KR100639174B1 - 광 간섭 디스플레이 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

광 간섭 디스플레이 패널 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 간섭 디스플레이 패널에 관한 것이다. 광 간섭 디스플레이 패널에는 기판, 광 간섭 반사 구조물, 및 보호 구조물이 있다. 상기 광 간섭 반사 구조물은 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀을 많이 가지고 있고, 상기 기판 위에 형성된다. 상기 보호 구조물은 접착부에 의해 상기 기판에 부착되어, 상기 기판과 보호 구조물 사이에 상기 광 간섭 반사 구조물을 둘러 싼다. 상기 접착부는 상기 광 간섭 반사 구조물을 공기 중의 물, 먼지, 및 산소로부터 완전히 격리하기 위하여 사용된다. 또한, 상기 보호 구조물은 상기 광 간섭 반사 구조물이 외부 환경에 의해 손상되는 것을 방지한다.
광 간섭, 픽셀, 보호 구조물, 기판, 접착부, 개구부, 캐비티, 희생 층, 전극

Description

광 간섭 디스플레이 패널 및 그 제조 방법{Optical interference display panel and its manufacturing method}
도 1a는 종래의 변조기의 단면을 도시한 것이고,
도 1b는 전압이 인가된 후 도 1a의 변조기의 단면을 도시한 것이고,
도 2a는 본 발명에 따른 일 실시예의 단면을 도시한 것이고,
도 2b는 본 발명에 따른 다른 실시예의 단면을 도시한 것이고,
도 3a와 도 3b는 도 2a 실시예를 제조하는 방법을 도시한 것이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 변조기 102 : 벽
104 : 벽 106 : 기둥
108 : 캐비티 110 : 기판
200a : 편평한 보호 구조물 200b : U자 모양의 보호 구조물
202 : 접착부 304 : 편평한 보호 구조물
306 : 지지부 308 : 접착부
309 : 기판 310 : 제1 전극
311 : 희생 층 312 : 개구부
314 : 제2 전극
본 발명은 디스플레이 패널에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 광 간섭 디스플레이 패널에 관한 것이다.
가볍고 크기가 작기 때문에, 디스플레이 패널(Display Panel)이 이동 표시 장치와 공간의 제약을 받는 다른 표시 장치 시장에 적합하다. 지금까지, 액정 디스플레이(LCD : Liquid Crystal Display), 유기 EL 디스플레이(OLED : Organic Electro-luminescent Display), 및 플라즈마 디스플레이(PDP : Plasma Display Panel)에 더해, 광 간섭 디스플레이 모듈에 대해 연구되고 있다.
미국 특허 제 5,835,255호는 변조기 어레이(Modulator Array), 즉 디스플레이 패널에 사용될 수 있는 가시광에 대해서 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀에 대해서 개시(開示)하고 있다. 도 1a에는 종래 기술에 의한 변조기의 단면을 도시하고 있다. 모든 변조기(100)는 두개의 벽(Wall)(102, 104)이 포함되고, 두 벽은 기둥(106)에 의해 지지되어 캐비티(Cavity)(108)을 형성한다. 두 벽 사이의 거리, 즉 캐비티(108)의 깊이는 'D'이다. 벽 102는, 광 입사 전극으로, 흡수율에 따르면 가시광을 부분적으로 흡수한다. 벽 104는, 광 반사 전극으로, 전압이 인가되면 구부러진다.
입사광이 벽 102를 통과하여 캐비티(108)에 도달하면, 다음 식 (1.1)에 상당하는 파장의 가시광선만 반사되어 되돌아간다.
2D = Nλ (1.1)
여기서 N은 자연수이다.
상기 캐비티(108)의 깊이의 2배(2D)가 입사광의 어떤 파장(λ1)의 자연수(N) 배와 같다면, 보강 간섭이 일어나 λ1 파장의 빛이 반사되어 되돌아 간다. 따라서, 입사광이 입사하는 쪽에서 상기 패널을 보고 있는 관찰자는 반사되어 되돌아오는 특정 파장(λ1)의 빛을 보게 된다. 이 때 상기 변조기(100)는 '열린' 상태가 된다.
도 1b는 전압이 가해진 후 도 1a의 변조기(100)의 단면을 도시한 것이다. 전압이 가해진 상태에서, 상기 벽 104는 정전기 인력에 의해 상기 벽 102 방향으로 구부러진다. 이 때, 상기 벽 102와 벽 104 사이의 거리, 즉 캐비티(108)의 두께는 'd'로 변하고 '0'이 될 수도 있다.
식 (1.1)의 'D'가 'd'로 바뀌고, 상기 캐비티(108)에서 식 (1.1)을 만족하는 다른 파장 λ2의 가시광만이 보강 간섭이 일어나 상기 벽 102를 통해 반사되어 되돌아간다. 하지만, 상기 변조기(100)에서, 상기 벽 102는 상기 파장 λ2의 빛에 대해서 높은 흡수율을 갖도록 설계된다. 따라서, λ2 파장의 입사 가시광은 흡수되고, 다른 파장의 빛에 대해서는 상쇄 간섭이 발생한다. 모든 빛이 걸러지고, 상기 관찰자는 상기 벽 104가 구부러질 때는 어떠한 반사광도 볼 수 없다. 이 때 상기 변조기(100)는 '닫힌' 상태가 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 전압이 가해진 상태에서, 상기 벽 104는 정전기 인력에 의해 상기 벽 102 쪽으로 구부러지고, 따라서 상기 변조기(100)는 '열린' 상 태에서 '닫힌' 상태로 전환된다. 상기 변조기(100)가 '닫힌' 상태에서 '열린' 상태로 전환하기 위해서는, 상기 벽 104를 구부리게 하는 전압이 제거되어 상기 벽 104가 탄성적으로 원래 상태, 즉 도 1a에 도시한 '열린' 상태로 되돌아 간다.
상기 벽 104, 광 반사 전극은 일반적으로 금속으로 만들어진 막(Membrane)으로, 보통 미소 전자기계 시스템(MEMS : Micro electro Mechanical Systems)의 제조에서 널리 사용되는 희생 층(Sacrificial Layer) 기법으로 만들어진다. 상기 광 반사 전극은 매우 얇고 작은 외부 힘에도 쉽게 손상되기 때문에, 외부 힘이 조금만 있어도 제대로 작동하지 않는다. 또한, 상기 두 벽 102와 104 사이의 캐비티(108)는 비어있다. 실제로, 상기 얇은 캐비티(108) 때문에, 외부 환경이 보통 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)의 디스플레이 성능에 영향을 주고 저하시킨다.
예를 들어, 공기 중의 물이 상기 캐비티(108)에 흡수되는 경향이 있다. 상기 캐비티의 깊이(D)는 일반적으로 1㎛ 이하로, 따라서 상기 흡수된 물은 상기 두 전극 사이에 불필요한 정전기 인력을 만든다. 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)이 '열린' 상태에 있을 때, 상기 흡수된 물에 의한 정전기 인력은 두 벽이 서로 끌리도록 하여, 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)이 '닫힌' 상태에 있는 것같이 보이도록 한다. 또한, 상기 캐비티(108)에 들어가는 먼지는 상기 광 반사 전극이 정상적으로 스위칭 하는 것을 방해할 수 있다. 더욱이, 상기 두 얇은 벽 102와 104는 공기에 의해 쉽게 산화되어, 광 또는 전기적 특성이 악화되기도 한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 광 간섭 반사 구조물이 외부 환경에 의해 손상되지 않도록 보호하는 광 간섭 디스플레이 패널을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 공기 중의 물, 먼지, 또는 산소가 상기 광 간섭 반사 구조물을 손상시킬 가능성을 줄일 수 있는 광 간섭 디스플레이 패널을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 디스플레이 성능이 향상되고, 신뢰도가 향상되며, 수명이 연장되는 광 간섭 디스플레이 패널을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 광 간섭 디스플레이 패널이 제공된다.
상기 광 간섭 디스플레이 패널에는 기판, 광 간섭 반사 구조물, 및 보호 구조물이 있다. 상기 광 간섭 반사 구조물은 상기 기판 위에 형성된다. 상기 보호 구조물은 접착부에 의해 상기 기판에 부착되어, 상기 기판과 보호 구조물 사이에 상기 광 간섭 반사 구조물을 둘러 싼다. 상기 접착부는 상기 광 간섭 반사 구조물을 공기 중의 물, 먼지, 및 산소로부터 완전히 격리하기 위하여 사용된다. 또한, 상기 보호 구조물은 상기 광 간섭 반사 구조물이 외부 환경에 의해 손상되는 것을 방지한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 광 간섭 반사 구조물은 색깔을 바꿀 수 있는 복수의 픽셀로 구성된다. 상기 기판과 보호 구조물은, 상기 광 간섭 반사 구조물이 외부 환경에 의해 손상되지 않도록, 밀폐된다. 상기 보호 구조물은 유리 기판, 또는 플라스틱, 유기 폴리머, 또는 무기 폴리머와 같은 물질로 만들어진 기판과 같은 편평한 보호 구조물이다. 접착부는 UV 풀, 열경화성 접착제, 또는 다른 접착제과 같은 물질로 이루어진다.
또한, 상기 접착부에는, 상기 보호 구조물이 상기 광 간섭 반사 구조물을 손상시키지 못하도록, 상기 보호 구조물과 기판 사이에 소정의 간격을 제공하고 유지하는 스페이서가 추가로 포함된다. 다른 실시예에서는, 상기 보호 구조물이 U자 모양의 보호 구조물이 될 수 있다.
본 발명을 제조하기 위하여, 제1 전극과 희생 층이 상기 기판 위에 순서대로 형성되고, 복수의 개구부가 상기 제1 전극과 희생 층에 형성된다. 하나의 지지부가 각 개구부에 형성되고, 제2 전극이 상기 희생 층과 지지부 위에 형성된다. 이후, 상기 희생 층이 릴리스 에칭 공정에 의해 제거되어, 캐비티를 형성한다.
다음, 상기 광 간섭 반사 구조물이 보호 구조물과 상기 기판 사이에 위치하도록, 상기 보호 구조물이 상기 기판에 부착된다. 상기 보호 구조물과 기판이 좀더 가깝게 밀착되도록 압착 처리가 사용된다. 추가로, 상기 접착부가 열경화성 접착제이면, 단단하게 고정하기 위하여 열경화성 접착제에 대한 가열 처리가 사용될 수 있다.
상기 광 간섭 디스플레이 패널에서는, 보호 구조물이 기판에 부착되어 광 간 섭 반사 구조물을 둘러 쌈으로써, 상기 광 간섭 반사 구조물이 외부 힘에 의해 손상되지 않도록 한다. 또한, 상기 접착부가 상기 광 간섭 반사 구조물을 상기 디스플레이 패널 내에 밀봉하여, 공기 중의 물, 먼지, 또는 산소와 같은 외부 환경이 상기 광 간섭 반사 구조물과 접촉하여 정전기 인력을 일으키거나 산화시켜 광학적 전기적 특성을 악화시키는 것을 효율적으로 막을 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 광 간섭 디스플레이 패널의 디스플레이 성능을 강화하고, 손상된 픽셀의 수를 줄이며, 수명을 연장한다.
앞선 일반적인 설명과 이어지는 상세한 설명은 모두 예시이고, 청구 범위에서 청구되는 본 발명에 대해 더 많은 설명을 제공하기 위한 것이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. 같은 또는 유사한 요소에 대해서는, 가능한 한도에서 도면과 상세 설명에서 같은 참조 번호가 사용된다.
상기 광 간섭 디스플레이 패널에는 기판, 광 간섭 반사 구조물, 및 보호 구조물이 포함된다. 상기 광 간섭 반사 구조물은 색깔을 바꿀 수 있는 복수의 픽셀을 가지고 있고, 상기 기판 위에 형성된다. 상기 보호 구조물은 접착부에 의해 사익 기판에 부착되어, 상기 기판과 보호 구조물 사이에 상기 광 간섭 반사 구조물을 둘러 싼다. 상기 접착부는 상기 광 간섭 반사 구조물을 공기 중의 물, 먼지, 및 산소로부터 격리하기 위해 사용된다. 더욱이, 상기 보호 구조물은 상기 광 간섭 반사 구조물이 외부 힘에 의해 손상되지 않도록 한다.
도 2a에서는 본 발명에 따른 일 실시예의 단면을 도시하고 있다. 상기 광 간섭 반사 구조물에는 색깔을 바꿀 수 있는 복수의 픽셀이 있다. 쉽고 명확하게 이해할 수 있도록, 이어지는 도면과 설명에서는, 본 발명인 광 간섭 디스플레이 패널 내부에 있는 광 간섭 반사 구조물을 표현하기 위하여 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)을 오직 하나만 사용한다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 편평한 보호 구조물(200a)이 접착부(202)에 의해 기판(110)에 부착되어 있다. 상기 기판(110)은 유리 기판 또는 가시광이 투과하는 기판이다. 상기 편평한 보호 구조물(200a)은 외부 힘이 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)에 미칠 가능성을 줄여준다. 또한, 상기 접착부(202)는 상기 기판(110)과 편평한 보호 구조물(200a) 사이에서 상기 광 간섭 반사 구조물을 밀봉한다. 상기 접착부(202)는 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)을, 외부 환경으로부터 격리시키고, 공기 중의 물, 먼지, 및 산소에 의해 손상되는 것을 방지한다.
공기 중의 물이 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)의 캐비티(108)에 들어오면, 상기 캐비티의 깊이 D가 매우 작기 때문에 상기 물로 인한 정전기 인력이 매우 커지고, 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)이 성공적으로 스위칭 하는 데에 방해가 된다. 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀의 광 입사 전극 또는 광 반사 전극과 같은 금속 필름이 공기와 접촉하면, 상기 금속 필름은 쉽게 산화되고 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)의 광학적 전기적 특성에 좋지 않은 영향을 미친다.
상기 실시예에서, 상기 접착부(202)는, 상기 편평한 보호 구조물(200a)과 기판(110)을 부착하기 위하여 사용될 뿐 아니라, 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)을 외부 환경으로부터 격리하기 위하여 사용된다. 제대로 격리하면 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)이 손상되는 것을 효과적으로 막을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 접착부가, 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)이 완전히 밀봉되도록, 상기 편평한 보호 구조물(200a)과 기판(100)을 결합시키면, 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)의 신뢰도와 수명이 실질적으로 증가한다.
상기 편평한 보호 구조물(200a)은 유리 구조물, 또는 플라스틱, 유기 폴리머(Organic Polymer), 또는 무기 폴리머(Inorganic Polymer)와 같은 물질로 이루어진 기판이다. 상기 접착부(202)는 UV 풀(Glue) 또는 열경화성(Thermosetting) 접착제와 같은 물질로 이루어진다. 하지만, 상기 보호 구조물과 기판을 부착하기에 적당한 다른 접착제도 사용될 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 편평한 보호 구조물(200a)을 기판(110)에 붙이는 동안, 상기 편평한 보호 구조물(200a)과 기판(110)이 좀더 가깝고 밀접하게 위치하도록, 압착 처리(Pressing Procedure)가 일반적으로 사용된다. 상기 편평한 보호 구조물(200a)이 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)의 벽(104)을 부수지 않도록, 또는 외부 힘에 의해 상기 편평한 보호 구조물(200a)이 상기 기판(110)을 기준으로 옮겨지거나 기울어지지 않도록, 실시예에서는 상기 접착부(202) 내에 스페이서(Spacer)를 더한다.
스페이서를 포함한 접착부(202)는, 상기 편평한 보호 구조물(200a)과 기판(110) 사이에 소정의 간격을 유지하고, 상기 편평한 보호 구조물(200a)이 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)을 손상시키지 못하도록 한다. 예를 들어, 상기 스페이서의 크기는 약 100㎛ 정도이고, 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)의 크기는 일반적으로 1㎛보다 작다. 따라서, 상기 편평한 보호 구조물(200a)과 벽(104) 사이 간격이 매우 커서, 위에서 언급한 부서질 여지를 피할 수 있다.
도 2b에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면을 도시하고 있다. 이 실시예에서, 상기 보호 구조물은 U자 모양의 보호 구조물(200b)이다. 상기 U자 모양의 보호 구조물(200b)은 편평한 보호 구조물에 옆이 더 내민 형상이다. 비슷하게, 상기 U자 모양의 보호 구조물(200b)은 상기 접착부에 의해 상기 기판(110)에 부착되어, 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)을 공기 중의 물, 먼지, 및 산소와 격리하고 상기 색깔을 바꿀 수 있는 픽셀(100)이 외부 힘에 의해 손상되는 것을 방지한다.
도 3a와 도 3b에서는 도 2a 실시예를 제조하는 방법을 도시하고 있다. 도 3a에서, 제1 전극(310)과 희생 층(311)이 투명 기판(309) 위에 순서대로 형성된다. 개구부(312)는 상기 제1 전극(310)과 희생 층(311)에 형성되고, 모든 개구부(312)는 내부에 하나의 지지부(306)를 형성하기에 적합하다. 다음, 지지부(306)는 상기 개구부(312) 내부에 형성되고, 제2 전극(314)이 희생 층(311)과 지지부(306) 위에 형성된다.
도 3b에서, 상기 희생 층(311)이 원격 플라즈마 에칭 공정(Remote Plasma Etching Process)과 같은 릴리스 에칭 공정(Release Etching Process)에 의해 제거되어, 캐비티(316)를 형성한다. 상기 캐비티(316)의 깊이(D)는 상기 희생 층(311)의 두께이다. 이후, 편평한 보호 구조물(304)이 접착부(308)에 의해 상기 기판(309)에 부착된다. 상기 편평한 보호 구조물(304)과 기판(309)이 좀더 가깝게 밀착되도록 압착 처리가 사용된다. 추가로, 상기 접착부(308)가 열경화성 접착제이면, 단단하게 고정하기 위하여 열경화성 접착제를 가열하기 위한 가열 처리를 행할 수 있다.
지금까지 편평한 보호 구조물을 갖는 광 간섭 디스플레이 패널을 제조하는 방법에 대해 설명하였다. U자 모양의 보호 구조물을 갖는 광 간섭 디스플레이 패널을 제조하는 방법은 이와 유사하고 지금부터 명확히 설명한다.
먼저, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 및 사이에 상기 지지부를 포함하여 구성된 광 간섭 반사 구조물이 기판 위에 형성된다. U자 모양의 보호 구조물이 상기 기판에 부착되어, 상기 광 간섭 반사 구조물이 상기 U자 모양의 보호 구조물과 기판 사이에 위치한다. 상기 U자 모양의 보호 구조물과 기판이 좀더 가깝게 밀착되도록 압착 처리가 사용될 수도 있다.
이상 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
상기와 같이 구성 및 이루어지는 본 발명은, 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에서는, 보호 구조물이 기판에 부착되어 광 간섭 반사 구조물을 둘러 쌈으로써, 상기 광 간섭 반사 구조물이 외부 힘에 의해 손상되지 않도록 한다. 또한, 상기 접착부가 상기 광 간섭 반사 구조물을 상기 디스플레이 패널 내에 밀봉하여, 공기 중의 물, 먼지, 또는 산소와 같은 외부 환경이 상기 광 간섭 반사 구조물과 접촉하여 정전기 인력을 일으키거나 산화시켜 광학적 전기적 특성을 악화시키는 것을 효율적으로 막을 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 광 간섭 디스플레이 패널의 디스플레이 성능을 강화하고, 손상된 픽셀의 수를 줄이며, 수명을 연장한다.

Claims (6)

  1. 기판;
    접착부에 의해 상기 기판에 부착되는 보호 구조물; 및
    제1 전극, 상기 제1 전극과 실질적으로 평행하게 배치된 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에서 위치하여 캐비티를 형성하는 지지부를 포함하여 구성되고, 상기 기판과 상기 보호 구조물 사이에 위치하는 광 간섭 반사 구조물을 포함하여 구성되는 광 간섭 디스플레이 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보호 구조물은 편평한 보호 구조물 또는 U자 모양의 보호 구조물이고, 상기 보호 구조물이 유리, 플라스틱, 유기 폴리머, 또는 무기 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 간섭 디스플레이 패널.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 접착부는 스페이서를 포함하고, 상기 스페이서는 상기 보호 구조물이 상기 광 간섭 반사 구조물을 손상시키지 않도록 상기 보호 구조물과 기판 사이에 소정의 간격을 유지하는 것을 특징으로 하는 광 간섭 디스플레이 패널.
  4. 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 위에 광 간섭 반사 구조물을 형성하는 단계; 및
    상기 광 간섭 반사 구조물을 보호 구조물과 상기 기판 사이에 위치시키기 위하여, 상기 기판에 상기 보호 구조물을 부착하는 단계
    를 포함하는 광 간섭 디스플레이 패널을 제조하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 광 간섭 반사 구조물이 외부 환경에 의해 손상되는 않도록, 상기 기판과 상기 보호 구조물이 밀폐되는 것을 특징으로 하는 광 간섭 디스플레이 패널을 제조하는 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 부착하는 단계에서는 접착부에 의해 상기 보호 구조물과 상기 기판을 부착하고, 상기 접착부는 UV 풀 또는 열경화성 접착제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 간섭 디스플레이 패널을 제조하는 방법.
KR1020040043324A 2003-08-15 2004-06-12 광 간섭 디스플레이 패널 및 그 제조 방법 KR100639174B1 (ko)

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