JP4275671B2 - 電子インク表示装置 - Google Patents
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Description
この発明は、一般に表示装置に関する。より詳細には、この発明は電子インク表示装置に関する。
電子インク表示装置は、１９７０年代に開発された。この表示装置の主要な特性の一つは帯電した微小球を有し、前記微小球の半分が白色に塗られ、他の半分が黒色に塗られていることである。電界を調整すると微小球は上下に回転し、このため異なる色を表示する。１９９０年代に開発された第二世代の電子インク表示装置では、小型カプセルが微小球の代わりとなっている。小型カプセルには着色オイルと帯電した白色粒子を充填する。白色粒子は電界を制御することで上部に移動したり、底部に沈むことができる。白色粒子が上部に移動する（読者に近づく）と、白色が表示される。一方、白色粒子が底部に沈む（読者から離れる）と、オイルの色が表示される。
現在、最も一般的な電子インク表示装置は、前面積層板（ＦＰＬ）と薄膜トランジスタアレイ基板を有する。前面積層板は、透明電極層と電子インク材料層を有する。電子インク材料層は複数の小型カプセル（電子インク）を有し、各小型カプセルは黒色および白色塗料と透明流体を有する。薄膜トランジスタアレイ基板の画素電極と透明電極層の間の電界が変化すると、電界の方向に従って塗料が上下に移動し、様々な画素に黒色または白色が現れるようになる。
図１は、既存の電子インク表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板の一部の概略断面図である。図１に示したように、既存の電子インク表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板１００は、基板１００上にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）層１２０を形成することで製造する。それから、インジウム錫酸化物層１２０上に複数のソース１３２／ドレイン１３４（図１には一つだけ示している）を形成し、ソース１３２／ドレイン１３４上にオーム接触層１４０を形成する。その後、エッチング溶液を用いて、基板１００上の酸化層を取り除く。さらに、オーム接触層１４０を被覆するチャネル層１５０と、チャネル層１５０を被覆する誘電体層１６０を順に形成する。次に、誘電体層１６０上に複数のゲート１７０（図１には一つだけ示している）を形成する。ゲート１７０上には、保護層１８０を形成する。それから、樹脂層１９０を形成して基板１１０を被覆する。その後、樹脂層１９０上に電極層１９５を形成する。電極層１９５は樹脂層１９０の開口部１９２を介して、インジウム錫酸化物層１２０と電気的に接続する。
当然のことながら、薄膜トランジスタアレイ基板１００は、複雑な構造設計を有する。従って、薄膜トランジスタアレイ基板１００の製造は、かなり時間がかかり高価である。その結果、電子インク表示装置の製造コストも増大する。
従って、この発明の少なくとも一つの目的は、低製造コストの電子インク表示装置を提供することである。
これらの利点および他の利点を実現するために、この発明の目的に従って、ここで具現化し広く説明するように、この発明は電子インク表示装置を提供する。電子インク表示装置は、薄膜トランジスタアレイ基板と、薄膜トランジスタアレイ基板の片側に配置された前面積層板を有する。薄膜トランジスタアレイ基板は、第一基板、第一金属層、誘電体層、第二金属層、チャネル層および複数の画素電極を有する。第一金属層と誘電体層は第一基板上に配置され、誘電体層は第一金属層を被覆する。第二金属層は、誘電体層上に配置する。第一金属層は、複数の走査線と、対応する走査線に電気的に接続した複数のゲートを有する。第二金属層は、複数のデータ線と複数のソース／ドレインを有する。データ線と走査線は、第一基板を複数の画素領域に分割する。ゲートとソース／ドレインは、画素領域内に配置する。ソースは、データ線と電気的に接続する。ゲートとソース／ドレインは、画素領域内で互いに部分的に重なり合っている。さらに、チャネル層は、ゲートとソース／ドレインの間の誘電体層上に配置する。画素電極は各画素領域内に配置され、各ドレインと電気的に接続する。さらに、前面積層板は、第二基板、第二基板上に配置された透明電極層、および透明電極層と薄膜トランジスタアレイ基板の間に配置された電子インク材料層を有する。
この発明の一実施例では、前記薄膜トランジスタアレイ基板はさらに第一基板を被覆し、第二金属層と画素電極の間に配置された平坦化層を有する。
この発明の一実施例では、前記平坦化層は各ドレインの一部を露出させる複数の第一開口部を有し、前記第一開口部を介して、画素電極とドレインを電気的に接続できるようにする。
この発明の一実施例では、平坦化層の材料は樹脂である。
この発明の一実施例では、前記薄膜トランジスタアレイ基板はさらに、第二金属層と平坦化層の間に配置された保護層を有する。
この発明の一実施例では、前記保護層は各ドレインの一部を露出させる複数の第二開口部を有し、平坦化層は第二開口部を露出させる複数の第一開口部を有する。さらに、画素電極は第一開口部と第二開口部を介して、ドレインと電気的に接続する。
この発明の一実施例では、前記薄膜トランジスタアレイ基板はさらに、チャネル層とソース／ドレインの間に配置されたオーム接触層を有する。
この発明の一実施例では、前記第一金属層はさらに走査線と平行に配置された複数の共通線を有し、隣接する走査線の各対の間に一本の共通線が配置されるようにする。
この発明の一実施例では、前記第二金属層はさらに、ソースとドレインの間の各画素領域内に配置された複数の浮遊パターンを有する。各画素領域はソースとドレインの一部と重なり合う二つのゲートを有し、各画素領域内の浮遊パターンはゲートの一部と重なり合う。
この発明の一実施例では、前記第一金属層はさらに第一周辺回路パターンを有し、第二金属層はさらに第一周辺回路パターンと一部が重なり合う第二周辺回路パターンを有する。誘電体層は複数の第三開口部を有し、前記第三開口部を介して、第二周辺回路パターンを第一周辺回路パターンと電気的に接続できるようにする。
この発明の一実施例では、前記第一金属層はさらに第一周辺回路パターンを有し、第二金属層はさらに第二周辺回路パターンを有する。その上、薄膜トランジスタアレイ基板はさらに、第一周辺回路パターンと第二周辺回路パターンを電気的に接続する電極層を有する。
この発明の一実施例では、前記電極層と画素電極は同じ層から構成される。
この発明の一実施例では、画素電極は透明導電性材料または金属性材料を用いて製造する。
従って、既存の技術に比べて、この発明による電子インク表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板は簡単な工程で製造でき、製造コストが低減される。その結果、電子インク表示装置の製造コストも低減される。
当然のことながら、上記の一般的な説明と以降の詳細な説明は例示的なものであり、請求されるとおりの発明をさらに説明するものとする。
ここで、この発明の好ましい実施形態について詳しく参照するが、その実施例は添付の図面に示されている。可能な限り、図面および説明では同一参照番号を用いて、同じ部品または同様の部品を参照する。
図２は、この発明の一実施例による電子インク表示装置の構造を示す図である。図３は、図２の薄膜トランジスタアレイ基板の単一画素の平面図である。図４は、図３のラインＩ−Ｉ’における断面図である。図２〜４に示したように、電子インク表示装置４００は、薄膜トランジスタアレイ基板２００と、薄膜トランジスタアレイ基板２００の片側に配置された前面積層板３００を有する。薄膜トランジスタアレイ基板２００は、第一基板２１０、第一金属層２２０、誘電体層２３０、第二金属層２４０、チャネル層２５０および複数の画素電極２６０を有する。第一金属層２２０と誘電体層２３０は、第一基板２１０上に配置する。誘電体層２３０は第一金属層２２０を被覆し、第二金属層２４０は誘電体層２３０上に配置する。第一金属層２２０は、複数の走査線２２２、および各走査線２２２と電気的に接続した複数のゲート２２４を有する。第二金属層２４０は、複数のデータ線２４２と複数のソース２４４／ドレイン２４６を有する。データ線２４２と走査線２２２は、第一基板２１０を複数の画素領域２１２に分割する。ゲート２２４とソース２４４／ドレイン２４６は、各画素領域２１２内に配置する。ソース２４４は、各データ線２４２と電気的に接続する。各画素領域２１２内のソース２４４／ドレイン２４６およびゲート２２４は、一部重なり合った領域を有する。さらに、チャネル層２５０は、ゲート２２４とソース２４４／ドレイン２４６の間の誘電体層２３０上に配置する。画素電極２６０は各画素領域２１２内に配置され、それらの各ドレイン２４６と電気的に接続する。
前面積層板３００は、第二基板３１０、第二基板３１０上に配置された透明電極層３２０、および透明電極層３２０と薄膜トランジスタアレイ基板２００の間の電子インク材料層３３０を有する。透明電極層３２０は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）または他の透明導電性材料を用いて製造する。電子インク材料層３３０は複数の小型カプセル３３２を有し、各カプセル３３２は例えば黒色塗料、白色塗料および透明流体を有する。さらに、画素電極２６０と透明電極層３２０の間の電界の方向を変えることで、塗料は電界の方向に従って上下に移動できる。その結果、電子インク表示装置４００の様々な画素が黒色または白色を表示する。
さらに、上記の薄膜トランジスタアレイ基板２００は、ドレイン２４６の下部の走査線２２２とデータ線２４２の間に配置された複数のパッド２５２を有する。パッド２５２とチャネル層２５０は同じ層に属し、例えばアモルファス・シリコンを用いて製造する。さらに、オーム接触層２７０は、チャネル層２５０とソース２４４／ドレイン２４６の間に配置する。オーム接触層２７０は、例えばｎ型にドープしたアモルファス・シリコンを用いて製造する。画素電極２６０は透明導電性材料または金属性材料を用いて製造し、前記透明導電性材料は例えばインジウム錫酸化物またはインジウム亜鉛酸化物である。
さらに、薄膜トランジスタアレイ基板２００は平坦化層２８０を有し、平坦化層２８０は第二金属層２４０と画素電極２６０の間に配置された第一基板２１０を被覆する。平坦化層２８０は様々な画素領域２１２内に配置された複数の開口部２８２を有し、各ドレイン２４６の一部を露出させる。画素電極２６０は第一開口部２８２を介して、各ドレイン２４６と電気的に接続する。平坦化層２８０は、樹脂を用いて製造できる。より詳細には、平坦化層２８０はＡＺ５０１材料を用いて製造できる。
この実施例の薄膜トランジスタアレイ基板２００の製造方法には、例えば基板２１０上に第一金属層２２０を形成し、第一金属層２２０を誘電体層２３０で被覆することが含まれる。次に、誘電体層２３０上に、チャネル層２５０とオーム接触層を形成する。その後、第一基板２１０上に第二金属層２４０を形成し、オーム接触材料層をパターンニングして、オーム接触層２７０を形成する。その後、第一基板２１０上に平坦化層２８０を形成し、平坦化層２８０上に画素電極２６０を形成する。
薄膜トランジスタアレイ基板１００の既存の製造方法（図１に示したように）に比べて、この実施例の薄膜トランジスタアレイ基板２００は必要な工程のステップが少ない。従って、製造時間を短縮でき、電子インク表示装置４００の製造コストを低減できる。その結果、この実施例の電子インク表示装置４００のコストを効率的に低減できる。
図５Ａは、図３の薄膜トランジスタアレイ基板のある種類の周辺回路の平面図である。図５Ｂは、図５ＡのラインＩＩ−ＩＩ’における断面図である。図５Ａと５Ｂに示したように、第一金属層２２０はさらに第一周辺回路パターン２２６を有し、第二金属層２４０はさらに一部が第一周辺回路パターン２２６と重なり合っている第二周辺回路パターン２４８を有する。第一周辺回路パターン２２６と第二周辺回路パターン２４８は、例えば静電気放電防止回路、またはチップと接続するための回路である。さらに、誘電体層２３０は複数の第三開口部２３２を有し、第三開口部２３２を介して、第二周辺回路パターン２４８と第一周辺回路パターン２２６を電気的に接続できるようにする。
図６Ａは、図３の薄膜トランジスタアレイ基板の別の種類の周辺回路の平面図である。図６Ｂは、図６ＡのラインＩＩＩ−ＩＩＩ’における断面図である。図６Ａと６Ｂに示したように、第一周辺回路パターン２２６の第一金属層と、第二周辺回路パターン２４８の第二金属層２４０は、電極層２６２を介して電気的に接続する。より詳細には、誘電体層２３０は複数の第四開口部２３４を有し、第一周辺回路パターン２２６の一部を露出させる。平坦化層２８０も、第四開口部２３４を露出させる複数の第五開口部２８４と、第二周辺回路パターン２４８の一部を露出させる複数の第六開口部２８６を有する。さらに、電極層２６２は第四開口部２３４、第五開口部２８４および第六開口部２８６を介して、第一周辺回路パターン２２６と第二周辺回路パターン２４８を接続する。電極層２６２と画素電極２６０は、例えば同じ層に属する。
図７は、この発明の別の実施例による薄膜トランジスタアレイ基板の断面図である。図７に示したように、薄膜トランジスタアレイ基板２００ａは図４の薄膜トランジスタアレイ基板と同様の構造を有する。ただし、薄膜トランジスタアレイ基板２００ａはさらに第二金属層２４０と平坦化層２８０の間に配置された保護層２９０を有する。保護層２９０は第一開口部２８２と結合した複数の第二開口部２９２を有し、画素電極２６０は第一開口部２８２と第二開口部２９２を介して、各ドレイン２４６と電気的に接続する。
図８は、この発明のさらに別の実施例による薄膜トランジスタアレイ基板の単一画素を示す平面図である。図３の薄膜トランジスタアレイ基板２００に比べて、図８に示したように、この実施例の薄膜トランジスタアレイ基板２００ｂの第一金属層２２０はさらに走査線２２２と平行に配置された複数の共通線２２８を有する。各共通線２２８は、一対の隣接する走査線２２２の間に配置する。
図９Ａと図９Ｂは、この発明のさらに別の実施例による二種類の薄膜トランジスタアレイ基板の単一画素を示す平面図である。図９Ａと図９Ｂに示したように、薄膜トランジスタアレイ基板２００ｃは薄膜トランジスタアレイ基板２００と非常に似ており、薄膜トランジスタアレイ基板２００ｄは薄膜トランジスタアレイ基板２００ｂと非常に似ている。主な違いは、薄膜トランジスタアレイ基板２００ｃと２００ｄの第二金属層２４０がさらに、各画素領域２１２内のソース２４４とドレイン２４６の間に配置された複数の浮遊パターン２４９を有することである。さらに、各画素領域２１２内に二つのゲート２２４を配置され、一方のゲート２２４がソース２４４と部分的に重なり合い、他方のゲート２２４がドレイン２４６と部分的に重なり合うようにする。さらに、各画素領域２１２内の浮遊パターン２４９は、二つのゲート２２４とも部分的に重なり合っている。
上記の薄膜トランジスタアレイ基板２００ｃと２００ｄでは、各画素領域２１２内の浮遊パターン２４９とソース２４４が一組のソース／ドレインを構成する。同様に、各画素領域２１２内の浮遊ゲートパターン２４９とドレイン２４６が別の組のソース／ドレインを構成する。この二ゲート構造は、シャットダウン動作中の薄膜トランジスタ内の電流漏れを防ぎ、電子インク表示装置の画質を向上させる。
つまり、この発明の電子インク表示装置は、少なくとも次の利点を有する。
１．電子インク表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板を製造する既存の方法に比べて、薄膜トランジスタアレイ基板を製造するために、この発明が必要とする工程ステップ数はより少なくなる。従って、製造時間が短縮され、製造コストが低減され、電子インク表示装置の全体の製造コストも低減できる。
２．この発明では、薄膜トランジスタアレイ基板の画素領域内の薄膜トランジスタの二ゲート構造によって、電流漏れを防ぐことができる。従って、電子インク表示装置の画質が改善される。
１．電子インク表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板を製造する既存の方法に比べて、薄膜トランジスタアレイ基板を製造するために、この発明が必要とする工程ステップ数はより少なくなる。従って、製造時間が短縮され、製造コストが低減され、電子インク表示装置の全体の製造コストも低減できる。
２．この発明では、薄膜トランジスタアレイ基板の画素領域内の薄膜トランジスタの二ゲート構造によって、電流漏れを防ぐことができる。従って、電子インク表示装置の画質が改善される。
当業者には明らかなように、発明の範囲または精神から逸脱することなく、この発明の構造に様々な修正および変更を行うことができる。上記の観点から、添付の請求項およびそれらと等価なものの範囲内にある限り、この発明はその修正および変更を含むものとする。
添付の図面はこの発明をさらに理解するために含められ、この明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面はこの発明の実施例を示し、その開示内容と共に発明の原理を説明するために役立つ。
１００ 薄膜トランジスタアレイ基板
１１０ 基板
１２０ インジウム錫酸化物層
１３２ ソース
１３４ ドレイン
１４０ オーム接触層
１５０ チャネル層
１６０ 誘電体層
１７０ ゲート
１８０ 保護層
１９０ 樹脂層
１９２ 開口部
１９５ 電極層
２００ 薄膜トランジスタアレイ基板
２００ａ 薄膜トランジスタアレイ基板
２００ｂ 薄膜トランジスタアレイ基板
２００ｃ 薄膜トランジスタアレイ基板
２００ｄ 薄膜トランジスタアレイ基板
２１０ 第一基板
２１２ 画素領域
２２０ 第一金属層
２２２ 走査線
２２４ ゲート
２２６ 第一周辺回路パターン
２２８ 共通線
２３０ 誘電体層
２３２ 第三開口部
２３４ 第四開口部
２４０ 第二金属層
２４２ データ線
２４４ ソース
２４６ ドレイン
２４８ 第二周辺回路パターン
２４９ 浮遊パターン
２５０ チャネル層
２５２ パッド
２６０ 画素電極
２６２ 電極層
２７０ オーム接触層
２８０ 平坦化層
２８２ 第一開口部
２８４ 第五開口部
２８６ 第六開口部
２９０ 保護層
２９２ 第二開口部
３００ 前面積層板
３１０ 第二基板
３２０ 透明電極層
３３０ 電子インク材料層
３３２ 小型カプセル
４００ 電子インク表示装置
１１０ 基板
１２０ インジウム錫酸化物層
１３２ ソース
１３４ ドレイン
１４０ オーム接触層
１５０ チャネル層
１６０ 誘電体層
１７０ ゲート
１８０ 保護層
１９０ 樹脂層
１９２ 開口部
１９５ 電極層
２００ 薄膜トランジスタアレイ基板
２００ａ 薄膜トランジスタアレイ基板
２００ｂ 薄膜トランジスタアレイ基板
２００ｃ 薄膜トランジスタアレイ基板
２００ｄ 薄膜トランジスタアレイ基板
２１０ 第一基板
２１２ 画素領域
２２０ 第一金属層
２２２ 走査線
２２４ ゲート
２２６ 第一周辺回路パターン
２２８ 共通線
２３０ 誘電体層
２３２ 第三開口部
２３４ 第四開口部
２４０ 第二金属層
２４２ データ線
２４４ ソース
２４６ ドレイン
２４８ 第二周辺回路パターン
２４９ 浮遊パターン
２５０ チャネル層
２５２ パッド
２６０ 画素電極
２６２ 電極層
２７０ オーム接触層
２８０ 平坦化層
２８２ 第一開口部
２８４ 第五開口部
２８６ 第六開口部
２９０ 保護層
２９２ 第二開口部
３００ 前面積層板
３１０ 第二基板
３２０ 透明電極層
３３０ 電子インク材料層
３３２ 小型カプセル
４００ 電子インク表示装置
Claims (12)
- 第一基板（２１０）と、
複数の走査線（２２２）を有して前記第一基板（２１０）上に配置された第一金属層（２２０）であって、各走査線（２２２）に電気的に接続された複数のゲート（２２４）と、第一周辺回路パターン（２２６）とを有する前記第一金属層（２２０）と、
第一基板（２１０）上に配置され、第一金属層（２２０）を被覆すると共に第三開口部（２３２）を備えた誘電体層（２３０）と、
前記誘電体層（２３０）上に配置された第二金属層（２４０）であって、走査線（２２２）と共に第一基板（２１０）を複数の画素領域（２１２）に分割して前記画素領域（２１２）内にゲート（２２４）を配置した複数のデータ線（２４２）と、前記画素領域（２１２）内に配置されてソース（２４４）がデータ線（２４２）に電気的に接続されると共に部分的に各ゲート（２２４）と重なり合う複数のソース／ドレイン（２４４、２４６）と、部分的に第一周辺回路パターン（２２６）と重なり合うと共に複数の第三開口部（２３２）を介して電気的に第一周辺回路パターン（２２６）に接続された第二周辺回路パターン（２４８）とを有する前記第二金属層（２４０）と、
ゲート（２２４）とソース／ドレイン（２４４、２４６）の間の前記誘電体層（２３０）上に配置されたチャネル層（２５０）、および
画素領域（２１２）内に配置され電気的に各ドレイン（２４６）に接続された複数の画素電極（２６０）
を備えた薄膜トランジスタアレイ基板（２００）、および
前記薄膜トランジスタアレイ基板（２００）の片側に配置された前面積層板（３００）であって、第二基板（３１０）と、前記第二基板（３１０）上に配置された透明電極層（３２０）と、前記透明電極層（３２０）と前記薄膜トランジスタアレイ基板（２００）との間に配置された電子インク材料層（３３０）と
を備えた前記前面積層板（３００）
を有する電子インク表示装置（４００）。 - 薄膜トランジスタアレイ基板がさらに、第一基板を被覆し、第二金属層と画素電極の間に配置された平坦化層を有する請求項１記載の電子インク表示装置。
- 平坦化層がドレインの一部を露出させる複数の第一開口部を有し、前記第一開口部を介して、画素電極を各ドレインと電気的に接続した請求項２記載の電子インク表示装置。
- 平坦化層の材料が、樹脂である請求項２記載の電子インク表示装置。
- 薄膜トランジスタアレイ基板がさらに、第二金属層と平坦化層の間に配置された保護層を有する請求項２記載の電子インク表示装置。
- 保護層がドレインの一部を露出させる複数の第二開口部を有し、平坦化層が第二開口部を露出させる複数の第一開口部を有し、前記第一開口部と第二開口部を介して、画素電極をドレインと電気的に接続した請求項５記載の電子インク表示装置。
- 薄膜トランジスタアレイ基板がさらに、チャネル層とソース／ドレインに配置されたオーム接触層を有する請求項１記載の電子インク表示装置。
- 第一金属層がさらに、隣接する走査線の各対の間に走査線と平行に配置された複数の共通線を有する請求項１記載の電子インク表示装置。
- 第二金属層がさらにソースとドレインの間の様々な画素領域内に配置された複数の浮遊パターンを有し、各画素領域が内部に配置された二つのゲートを有し、前記ゲートがソース及びドレインと部分的に重なり合い、画素領域内の浮遊パターンがゲートとも部分的に重なり合う請求項１記載の電子インク表示装置。
- 薄膜トランジスタアレイ基板がさらに第一周辺回路パターンおよび第二周辺回路パターンと電気的に接続する電極層を有する請求項１記載の電子インク表示装置。
- 電極層と画素電極が、同じ層からなる請求項１０記載の電子インク表示装置。
- 画素電極が、透明導電性材料または金属性材料を有する請求項１記載の電子インク表示装置。
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- 2006-03-08 KR KR1020060021820A patent/KR100722434B1/ko active IP Right Grant
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