KR100843985B1 - 전계 구동 표시 장치 및 전계 구동 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

전계 구동 표시 장치 및 전계 구동 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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이호진
윤혁민
김병욱
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Abstract

본 발명은 전계 구동 표시 장치 및 전계 구동 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전계 구동 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되는 제1 전극, 상기 제1 기판 위에 형성되며 고정홈을 가지는 제1 격벽, 상기 제1 격벽 위에 형성되며, 각기 상기 고정홈과 연결되어 통하는 복수의 구동홈을 가지는 제2 격벽, 상기 각 구동홈에 하나씩 배치되어 있는 복수의 구동체, 그리고 상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽 사이에 배치되어 있는 광 반사체를 포함한다. 이와 같이 하면 전계 구동 표시 장치의 휘도를 더욱 높일 수 있다.
전계 구동 표시 장치, 구동 격벽, 고정 격벽, 구동체, 백라이트 유닛

Description

전계 구동 표시 장치 및 전계 구동 표시 장치의 제조 방법{Display device driven by electric filed and method for manufacturing the same}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 평면도이고,
도 2는 도 1의 전계 구동 표시 장치를 Ⅱ-Ⅱ 선에 따라 자른 단면도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 평면도이고,
도 4는 도 1 및 도 2에 도시한 전계 구동 표시 장치의 구동을 설명하기 위한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 단면도이고,
도 6a 내지 도 6j는 도 1 및 도 2에 도시한 전계 구동 표시 장치의 제조 공정을 차례대로 나타낸 도면이다.
<도면 부호의 설명>
10, 20: 전계 구동 표시 장치 100: 표시 패널
110: 하부 기판 120: 차광부
130: 스위칭 소자 191: 화소 전극
210: 상부 기판 230: 색필터
250: 절연막 270: 공통 전극
310: 고정 격벽 315: 고정홈
330: 구동 격벽 335: 구동홈
350: 광 반사체 370, 390: 구동체
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전계 구동 표시 장치에 관한 것이다.
널리 사용되는 표시 장치로는 액정 표시 장치(liquid crystal display), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel), 전계 방출 표시 장치(field emission display), 형광 표시판(vacuum fluorescent display), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등이 있다.
액정 표시 장치는 모니터와 텔레비전 등으로 널리 사용되고 있으며, 플라즈마 표시 장치는 대형 텔레비전으로 널리 사용되고 있고, 유기 발광 표시 장치는 휴대폰 창 등에 이용되고 있으며 중대형 표시 장치에 응용하기 위한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 기타 전계 방출 표시 장치나 전기 영동 표시 장치도 모니터나 텔레비전 또는 전자 종이 등에 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다.
본 발명은 종래의 표시 장치들과 다른 새로운 전계 구동 표시 장치 및 전계 구동 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치는, 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되는 제1 전극, 상기 제1 기판 위에 형성되며 고정홈을 가지는 제1 격벽, 상기 제1 격벽 위에 형성되며, 각기 상기 고정홈과 연결되어 통하는 복수의 구동홈을 가지는 제2 격벽, 상기 각 구동홈에 하나씩 배치되어 있는 복수의 구동체, 그리고 상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽 사이에 배치되어 있는 광 반사체를 포함한다.
상기 제1 전극은 상기 고정홈에 노출되어 있을 수 있다.
상기 전계 구동 표시 장치는 상기 제1 기판과 상기 제1 격벽 사이에 배치되어 있는 차광부를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 전극과 상기 차광부는 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.
상기 전계 구동 표시 장치는 상기 제2 격벽 상에 위치하는 제2 기판, 그리고 상기 제2 기판에 형성되어 있는 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 구동홈 횡단면의 넓이가 상기 제1 기판에서 멀어질수록 커지도록 형성될 수 있다.
상기 제2 전극은 상기 구동홈에 노출되어 위치할 수 있으며, 상기 구동홈의 횡단면 가장자리에 위치할 수 있다.
상기 구동체는 구형상을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 구동체 지름의 크기는 상기 고정홈 폭의 크기와 같거나 또는 상기 고정홈 폭의 크기보다 크게 형성될 수 있다. 상기 구동체는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 인가되는 전압에 의 해 위치가 결정될 수 있다. 상기 구동체는 상기 제2 전극과의 인력에 의해 상기 제2 기판에 접촉하며, 이때 상기 제2 전극은 상기 구동체 및 상기 제2 기판의 접촉 부분과 상기 구동홈의 가장자리의 사이에 위치할 수 있다.
상기 전계 구동 표시 장치는 상기 제2 기판에 형성되어 있는 색필터를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 투명한 도전 물질로 이루어질 수 있다.
상기 구동홈의 횡단면은 원형상 또는 다각형상을 가지며 형성될 수 있다.
상기 구동체는 흑색, 흰색, 적색, 녹색, 청색, 노랑(yellow), 마젠타(magenta) 및 시안(cyan)으로 이루어진 군 중에서 어느 하나의 색을 가질 수 있다.
상기 고정홈 및 상기 구동홈에 불활성 기체, 질소 및 건조 공기 중 적어도 하나가 채워져 있을 수 있다. 상기 고정홈 및 상기 구동홈은 진공 상태일 수도 있다.
상기 전계 구동 표시 장치는 상기 제1 기판으로 표시를 위한 빛을 공급하는 백라이트 유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 백라이트 유닛은 빛을 발하는 램프와 상기 램프가 발하는 빛을 면광으로 전환하는 도광판을 포함할 수 있다. 상기 백라이트 유닛은 상기 램프 및 상기 도광판에서 나오는 빛을 상기 구동홈 각각으로 집광하는 집광 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 전계 구동 표시 장치는 상기 제1 기판 상에 형성되고, 상기 제1 전극과 연결되어 있으며, 상기 제1 전극에 인가되는 전압을 제어하는 스위칭 소자를 더 포 함할 수 있다. 상기 스위칭 소자는 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 제조 방법은, 제1 기판 위에 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 기판 및 상기 제1 전극 위에 고정홈을 가지는 제1 격벽을 형성하는 단계, 상기 제1 격벽 위에 복수의 구동홈을 가지는 제2 격벽을 형성하는 단계, 상기 고정홈 및 상기 복수의 구동홈을 진공 상태로 만드는 단계, 상기 복수의 구동홈에 구동체를 제공하는 단계, 그리고 유체를 분사하여 상기 각 구동홈에 위치하고 있는 잉여 구동체를 제거하는 단계를 포함한다.
상기 상기 제1 격벽을 형성하는 단계는, 상기 제1 기판 및 제1 전극 위에 감광성 물질을 스핀 코팅하는 단계, 그리고 노광 및 현상을 통하여 상기 고정홈을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 감광성 물질은 네거티브 포토레지스트를 포함할 수 있다.
상기 제2 격벽을 형성하는 단계는, 상기 제1 격벽 위에 건식 감광성 물질을 배치하는 단계, 그리고 노광 및 현상을 통하여 상기 고정홈와 연결되어 통하는 상기 복수의 구동홈을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전계 구동 표시 장치의 제조 방법은 상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽 사이에 광 반사체를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전계 구동 표시 장치의 제조 방법은 상기 제1 기판 위에 상기 제1 전극과 엇갈리게 배치되는 차광부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 차광부 및 상기 제1 격벽을 형성하는 단계는, 상기 제1 기판 및 상기 제1 전극 위에 차광 물질층을 형성하는 단계, 상기 차광 물질층 위에 감광성 물질 층을 형성하는 단계, 상기 감광성 물질층을 노광 및 현상하는 단계, 그리고 현상된 상기 감광성 물질층을 식각 마스크로 하여 상기 차광 물질층의 노출되어 있는 부분을 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 차광부 및 상기 제1 격벽을 형성하는 단계는, 상기 제1 기판 및 상기 제1 전극 위에 차광 물질을 포함하는 제1 감광막을 형성하는 단계, 상기 제1 감광막 위에 제2 감광막을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 및 제1 감광막을 노광 및 현상하여 제1 격벽 및 차광부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전계 구동 표시 장치의 제조 방법은 상기 제2 격벽 상에 제2 기판을 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 전계 구동 표시 장치의 제조 방법은 상기 제2 기판에 상기 구동홈에 노출되는 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 잉여 구동체를 제거하는 단계는, 상기 고정홈 및 상기 복수의 구동홈의 개구를 중력 방향으로 배치하는 단계, 그리고 고압 공기를 분사하여 상기 각 구동홈에 위치한 하나의 구동체를 제외한 나머지 구동체를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 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 나 타내었다. 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.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 평면도이고, 도 2는 도 1의 전계 구동 표시 장치를 Ⅱ-Ⅱ 선에 따라 자른 단면도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 전계 구동 표시 장치(10)는 표시 패널(100)과 백라이트 유닛(400)을 포함한다.
표시 패널(100)은 광량을 조절하여 화상을 표시하는 부분으로써 화소 전극(191)이 형성된 하부 기판(110), 공통 전극(270)이 형성된 상부 기판(210), 고정홈(315)을 가지는 고정 격벽(310), 구동홈(335)을 가지는 구동 격벽(330), 고정 격벽(310)과 구동 격벽(330) 사이에 위치하는 광 반사체(350), 그리고 구동홈(335)에 배치되어 있는 구동체(370)를 포함한다.
유리 등으로 이루어진 투명한 하부 기판(110) 위에 한 방향으로 신장되어 있는 화소 전극(191)이 나란하게 배열되어 있다. 화소 전극(191)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어질 수 있다. 화소 전극(191)은 도 3에서 보는 바와 같이 사각 형상을 가지고 각 구동홈(335)에 대응하여 형성될 수도 있다.
또한 하부 기판(110) 위에는 각 화소 전극(191)에 인가되는 전압을 개별적으로 스위칭하기 위한 스위칭 소자(130)가 형성되어 있으며 화소 전극(191)과 연결되어 있다. 스위칭 소자(130)로 박막 트랜지스터가 이용될 수 있으며, 이 경우 박막 트랜지스터를 온오프 하기 위한 주사 신호를 전달하는 게이트선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)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. 도 1에 도시한 화소 전극(191)은, 도 3에서 보듯이 각 구동홈(335) 마다 별도로 형성된 화소 전극(191)과 달리, 한 방향으로 신장되어 있기 때문에 스위칭 소자(130)의 사용 개수를 줄일 수 있다.
또한 하부 기판(110) 위에는 차광부(120)가 형성되어 있으며, 이 차광부(120)는 하부 기판(110) 중 화소 전극(191)이 형성되지 않은 부분에 형성된다. 즉, 차광부(120)는 화소 전극(191)과 거의 중첩하지 않는다. 그러나, 차광부(120)의 끝 부분 일부가 화소 전극(191)과 중첩될 수도 있다. 차광부(120)는 이웃한 화소 간의 빛이 섞이는 것을 방지한다.
차광부(120) 위에는 고정홈(315)을 가지는 고정 격벽(310)이 형성되어 있다. 감광성 물질을 코팅, 노광 및 현상하여 고정 격벽(310)을 형성할 수 있다. 고정 격벽(310)은 빛이 투과하지 못하는 불투명 물질로 형성될 수 있다. 가령, 고정 격 벽(310)을 검은색 물질로 형성하여 불필요한 빛이 고정 격벽(310)을 투과하거나 고정 격벽(310)에 의하여 반사되어 표시 품질을 저하시키는 것을 예방할 수 있다. 이처럼 고정 격벽(310)이 차광부(120)의 역할을 대신할 수 있는 경우 차광부(120)는 생략될 수 있다. 고정홈(315)은 구동체(370)를 고정하는 역할을 포함한다. 화소 전극(191)은 고정홈(315)에 노출되어 있다.
고정 격벽(310) 위에는 광 반사체(350)가 형성되어 있다. 광 반사체(350)는 산란된 빛을 상부 기판(210)의 표시 영역으로 유도하는 역할을 한다.
광 반사체(350) 위에는 구동홈(335)을 가지는 구동 격벽(330)이 형성되어 있다. 구동홈(335)의 횡단면은 원 형상이며, 횡단면의 넓이는 하부 기판(110)에서 상부 기판(210) 방향으로 갈수록 넓어진다. 즉 구동홈(335)은 밑면과 윗면이 뒤집힌 원뿔대 모양을 가진다. 구동홈(335)의 횡단면은 사각 형상을 가질 수도 있으며, 이 경우 구동홈(335)은 뒤집힌 사각뿔대 모양을 가지게 된다. 구동 격벽(330)은 투과도가 좋은 건식 감광성 물질이 사용될 수 있다.
구동홈(335)에는 전기적인 힘에 의해 위치가 결정되는 구형상의 구동체(370)가 배치되어 있다. 구동체(370)는 양 또는 음의 전하를 가진다. 구동체(370)는 다층 구조로 형성될 수 있다. 예컨대, 구동체(370)의 바깥쪽은 전하를 보존하기 위한 유기막으로 형성될 수 있으며, 안쪽은 빛을 전반사 하기 위한 금속층으로 형성될 수 있다. 그리고 구동체(370)는 반사되는 빛을 배제하기 위해 불투명한 물질로 이루어질 수 있다.
구동체(370) 지름(d)의 크기는 고정홈(315) 폭(w)의 크기와 동일하거나, 고 정홈(315) 폭(w)의 크기보다 크게 만들어진다. 따라서 구동체(370)는 구동홈(335) 공간에서는 자유롭게 움직일 수 있으나, 고정홈(315) 공간에는 완전히 들어갈 수 없다. 구동체(370)가 화소 전극(191)과의 인력에 의해 광 반사체(350) 및/또는 고정홈(315) 사이에 끼어 고정홈(315)을 막게 되면, 백라이트 유닛(400)이 발하는 빛은 차단되고, 이로써 완전한 블랙 상태가 구현될 수 있다.
본 실시예에서 구동체(370)는 고정홈(315)에 완전히 들어가지 못하기 때문에 화소 전극(191)과 접촉할 수 없다. 그러므로 화소 전극(191) 위에 이를 보호하기 위한 절연막은 생략할 수 있다.
구동홈(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 구동홈(335)을 진공 상태로 유지할 수도 있다.
구동 격벽(330) 위에는 상부 기판(210)이 결합된다.
상부 기판(210) 위에는 적색, 녹색 및 청색의 색필터(230)가 형성되어 있으며, 색필터(230) 위에는 이를 보호하기 위한 절연막(250)이 형성되어 있다. 그리고 절연막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO나 IZO 등의 투명한 도전체로 형성될 수 있다.
절연막(250) 및 공통 전극(270)은 구동홈(335)에 노출되어 있다. 그리고 공통 전극(270)은 구동홈(335)의 가장자리에 위치한다. 좀 더 구체적으로 설명하면 구동체(370)가 공통 전극(270)과의 인력에 의해 절연막(250)에 접촉할 때, 이 접촉 부분과 구동홈(335)을 구획하는 구동 격벽(330)의 둘레면 사이에 공통 전극(270)이 위치한다. 따라서 구동체(370)는 공통 전극(270)과의 직접적인 접촉이 없으므로, 공통 전극(270) 위에 이를 보호하기 위한 절연막을 생략할 수 있다.
백라이트 유닛(400)은 표시 패널(100)로 빛을 공급하는 부분으로써 빛을 내는 램프(420), 선형 또는 점광원인 램프(420)가 발하는 빛을 면광으로 전환하는 도광판(410) 및 도광판(410)에서 나오는 빛을 모아 표시 영역인 고정홈(315) 및 구동홈(335)으로 진행시키는 집광 렌즈(430)를 포함한다. 램프(420)로는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp) 및 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 형성될 수 있다.
백라이트 유닛(400)은 하부 기판(110) 측 또는 상부 기판(210) 측 중 어느 쪽에도 배치될 수 있다.
이러한 전계 구동 표시 장치는 구동홈(335)에 들어있는 구동체(370)에 전기력 및/또는 중력을 가하여 그 위치를 이동시키고, 이를 통하여 백라이트 유닛(400)이 제공하는 빛의 통과량을 조절함으로써 원하는 화상을 표시한다.
그러면, 상술한 구조의 전계 구동 표시 장치(10)의 구동에 대하여 도 4를 참고하여 설명한다.
일반적으로 표시 장치는 표시 화면이 수평면에 대하여 거의 수직에 가깝게 세워진 형태로 사용된다. 따라서 구동홈(335)을 구획하는 구동 격벽(330)의 둘레면은 수평면에 대해 경사면을 이루게 된다. 이 경사면 위에 놓인 구동체(370)는 중력으로 인해 경사면을 굴러 내리게 된다. 그러나 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 전압이 인가되면 그들 사이에 전계가형성되고 전하를 띠고 있는 구동체(370)가 전기력을 받아 중력을 극복하고 경사면을 굴러 오를 수 있다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이의 전압을 조절함으로써 구동체(370)가 받는 전기력을 조절할 수 있고 이를 통해 구동체(370)의 위치를 조절할 수 있다. 이를 위하여 구동홈(335)의 경사면은 도 4에 도시된 바와 같이 일정한 기울기를 가질 수도 있고 위로 올라갈수록 그 기울기가 점점 증가하는 형태를 가질 수도 있다. 그리고 상기 경사면이 수평면에 대하여 이루는 각도에 따라 구동체(370)에 인가되는 중력의 크기가 달라질 수 있으므로, 각 경우에 따라 구동 전압을 적절하게 결정할 수 있다.
구동체(370)의 위치가 달라짐에 따라 백라이트 유닛(400)으로부터 공급된 빛이 통과할 수 있는 구동홈(335)의 면적도 달라지게 된다. 즉, 구동체(370)가 경사면의 맨 아래, 즉 상부 기판(210)과 접촉하고 있을 때에는 빛이 통과할 수 있는 구동홈(335)의 면적이 최대가 되고, 구동체(370)가 경사면을 굴러 올라갈수록 빛이 통과할 수 있는 면적이 점점 좁아지다가 구동체(370)가 경사면의 맨 위로 올라가 고정홈(315)을 완전히 막았을 때에는 빛이 모두 차단된다. 이와 같이 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이의 전압을 조절함으로써 통과하는 빛의 양을 조절할 수 있다.
백라이트 유닛(400)으로부터 공급된 빛이 구동홈(335)을 통과할 때, 일부 빛은 구동체(370)에 산란되어 휘도가 저하될 수 있는데, 이 경우 광 반사체(350)가 상기 산란된 빛을 상부 기판(210) 쪽으로 유도하여 휘도 저하를 예방한다.
그리고 색필터(230)를 이용하여 컬러 화상을 구현할 수 있다.
이상에서는 구동체(370)의 구동홈(335) 내 위치를 조정함으로써 광량을 조절하는 방법을 설명하였으나 이와 달리 구동체(370)가 빛을 차단하는 시간을 조절함으로써 광량을 조절할 수도 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 동공을 가지도록 형성하여 무게를 줄일 수도 있다.
이상에서는 구동체(370)의 구동을 위하여 중력과 전기력을 이용하고 있으나 중력을 대체 또는 중력을 보충하는 수단으로 기존 전기력에 대하여 반대 방향으로 작용하는 전기력을 이용할 수 있다. 즉, 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이의 전압을 반전시킴으로써 중력에 의존하지 않고 구동체(370)를 왕복 이동시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치에 대하여 도 5를 참고하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 단면도이며, 도 4에 도시한 전계 구동 표시 장치(10)와 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치(20)는 표시 패널(100)을 포함한다.
표시 패널(100)은 화소 전극(191) 및 스위칭 소자(130)가 형성된 하부 기판(110), 공통 전극(270)이 형성된 상부 기판(210), 고정홈(315)을 가지는 고정 격벽(310), 구동홈(335)을 가지는 구동 격벽(330), 고정 격벽(310)과 구동 격벽(330) 사이에 위치하는 광 반사체(350), 그리고 구동홈(335)에 배치되어 있는 구동체(390)를 포함한다. 구동체(390)는 양 또는 음의 전하를 띄고 있으며, 빛을 반사시킬 수 있다. 이러한 구동체(390)는 흰색, 적색, 녹색, 청색, 노랑(yellow), 마젠타(magenta) 및 시안(cyan)으로 이루어진 군 중에서 어느 하나의 색을 가질 수 있으며, 이로 인해 컬러 화상을 구현할 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치(20)는 도 1 내지 도 4에 도시한 전계 구동 표시 장치(10)와는 달리, 색필터(230), 절연막(250) 및 백라이트 유닛(400)을 포함하고 있지 않으며, 외부광을 이용하여 화상을 표시한다. 또한 화소 전극(191)은 ITO, IZO, 전도성 폴리머 또는 금속으로 만들어질 수 있다.
그러면, 도 5에 도시한 전계 구동 표시 장치(20)의 구동에 대하여 설명한다.
도 5에 도시한 제1 구동홈(335a)에 위치한 구동체(390)는 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 형성되는 전계에 의해 경사면의 맨 위에 위치하고 있고, 제 2 구동홈(335b)에 위치한 구동체(390)는 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 형성되는 전계에 의해 경사면의 중간 부분에 위치하고 있으며, 제3 구동홈(335c)에 위치한 구동체(390)는 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이에 형성되는 전계 또는 중력에 의해 경사면의 맨 아래에 위치하고 있다. 구동체(390)가 위치가 달라짐에 따라 외부에서 구동홈(335)으로 입사하는 빛의 반사량이 달라진다. 제3 구동홈(335c)에 위치한 구동체(390)는 상부 기판(210)에 가장 가까이 위치하고 있기 때문에, 외부에서 입사한 빛이 구동체(390)에 의해 전부 반사될 수 있다. 제2 구동홈(335b)에 위치한 구동체(390)는 상부 기판(210)으로부터 일정 거리 떨어져 있어 외부에서 입사한 빛은 구동체(390)에 의하여 일부만 반사되므로, 중간 계조가 표시된다. 제1 구동홈(335a)에 위치한 구동체(390)는 상부 기판(210)으로부터 가장 멀리 떨어져 있어 외부에서 입사한 빛이 거의 반사되지 못한다. 이와 같은 방법으로 구동홈(335)에 있는 구동체(390)의 위치를 조절함으로써 영상을 표시할 수 있다.
다음, 본 발명의 한 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 제조 방법에 대해 도 6a 내지 도 6j를 참고하여 상세하게 설명한다.
도 6a 내지 도 6j는 도 1 및 도 2에 도시한 전계 구동 표시 장치(10)의 제조 공정을 차례대로 나타낸 도면이다.
우선, 도 6a에서 보듯이, 유리 또는 플라스틱 따위의 투명한 절연 물질로 만들어진 하부 기판(110) 위에 화소 전극(191) 및 스위칭 소자(130)를 형성한다. 스위칭 소자(130)는 박막 트랜지스터일 수 있다. 이 경우하부 기판(110) 위에 게이트선, 소스 전극을 가지는 데이터선, 드레인 전극 및 반도체가 함께 형성된다.
다음으로, 도 6b에서 보는 바와 같이, 하부 기판(110), 화소 전극(191) 및 스위칭 소자(130) 위에 차광 물질층(121)을 형성한다. 이어서, 도 6c에서 보는 바와 같이, 차광 물질층(121) 위에 감광성 물질을 도포하여 감광성 물질층(311)을 형성한다. 이를 위해 스핀 코팅 등의 방법을 사용한다. 감광성 물질로는 네거티브 포토레지스트(negative photoresist)가 사용될 수 있다.
이후, 감광성 물질층(311)에 대하여 노광 공정 및 현상 공정을 진행하고, 현상된 감광성 물질층(311)을 식각 마스크로 하여 차광 물질층(121)의 노출되어 있는 부분을 식각한다. 그러면 도 6d에서 보듯이, 고정홈(315)을 가지는 고정 격벽(310)과 차광부(120)가 형성된다. 차광부(120)는 하부 기판(110)과 고정 격벽(310)의 하부면 사이에 형성되고 고정홈(315)에는 거의 노출되지 않는다.
한편, 차광부(120)는 감광성 물질을 이용하여 만들 수도 있다. 이 경우 하부 기판(110), 화소 전극(191) 및 스위칭 소자(130) 위에 차광 물질을 포함하는 제1 감광막을 형성하고, 그 위에 감광성 물질층(311)을 형성한다. 이이서 제1 감광막 및 감광성 물질층(311)에 대하여 동시에 노광 및 현상 공정을 진행하여 차광부(120) 및 고정 격벽(310)을 완성한다.
다음으로, 도 6e에서 보는 바와 같이, 고정 격벽(310) 위에 광 반사체(350)를 형성한다. 광 반사체(350)는 고정 격벽(310)의 상부면과 접촉하고 있다.
다음으로, 도 6f에서 보는 바와 같이, 건식 감광성 물질(331)을 광 반사체(350) 위에 배치한다. 건식 감광성 물질(331)은 필름 형태로 광 반사체(350) 위에 부착되며, 고정홈(315) 공간을 차지하지 않는다. 이어서건식 감광성 물질(331) 에 대하여 노광 및 현상 공정을 진행한다. 이러한 공정 중에도 건식 감광성 물질(331)은 고정홈(315)을 막지 않는다. 그러면 도 6g에서 보는 바와 같이 구동홈(335)을 가지는 구동 격벽(330)이 형성된다.
다음으로, 고정홈(315) 및 구동홈(335)을 진공 상태로 만든다. 이를 위해 다양한 진공 장치들이 이용될 수 있다. 이어서 도 6h에서 보는 바와 같이, 진공 상태인 구동홈(335)에 구동체(370)를 공급한다.
이후, 도 6i에서와 같이, 상술한 구조물들이 형성된 하부 기판(110)을 뒤집어 잉여 구동체(370)를 제거한다. 이때 고압 공기 분사 노즐(500)을 이용하며, 하나의 구동홈(335)에 하나씩의 구동체(370)만 남겨두고 나머지 구동체(370), 즉 잉여 구동체(370)는 모두 제거된다. 구동홈(335)에 남겨진 하나의 구동체(370)는 고정홈(315) 및/또는 광 반사체(350) 사이에 끼어 분사된 고압 공기에 의해 제거되지 않는다. 도 6i에 도시한 것과 달리 상술한 구조물들이 형성된 하부 기판(110)을 뒤집지 않은 상태에서 고압 공기 분사 노즐(500)를 이용하여 잉여 구동체(370)를 제거할 수도 있다.
마지막으로, 도 6j에서 보듯이, 구동 격벽(330) 위에 색필터(230), 절연막(250) 및 공통 전극(270)이 형성된 상부 기판(210)을 결합하여 표시 패널(100)을 완성하고, 제1 기판(110)에 백라이트 유닛(400)을 결합하여 전계 구동 표시 장치(10)를 완성한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치는 중력과 전기력을 이용하여 구동체의 위치를 조절할 수 있고, 이를 통하여 빛의통과량을 조절함으로써 원하는 화상을 표시할 수 있다. 나아가 전계 구동 표시 장치는 산란된 빛을 표시 영역으로 유도하는 광 반사체를 포함하고 있기 때문에 휘도를 더욱 높일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 전계 구동 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 휘도가 높은 표시 장치를 간편하게 제조할 수 있고, 나아가 하나의 구동홈에 하나의 구동체를 간편하게 배치할 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.

Claims (34)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 형성되는 제1 전극,
    상기 제1 기판 위에 형성되며 고정홈을 가지는 제1 격벽,
    상기 제1 격벽 위에 형성되며, 각기 상기 고정홈과 연결되어 통하는 복수의 구동홈을 가지는 제2 격벽,
    상기 각 구동홈에 하나씩 배치되어 있는 복수의 구동체, 그리고
    상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽 사이에 배치되어 있는 광 반사체
    를 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 전극은 상기 고정홈에 노출되어 있는 전계 구동 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 기판과 상기 제1 격벽 사이에 배치되어 있는 차광부를 더 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 전극과 상기 차광부는 서로 엇갈리게 배치되어 있는 전계 구동 표 시 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 제2 격벽 상에 위치하는 제2 기판, 그리고
    상기 제2 기판에 형성되어 있는 제2 전극을 더 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 구동홈 횡단면의 넓이가 상기 제1 기판에서 멀어질수록 커지는 전계 구동 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제2 전극은 상기 구동홈에 노출되어 있는 전계 구동 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제2 전극은 상기 구동홈의 횡단면 가장자리에 위치하는 전계 구동 표시 장치.
  9. 제5항에서,
    상기 구동체는 구형상을 가지는 전계 구동 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 구동체 지름의 크기는 상기 고정홈 폭의 크기와 같거나 또는 상기 고정홈 폭의 크기보다 큰 전계 구동 표시 장치.
  11. 제9항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 인가되는 전압에 의해 상기 구동체의 위치가 결정되는 전계 구동 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 구동체는 상기 제2 전극과의 인력에 의해 상기 제2 기판에 접촉하며,
    상기 제2 전극은 상기 구동체 및 상기 제2 기판의 접촉 부분과 상기 구동홈의 가장자리의 사이에 위치하는 전계 구동 표시 장치.
  13. 제5항에서,
    상기 제2 기판에 형성되어 있는 색필터를 더 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  14. 제5항에서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 투명한 도전 물질로 이루어지는 전계 구동 표시 장치.
  15. 제1항에서,
    상기 구동홈의 횡단면은 원형상 또는 다각형상을 가지는 전계 구동 표시 장치.
  16. 제1항에서,
    상기 구동체는 흑색, 흰색, 적색, 녹색, 청색, 노랑(yellow), 마젠타(magenta) 및 시안(cyan)으로 이루어진 군 중에서 어느 하나의 색을 가지는 전계 구동 표시 장치.
  17. 제1항에서,
    상기 고정홈 및 상기 구동홈에 불활성 기체, 질소 및건조 공기 중 적어도 하나가 채워져 있는 전계 구동 표시 장치.
  18. 제1항에서,
    상기 고정홈 및 상기 구동홈은 진공 상태인 전계 구동 표시 장치.
  19. 제1항에서,
    상기 제1 기판으로 표시를 위한 빛을 공급하는 백라이트 유닛을 더 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 백라이트 유닛은 빛을 발하는 램프와 상기 램프가 발하는 빛을면광으로 전환하는 도광판을 포함하는
    전계 구동 표시 장치.
  21. 제20항에서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 램프 및 상기 도광판에서 나오는 빛을 상기 구동홈 각각으로 집광하는 집광 렌즈를 더 포함하는
    전계 구동 표시 장치.
  22. 제1항에서,
    상기 제1 기판 상에 형성되고, 상기 제1 전극과 연결되어 있으며, 상기 제1 전극에 인가되는 전압을 제어하는 스위칭 소자를 더 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  23. 제22항에서,
    상기 스위칭 소자는 박막 트랜지스터를 포함하는 전계 구동 표시 장치.
  24. 제1 기판 위에 제1 전극을 형성하는 단계,
    상기 제1 기판 및 상기 제1 전극 위에 고정홈을 가지는 제1 격벽을 형성하는 단계,
    상기 제1 격벽 위에 복수의 구동홈을 가지는 제2 격벽을 형성하는 단계,
    상기 고정홈 및 상기 복수의 구동홈을 진공 상태로 만드는 단계,
    상기 복수의 구동홈에 구동체를 제공하는 단계, 그리고
    유체를 분사하여 상기 각 구동홈에 위치하고 있는 잉여 구동체를 제거하는 단계
    를 포함하는 전계 구동 표시 장치의 제조 방법.
  25. 제24항에서,
    상기 제1 격벽을 형성하는 단계는,
    상기 제1 기판 및 제1 전극 위에 감광성 물질을 스핀 코팅하는 단계, 그리고
    노광 및 현상을 통하여 상기 고정홈을 형성하는 단계를 포함하는
    전계 구동 표시 장치의 제조 방법.
  26. 제25항에서,
    상기 감광성 물질은 네거티브 포토레지스트를 포함하는 전계 구동 표시 장치의 제조 방법.
  27. 제24항에서,
    상기 제2 격벽을 형성하는 단계는,
    상기 제1 격벽 위에 건식 감광성 물질을 배치하는 단계, 그리고
    노광 및 현상을 통하여 상기 고정홈와 연결되어 통하는 상기 복수의 구동홈을 형성하는 단계를 포함하는
    전계 구동 표시 장치의 제조 방법.
  28. 제24항에서,
    상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽 사이에 광 반사체를 형성하는 단계를 더 포함하는 전계 구동 표시 장치의 제조 방법.
  29. 제24항에서,
    상기 제1 기판 위에 상기 제1 전극과 엇갈리게 배치되는 차광부를 형성하는 단계를 더 포함하는 전계 구동 표시 장치의 제조 방법.
  30. 제29항에서,
    상기 차광부 및 상기 제1 격벽을 형성하는 단계는,
    상기 제1 기판 및 상기 제1 전극 위에 차광 물질층을 형성하는 단계,
    상기 차광 물질층 위에 감광성 물질층을 형성하는 단계,
    상기 감광성 물질층을 노광 및 현상하는 단계, 그리고
    현상된 상기 감광성 물질층을 식각 마스크로 하여 상기 차광 물질층의 노출 되어 있는 부분을 식각하는 단계를 포함하는
    전계 구동 표시 장치의 제조 방법.
  31. 제29항에서,
    상기 차광부 및 상기 제1 격벽을 형성하는 단계는,
    상기 제1 기판 및 상기 제1 전극 위에 차광 물질을 포함하는 제1 감광막을 형성하는 단계,
    상기 제1 감광막 위에 제2 감광막을 형성하는 단계, 그리고
    상기 제2 및 제1 감광막을 노광 및 현상하여 제1 격벽 및 차광부를 형성하는 단계를 포함하는
    전계 구동 표시 장치의 제조 방법.
  32. 제24항에서,
    상기 제2 격벽 상에 제2 기판을 결합하는 단계를 더 포함하는 전계 구동 표시 장치의 제조 방법.
  33. 제32항에서,
    상기 제2 기판에 상기 구동홈에 노출되는 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 전계 구동 표시 장치의 제조 방법.
  34. 제24항에서,
    상기 잉여 구동체를 제거하는 단계는,
    상기 고정홈 및 상기 복수의 구동홈의 개구를 중력 방향으로 배치하는 단계, 그리고
    고압 공기를 분사하여 상기 각 구동홈에 위치한 하나의 구동체를 제외한 나머지 구동체를 제거하는 단계를 포함하는
    전계 구동 표시 장치의 제조 방법.
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