제1 투과 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 제1 전극과 연결되어 있는 차광 전극을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 고정 전극은 상기 제1 투과 절연막 내부에 매립되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 전극 위에 형성되어 있는 제2 투과 절연막, 상기 제2 투과 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 제2 전극과 연결되어 있는 투과 전극을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 고정 전극은 상기 제2 투과 절연막 내부에 매립되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 개폐 구멍은 차광부 및 투과부로 이루어지며, 상기 차광 전극은 상기 차광부에 위치하고, 상기 투과 전극은 상기 투과부에 위치하는 것이 바람직하 다.
또한, 상기 구동체는 전하를 띤 비투과성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에는 반대 극성의 구동 전압이 인가되고, 상기 제1 전극 및 상기 차광 전극에 동일한 극성의 구동 전압이 인가되고, 상기 제2 전극 및 상기 투과 전극에 동일한 극성의 구동 전압이 인가되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 고정 전극에는 상기 제1 전극과 반대 극성의 고정 전압이 유도되고, 상기 제2 고정 전극에는 상기 제2 전극과 반대 극성의 고정 전압이 유도되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 전극, 상기 제1 고정 전극, 상기 제2 전극 및 상기 투과 전극은 투과성 도전 물질로 이루어지고, 상기 차광 전극은 비투과성 도전 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 구동 전압 인가 시 상기 구동체는 상기 차광부와 투과부 사이를 이동하여 광을 개폐하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 차광 전극에 인가되는 구동 전압의 극성이 상기 구동체의 전하 극성과 반대인 경우에는 상기 구동체는 상기 차광부에 위치하고, 상기 차광 전극에 인가되는 구동 전압의 극성이 상기 구동체의 전하 극성과 동일한 경우에는 상기 구동체는 상기 투과부에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 구동 전압 차단 시 상기 구동체는 최종 위치에서 상기 제1 고정 전극 및 제2 고정 전극에 유도되어 있는 전하에 의해 고정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 기판으로 표시를 위한 광을 공급하는 백라이트 유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구동체는 전하를 띤 전반사 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 구동체가 투과부에 위치하는 경우에 광이 전반사되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 구동체의 유동을 방지하는 고정 격벽이나 고정 전극을 형성함으로써 구동 전압이 인가되지 않은 경우에 마지막 구동 전압 인가시의 정보를 저장 및 화상을 표시할 수 있게 하여 인쇄물과 같은 보존성을 부여할 수 있다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 평면도이고, 도 2는 도 1의 전계구동 표시 장치를 Ⅱ-Ⅱ 선에 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치는 표시 패널(100)과 백라이트 유닛(400)을 포함한다.
표시 패널(100)은 광량을 조절하여 화상을 표시하는 부분으로써 제1 전극(121)이 형성된 하부 기판(110), 제2 전극(270)이 형성된 상부 기판(210), 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 위치하며 복수의 개폐 구멍(335)을 가지는 구동 격벽(330), 개폐 구멍(335)에 배치되어 있는 구동체(370)를 포함한다.
유리 등으로 이루어진 투명한 하부 기판(110) 위에 한 방향으로 신장되어 있는 제1 전극(121)이 나란하게 배열되어 있다. 제1 전극(121)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어질 수 있다. 제1 전극(121)은 사각 형상을 가지고 각 개폐 구멍(335)에 대응하여 형성될 수도 있다.
하부 기판(110) 위에는 각 제1 전극(121)에 인가되는 전압을 개별적으로 스위칭하기 위한 스위칭 소자(125)가 형성되어 있으며 제1 전극(121)과 연결되어 있다. 스위칭 소자(125)로 박막 트랜지스터가 이용될 수 있으며, 이 경우 박막 트랜지스터를 온 오프 하기 위한 주사 신호를 전달하는 게이트선(도시하지 않음)과 제1 전극(121)에 인가되는 계조 전압을 전달하는 데이터선(도시하지 않음)이 서로 교차하는 형태로 하부 기판(110) 위에 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터는 게이트 전 극, 소스 전극, 드레인 전극, 그리고 반도체를 포함할 수 있다. 제1 전극(121)은 한 방향으로 신장되어 있기 때문에 스위칭 소자(130)의 사용 개수를 줄일 수 있다.
하부 기판(110) 위에는 차광막(131)이 형성되어 있으며, 이 차광막(131)은 하부 기판(110) 중 제1 전극(121)이 형성되지 않은 부분에 형성되고, 제1 전극(121) 위의 일부에도 형성된다. 차광막(121)은 이웃하는 화소 사이에서 광이 섞이는 것을 방지하기 위해 비투과성 절연막으로 형성한다.
차광막(131) 위에는 개폐 구멍(335)을 가지는 구동 격벽(330)이 형성되어 있다. 구동 격벽(330)은 감광성 물질을 코팅, 노광 및 현상하여 형성할 수 있다. 구동 격벽(330)은 광이 투과하지 못하는 불투명 물질로 형성될 수 있다. 가령, 구동 격벽(330)을 검은색 물질로 형성하여 불필요한 광이 구동 격벽(330)을 투과하거나 구동 격벽(330)에 의하여 반사되어 표시 품질을 저하시키는 것을 예방할 수 있다.
개폐 구멍(335)은 직육면체 형상으로서, 그 횡단면은 직사각형 형상이다. 이러한 개폐 구멍(335)은 광이 차단되는 차광부(R)와 광이 투과할 수 있는 투과부(T)로 이루어진다. 차광부(R)에 대응하는 제1 전극(121) 위에는 차광막(131)이 형성되어 있고, 투과부(T)에 대응하는 제1 전극(121) 위에는 투과막(132)이 형성되어 있다. 투과막(132)은 투과성 절연막으로 형성할 수 있다. 차광부(R) 및 투과부(T)의 경계선에는 고정 격벽(140)이 위치하고 있으며, 구체적으로 차광막(131) 및 투과막(132)의 경계선 위에 고정 격벽(140)이 위치하고 있다. 고정 격벽(140)은 삼각 기둥 형상인 것이 바람직하다.
개폐 구멍(335)에는 전기적인 힘에 의해 위치가 결정되는 구형상의 구동 체(370)가 배치되어 있다. 구동체(370)는 양 또는 음의 전하를 가진다. 구동체(370)는 반사되는 광을 배제하기 위해 검은색의 비투과성 물질로 이루어질 수 있다. 여기서 구동체(370)의 크기는 수 마이크로미터(micrometer) 내지 수십 마이크로미터 정도이므로 수십 밀리볼트(mV) 내지 수 볼트(V) 정도의 전압으로 구동할 수 있으며 매우 빠른 속도로 동작할 것이므로 응답속도가 매우 빠르고 정밀한 조절이 가능한 표시 장치를 마련할 수 있다. 구동체(370)의 동작 속도는 무게에 반비례하므로 구동체(370)를 중심부에 공동(空洞)을 가지도록 형성하여 무게를 줄일 수도 있다.
개폐 구멍(335)의 폭(w)은 구동체(370)의 지름(d1)의 크기보다 크고, 개폐 구멍(335)의 높이(d3)는 구동체(370)의 지름(d1)과 고정 격벽(140)의 높이(d4)의 합보다 큰 것이 바람직하다. 따라서 구동 전압이 인가되는 경우 구동체(370)는 개폐 구멍(335) 공간에서는 고정 격벽(140)의 영향을 받지 않고 자유롭게 움직일 수 있다.
개폐 구멍(335)에는 아르곤, 네온, 헬륨 등의 불활성 기체(도시하지 않음)가 구동체(370)와 함께 들어 있다. 불활성 기체 대신 질소 또는 건조한 공기와 같이 구동체(370)가 가지는 전하를 보존하는데 적합한 다른 기체를 채울 수도 있다. 또한 개폐 구멍(335)을 진공 상태로 유지할 수도 있다.
구동 격벽(330) 위에는 상부 기판(210)이 결합된다. 상부 기판(210) 위에는 적색, 녹색 및 청색 등의 색필터(230)가 형성되어 있으며, 색필터(230) 위에는 이를 보호하기 위한 절연막(250)이 형성되어 있다. 그리고 절연막(250) 위에는 제2 전극(270)이 형성되어 있다. 제2 전극(270)은 차광부에 위치하는 차광 전극(271)과 투과부에 위치하는 투과 전극(272)으로 이루어진다. 차광 전극(271)과 투과 전극(272)은 서로 분리되어 있다. 차광 전극(271)은 비투과성 도전 물질로 이루어지고, 투과 전극(272)은 ITO나 IZO 등의 투과성 도전 물질로 이루어진다. 차광 전극(271)과 투과 전극(272) 위에는 이들을 보호하기 위한 절연막(290)이 형성된다. 절연막(290)은 투과성 물질로 형성될 수 있다.
백라이트 유닛(400)은 표시 패널(100)로 빛을 공급하는 부분으로써 광을 내는 램프(420), 선형 또는 점광원인 램프(420)가 발하는 광을 면광으로 전환하는 도광판(410) 및 도광판(410)에서 나오는 광을 모아 표시 영역인 개폐 구멍(335)으로 진행시키는 집광 렌즈(430)를 포함한다. 램프(420)로는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp)나 EEFL(external electrode fluorescent lamp) 등의 선형 광원이나, 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 등의 점형 광원이 사용될 수 있다. 또는 면광원을 사용할 수도 있으며 이 경우에는 도광판(410)을 생략할 수 있다. 또 집광 렌즈(430)는 도광판(410)의 표면에 직접 또는 하나의 층으로 형성되거나 별도의 필름 형태로 형성될 수도 있으며 표시 패널(100) 측에 하나의 층으로 형성되어 있을 수 있다.
백라이트 유닛(400)은 하부 기판(110) 측 또는 상부 기판(210) 측 중 어느 쪽에도 배치될 수 있다.
그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치에서 화상 표시 방법 및 구동 전압 차단 시 최종 구동 전압 인가시의 정보를 저장하는 방법에 대하여 도 2 및 도 3을 참고로 하여 설명한다.
도 3은 도 2의 전계 구동 표시 장치에 구동 전압이 차단된 경우의 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 전계 구동 표시 장치는 개폐 구멍(335)에 들어있는 구동체(370)에 전기력을 가하여 그 위치를 이동시킨다. 제1 전극(121), 차광 전극(271) 및 투과 전극(272)에 구동 전압이 인가되면 그들 사이에 전계가 형성되고 전하를 띠고 있는 구동체(370)가 전기력을 받아 개폐 구멍(335) 내부를 이동하게 된다. 제1 전극(121)과 제2 전극(270)에는 서로 반대 극성의 구동 전압이 인가된다. 따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 구동체(370)가 양의 전하를 띠는 경우에 제1 전극(121)이 양극이 되고 제2 전극(270)이 음극이 되면 구동체(370)는 제2 전극(270) 방향으로 이동하여 절연막(290)에 접촉하게 된다. 또한, 차광 전극(271)과 투과 전극(272)에는 서로 다른 크기의 동일 극성의 구동 전압이 인가된다. 따라서, 차광 전극(271)에 인가되는 구동 전압이 투과 전극(272)에 인가되는 구동 전압보다 큰 경우에는 구동체(370)는 큰 전기력이 작용하는 차광부(R)에 위치하고, 차광 전극(271)에 인가되는 구동 전압이 투과 전극(272)에 인가되는 구동 전압보다 작은 경우에는 구동체(370)는 큰 전기력이 작용하는 투과부(T)에 위치하게 된다. 이와 같이, 구동 전압 인가 시 구동체(370)는 차광부(R)와 투과부(T) 사이를 이동하여 백라이트 유닛(400)이 제공하는 광을 개폐함으로써 원하는 화상을 표시한다.
도 2에서 A부분은 구동체(370)가 차광부(R)에 위치함으로써 백라이트 유닛(400)에서 발생한 광이 그대로 통과하도록 하여 화이트 상태가 구현되고, B부분 은 구동체(370)가 투과부(T)에 위치함으로써 백라이트 유닛(400)에서 발생한 광이 구동체(370)에 의해 차단되도록 하여 블랙 상태가 구현된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기와 같이 화상 표시를 위해 제1 전극(121) 및 제2 전극(270)에 인가되던 구동 전압이 차단되는 경우에 구동체(370)는 중력에 의해 하강하여 투과막(132) 또는 차광막(131)에 접촉하게 된다. 이때, 투과막(132)과 차광막(131)의 경계선 상에 위치하는 고정 격벽(140)에 의해 구동체(370)는 구동 전압 차단 시의 위치 그대로 고정된다. 즉, 도 3에서 A'부분은 고정 격벽(140)에 의해 구동체(370)가 차광부(R)에 그대로 위치함으로써 백라이트 유닛(400)에서 발생한 광이 그대로 통과하도록 하여 화이트 상태가 구현되고, B'부분은 고정 격벽(140)에 의해 구동체(370)가 투과부(T)에 그대로 위치함으로써 백라이트 유닛(400)에서 발생한 광이 구동체(370)에 의해 차단되도록 하여 블랙 상태가 구현된다. 따라서, 최종 구동 전압 인가시의 정지 화상을 반영구적으로 보존할 수 있다.
상기한 바와 같이, 고정 격벽(140)을 이용하여 구동체(370)의 유동을 방지하여 최종 구동 전압 인가시의 정지 화상을 보존할 수 있으나, 별도의 고정 전극을 이용하여 구동체(370)의 유동을 방지할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 단면도이고, 도 5는 도 4의 전계 구동 표시 장치에서 구동 전압이 차단된 경우의 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치는 표시 패널(100)과 백라이트 유닛(400)을 포함한다. 표시 패널(100)은 광량을 조절하여 화상을 표시하는 부분으로써 제1 전극(121)이 형성된 하부 기 판(110), 제2 전극(270)이 형성된 상부 기판(210), 하부 기판(110)과 상부 기판(210) 사이에 위치하며 복수의 개폐 구멍(335)을 가지는 구동 격벽(330), 개폐 구멍(335)에 배치되어 있는 구동체(370)를 포함한다.
제1 전극(121)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어질 수 있다. 제1 전극(121)은 사각 형상을 가지고 각 개폐 구멍(335)에 대응하여 형성될 수도 있다.
하부 기판(110) 위에는 각 제1 전극(121)에 인가되는 전압을 개별적으로 스위칭하기 위한 스위칭 소자(125)가 형성되어 있으며 제1 전극(121)과 연결되어 있다. 스위칭 소자(125)로 박막 트랜지스터가 이용될 수 있으며, 이 경우 박막 트랜지스터를 온 오프 하기 위한 주사 신호를 전달하는 게이트선(도시하지 않음)과 제1 전극(121)에 인가되는 계조 전압을 전달하는 데이터선(도시하지 않음)이 서로 교차하는 형태로 하부 기판(110) 위에 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 그리고 반도체를 포함할 수 있다.
하부 기판(110) 위에는 차광막(131)이 형성되어 있으며, 이 차광막(131)은 하부 기판(110) 중 제1 전극(121)이 형성되지 않은 부분에 형성된다.
차광막(131) 위에는 개폐 구멍(335)을 가지는 구동 격벽(330)이 형성되어 있다. 구동 격벽(330)은 광이 투과하지 못하는 불투명 물질로 형성될 수 있다. 개폐 구멍(335)은 직육면체 형상으로서, 그 횡단면은 직사각형이다. 이러한 개폐 구멍(335)은 광이 차단되는 차광부(R)와 광이 투과할 수 있는 투과부(T)로 이루어진다.
제1 전극(121) 위에는 제1 투과 절연막(122)이 형성되어 있고, 제1 투과 절연막(122) 위에는 차광 전극(123)이 형성되어 있다. 제1 전극(121)은 제1 투과 절연막(122)을 관통하여 차광 전극(123)과 연결되어 있다. 제1 투과 절연막(122) 내부에는 제1 고정 전극(160)이 매립되어 있으며, 제1 고정 전극(160)은 제1 전극(121)과 절연되어 제1 전극(121) 위에 위치하고 있다. 차광 전극(123)은 비투과성 도전 물질로 이루어지고, 제1 고정 전극(160)은 ITO나 IZO 등의 투과성 도전 물질로 이루어진다. 차광 전극(123)은 차광부(R)에 위치하고, 제1 고정 전극(160)은 차광부(R)와 투과부(T)에 걸쳐 위치하고 있다.
개폐 구멍(335)에는 전기적인 힘에 의해 위치가 결정되는 구형상의 구동체(370)가 배치되어 있다. 구동체(370)는 양 또는 음의 전하를 가진다. 구동체(370)는 반사되는 광을 배제하기 위해 비투과성 물질로 이루어질 수 있다.
개폐 구멍(335)의 높이(d3)와 폭(w)은 구동체(370)의 지름(d1)의 크기보다 큰 것이 바람직하다. 따라서 구동 전압이 인가되는 경우 구동체(370)는 개폐 구멍(335) 공간에서 자유롭게 움직일 수 있다.
구동 격벽(330) 위에는 상부 기판(210)이 결합된다. 상부 기판(210) 위에는 적색, 녹색 및 청색 등의 색필터(230)가 형성되어 있으며, 색필터(230) 위에는 제2 전극(270)이 형성되어 있고, 제2 전극(270) 위에는 제2 투과 절연막(251)이 형성되어 있고, 제2 투과 절연막(251) 위에는 투과 전극(272)이 형성되어 있다. 제2 전극(270)은 제2 투과 절연막(251)을 관통하여 투과 전극(272)과 연결되어 있다. 제2 투과 절연막(251) 내부에는 제2 고정 전극(260)이 매립되어 있으며, 제2 고정 전 극(260)은 제2 전극(270)과 절연되어 제2 전극(270) 위에 위치하고 있다. 투과 전극(272) 및 제2 고정 전극(260)은 ITO나 IZO 등의 투과성 도전 물질로 이루어진다. 투과 전극(272)은 제2 전극(270)과 동일한 물질로 동시에 형성할 수도 있다. 투과 전극(272)은 투과부(T)에 위치하고, 제2 고정 전극(260)은 차광부(R)와 투과부(T)에 걸쳐 위치하고 있다.
백라이트 유닛(400)은 표시 패널(100)로 빛을 공급하는 부분으로써 광을 내는 램프(420), 선형 또는 점광원인 램프(420)가 발하는 광을 면광으로 전환하는 도광판(410) 및 도광판(410)에서 나오는 광을 모아 표시 영역인 개폐 구멍(335)으로 진행시키는 집광 렌즈(430)를 포함한다. 백라이트 유닛(400)은 하부 기판(110) 측 또는 상부 기판(210) 측 중 어느 쪽에도 배치될 수 있다.
그러면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치에서 화상 표시 방법 및 구동 전압 차단 시 최종 구동 전압 인가시의 정보를 저장하는 방법에 대하여 도 4 및 도 5를 참고로 하여 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 전계 구동 표시 장치는 개폐 구멍(335)에 들어있는 구동체(370)에 전기력을 가하여 그 위치를 이동시킨다. 제1 전극(121) 및 이에 연결된 차광 전극(123)과 제2 전극(270) 및 이에 연결된 투과 전극(272)에 구동 전압이 인가되면 그들 사이에 전계가 형성되고 전하를 띠고 있는 구동체(370)가 전기력을 받아 개폐 구멍(335) 내부를 이동하게 된다. 제1 전극(121)과 제2 전극(270)에는 서로 반대 극성의 구동 전압이 인가되고, 제1 전극(121) 및 차광 전극(123)에는 동일한 극성의 구동 전압이 인가되고, 제2 전극(270) 및 투과 전극(272)에는 동 일한 극성의 구동 전압이 인가된다. 따라서, 도 4의 A부분에 도시한 바와 같이, 구동체(370)가 양의 전하를 띠는 경우에 제1 전극(121) 및 차광 전극(123)이 음극이 되고 제2 전극(270) 및 투과 전극(272)이 양극이 되면 구동체(370)는 차광 전극(123) 방향으로 이동하여 차광부(R)에 위치하게 된다. 이 때, 제1 고정 전극(160)에는 정전기 유도에 의해 제1 전극(121)과 반대 극성의 전하가 유도되므로 제1 고정 전극(160)은 양의 전하를 띠게 되고, 제2 고정 전극(260)에는 제2 전극(270)과 반대 극성의 전하가 유도되므로 제2 고정 전극(260)은 음의 전하를 띠게 된다.
그리고, 도 4의 B부분에 도시한 바와 같이, 구동체(370)가 양의 전하를 띠는 경우에 제1 전극(121) 및 차광 전극(123)이 양극이 되고 제2 전극(270) 및 투과 전극(272)이 음극이 되면 구동체(370)는 투과 전극(272) 방향으로 이동하여 투과부(T)에 위치하게 된다. 이 때, 제1 고정 전극(160)에는 제1 전극(121)과 반대 극성의 전하가 유도되므로 제1 고정 전극(160)은 음의 전하를 띠게 되고, 제2 고정 전극(260)에는 제2 전극(270)과 반대 극성의 전하가 유도되므로 제2 고정 전극(260)은 양의 전하를 띠게 된다.
이와 같이, 구동 전압 인가 시 구동체(370)는 차광부(R)와 투과부(T) 사이를 이동하여 백라이트 유닛(400)이 제공하는 광을 개폐함으로써 원하는 화상을 표시한다.
도 4에서 A부분은 구동체(370)가 차광부(R)에 위치함으로써 백라이트 유닛에서 발생한 광이 그대로 통과하도록 하여 화이트 상태가 구현되고, B부분은 구동 체(370)가 투과부(T)에 위치함으로써 백라이트 유닛에서 발생한 광이 구동체(370)에 의해 차단되도록 하여 블랙 상태가 구현된다.
한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 화상 표시를 위해 제1 전극(121) 및 제2 전극(270)에 인가되던 구동 전압이 차단되는 경우에 구동체(370)는 제1 고정 전극(160) 및 제2 고정 전극(260)에 유도된 전하에 의해 일정 시간동안 구동 전압 차단 시의 위치 그대로 고정된다. 즉, 도 3에서 A'부분은 제1 고정 전극(160) 및 제2 고정 전극(260)에 의해 구동체(370)가 차광부(R)에 그대로 위치함으로써 백라이트 유닛(400)에서 발생한 광이 그대로 통과하도록 하여 화이트 상태가 구현되고, B'부분은 제1 고정 전극(160) 및 제2 고정 전극(260)에 의해 구동체(370)가 투과부(T)에 그대로 위치함으로써 백라이트 유닛(400)에서 발생한 광이 구동체(370)에 의해 차단되도록 하여 블랙 상태가 구현된다. 따라서, 최종 구동 전압 인가시의 정지 화상을 제1 고정 전극(160) 및 제2 고정 전극(260)에 유도되는 전하를 이용하여 일정시간동안 보존할 수 있다. 이 경우 중력이나 기타 외력에 관계없이 일정 시간 동안 최종 화상을 보존할 수 있다.
상기에서 백라이트 유닛(400)이 제공하는 광을 개폐함으로써 원하는 화상을 표시하는 투과형 전계 구동 표시 장치에 대해 설명하였으나, 외부광을 개폐함으로써 원하는 화상을 표시하는 반사형 전계 구동 표시 장치의 경우에도 별도의 고정 전극을 이용하여 구동체(370)의 유동을 방지하는 구조를 적용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 단면도이고, 도 7은 도 6의 전계 구동 표시 장치에서 구동 전압이 차단된 경우의 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시한 투과형 전계 구동 표시 장치와 구조는 거의 동일하며, 구동체(370)가 전하를 띤 전반사 물질로 이루어지고, 백라이트 유닛이 설치되지 않는 점이 투과형 전계 구동 표시 장치와 다르다.
도 6의 A부분과 같이, 구동체(370)가 차광부(R)에 위치하는 경우에는 외부 광이 투과부(T)를 통과하여 반사되지 않으므로 블랙 상태가 구현되고, 도 6의 B부분과 같이, 구동체(370)가 투과부(T)에 위치하는 경우에는 외부 광이 전반사 물질로 된 구동체(370)에 의해 전부 반사되므로 화이트 상태가 구현된다.
한편, 도 7에 도시한 바와 같이, 화상 표시를 위해 제1 전극(121) 및 제2 전극(270)에 인가되던 구동 전압이 차단되는 경우에 구동체(370)는 제1 고정 전극(160) 및 제2 고정 전극(260)에 유도된 전하에 의해 일정 시간동안 구동 전압 차단 시의 위치 그대로 고정된다. 즉, 도 7에서 A'부분은 제1 고정 전극(160) 및 제2 고정 전극(260)에 의해 구동체(370)가 차광부(R)에 그대로 위치함으로써 외부 광이 투과부(T)를 통과하여 반사되지 않으므로 블랙 상태가 구현되고, B'부분은 제1 고정 전극(160) 및 제2 고정 전극(260)에 의해 구동체(370)가 투과부(T)에 그대로 위치함으로써 외부 광이 전반사 물질로 된 구동체(370)에 의해 전부 반사되므로 화이트 상태가 구현된다. 따라서, 최종 구동 전압 인가시의 정지 화상을 제1 고정 전극(160) 및 제2 고정 전극(260) 사이의 전압에 의해 일정시간동안 보존할 수 있다. 이 경우 중력이나 기타 외력에 관계없이 일정 시간 동안 최종 화상을 보존할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치는 구동체의 유동 을 방지하는 고정 격벽이나 고정 전극을 형성함으로써 구동 전압이 차단되는 경우에 마지막 구동 전압 인가시의 최종 화상 및 정보를 보존할 수 있게 하여 인쇄물과 같은 보존성을 부여할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 전계구동 표시 장치를 Ⅱ-Ⅱ 선에 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 2의 전계구동 표시 장치에서 구동 전압이 차단된 경우의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 도 4의 전계구동 표시 장치에서 구동 전압이 차단된 경우의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 단면도이다.
도 7은 도 6의 전계구동 표시 장치에서 구동 전압이 차단된 경우의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
121: 제1 전극 131: 차광막
132: 투과막 140: 고정 격벽
160: 제1 고정 전극 260: 제2 고정 전극
270: 제2 전극 330: 구동 격벽
335: 개폐 구멍

Claims (30)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 복수의 개폐 구멍을 가지며 상기 개폐 구멍은 차광부 및 투과부로 이루어지는 구동 격벽,
    상기 차광부 및 투과부의 경계선에 위치하고 있는 고정 격벽, 그리고
    상기 각 개폐 구멍 내에 하나씩 배치되어 있는 복수의 구동체
    를 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 전극 위에 형성되어 있으며 상기 차광부 및 투과부에 각각 위치하고 있는 차광막 및 투과막을 더 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 구동 격벽 위에 배치되어 있는 제2 기판, 그리고
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 전극
    을 더 포함하고,
    상기 제2 전극은 상기 차광부에 위치하는 차광 전극과 상기 투과부에 위치하는 투과 전극을 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 고정 격벽은 삼각 기둥 형상인 전계 구동 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 개폐 구멍의 높이는 상기 구동체의 지름과 상기 고정 격벽의 높이의 합보다 큰 전계 구동 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 전극, 상기 차광 전극 및 투과 전극에 인가되는 구동 전압에 의해 상기 구동체의 위치가 결정되는 전계 구동 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 차광 전극 및 투과 전극으로 이루어진 제2 전극과 상기 제1 전극에는 서로 반대 극성의 구동 전압이 인가되는 전계 구동 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 전극 및 상기 투과 전극은 투과성 도전 물질로 이루어지는 전계 구동 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 차광 전극은 비투과성 도전 물질로 이루어지는 전계 구동 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 차광막은 비투과성 절연막이고, 상기 투과막은 투과성 절연막인 전계 구동 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    구동 전압 인가 시 상기 구동체는 상기 차광부와 투과부 사이를 이동하여 광을 개폐하는 전계 구동 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 차광 전극에 인가되는 구동 전압이 상기 투과 전극에 인가되는 구동 전압보다 큰 경우에는 상기 구동체는 상기 차광부에 위치하고,
    상기 차광 전극에 인가되는 구동 전압이 상기 투과 전극에 인가되는 구동 전압보다 작은 경우에는 상기 구동체는 상기 투과부에 위치하는 전계 구동 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    구동 전압 차단 시 상기 구동체는 최종 위치에서 하강하여 상기 고정 격벽에 의해 고정되는 전계 구동 표시 장치.
  14. 서로 대향하고 있는 제1 기판 및 제2 기판,
    상기 제1 기판 및 제2 기판 위에 각각 형성되어 있는 제1 전극 및 제2 전극,
    상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 형성되어 있으며 복수의 개폐 구멍을 가지는 구동 격벽,
    상기 각 개폐 구멍 내에 하나씩 배치되어 있는 복수의 구동체,
    상기 제1 전극과 절연되어 상기 제1 전극 위에 위치하는 제1 고정 전극,
    상기 제2 전극과 절연되어 상기 제2 전극 위에 위치하는 제2 고정 전극
    을 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 제1 전극 위에 형성되어 있는 제1 투과 절연막,
    상기 제1 투과 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 제1 전극과 연결되어 있는 차광 전극
    을 더 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제1 고정 전극은 상기 제1 투과 절연막 내부에 매립되어 있는 전계 구동 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 제2 전극 위에 형성되어 있는 제2 투과 절연막,
    상기 제2 투과 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 제2 전극과 연결되어 있는 투과 전극
    을 더 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 제2 고정 전극은 상기 제2 투과 절연막 내부에 매립되어 있는 전계 구동 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 개폐 구멍은 차광부 및 투과부로 이루어지며, 상기 차광 전극은 상기 차광부에 위치하고, 상기 투과 전극은 상기 투과부에 위치하는 전계 구동 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 구동체는 전하를 띤 비투과성 물질로 이루어진 전계 구동 표시 장치.
  21. 제20항에서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에는 반대 극성의 구동 전압이 인가되고, 상기 제1 전극 및 상기 차광 전극에 동일한 극성의 구동 전압이 인가되고, 상기 제2 전극 및 상기 투과 전극에 동일한 극성의 구동 전압이 인가되는 전계 구동 표시 장치.
  22. 제21항에서,
    상기 제1 고정 전극에는 상기 제1 전극과 반대 극성의 고정 전압이 유도되고, 상기 제2 고정 전극에는 상기 제2 전극과 반대 극성의 고정 전압이 유도되는 전계 구동 표시 장치.
  23. 제22항에서,
    상기 제1 전극, 상기 제1 고정 전극, 상기 제2 전극 및 상기 투과 전극은 투과성 도전 물질로 이루어지는 전계 구동 표시 장치.
  24. 제23항에서,
    상기 차광 전극은 비투과성 도전 물질로 이루어지는 전계 구동 표시 장치.
  25. 제24항에서,
    구동 전압 인가 시 상기 구동체는 상기 차광부와 투과부 사이를 이동하여 광을 개폐하는 전계 구동 표시 장치.
  26. 제25항에서,
    상기 차광 전극에 인가되는 구동 전압의 극성이 상기 구동체의 전하 극성과 반대인 경우에는 상기 구동체는 상기 차광부에 위치하고,
    상기 차광 전극에 인가되는 구동 전압의 극성이 상기 구동체의 전하 극성과 동일한 경우에는 상기 구동체는 상기 투과부에 위치하는 전계 구동 표시 장치.
  27. 제26항에서,
    구동 전압 차단 시 상기 구동체는 최종 위치에서 상기 제1 고정 전극 및 제2 고정 전극에 유도되어 있는 전하에 의해 고정되는 전계 구동 표시 장치.
  28. 제27항에서,
    상기 제1 기판으로 표시를 위한 광을 공급하는 백라이트 유닛을 더 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  29. 제28항에서,
    상기 구동체는 전하를 띤 전반사 물질로 이루어진 전계 구동 표시 장치.
  30. 제29항에서,
    상기 구동체가 투과부에 위치하는 경우에 광이 전반사되는 전계 구동 표시 장치.
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