KR101058709B1

KR101058709B1 - 반투과형 전자종이 표시 소자

Info

Publication number: KR101058709B1
Application number: KR1020090053808A
Authority: KR
Inventors: 이승희; 김미영; 임영진; 김성민; 김미경; 이명훈
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2011-08-22
Also published as: KR20100135442A

Abstract

본 발명은 두 개의 박막 트랜지스터를 동일 기판에 형성하는 구조에서 수평/수직 전계 방식에 의해 유체내부의 입자를 구동하는 방식으로 상하 기판이 소정거리를 두고 대향되고, 상하 기판 사이의 내측면에는 다크입자(흑색을 띈 입자; 이하 다크입자로 명명함)를 포함하는 투명유체가 채워져 있고, 하부 기판의 전 영역에 백라이트유닛(광원; 이하 BLU로 명명함)이 존재하고 BLU의 윗면에 반투과형 필름이 존재하는 반투과형 전자종이 표시 소자에 관한 것으로, 하부 기판에 게이트선이 형성 되어 있고, 게이트선과 교차하도록 데이터선이 형성되어 있고, 게이트선과 데이터선은 서로 절연되어 있으며 이들이 교차하여 이루는 화소 영역에는 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극의 3단자를 가지는 박막 트랜지스터가 2개 형성되어 있고, 제 1, 2 화소 전극이 각각 형성되어 있다. 이 때, 두 개의 박막 트랜지스터 중 제 1 박막 트랜지스터는 제 1 화소전극을 스위칭하기 위한 것이고, 제 2 박막 트랜지스터는 제 2 화소전극을 스위칭하기 위한 것이다. 이와 같은 방법은, 두 화소 전극의 전압의 크기를 달리 하는 것이 가능해지며 따라서 스위칭 방법에 따라 계조를 표현할 수 있으며 실내에서도 시인성이 높은 반투과형 전자종이 표시 소자를 제공할 수 있다.

반투과, 전자종이, 박막트랜지스터, Electronic paper display

Description

반투과형 전자종이 표시 소자{Transflective Electronic paper display}

본 발명은 전자종이 표시 소자의 구현에 있어 수평/수직 전계에 의해 구동되는 대전된 입자를 이용한 반투과형 디스플레이로, 두 개의 화소 전극의 전압의 크기를 달리하여 계조를 표현하고 저전압 구동을 구현하기 위한 두 개의 트랜지스터를 사용하며 하부에 반투과 필름을 사용함으로써 실내에서도 시인성이 높은 반투과형 전자종이 표시 소자의 제작에 관한 것이다.

디스플레이 소자 기술은 인간과 기계 혹은 인간과 인간과의 대화 매체로서 정보화 사회의 발전과 함께 그 중요성이 더욱 부각되고 있으며, 최근 컴퓨터 및 미디어 산업의 급격한 진보로 인하여 경량, 박형의 평판 표시 소자에 대한 수요자들의 요구가 증가하고 있다. 특히, 최근에는 기존의 디스플레이 소자와 인쇄된 종이 각각의 장점을 가진 새로운 표시 소자로서 전자 종이(electronic paper)라는 개념이 고려되고 있다. 전자종이는 일종의 반사형 디스플레이(reflective display)로서 넓은 면적에서 구현이 가능하므로 다른 어느 디스플레이보다도 대면적에 적용이 가능하다는 특징을 가지고 있다. 따라서 전자 종이는 종이 인쇄물과 기존의 디스플레이 매체를 대신하는 새로운 표시 소자로서 신문, 잡지, 도서 등을 대체하는 전자 신문, 전자 잡지, 전자책의 개념으로 응용이 기대되고 옥내옥외용 실시간 광고판 등 게시판용 디스플레이뿐만 아니라 핸드폰, PDA, web pad 등과 같은 이동 통신 기기의 정보 표시 매체를 대체할 것으로 기대되어 그 기술의 파급 효과는 엄청날 것으로 전망된다. 하지만 반사형이라는 특징으로 인해 옥외에서는 시인성이 좋지만 광원이 상대적으로 약한 실내에서는 시인성이 낮다는 단점이 있다.

본 발명에서는 전자종이의 스위칭 방법에 의해 계조를 표현할 수 있으며 더불어 실내에서도 좋은 시인성을 갖는 반투과형 전자종이 표시소자를 개시한다.

상기 목적을 달성하기 위해 투명유체에 분산되어 있는 대전된 다크입자를 구동하는데 있어 상부에 통 전극 형태의 공통전극을 두고, 하부기판에 두 개의 박막트랜지스터를 두어 제1 화소전극과 제 2 화소전극의 전압의 크기를 제어해주어 계조를 표현할 수 있으며, 하부에 BLU를 두고 상기 BLU의 윗면에 반투과형 고분자 필름을 증착시켜 실외에서는 반사형으로 구동하고 상대적으로 광원이 약한 실내에서는 BLU에서 오는 광을 이용하여 구동시키는 전자종이 표시 소자를 제안한다.

본 발명에서는 반투과형 고분자 필름과 BLU를 사용함으로서 실내에서도 시인성이 높은 반투과형 전자종이 표시소자를 제시한다. 이때 두 개의 박막 트랜지스터를 통해 두 화소 전극간에 서로 다른 크기의 전압을 인가함으로써 종래 전자종이의 높은 구동전압을 감소시켜 입자의 움직임을 저전압에서 구동시키는 장점을 갖는다. 더불어 두 개의 트랜지스터를 사용하므로 화소 전극 간에 전위차를 이용하면 쉽게 계조를 표현할 수 있으며 계조 단계에서 다크와 화이트를 구현함으로써 높은 명암대비율을 획득할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

실시예 1

본 발명의 제 1 실시예는 수직/수평전계에 의해서 구동되는 반투과형 전자종이 표시소자로, 상하 기판(1, 8)이 소정거리를 두고 대향되고, 상하 기판 사이의 내측면에는 투명유체(5)에 대전된 다크 입자(4)가 분산된 혼합액이 채워져 있으며 제 1 화소 전극(3)과 제 2화소 전극(3')이 서로 다른 박막 트랜지스터에 의해 정보가 입력되는 반투과형 전자종이 표시소자이다.

도 1은 본 발명에서 제안한 수평/수직 전계에 의해서 구동되는 반투과형 전자종이 표시소자로, 하부 기판(8)의 윗면에 BLU(22)가 존재하고, 상기 윗면에 반투과형 고분자 필름(7)이 존재하고, 상기 윗면에 두 개의 박막 트랜지스터에 의해 구동되는 제1, 2 화소전극(3, 3')이 절연체(6)를 사이에 두고 존재한다. 이때 화소 전극은 투명 전극 혹은 불 투명 전극을 모두 사용할 수 있으며 반사율을 높이기 위해 제 1, 2 화소 중 하나의 화소만 투명 전극을 사용할 수 있다. 상부기판(1)의 아래에는 통 전극형태의 공통전극(2)이 존재한다. 이때 상부기판(1)과 하부기판(8)은 유연한 플라스틱, 금속 호일 혹은 얇은 유리를 사용할 수 있다. 투명한 유체(5)로는 액정, 실리콘 오일 및 방향족 화합물 등을 사용할 수 있으며, 대전된 다크 입자(4)로는 플러렌, 토너 및 카본블랙 및 이러한 입자를 표면처리하여 전하를 갖는 입자를 사용할 수 있다. 이러한 다크 입자는 수평/수직 전계에 의해 이동이 가능하기 때문에 전계에 의해 그 움직임을 통제할 수 있다.

도 2는 본 발명에서 제안한 구조에 수직 전계를 인가하여 흑표시 상태를 구현한 모식도로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(10)가 형성되며 따라서 대전된 다크 입자(4)는 위쪽 방향으로 이동하게 된다. 따라서 외부에서 입사된 빛은 상부에 존재하는 대전된 다크 입자(4)에 의해서 흡수되어 흑표시 상태를 갖게 된다.

도 3은 본 발명에서 제안한 구조에 수직 전계를 인가하여 계조를 표현한 상태로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(11)가 형성되며, 이때 도 2의 흑표시 상태의 전계와 다른 방향으로 전계가 형성되면 다크 입자(4)는 아래쪽 방향으로 이동하게 된다. 따라서 제 1, 2 화소 전극(3, 3')의 윗면에 대전된 다크 입자들이 존재하게 되며 입사된 외부 광원은 전극 윗면(17)에서는 다크 입자에 의해 빛이 흡수되며, 화소 전극과 화소 전극 사이(16)에서만 빛이 입사되어 하부 반투과필름(7)에 의해 일부가 반사되고, 하부로 입사된 빛은 다시 BLU에 의해 반사되어 계조를 표현하게 된다.

도 4는 본 발명에서 제안한 구조에 수평 전계를 인가하여 밝음상태를 표현한 것으로, 하부 제 1화소전극(3)과 상부 공통전극(2)에 크기가 동일한 전위를 걸어주고 제 2 화소 전극(3')에 제 1화소 전극 및 상부 공통전극에 인가한 전위의 크기와 다른 전위를 인가하면 제 1화소 전극과 제 2화소 전극 사이에 수평 전계(12)가 형성된다. 따라서 다크 입자들은 제 1화소 혹은 제 2화소 전극 중 하나의 화소 전극에만 존재하게 되며, 입사된 빛은 반투과 필름(7)에 의해 일부가 반사되며, 하부로 입사된 빛은 다시 BLU에 의해 반사되어 최대 반사율을 갖게 된다. 이때 다크 입자가 존재하지 않는 화소 전극을 투명전극으로 사용할 경우 밝음 상태를 개선할 수 있다.

도 5는 본 발명에서 제안한 구조에서 실내에서 투과형으로 사용할때의 반투과형 전자종이의 흑상태를 보여주는 모식도로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(10)가 형성되며 따라서 대전된 다크 입자(4)는 위쪽 방향으로 이동하게 된다. 따라서 하부 BLU(22)에서 나온 빛은 모두 다크 입자에 의해서 흡수되어 흑상태를 갖는다.

도 6은 본 발명에서 제안한 구조에서 투과형으로 구동시 수직 전계를 인가하여 계조를 표현한 상태로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(11)가 형성되며, 이때 도 5의 흑표시 상태의 전계와 다른 방향으로 전계가 형성되면 다크 입자(4)는 아래쪽 방향으로 이동하게 된다. 따라서 제 1, 2 화소 전극(3, 3')의 윗면에 대전된 다크 입자들이 존재하게 되며 하부 BLU(22)에서 온 빛은 화소 전극과 화소 전극 사이(16)를 통과하게 되어 계조를 표현하게 된다.

도 7는 본 발명에서 제안한 구조에서 투과형으로 구동시 수평 전계를 인가하여 밝음상태를 표현한 것으로, 하부 제 1화소전극(3)과 상부 공통전극(2)에 크기가 동일한 전위를 걸어주고 제 2 화소 전극(3')에 제 1화소 전극 및 상부 공통전극에 인가한 전위의 크기와 다른 전위를 인가하면 제 1화소 전극과 제 2화소 전극 사이에 수평 전계(11)가 형성된다. 따라서 다크 입자들은 제 1화소 혹은 제 2화소 전극 중 하나의 화소 전극에만 존재하게 되며, 하부 BLU(22)에서 온 빛는 화소 전극과 화소 전극 사이(16)를 통과하게 되어 최대 투과율을 갖는 밝음 상태를 구현하게 된다. 이때 다크 입자가 존재하지 않는 화소 전극을 투명전극으로 사용할 경우 밝음 상태를 개선할 수 있다.

도 8은 반투과형 고분자 필름(7)과 BLU(22)의 모식도를 보여주고 있다. 반투과 필름은 요철 형태의 고분자 필름(7)으로 형성되어 있으며 그 윗면에 금속으로 패턴된 층(7')이 존재한다. 따라서 금속으로 패턴된 층에 외부에서 입사된 빛이 닿으면 반사되고 금속으로 패턴된 층과 층사이로 들어온 빛은 투과하게 된다. 이때 투과된 빛은 다시 하부의 BLU(22)에 존재하는 반사판에 의해 다시 반사된다. 또한 하부의 BLU(22)에서 나온 빛은 금속으로 패턴된 층이 없는 부분에서 통과하게 되며 따라서 반투과 필름(7)을 통과하게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 반투과형 전자종이 표시소자의 단위 화소를 나타내는 평면도이다. 도시한 바와 같이, 다수개의 게이트 버스라인(14, 14')이 하부 절연 기판(15) 상에 도면의 수평방향으로 서로 평행하게 배열되고, 다수개의 데이터 버스라인(13, 13')은 게이트 버스라인(14, 14') 방향과 수직인 방향으로 서로 평행하게 배열되어, 단위 화소 공간을 한정한다. 이 때, 도면에서는 하나의 단위 화소 공간을 나타내기 위해서, 한 쌍의 게이트 버스라인(14)과 한 쌍의 데이터 버스라인(13, 13')이 도시되어 있다. 여기서 게이트 버스라인(14, 14')과 데이터 버스라인(13, 13')은 절연막(도시되어 있지 않음)을 사이에 두고 절연되어 있다. 서로 분리되어 있는 두 개의 화소 전극(3, 3')간에 서로 다른 세기의 전압을 인가하기 위해, 게이트 버스 라인(14)에 데이터 버스 라인(13) 및 소스/드레인 층(12, 12`)을 각각 두 쌍을 두고, 절연막을 형성하여, 절연막 위에 제 1화소 전극(3)과 제 2화소 전극(3')을 형성한다. 여기서 화소 전극(3, 3')은 투명 전극이나 불투명 금속막으로 형성시킨다.

도 10은 도 9의 A에서 A'까지의 단면도로써, 제 1 화소 전극(3)과 제 2 화소 전극(3')사이에 서로 다른 크기의 전위가 인가되면 수평 전계를 형성할 수 있다. 또한 상부 기판에는 통 전극 형태의 공통전극(2)이 존재하여, 공통전극과 화소 전극에 서로 다른 크기의 전위가 인가되면 수직 전계를 형성할 수 있다.

도 11은 본 발명에서 사용한 두 개의 박막 트랜지스터를 사용한 반투과형 전자종이 표시소자의 전체적인 계략 블록도로, 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극으로 이루어진 한 화소에 두 개의 데이터 라인과 한 개의 게이트 라인으로 구성되어 있음을 보여주고 있다. 도시한 바와 같이, 한 화소는 하나의 게이트 라인과 서로 다른 두 개의 데이터 라인을 포함하며, 단일 화소의 구조에 따라 상기 게이트 라인 및 트랜지스터의 위치는 달라질 수 있고, 상기 두 개의 데이터 라인은 각각의 화소 전극에 전달되는 전압의 크기를 결정한다.

실시예 2

본 발명의 제 2 실시예는 다크입자와 화이트입자(백색을 갖는 대전된 입자; 이하 화이트 입자라 명명함)를 포함하는 수직/수평전계에 의해서 구동되는 반투과형 전자종이 표시소자로, 상하 기판(1, 8)이 소정거리를 두고 대향되고, 상하 기판 사이의 내측면에는 투명유체(5)에 대전된 다크 입자(4)와 화이트 입자(21)가 분산된 혼합액이 채워져 있으며. 이때 대전된 다크 입자와 화이트 입자의 전하는 서로 다르게 형성되며, 제 1 화소 전극(3)과 제 2화소 전극(3')이 서로 다른 박막 트랜지스터에 의해 정보가 입력되는 반투과형 전자종이 표시소자이다.

도 12은 본 발명에서 제안한 다크입자와 화이트입자를 포함하는 수평/수직 전계에 의해서 구동되는 반투과형 전자종이 표시소자로, 하부 기판(8)의 윗면에 고분자형 반사필름(7)이 존재하고 상기 윗면에 두 개의 박막 트랜지스터에 의해 구동 되는 제1, 2 화소전극(3, 3')이 절연체(6)를 사이에 두고 존재한다. 이때 화소 전극은 투명 전극 혹은 불투명 전극을 모두 사용할 수 있으며 반사율을 높이기 위해 제 1, 2 화소 중 하나의 화소만 투명 전극을 사용할 수 있다. 상부기판(1)의 아래에는 통 전극형태의 공통전극(2)이 존재한다. 이때 상부기판(1)과 하부기판(8)은 유연한 플라스틱, 금속 호일 혹은 얇은 유리를 사용할 수 있다. 투명한 유체(5)로는 액정, 실리콘 오일 및 방향족 화합물 등을 사용할 수 있으며, 대전된 다크 입자(4)로는 플러렌, 토너 및 카본블랙 및 이러한 입자를 표면처리하여 전하를 갖는 입자를 사용할 수 있다. 화이트 입자(21)로는 TiO₂와 같은 입자 및 이 입자를 표면처리하여 사용할 수 있으며, 이러한 다크 및 화이트 입자는 수평/수직 전계에 의해 이동이 가능하기 때문에 전계에 의해 그 움직임을 통제할 수 있다.

도 13는 본 발명에서 제안한 다크입자와 화이트입자를 포함하는 구조에 수직 전계를 인가하여 흑표시 상태를 구현한 모식도로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(10)가 형성되며 따라서 대전된 다크 입자는 위쪽 방향으로 이동하게 되며, 대전된 화이트 입자는 다크 입자와 서로 다른 크기를 갖기 때문에 아랫방향으로 이동하게 된다. 따라서 외부에서 입사된 빛은 상부에 존재하는 대전된 다크 입자(4)에 의해서 흡수되어 흑표시 상태를 갖게 된다.

도 14는 본 발명에서 제안한 구조에 수평 전계를 인가하여 계조를 표현한 것으로, 하부 제 1화소전극(3)와 상부 공통전극(2)에 크기가 동일한 전위를 걸어주고 제 2 화소 전극(3')에 제 1화소 전극 및 상부 공통전극에 인가한 전위의 크기와 다른 전위를 인가하면 제 1화소 전극과 제 2화소 전극 사이에 수평 전계(11)가 형성된다. 따라서 대전된 다크 입자들은 제 1화소 혹은 제 2화소 전극 중 하나의 화소 전극에만 존재하게 되며, 대전된 화이트 입자들은 다크 입자와 다른 구동전극의 윗면에 존재하며, 따라서 입사된 광원은 다크입자에 의해 일부의 빛이 흡수 되고 구동 전극 사이로 입사된 빛은 하부의 반투과 필름(7)에 의해 일부의 빛이 반사되며, 그 하부로 입사된 빛은 BLU(22)의 반사판에 의해 반사된다. 또한 입사된 빛의 일부는 구동전극 윗면에 존재하는 화이트 입자(21)에 의해 반사되어 계조 상태를 갖게 된다.

도 15은 본 발명에서 제안한 다크입자와 화이트입자를 포함하는 구조에 수직 전계를 인가하여 밝음 상태를 구현한 모식도로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(10)가 형성되며, 이때 도 13의 흑표시 상태의 전계와 다른 방향으로 전계가 형성되면 대전된 화이트 입자는 위쪽 방향으로 이동하게 되며, 대전된 다크 입자는 화이트 입자와 서로 다른 전하를 갖기 때문에 아랫방향으로 이동하게 된다. 따라서 외부에서 입사된 빛은 상부에 존재하는 대전된 화이트 입자(4)에 의해서 반사되어 밝음 상태를 갖게 된다.

도 16는 본 발명에서 제안한 구조에서 투과형으로 구동시 수직 전계를 인가하여 흑표시 상태를 구현한 모식도로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(10)가 형성되며 따라서 대전된 다크 입자는 위쪽 방향으로 이동하게 되며, 대전된 화이트 입자는 다크 입자와 서로 다른 크기를 갖기 때문에 아랫방향으로 이동하게 된다. 따라서 하부 BLU(22)에서 오는 빛은 하부 화이트 입자에 의해서 일부가 차단되며 투과된 일부 빛은 다시 상부의 다크입자에 의해서 차단되어 흑표사 상태를 갖게 된다.

도 17는 본 발명에서 제안한 구조에서 투과형으로 구동시 수평 전계를 인가하여 계조를 표현한 것으로, 하부 제 1화소전극(3)와 상부 공통전극(2)에 크기가 동일한 전위를 걸어주고 제 2 화소 전극(3')에 제 1화소 전극 및 상부 공통전극에 인가한 전위의 크기와 다른 전위를 인가하면 제 1화소 전극과 제 2화소 전극 사이에 수평 전계(12)가 형성된다. 따라서 대전된 다크 입자들은 제 1화소 혹은 제 2화소 전극 중 하나의 화소 전극에만 존재하게 되며, 대전된 화이트 입자들은 다크 입자와 다른 구동전극의 윗면에 존재하며 되어 다크와 화이트 입자가 모두 드러나 계조를 표현하게 된다.

도 18는 본 발명에서 제안한 구조에서 투과형으로 구동시 수직 전계를 인가 하여 밝음상태를 표현한 것으로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(11)가 형성되며, 이때 도 16의 흑표시 상태의 전계와 다른 방향으로 전계가 형성되면 대전된 다크 입자(4)는 아래쪽 방향으로 이동하게 되고, 대전된 화이트 입자(21)는 위쪽으로 이동하게 된다. 따라서 상부 공통전극의 아랫면에 대전된 화이트 입자들이 존재하게 되며 입사된 외부 광원은 이들 화이트 입자들에 의해 반사되어 밝음 상태를 구현하게 된다.

실시예 3

본 발명의 제 3 실시예는 수직/수평전계에 의해서 구동되는 반투과형 전자종이 표시소자로, 상하 기판(1, 8)이 소정거리를 두고 대향되고, 상하 기판 사이의 내측면에는 투명 캡슐(20)이 존재하며 상기 투명 캡슐(20) 안에 투명유체(5)에 대전된 다크 입자(4)가 분산된 혼합액이 채워져 있으며 제 1 화소 전극(3)과 제 2화소 전극(3')이 서로 다른 박막 트랜지스터에 의해 정보가 입력되는 반투과형 전자종이 표시소자이다.

도 19은 본 발명에서 제안한 수평/수직 전계에 의해서 구동되는 반투과형 전자종이 표시소자로, 하부 기판(8)의 윗면에 반투과형 고분자 필름(7)이 존재하고 상기 윗면에 두 개의 박막 트랜지스터에 의해 구동되는 제1, 2 화소전극(3, 3')이 절연체(6)를 사이에 두고 존재한다. 이때 화소 전극은 투명 전극 혹은 불투명 전극 을 모두 사용할 수 있으며 반사율을 높이기 위해 제 1, 2 화소 중 하나의 화소만 투명 전극을 사용할 수 있다. 상부기판(1)의 아래에는 통 전극형태의 공통전극(2)이 존재한다. 이때 상부기판(1)과 하부기판(8)은 유연한 플라스틱, 금속 호일 혹은 얇은 유리를 사용할 수 있다. 상하 기판의 내부에는 투명 캡슐(20)이 존재하고, 투명 캡슐의 내부에는 투명한 유체(5)에 대전된 다크 입자가 분산되어 있으며, 투명한 유체(5)로는 액정, 실리콘 오일 및 방향족 화합물 등을 사용할 수 있으며, 대전된 다크 입자(4)로는 플러렌, 토너 및 카본블랙을 표면처리한 입자들을 사용할 수 있다. 이렇게 대전된 다크 입자는 수평/수직 전계에 의해 이동이 가능하기 때문에 전계에 의해 그 움직임을 통제할 수 있다.

도 20는 본 발명에서 제안한 구조에 수직 전계를 인가하여 흑표시 상태를 구현한 모식도로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(10)가 형성되며 따라서 다크 입자는 위쪽 방향으로 이동하게 된다. 따라서 외부에서 입사된 빛은 상부에 존재하는 다크 입자(4)에 의해서 흡수되어 흑표시 상태를 갖게 된다.

도 21은 본 발명에서 제안한 구조에 수직 전계를 인가하여 계조를 표현한 상태로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전 계(10)가 형성되며, 이때 도 20의 흑표시 상태의 전계와 다른 방향으로 전계가 형성되면 다크 입자(4)는 아래쪽 방향으로 이동하게 된다. 따라서 제 1, 2 화소 전극(3, 3')의 윗면에 다크 입자들이 존재하게 되며 입사된 외부 광원은 전극 윗면(17)에서는 다크 입자에 의해 빛이 흡수되며, 화소 전극과 화소 전극 사이(16)에서만 빛이 입사되며 입사된 빛의 일부는 반투과 필름(7)에 의해서 반사되고 그 하부로 입사된 빛은 다시 BLU의 반사판에 의해 반사되어 계조 상태를 갖게 된다.

도 22는 본 발명에서 제안한 구조에 수평 전계를 인가하여 밝음상태를 표현한 것으로, 하부 제 1화소전극(3)와 상부 공통전극(2)에 크기가 동일한 전위를 걸어주고 제 2 화소 전극(3')에 제 1화소 전극 및 상부 공통전극에 인가한 전위의 크기와 다른 전위를 인가하면 제 1화소 전극과 제 2화소 전극 사이에 수평 전계(11)가 형성된다. 따라서 다크 입자들은 제 1화소 혹은 제 2화소 전극 중 하나의 화소 전극에만 존재하게 되며 최대 반사율을 갖게 된다. 이때 다크 입자가 존재하지 않는 화소 전극을 투명전극으로 사용할 경우 밝음 상태를 개선할 수 있다.

도 23는 본 발명에서 제안한 구조에서 실내에서 투과형으로 사용할때의 반투과형 전자종이의 흑상태를 보여주는 모식도로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(10)가 형성되며 따라서 대전된 다크 입자(4)는 위쪽 방향으로 이동하게 된다. 따라서 하부 BLU(22)에서 나온 빛은 모두 다크 입자에 의해서 흡수되어 흑상태를 갖는다.

도 24은 본 발명에서 제안한 구조에서 투과형으로 구동시 수직 전계를 인가하여 계조를 표현한 상태로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(11)가 형성되며, 이때 도 23의 흑표시 상태의 전계와 다른 방향으로 전계가 형성되면 다크 입자(4)는 아래쪽 방향으로 이동하게 된다. 따라서 제 1, 2 화소 전극(3, 3')의 윗면에 대전된 다크 입자들이 존재하게 되며 하부 BLU(22)에서 온 빛은 화소 전극과 화소 전극 사이(16)를 통과하게 되어 계조를 표현하게 된다.

도 25는 본 발명에서 제안한 구조에서 투과형으로 구동시 수평 전계를 인가하여 밝음상태를 표현한 것으로, 하부 제 1화소전극(3)과 상부 공통전극(2)에 크기가 동일한 전위를 걸어주고 제 2 화소 전극(3')에 제 1화소 전극 및 상부 공통전극에 인가한 전위의 크기와 다른 전위를 인가하면 제 1화소 전극과 제 2화소 전극 사이에 수평 전계(11)가 형성된다. 따라서 다크 입자들은 제 1화소 혹은 제 2화소 전극 중 하나의 화소 전극에만 존재하게 되며, 하부 BLU(22)에서 온 빛는 화소 전극과 화소 전극 사이(16)를 통과하게 되어 최대 투과율을 갖는 밝음 상태를 구현하게 된다. 이때 다크 입자가 존재하지 않는 화소 전극을 투명전극으로 사용할 경우 밝음 상태를 개선할 수 있다.

실시예 4

본 발명의 제 4 실시예는 수직/수평전계에 의해서 구동되는 반투과형 전자종이 표시소자로, 상하 기판(1, 8)이 소정거리를 두고 대향되고, 상하 기판 사이의 내측면에는 투명 캡슐(20)이 존재하며 상기 투명 캡슐(20) 안에 투명유체(5)에 대전된 다크 입자(4)와 대전된 화이트 입자(21)가 분산된 혼합액이 채워져 있으며 제 1 화소 전극(3)과 제 2화소 전극(3')이 서로 다른 박막 트랜지스터에 의해 정보가 입력되는 반투과형 전자종이 표시소자이다.

도 26은 본 발명에서 제안한 다크입자와 화이트입자를 포함하는 수평/수직 전계에 의해서 구동되는 반투과형 전자종이 표시소자로, 하부 기판(8)의 윗면에 고분자형 반사필름(7)이 존재하고 상기 윗면에 두 개의 박막 트랜지스터에 의해 구동되는 제1, 2 화소전극(3, 3')이 절연체(6)를 사이에 두고 존재한다. 이때 화소 전극은 투명 전극 혹은 불투명 전극을 모두 사용할 수 있으며 반사율을 높이기 위해 제 1, 2 화소 중 하나의 화소만 투명 전극을 사용할 수 있다. 상부기판(1)의 아래에는 통 전극형태의 공통전극(2)이 존재한다. 이때 상부기판(1)과 하부기판(8)은 유연한 플라스틱, 금속 호일 혹은 얇은 유리를 사용할 수 있다. 상하 기판 사이의 내측면에는 투명 캡슐(20)이 존재하며, 상기 투명 캡슐의 내부에 존재하는 투명한 유체(5)로는 액정, 실리콘 오일 및 방향족 화합물 등을 사용할 수 있으며, 대전된 다크 입자(4)로는 플러렌, 토너 및 카본블랙 및 이러한 입자를 표면처리하여 전하 를 갖는 입자를 사용할 수 있다. 화이트 입자(21)로는 TiO₂와 같은 입자 및 이 입자를 표면처리하여 사용할 수 있으며, 이러한 다크 및 화이트 입자는 수평/수직 전계에 의해 이동이 가능하기 때문에 전계에 의해 그 움직임을 통제할 수 있다.

도 27는 본 발명에서 제안한 다크입자와 화이트입자를 포함하는 구조에 수직 전계를 인가하여 반사형으로 구동시 흑표시 상태를 구현한 모식도로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(10)가 형성되며 따라서 대전된 다크 입자는 위쪽 방향으로 이동하게 되며, 대전된 화이트 입자는 다크 입자와 서로 다른 크기를 갖기 때문에 아랫방향으로 이동하게 된다. 따라서 외부에서 입사된 빛은 상부에 존재하는 대전된 다크 입자(4)에 의해서 흡수되어 흑표시 상태를 갖게 된다.

도 28는 본 발명에서 제안한 구조에 수평 전계를 인가하여 계조를 표현한 것으로, 하부 제 1화소전극(3)와 상부 공통전극(2)에 크기가 동일한 전위를 걸어주고 제 2 화소 전극(3')에 제 1화소 전극 및 상부 공통전극에 인가한 전위의 크기와 다른 전위를 인가하면 제 1화소 전극과 제 2화소 전극 사이에 수평 전계(11)가 형성된다. 따라서 대전된 다크 입자들은 제 1화소 혹은 제 2화소 전극 중 하나의 화소 전극에만 존재하게 되며, 대전된 화이트 입자들은 다크 입자와 다른 구동전극의 윗 면에 존재하며, 따라서 입사된 광원은 다크입자에 의해 일부의 빛이 흡수 되고 구동 전극 사이로 입사된 빛은 하부의 반투과 필름(7)에 의해 일부의 빛이 반사되며, 그 하부로 입사된 빛은 BLU(22)의 반사판에 의해 반사된다. 또한 입사된 빛의 일부는 구동전극 윗면에 존재하는 화이트 입자(21)에 의해 반사되어 계조 상태를 갖게 된다.

도 29은 본 발명에서 제안한 다크입자와 화이트입자를 포함하는 구조에 반사형으로 구동시 수직 전계를 인가하여 밝음 상태를 구현한 모식도로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(10)가 형성되며, 이때 도 27의 흑표시 상태의 전계와 다른 방향으로 전계가 형성되면 대전된 화이트 입자는 위쪽 방향으로 이동하게 되며, 대전된 다크 입자는 화이트 입자와 서로 다른 전하를 갖기 때문에 아랫방향으로 이동하게 된다. 따라서 외부에서 입사된 빛은 상부에 존재하는 대전된 화이트 입자(4)에 의해서 반사되어 밝음 상태를 갖게 된다.

도 30는 본 발명에서 제안한 구조에서 투과형으로 구동시 수직 전계를 인가하여 흑표시 상태를 구현한 모식도로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(10)가 형성되며 따라서 대전된 다크 입자는 위쪽 방향으로 이동하게 되며, 대전된 화이트 입자는 다크 입자와 서로 다른 크기를 갖기 때문에 아랫방향으로 이동하게 된다. 따라서 하부 BLU(22)에서 오는 빛은 하부 화이트 입자에 의해서 일부가 차단되며 투과된 일부 빛은 다시 상부의 다크입자에 의해서 차단되어 흑표사 상태를 갖게 된다.

도 31는 본 발명에서 제안한 구조에서 투과형으로 구동시 수평 전계를 인가하여 계조를 표현한 것으로, 하부 제 1화소전극(3)와 상부 공통전극(2)에 크기가 동일한 전위를 걸어주고 제 2 화소 전극(3')에 제 1화소 전극 및 상부 공통전극에 인가한 전위의 크기와 다른 전위를 인가하면 제 1화소 전극과 제 2화소 전극 사이에 수평 전계(12)가 형성된다. 따라서 대전된 다크 입자들은 제 1화소 혹은 제 2화소 전극 중 하나의 화소 전극에만 존재하게 되며, 대전된 화이트 입자들은 다크 입자와 다른 구동전극의 윗면에 존재하며 되어 다크와 화이트 입자가 모두 드러나 계조를 표현하게 된다.

도 32는 본 발명에서 제안한 구조에서 투과형으로 구동시 수직 전계를 인가하여 밝음상태를 표현한 것으로, 하부 화소 전극(3, 3')에 동일한 크기의 전위를 인가하고 상부 공통전극(2)에 하부 화소 전극에 인가한 전위의 크기와 다른 값을 인가하면 셀 내에 수직 전계(11)가 형성되며, 이때 도 29의 흑표시 상태의 전계와 다른 방향으로 전계가 형성되면 대전된 다크 입자(4)는 아래쪽 방향으로 이동하게 되고, 대전된 화이트 입자(21)는 위쪽으로 이동하게 된다. 따라서 상부 공통전극의 아랫면에 대전된 화이트 입자들이 존재하게 되며 입사된 외부 광원은 이들 화이트 입자들에 의해 반사되어 밝음 상태를 구현하게 된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수평/수직 전계에 의해 구동되는 반투과형 전자종이 디스플레이의 단면도

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사형 구동시 수직전계에 의한 흑표 시 상태의 모식도

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사형 구동시 수직전계에 의한 계조표현을 보여주는 모식도

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사형 구동시 수평전계에 의한 밝음 상태를 보여주는 모식도

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투과형 구동시 수직전계에 의한 흑표시 상태의 모식도

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투과형 구동시 수평전계에 의한 계조표현을 보여주는 모식도

도 7는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투과형 구동시 수직전계에 의한 밝음 상태를 보여주는 모식도

도 8은 본 발명의 제 1~4실시예에 따른 반투과형 고분자 필름과 BLU의 모식도

도 9는 본 발명의 제 1~4 실시예에 따른 반투과형 전자종이 표소소자의 단위 화소

도 10은 본 발명의 제 1~4 실시예에 따른 도 9의 A에서 A'까지의 단면도

도 11은 본 발명의 제 1~4 실시예에 따른 두 개의 박막 트랜지스터를 사용한 반투과형 전자종이 표시소자의 전체적인 계략 블록도

도 12은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수평/수직 전계에 의해 구동되는 반투과형 전자종이 디스플레이의 단면도

도 13는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사형 구동시 수직전계에 의한 흑표시 상태의 모식도

도 14은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사형 구동시 수평전계에 의한 계조표현을 보여주는 모식도

도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직전계에 의한 밝음 상태를 보여주는 모식도

도 16는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 투과형 구동시 수직전계에 의한 흑표시 상태의 모식도

도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 투과형 구동시 수평전계에 의한 계조표현을 보여주는 모식도

도 18는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 투과형 구동시 수직전계에 의한 밝음 상태를 보여주는 모식도

도 19은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수평/수직 전계에 의해 구동되는 마이크로 캡슐타입의 반투과형 전자종이 디스플레이의 단면도

도 20은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수직전계에 의한 흑표시 상태의 모식도

도 21은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수직전계에 의한 계조표현을 보여주는 모식도

도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수평전계에 의한 밝음 상태를 보여주는 모식도

도 23는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 투과형 구동시 수직전계에 의한 흑표시 상태의 모식도

도 24은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 투과형 구동시 수평전계에 의한 계조표현을 보여주는 모식도

도 25는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 투과형 구동시 수직전계에 의한 밝음 상태를 보여주는 모식도

도 26은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 수평/수직 전계에 의해 구동되는 마이크로 캡슐타입의 반투과형 전자종이 디스플레이의 단면도

도 27는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 수직전계에 의한 흑표시 상태의 모식도

도 28은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 수평전계에 의한 계조표현을 보여주는 모식도

도 29는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 수직전계에 의한 밝음 상태를 보여주는 모식도

도 30는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 투과형 구동시 수직전계에 의한 흑표시 상태의 모식도

도 31은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 투과형 구동시 수평전계에 의한 계조표현을 보여주는 모식도

도 32는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 투과형 구동시 수직전계에 의한 밝음 상태를 보여주는 모식도

Claims

수직/수평 전계에 의해 구동되는 반투과형 전자종이 표시소자에 있어,

상하 기판이 소정거리를 두고 대향되고;

상하 기판 사이의 내측면에는 투명유체에 대전된 다크 입자가 분산된 혼합액이 채워져 있으며;

상부 기판의 하부에 통전극 형태의 공통 전극이 패턴되어 있고;

하부 기판의 윗면에 BLU가 존재하며;

상기 BLU의 윗면에 반투과형 고분자 필름이 존재하며;

상기 반투과형 고분자 필름의 윗면에 절연막을 덮은 후 절연막 위에 데이터 버스 라인을 형성시키고;

화소 전극을 형성 시키는데 있어서, 제 1화소 전극와 제 2화소 전극으로 분리하여 각각의 화소 전극에 연결된 박막 트랜지스터를 통하여 제 1화소 전극과 제 2화소 전극에 서로 다른 크기의 전압을 인가하는 것을 특징으로 하며;

제 1화소전극과 제 2화소전극, 즉 분리된 두 그룹의 화소 전극간에 횡전계(in-plane electric field)가 형성될 수 있어 구동전압이 낮고 계조 표현이 가능한 반투과형 전자종이 표시소자.
제 1항에 있어 투명 유체 내부에 존재하는 다크 입자로는 카본블랙, 토너 및 플러렌과 같은 입자를 사용할 수 있는 전자종이 표시소자.
제 1항에 있어 투명 유체로는 실리콘 오일, 방향족 화합물 및 액정과 같은 물질을 사용할 수 있는 전자종이 표시소자.
수직/수평 전계에 의해 구동되는 반투과형 전자종이 표시소자에 있어,

상하 기판이 소정거리를 두고 대향되고;

상하 기판 사이의 내측면에는 투명유체에 대전된 다크 입자와 대전된 화이트 입자가 분산된 혼합액이 채워져 있으며;

상부 기판의 하부에 통전극 형태의 공통 전극이 패턴되어 있고;

하부 기판의 윗면에 BLU가 존재하며;

상기 BLU의 윗면에 반투과형 고분자 필름이 존재하며;

상기 반투과형 고분자 필름의 윗면에 절연막을 덮은 후 절연막 위에 데이터 버스 라인을 형성시키고;

화소 전극을 형성 시키는데 있어서, 제 1화소 전극와 제 2화소 전극으로 분리하여 각각의 화소 전극에 연결된 박막 트랜지스터를 통하여 제 1화소 전극과 제 2화소 전극에 서로 다른 크기의 전압을 인가 하는 것을 특징으로 하며;

제 1화소전극과 제 2화소전극, 즉 분리된 두 그룹의 화소 전극간에 횡전계(in-plane electric field)가 형성될 수 있어 구동전압이 낮고 계조 표현이 가능한 반투과형 전자종이 표시소자.
수직/수평 전계에 의해 구동되는 반투과형 전자종이 표시소자에 있어,

상하 기판이 소정거리를 두고 대향되고;

상하 기판 사이의 내측면에는 투명한 캡슐이 존재하며;

상기 투명한 캡슐의 내부에는 투명유체에 대전된 다크 입자가 분산된 혼합액이 채워져 있으며;

상부 기판의 하부에 통전극 형태의 공통 전극이 패턴되어 있고;

하부 기판의 윗면에 BLU가 존재하며;

상기 BLU의 윗면에 반투과형 고분자 필름이 존재하며;

상기 반투과형 고분자 필름의 윗면에 절연막을 덮은 후 절연막 위에 데이터 버스 라인을 형성시키고;

화소 전극을 형성 시키는데 있어서, 제 1화소 전극와 제 2화소 전극으로 분리하여 각각의 화소 전극에 연결된 박막 트랜지스터를 통하여 제 1화소 전극과 제 2화소 전극에 서로 다른 크기의 전압을 인가 하는 것을 특징으로 하며;

제 1화소전극과 제 2화소전극, 즉 분리된 두 그룹의 화소 전극간에 횡전계(in-plane electric field)가 형성될 수 있어 구동전압이 낮고 계조 표현이 가능한 반투과형 전자종이 표시소자.
수직/수평 전계에 의해 구동되는 전자종이 표시소자에 있어,

상하 기판이 소정거리를 두고 대향되고;

상하 기판 사이의 내측면에는 투명한 캡슐이 존재하며;

상기 투명한 캡슐의 내부에는 투명유체에 대전된 다크 입자와 대전된 화이트 입자가 분산된 혼합액이 채워져 있으며;

상부 기판의 하부에 통전극 형태의 공통 전극이 패턴되어 있고;

하부 기판의 윗면에 BLU가 존재하며;

상기 BLU의 윗면에 반투과형 고분자 필름이 존재하며;

상기 반투과형 고분자 필름의 윗면에 절연막을 덮은 후 절연막 위에 데이터 버스 라인을 형성시키고;

화소 전극을 형성 시키는데 있어서, 제 1화소 전극와 제 2화소 전극으로 분리하여 각각의 화소 전극에 연결된 박막 트랜지스터를 통하여 제 1화소 전극과 제 2화소 전극에 서로 다른 크기의 전압을 인가 하는 것을 특징으로 하며;

제 1화소전극과 제 2화소전극, 즉 분리된 두 그룹의 화소 전극간에 횡전계(in-plane electric field)가 형성될 수 있어 구동전압이 낮고 계조 표현이 가능한 반투과형 전자종이 표시소자.