KR20110069361A - 전기영동 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

우수한 반사율 및 화소 전압 홀딩 특성을 가짐과 동시에, 수직 크로스토크(vertical crosstalk), 킥백 전압(kickback voltage: ΔVp), 전기영동 필름의 비정상 구동 등으로 인한 화질 저하 및 화질 불량을 방지할 수 있는 전기영동 표시 장치가 개시된다. 본 발명의 전기영동 표시 장치는, 게이트 라인, 데이터 라인 및 스위칭 소자가 각각 형성된 기판; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 중첩되도록 상기 게이트 라인 및 데이터 라인 상에 형성된 유전막; 및 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하며, 상기 화소 전극은 상기 게이트 라인과 데이터 라인 그 어느 것과도 중첩되지 않는다.
전기영동, 화소 전극, 유전막

Description

전기영동 표시 장치{Electrophoretic Display Apparatus}
본 발명은 전기영동 표시 장치에 관한 것이다.
전기영동 표시 장치는 전자 책(e-book)의 제조에 사용되고 있는 평판 표시장치 중 하나로서, 전기영동 필름 및 상기 전기영동 필름을 화소별로 구동시키기 위한 TFT 기판을 포함한다.
전기영동 표시 장치의 경우, 서로 대향하는 2개의 전극 사이에 전기영동 분산액이 위치한다. 마이크로캡슐 방식에서는, 전기영동 분산액을 내부에 저장하고 있는 복수 개의 마이크로캡슐들이 상기 2개의 전극 사이에서 층을 형성한다. 마이크로컵 방식에서는 전기영동 분산액이 격벽에 의해 화소별로 구획된다. 두 전극에 인가되는 전압에 의해 전기영동 분산액에 포함되어 있는 착색된 대전 입자가 전기영동(electrophoresis)에 의해 반대 극성의 전극으로 이동함으로써 화상이 표시된다.
전기영동 표시 장치는 쌍안정성(bistability)을 갖고 있어 인가된 전압이 제거되어도 원래의 이미지를 장시간 보존할 수 있다. 즉 전기영동 표시 장치는 지속적으로 전압을 인가하지 않아도 일정 화면을 장기간 유지할 수 있기 때문에 화면의 신속한 교환이 요구되지 않는 전자 책 분야에 특히 적합하다. 또한, 전기영동 표시 장치는 액정 표시 장치와는 달리 시야각(viewing angle)에 대한 의존성이 없을 뿐만 아니라 종이와 유사한 정도로 눈에 편안한 화상을 제공할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
이러한 전기영동 표시 장치는 외부로부터의 빛을 이용하는 반사형 표시 장치이기 때문에 높은 반사율(reflectivity)을 가질 것이 요구된다.
본 발명의 관점은, 우수한 반사율 및 화소 전압 홀딩 특성을 가짐과 동시에, 수직 크로스토크(vertical crosstalk), 킥백 전압(kickback voltage: ΔVp), 전기영동 필름의 비정상 구동 등으로 인한 화질 저하 및 화질 불량을 방지할 수 있는 전기영동 표시 장치를 제공하는 것이다.
위에서 언급된 본 발명의 관점 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이 밖에도, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악되어질 수도 있을 것이다.
위와 같은 본 발명의 관점에 따라, 게이트 라인, 데이터 라인 및 스위칭 소자가 각각 형성된 기판; 상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 중첩되도록 상기 게이트 라인 및 데이터 라인 상에 형성된 유전막; 및 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하며, 상기 화소 전극은 상기 게이트 라인과 데이터 라인 그 어느 것과도 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시 장치가 제공된다.
상기 유전막은 낮은 유전 상수를 갖는 유기물, 예를 들면 포토아크릴로 형성될 수 있다.
상기 전기영동 표시 장치는 상기 기판과 상기 화소 전극 사이에 스토리지 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 스위칭 소자는, 상기 게이트 라인으로부터 분지된 게이트 전극, 상기 데이터 라인으로부터 분지된 소스 전극, 및 드레인 전극을 포함하고, 상기 화소 전극은 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 드레인 전극은 상기 스토리지 전극과 중첩됨으로써 스토리지 커패시터 전극으로서의 기능을 수행할 수 있다.
선택적으로, 상기 드레인 전극 대신에, 상기 화소 전극이 상기 스토리지 전극과 중첩됨으로써 스토리지 커패시터 전극으로서의 기능을 수행할 수 있다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 전기영동 표시 장치는 극대화된 크기의 화소 전극을 가짐으로써 우수한 반사율을 나타낸다.
또한, 본 발명의 전기영동 표시 장치는 수직 크로스토크(vertical crosstalk), 킥백 전압(kickback voltage: ΔVp), 전기영동 필름의 비정상 구동 등으로 인한 화질 저하 및 화질 불량을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 전기영동 표시 장치는 우수한 스토리지 커패시턴스를 확보함으로써 우수한 화소 전압 홀딩 특성을 나타낸다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기영동 표시 장치 및 그 제조방법의 실시예들을 상세하게 설명한다.
본 발명의 기술적 사상은 컬러 구현 여부와 관계없이 모든 전기영동 표시 장치에 적용될 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 흑백만을 구현하는 모노 타입의 전기영동 표시 장치를 예로 들어 본 발명을 설명하기로 한다. 즉, 아래에서 개시되는 본 발명의 기술적 사상은, 컬러필터를 추가로 포함하는 전기영동 표시 장치는 물론이고, 전기영동 분산액 내의 대전 입자가 적색, 청색, 녹색 또는 백색으로 착색된 전기영동 표시 장치의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은 마이크로캡슐(microcapsule) 방식은 물론이고 마이크로컵(microcup) 방식의 전기영동 표시 장치 모두에 동일하게 적용될 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 마이크로캡슐 방식의 전기영동 표시 장치를 예로 들어 본 발명을 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물의 "상에" 또는 "아래에" 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 다만, "바로 위에" 또는 "바로 아래에"라는 용어가 사용될 경우에는, 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 것으로 제한되어 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물에 "중첩"된다 함은, 기판에 수직인 방향으로 바라 보았을 때 이 구조물들이 중첩됨을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시 장치를 간략하게 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시 장치는, 전기영동 표시 패널(10), 데이터 구동부(20), 게이트 구동부(30), 및 타이밍 컨트롤러(40)를 포함한다.
전기영동 표시 패널(10)에는 데이터 라인들(D1 내지 Dm)과 게이트 라인들(G1 내지 Gn)이 서로 교차하고, 이러한 교차 구조로 인해 m×n개의 화소(11)들이 매트릭스 타입으로 배열된다. 데이터 라인들(D1 내지 Dm)과 게이트 라인들(G1 내지 Gn)이 교차하는 영역마다 스위칭 소자(SW)들이 형성되어 있다. 상기 스위칭 소자(SW)는 박막트랜지스터일 수 있으며, 이하에서는 박막트랜지스터를 예로 들어 설명한다. 각각의 박막트랜지스터(SW)는 게이트 전극, 소스 전극, 및 드레인 전극을 갖는다. 게이트 전극은 게이트 라인들(G1 내지 Gn) 중 하나에 접속되고, 소스 전극은 데이터 라인들(D1 내지 Dm) 중 하나에 접속되며, 드레인 전극은 해당 화소(11)의 화소 전극에 접속된다.
스캔 펄스가 게이트 라인(G1 내지 Gn)을 통해 해당 라인에 접속되어 있는 스위칭 소자(SW)들에 공급되면, 박막트랜지스터(SW)들이 상기 스캔 펄스에 응답하여 턴-온(turn-on)됨으로써 데이터 라인들(D1 내지 Dm)을 통해 공급되는 데이터 전압이 대응하는 화소(11)들의 화소 전극들로 인가된다.
화소 전극은 공통 전극과 함께 전기영동 커패시터(Cep)를 형성함과 동시에 스토리지 전극과 함께 스토리지 커패시터(Cst)를 형성한다.
화소 전극과 공통 전극 사이에는 착색된 대전 입자들을 포함하는 전기영동 분산액이 존재한다. 따라서, 이 두 전극들에 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)이 각각 인가될 경우, 전기영동 분산액에 포함되어 있는 착색된 대전 입자들이 전기영동(electrophoresis)에 의해 반대 극성의 전극으로 각각 이동함으로써 해당 화소(11)에 화상이 표시된다.
한편, 게이트 전극에 인가되는 게이트 전압이 오프될 때 박막트랜지스터에 형성되는 기생 커패시턴스에 의해 소위 "킥백(kickback) 전압"이라는 전압 강하가 발생하게 된다. 킥백 전압은 전기영동 표시 장치의 화소 전압 홀딩 특성을 나쁘게 하여 반사율 및 명암비의 저하를 야기한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 이러한 킥백 전압에 의한 화질 저하를 최소화하기 위한 것이다.
데이터 구동부(20)는 소스 구동부라고도 지칭되며, 타이밍 컨트롤러(40)의 제어 하에, 표시하고자 하는 계조에 대응하는 데이터 전압을 데이터 라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다.
게이트 구동부(30)는 스캔 구동부라고도 지칭되며, 타이밍 컨트롤러(40)의 제어에 따라 박막트랜지스터(SW)들의 스위칭 동작을 제어하기 위한 스캔 펄스를 게이트 라인들(G1 내지 Gn)에 공급한다.
타이밍 컨트롤러(40)는 외부의 그래픽 제어기(미도시)로부터 수직/수평 동기신호(Vsync/Hsync), 클럭신호(CLK) 등을 제공받아 데이터 구동부(20) 및 게이트 구 동부(30)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호를 발생시킨다. 또한, 타이밍 컨트롤러(40)는 그래픽 제어기로부터 화상 데이터를 수신하고, 수신한 화상 데이터에 대응하는 데이터 전압의 구동 파형을 룩업 테이블(lookup table), 프레임 카운터 등을 이용하여 결정하며, 이렇게 결정된 데이터 전압의 구동 파형에 대응하는 디지털 데이터를 데이터 구동부(20)에 전송한다.
이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 의한 전기영동 표시 장치를 설명한다.
도 2는 발명의 제1 실시예에 따른 전기영동 표시 장치의 평면도이고, 도 3은 도 2의 I-I' 라인을 따라 절단한 전기영동 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전기영동 표시 장치는 기판(110)을 포함한다. 상기 기판(110) 상에 게이트 라인(121), 상기 게이트 라인(121)으로부터 분지된 게이트 전극(122), 및 스토리지 전극(123)이 형성되어 있다.
상기 게이트 라인(121), 게이트 전극(122) 및 스토리지 전극(123)을 포함하는 기판(110)의 전면(entire area) 상에 게이트 절연막(130)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(130)은 질화규소(SiNx) 막(이하, '질화막'이라 칭함)일 수 있다.
상기 게이트 절연막(130) 상에 반도체층(140), 데이터 라인(151), 상기 데이터 라인(151)으로부터 분지된 소스 전극(152), 및 드레인 전극(153)이 형성되어 있다. 상기 반도체층(140)은 상기 게이트 전극(122)에 대응하는 게이트 절연막(130)의 영역 상에 형성되어 있다. 상기 데이터 라인(151)은 상기 게이트 라인(121)과 교차되는 방식으로 형성되어 있다. 상기 소스 전극(152) 및 드레인 전극(153)은 서 로 이격되게 형성되어 있으며, 상기 반도체층(140)과 부분적으로 중첩되어 있다. 상기 게이트 전극(122), 게이트 절연막(130), 반도체층(140), 소스 전극(152), 및 드레인 전극(153)은 스위칭 소자(SW)를 이룬다.
상기 데이터 라인(151), 스위칭 소자(SW), 및 게이트 절연막(130) 상에 제1 보호막(160)이 형성되어 있다. 상기 제1 보호막(160)은 질화막일 수 있다.
상기 제1 보호막 상에는 유전막(170)이 형성되어 있다. 상기 유전막(170)은 게이트 라인(121) 및 데이터 라인(151)과 중첩되어 있다.
한편, 스토리지 커패시터(Cst)를 구성하는 화소 전극(190)과 스토리지 전극(123) 사이에 상기 유전막(170)이 존재하게 되면 스토리지 커패시턴스의 저하가 유발되기 때문에, 상기 유전막(170)은 스토리지 전극(123)과는 중첩되지 않는다.
상기 유전막(170) 및 상기 제1 보호막(160) 상에 제2 보호막(180) 및 화소 전극(190)이 순차적으로 형성되어 있다. 상기 화소 전극(190)은 제1 보호막(160), 유전막(170), 및 제2 보호막(180)을 관통하는 관통 홀을 통해 드레인 전극(153)과 접속된다.
베이스 필름(210), 공통 전극(220), 복수개의 마이크로캡슐(230), 및 점착층(240)이 순차적으로 적층된 전기영동 필름(200)이 위와 같은 구조의 TFT 기판 상에 부착되어 있다.
상기 공통 전극(220) 및 화소 전극(190)에 공통 전압 및 데이터 전압이 각각 인가되면 마이크로캡슐(230) 내의 대전 입자들(231, 232)이 전기영동에 의해 이동함으로써 화상이 표현된다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 의하면, 상기 화소 전극(190)은 게이트 라인(121), 데이터 라인(151), 및 스위칭 소자(SW)를 모두 커버하도록 형성된다. 이와 같은 구조에 의해 화소 전극(190)의 면적이 극대화될 수 있고, 그 결과 전기영동 표시 장치의 반사율을 증가시킬 수 있다. 게다가, 화소 전극(190)이 게이트 라인(121) 및 데이터 라인(151)을 모두 커버하기 때문에 게이트 라인(121) 및 데이터 라인(151) 상부에 위치하는 전기영동 필름 내의 대전 입자가 비정상적으로 구동되는 것을 방지할 수 있다.
다만, 본 발명의 제1 실시예와 같이 화소 전극(190)이 게이트 라인(121) 및 데이터 라인(151)과 중첩될 경우 매우 큰 기생 커패시턴스(Cgp, Cdp)가 발생한다는 문제점이 있다. 화소 전극(190)과 데이터 라인(151)의 중첩에 의해 발생하는 기생 커패시턴스(Cdp)는 수직 크로스토크(crosstalk)를 유발하는데, 이는 화질 불량의 원인이 된다. 화소 전극(190)과 게이트 라인(121)의 중첩에 의해 발생하는 기생 커패시턴스(Cgp)는 킥백 전압((kickback voltage: ΔVp)을 유발하는데, 이는 화소 전압 홀딩 특성을 나쁘게 하여 전기영동 표시 장치의 반사율 및 명암비 저하를 야기한다.
본 발명의 제1 실시예의 경우, 화소 전극(190)과 게이트 라인(121) 사이 및 화소 전극(190)과 데이터 라인(151) 사이에 낮은 유전 상수를 갖는 유전막(170)이 개재되어 있기 때문에 이러한 기생 커패시턴스(Cgp, Cdp)가 어느 정도 낮아질 수는 있다. 그러나, 커패시턴스는 커패시터 전극을 구성하는 금속 층들의 중첩 면적과 이들 사이에 위치하는 막의 두께에 의해 결정되는 것이기 때문에 공정 편차의 영향 을 많이 받는다. 결국, 본 발명의 제1 실시예의 경우 불가피한 공정 편차로 인해 기생 커패시턴스(Cgp, Cdp)의 정확한 제어가 어렵다는 단점이 있다.
본 발명의 제2 실시예는 위와 같은 제1 실시예의 단점을 보완하기 위한 것이다. 본 발명의 제2 실시예에 의하면, 화소 전극(190)이 게이트 라인(121)과 데이터 라인(151) 그 어느 것과도 중첩되지 않도록 함으로써 기생 커패시턴스(Cgp, Cdp)로 인한 문제점을 원천적으로 제거할 수 있다.
더욱 상세히 설명하면, 제1 실시예의 화소 전극(190)이 그 대면적을 유지하면서 게이트 라인(121)과 데이터 라인(151) 그 어느 것과도 중첩되지 않도록 평행 이동한다면, 화소 전극(190)의 대면적 덕분에 우수한 반사율이 여전히 담보될 수 있을 뿐만 아니라 기생 커패시턴스(Cgp, Cdp)로 인한 킥백 전압 유발 및 화소 전압 홀딩 특성 저하를 방지할 수 있다.
화소 전극(190)이 게이트 라인(121)과 데이터 라인(151) 그 어느 것과도 중첩하지 않는다고 하더라도, 낮은 유전 상수를 갖는 유전막(170)이 게이트 라인(121) 및 데이터 라인(151)을 커버하기 때문에 게이트 라인(121) 및 데이터 라인(151)의 영향으로 그 상부에 위치하는 전기영동 필름 내의 대전 입자가 비정상적으로 구동되는 것은 충분히 방지될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 제2 실시예에 의하면, 화소 전극(190)이 게이트 라인(121)과 데이터 라인(151) 그 어느 것과도 중첩하지 않기 때문에, 즉 화소 저극(190) 하부에 게이트 라인(121)과 데이터 라인(151)이 존재하지 않기 때문에 스토리지 전극(123)을 화소 전극(190)의 면적과 거의 동일한 면적을 갖도록 확대할 수 있다. 이러한 스토리지 전극(123)의 면적 확대는 스토리지 커패시턴스의 증가를 가져오고, 결국 전기영동 표시 장치의 화소 전압 홀딩 특성을 향상시킨다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기영동 표시 장치의 평면도이고, 도 5는 도 4의 I-I' 라인을 따라 절단한 전기영동 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 전기영동 표시 장치는 기판(110)을 포함한다. 상기 기판(110)은 유리 기판일 수 있으나, 전기영동 표시 장치에 유연성(flexibility)을 부여하기 위하여 플라스틱 기판 또는 금속 기판이 사용될 수도 있다. 기판(110)은 화상이 표시되는 면의 반대 측에 위치하므로 투명성을 가질 필요는 없다.
상기 기판(110) 상에 게이트 라인(121), 상기 게이트 라인(121)으로부터 분지된 게이트 전극(122), 및 스토리지 전극(123)이 형성되어 있다. 게이트 라인(121), 게이트 전극(122) 및 스토리지 전극(123)은 비저항(resistivity)이 낮은 은(Ag), 알루미늄(Al), 또는 이들의 합금(alloy)으로 이루어진 단일막이거나, 또는 이러한 단일막에 더하여 전기적 특성이 우수한 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 또는 탄탈륨(Ta)으로 이루어진 막을 더 포함하는 다층막일 수 있다.
상기 게이트 라인(121), 게이트 전극(122) 및 스토리지 전극(123)을 포함하는 기판(110)의 전면 상에 게이트 절연막(130)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(130)은 질화막일 수 있다.
상기 게이트 절연막(130) 상에 반도체층(140), 데이터 라인(151), 상기 데이터 라인(151)으로부터 분지된 소스 전극(152), 및 드레인 전극(153)이 형성되어 있다.
상기 반도체층(140)은 상기 게이트 전극(122)에 대응하는 게이트 절연막(130)의 영역 상에 형성되어 있다.
상기 데이터 라인(151)은 상기 게이트 라인(121)과 교차되는 방식으로 형성되어 있다. 상기 소스 전극(152) 및 드레인 전극(153)은 서로 이격되게 형성되어 있으며, 상기 반도체층(140)과 부분적으로 중첩되어 있다. 상기 데이터 라인(151), 소스 전극(152) 및 드레인 전극(153)은 은(Ag), 알루미늄(Al) 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일막이거나, 또는 이러한 단일막에 더하여 전기적 특성이 우수한 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 또는 탄탈륨(Ta)으로 이루어진 막을 더 포함하는 다층막일 수 있다.
도시되어 있지는 않으나, 상기 소스 전극(152)과 반도체층(140) 사이, 그리고 상기 드레인 전극(153)과 반도체층(140) 사이에 각각 오믹 콘택층이 더 형성되어 있을 수 있다.
상기 게이트 전극(122), 게이트 절연막(130), 반도체층(140), 소스 전극(152), 및 드레인 전극(153)은 스위칭 소자(SW)를 이룬다.
상기 데이터 라인(151), 스위칭 소자(SW), 및 게이트 절연막(130) 상에 제1 보호막(160)이 형성되어 있다. 상기 제1 보호막(160)은 질화막일 수 있다.
상기 제1 보호막 상에는 유전막(170)이 형성되어 있다. 상기 유전막(170)은 게이트 라인(121) 및 데이터 라인(151)과 중첩되어 있다. 상기 유전막(170)은 포토아크릴(photoacryl), 폴리이미드, 또는 폴리(4-비닐페놀) 등과 같은 낮은 유전상수를 갖는 유기물로 형성되어 있을 뿐만 아니라 약 1 내지 5㎛의 충분한 두께를 갖기 때문에, 게이트 라인(121) 및 데이터 라인(151) 상부에 위치하는 전기영동 필름 내의 대전 입자가 비정상적으로 구동되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 스토리지 커패시터(Cst)를 구성하는 화소 전극(190)과 스토리지 전극(123) 사이에 상기 유전막(170)이 존재하게 되면 스토리지 커패시턴스의 저하가 유발되기 때문에, 상기 유전막(170)은 스토리지 전극(123)과는 중첩되지 않는다. 유전막(170)이 스토리지 전극(123)과 중첩되지 않기 위해서는, 상기 유전막(170)을 기판(110)의 전면 상에 형성한 후 패터닝 공정을 수행하여야 한다. 본 발명의 유전막(170)이 포토아크릴과 같은 감광성 물질로 형성된다면, 상기 패터닝 공정은 노광 및 현상 공정만으로 용이하게 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유전막(170) 및 상기 제1 보호막(160) 상에 제2 보호막(180)이 형성되어 있다. 상기 제2 보호막(180)은 질화막일 수 있다.
상기 게이트 라인(121)과 데이터 라인(151) 그 어느 것과도 중첩되지 않는 방식으로 상기 제2 보호막(180) 상에 화소 전극(190)이 형성된다. 상기 화소 전극(190)은 제1 보호막(160), 유전막(170), 및 제2 보호막(180)을 관통하는 관통 홀을 통해 드레인 전극(153)과 접속된다. 상기 화소 전극(190)은 구리, 알루미늄, ITO 등으로 형성될 수 있다.
전극 물질은 유전막 물질에 따라 취약한 점착성을 가질 수 있기 때문에, 상기 유전막(170)과 화소 전극(190) 사이에 질화규소로 형성된 제2 보호막(180)이 개재될 필요가 있을 수 있다. 또한, 유전막(170)이 유기물로 형성되고, 화소 전극(190)이 금속으로 형성될 경우, 유전막(170)로부터 발생하는 아웃가스가 화소 전극(190)을 손상시킬 수 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 유전막(170)과 화소 전극(190) 사이에 제2 보호막(180)이 개재될 필요가 있을 수 있다.
베이스 필름(210), 공통 전극(220), 복수개의 마이크로캡슐(230), 및 점착층(240)이 순차적으로 적층된 전기영동 필름(200)이 위와 같은 구조의 TFT 기판 상에 부착되어 있다. 전기영동 필름(200)은 상기 접착층(240)에 릴리즈 필름(미도시)이 부착된 상태로 운반 및 보관된다. 릴리즈 필름은 전기영동 필름(200)이 TFT 기판에 라미네이팅되기 직전에 제거된다. 라미네이팅 공정에 의해 상기 점착층(240)이 TFT 기판 상에 부착된다.
상기 베이스 필름(210)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어지며, 공통 전극(220)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 형성된다. 상기 베이스 필름(210) 및 공통 전극(220)은 화상 표시를 위해 투명하여야 한다.
마이크로캡슐(230)은 그 안에 전기영동 분산액을 갖는다. 전기영동 분산액은, 유전 용매 및 상기 유전 용매 내에 분산되어 있는 양 및 음으로 각각 대전된 대전 입자들(231, 232)을 포함한다. 유전 용매는 반사 휘도를 확보하기 위하여 투명한 것이 바람직하다. 그 예로는, 물, 알코올계 용매, 에스테르계 용매, 케톤계 용매, 지방족 탄화수소계 용매, 방향족 탄화수소계 용매, 할로겐화 용매 등이 있으 며, 이들 물질은 단독 또는 혼합물로서 이용될 수 있다. 상기 유전 용매는 계면 활성제를 더 포함할 수 있다. 대전 입자들(231, 232)의 높은 이동도(mobility)를 담보한다는 측면에서 상기 유전 용매는 낮은 점도를 갖는 것으로 선택될 수 있다. 흑색 입자(231)는, 예를 들면, 아닐린 블랙, 카본 블랙 등의 흑색 염료로 착색된 고분자 또는 콜로이드이며, 플러스로 대전되어 이용될 수 있다. 백색 입자(232)는, 예를 들면, 이산화티탄, 삼산화 안티몬 등의 백색 염료로 착색된 고분자 또는 콜로이드이며, 마이너스로 대전되어 이용될 수 있다. 필요에 따라서, 이들 염료 외에도 하전 제어제, 분산제, 윤활제 등이 더 첨가될 수 있다.
본 명세서 및 도면에서는 설명의 편의를 위하여 무색의 유전 용매에 양으로 대전된 흑색 입자(231) 및 음으로 대전된 백색 입자(232)가 분산되어 있는 전기영동 분산액을 예로 들어 본 발명을 설명하고 있으나, 본 발명의 전기영동 분산액은 이에 제한되지 않으며, 대전된 백색 입자가 흑색 염료를 포함하는 유전 용매에 분산되어 있는 전기영동 분산액이 이용될 수 있다. 이 경우, 화소 전극(190) 및 공통전극(220)에 데이터 전압 및 공통 전압(Vcom)이 각각 인가되면 백색 입자가 반대 극성의 전극으로 이동함으로써 흑과 백이 표시된다. 반대로, 대전된 흑색 입자가 백색 염료를 포함하는 유전 용매에 분산되어 있는 전기영동 분산액이 이용될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 의하면, 화소 전극(190)의 대면적 덕분에 우수한 반사율이 여전히 담보될 수 있을 뿐만 아니라, 화소 전극(190)이 게이트 라인(121)과 데이터 라인(151) 그 어느 것과도 중첩되지 않도록 함으로써 기생 커패시턴스(Cgp, Cdp)로 인한 문제점을 원천적으로 제거할 수 있다.
또한, 낮은 유전 상수를 갖는 유전막(170)이 게이트 라인(121) 및 데이터 라인(151)을 커버하기 때문에, 화소 전극(190)이 게이트 라인(121)과 데이터 라인(151) 그 어느 것과도 중첩하지 않는다고 하더라도, 게이트 라인(121) 및 데이터 라인(151)의 영향으로 그 상부에 위치하는 전기영동 필름(200) 내의 대전 입자들(231, 232)이 비정상적으로 구동되는 것이 충분히 방지될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 제2 실시예에 의하면, 화소 전극(190)이 게이트 라인(121)과 데이터 라인(151) 그 어느 것과도 중첩하지 않기 때문에, 즉 화소 저극(190) 하부에 게이트 라인(121)과 데이터 라인(151)이 존재하지 않기 때문에, 도 4에 도시된 바와 같이, 스토리지 전극(123)을 화소 전극(190)의 면적과 거의 동일한 면적을 갖도록 확대할 수 있다. 이러한 스토리지 전극(123)의 확대된 면적(EA)에 비례하여 스토리지 커패시턴스가 증가되고, 결국 전기영동 표시 장치의 화소 전압 홀딩 특성이 향상된다.
위에서 설명한 본 발명의 제2 실시예에서는 화소 전극(190)이 스토리지 전극(123)과 함께 스토리지 커패시터 전극으로서의 기능을 수행하지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는, 도 6 및 도 7을 참조하여 드레인 전극(190)이 스토리지 전극(123)과 함께 스토리지 커패시터 전극으로서의 기능을 수행하는 본 발명의 제3 실시예에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기영동 표시 장치의 평면도이고, 도 7은 도 6의 I-I' 라인을 따라 절단한 전기영동 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 전기영동 표시 장치는 기판(110)을 포함한다. 상기 기판(110) 상에 게이트 라인(121), 상기 게이트 라인(121)으로부터 분지된 게이트 전극(122), 및 스토리지 전극(123)이 형성되어 있다.
상기 게이트 라인(121), 게이트 전극(122) 및 스토리지 전극(123)을 포함하는 기판(110)의 전면 상에 게이트 절연막(130)이 형성되어 있다.
상기 게이트 절연막(130) 상에 반도체층(140), 데이터 라인(151), 상기 데이터 라인(151)으로부터 분지된 소스 전극(152), 및 드레인 전극(153)이 형성되어 있다. 상기 반도체층(140)은 상기 게이트 전극(122)에 대응하는 게이트 절연막(130)의 영역 상에 형성되어 있다. 상기 데이터 라인(151)은 상기 게이트 라인(121)과 교차되는 방식으로 형성되어 있다. 상기 소스 전극(152) 및 드레인 전극(153)은 서로 이격되게 형성되어 있으며, 상기 반도체층(140)과 부분적으로 중첩되어 있다.
상기 드레인 전극(153)은 스토리지 전극(123)과 함께 스토리지 커패시터 전극으로서의 기능을 수행하기 위하여, 그 상당 부분이 게이트 절연막(130)을 사이에 두고 상기 스토리지 전극(123)과도 중첩되어 있다.
상기 게이트 전극(122), 게이트 절연막(130), 반도체층(140), 소스 전극(152), 및 드레인 전극(153)은 스위칭 소자(SW)를 이룬다.
상기 데이터 라인(151), 스위칭 소자(SW), 및 게이트 절연막(130)을 커버하도록 기판(110)의 전면 상에 제1 보호막(160)이 형성되어 있다. 상기 제1 보호막(160)은 질화막일 수 있다.
상기 제1 보호막(160) 상에는 유전막(170)이 형성되어 있다. 상기 유전막(170)은 게이트 라인(121) 및 데이터 라인(151)과 중첩되어 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 의하면, 드레인 전극(153)과 함께 스토리지 커패시터(Cst)를 구성하는 것은 스토리지 전극(123)이므로, 드레인 전극(153)과 화소 전극(190) 사이에 유전막(170)이 존재하여도 스토리지 커패시턴스에 아무런 영향을 미치지 않는다. 따라서, 유전막(170)을 제1 보호막(160) 상에 형성한 후 스토리지 전극(123)과 중첩하는 부분을 굳이 제거할 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 제3 실시예에 의하면, 제1 보호막(160) 상에 상당한 두께로 유전막(170)이 기판(110) 전체에 걸쳐 균일하게 형성되어 있어 TFT 기판의 평탄도를 증가시킨다.
상기 유전막(170) 상에 제2 보호막(180)이 형성되어 있다. 상기 제2 보호막(180)은 질화막일 수 있다.
상기 게이트 라인(121)과 데이터 라인(151) 그 어느 것과도 중첩되지 않는 방식으로 상기 제2 보호막(180) 상에 화소 전극(190)이 형성된다. 상기 화소 전극(190)은 제1 보호막(160), 유전막(170), 및 제2 보호막(180)을 관통하는 관통 홀을 통해 드레인 전극(153)과 접속된다.
베이스 필름(210), 공통 전극(220), 복수개의 마이크로캡슐(230), 및 점착층(240)이 순차적으로 적층된 전기영동 필름(200)이 위와 같은 구조의 TFT 기판 상에 부착된다.
본 발명의 제3 실시예에 의하면, 제1 보호막(160) 상에 상당한 두께로 유전막(170)이 기판(110) 전체에 걸쳐 균일하게 형성되어 있기 때문에, 상기 제1 보호 막(160) 상에 형성되는 화소 전극(190)과 전기영동 필름(200) 내의 마이크로캡슐들(230) 사이의 거리가 전기영동 표시 패널(10) 전체에 걸쳐 거의 일정하게 유지될 수 있다. 그 결과, 전기영동 필름(200) 전체에 균일한 구동 전압이 인가될 수 있다.
위에서 살펴본 본 발명의 실시예들은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 실시예들의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내의 변경 및 변형을 모두 포함한다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 전기영동 표시 장치를 간략하게 나타내는 블록도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기영동 표시 장치의 평면도이고,
도 3은 도 2의 I-I' 라인을 따라 절단한 전기영동 표시 장치의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기영동 표시 장치의 평면도이고,
도 5는 도 4의 I-I' 라인을 따라 절단한 전기영동 표시 장치의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기영동 표시 장치의 평면도이며,
도 7은 도 7의 I-I' 라인을 따라 절단한 전기영동 표시 장치의 단면도이다.
<도면 부호에 대한 간략한 설명>
110: 기판
121: 게이트 라인 122: 게이트 전극
123: 스토리지 전극 130: 게이트 절연막
140: 반도체층 151: 데이터 라인
152: 소스 전극 153: 드레인 전극
160: 제1 보호막 170: 유전막
180: 제2 보호막 190: 화소전극
200: 전기영동 필름
210: 베이스 필름 220: 공통 전극
230: 마이크로캡슐 240: 점착층

Claims (10)

  1. 게이트 라인, 데이터 라인 및 스위칭 소자가 각각 형성된 기판;
    상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 중첩되도록 상기 게이트 라인 및 데이터 라인 상에 형성된 유전막; 및
    상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하며,
    상기 화소 전극은 상기 게이트 라인과 데이터 라인 그 어느 것과도 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전막은 유기물로 형성된 것을 특징으로 하는 전기영동 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전막은 포토아크릴(photoacryl)로 형성된 것을 특징으로 하는 전기영동 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 화소 전극 사이에 스토리지 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는, 상기 게이트 라인으로부터 분지된 게이트 전극, 상기 데이터 라인으로부터 분지된 소스 전극, 및 드레인 전극을 포함하고,
    상기 화소 전극은 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되며,
    상기 드레인 전극은 상기 스토리지 전극과 중첩됨으로써 스토리지 커패시터 전극으로서의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극과 중첩되도록, 상기 드레인 전극과 상기 화소 전극 사이에 상기 유전막이 존재하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 게이트 라인, 데이터 라인 및 드레이 전극 상에, 그리고 상기 유전막 아래에 제1 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 상기 유전막 사이에 제2 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 스토리지 전극과 중첩됨으로써 스토리지 커패시터 전극으로서의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 게이트 라인 및 데이터 라인 상에, 그리고 상기 유전막 아래에 위치하는 제1 보호막; 및
    상기 유전막과 상기 화소 전극 사이에 제2 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시 장치.
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