KR101222965B1

KR101222965B1 - 전기영동 표시장치 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR101222965B1
Application number: KR1020060015049A
Authority: KR
Inventors: 이상엽; 정영식
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2013-01-17
Also published as: KR20070082346A

Abstract

본 발명은 상부기판에 압전필름(Piezoelectric film)을 도입하여 직접 펜으로 쓰고 그리는 정보가 입력될 수 있고, 이 정보를 저장할 수 있는 구조의 전기영동 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 서로 수직교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소에 박막트랜지스터, 화소전극 및 스토리지 커패시터가 구비되는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판에 대향합착되는 제 2 기판과, 상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 개재되어 대전된 안료입자를 포함하는 전기영동막과, 상기 제 2 기판 상에 형성된 압전필름과, 상기 제 1 기판 하부에 구비된 백라이트를 포함하며, 상기 데이터 배선의 일 끝단은 회로부의 메모리부와 접속한다.

전기영동소자, 압전필름

Description

전기영동 표시장치 및 그 구동방법{Electrophoretic Display Device And Method For Driving The Same}

도 1은 종래 기술에 의한 전기영동 표시장치의 개략적인 단면도.

도 2는 일반적인 전기영동 표시장치의 구동방법을 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 전기영동 표시장치의 단면도.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 전기영동 표시장치의 복사모드를 설명하기 위한 공정사시도.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 전기영동 표시장치의 복사모드를 설명하기 위한 사시도.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 전기영동 표시장치의 복사모드를 설명하기 위한 공정사시도.

도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 전기영동 표시장치의 복사모드를 설명하기 위한 사시도.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 의한 전기영동 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 단면도.

도 9는 본 발명에 의한 전기영동 표시장치의 회로도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명

102 : 화이트 입자 103 : 블랙 입자

104 : 마이크로 캡슐 105 : 전기영동막

111 : 하부기판 112a : 게이트 배선

113 : 게이트 절연막 114 : 액티브층

115a : 소스 전극 115b : 드레인 전극

117 : 화소전극 121 : 상부기판

122 : 압전필름 132 : 커패시터 하부전극

135 : 커패시터 상부전극

본 발명은 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device: EPD)에 관한 것으로 특히, 직접 펜으로 쓰고 그리는 정보가 입력될 수 있고, 이 정보를 저장할 수 있는 전기영동 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.

전기영동 표시장치는 전압이 인가되는 한쌍의 전극을 콜로이드 용액에 담그면 콜로이드 입자가 어느 한쪽의 극성으로 이동하는 현상을 이용한 화상표시장치로서, 백라이트를 사용하지 않으며 넓은 시야각, 높은 반사율, 읽기 쉬움 및 저소비전력 등의 특성을 갖는 바, 전기 종이(electric paper)로서 각광 받을 것으로 기대된다.

이와같은 전기영동 표시장치는 2개의 기판 사이에 전기 영동막이 개재된 구 조를 가지며, 2개의 기판 중 하나 이상은 투명하여야 반사형 모드로 이미지를 표시할 수 있다. 상기 2개의 기판 중 하부기판에 화소전극을 형성하고 상기 화소전극에 전압을 인가할 경우, 전기 영동막 내의 대전입자가 화소전극 측으로 또는 반대측으로 이동하는데, 이것에 의해 뷰잉 시트(viewing sheet)를 통하여 이미지를 볼 수 있다.

이하, 도면을 참고로 하여 전기영동 표시장치를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 의한 전기영동 표시장치의 개략적인 단면도이고, 도 2는 일반적인 전기영동 표시장치의 구동방법을 나타낸 단면도이다.

전기영동 표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부기판(1)과 화소전극(12)이 형성된 하부기판(2)이 대향 배치되고, 상기 두 기판 사이에 전기 영동막이 개재된 구조를 가진다.

이 때, 상,하부 기판(1,2)은 얇고, 플렉서블(flexible)한 필름을 재료로 형성하되, 상기 화소전극(12)은 고반사율의 금속 일예로 알루미늄, 구리 등을 재료로 형성된다.

그리고, 상기 전기영동막은 전하를 띤 안료입자(charged pigment particles, 3)들을 포함한 솔벤트(solvent, 4)로 구성되며, 코아서베이션(coacervation) 방법에 의해 마이크로 캡슐(5)로 만드는데, 상기 마이크로 캡슐(5)를 바인더(binder, 6)에 혼합하여 베이스 필름에 코팅(coating) 또는 라미네이팅(laminating)시켜 형성한다.

이 때, 안료입자(3)는 서로 다른 색상으로 착색될 수 있는데, B,W(Black, White)의 안료를 첨가하여 이미지가 표현되도록 한다. 그리고, 솔벤트(4)와 바인더(6)는 투명한 물질로 형성하여 빛이 통과할 수 있게 한다.

상기의 전기 영동막은 안료입자(3)들이 마이크로 캡슐 막에 둘러싸여 있기 때문에 인접 픽셀의 필드에 의해 안료입자들이 원하지 않는 방향으로 이동하는 것을 억제할 수 있어 보다 나은 화질을 구현할 수 있다. 이 때, 인접한 픽셀 사이에 격벽을 더 구비하여 기생 필드를 완전 차단할 수 있다.

이러한, 전기영동 표시장치는, 상기 화소전극(12)에 전압이 인가될 때, 전하를 띤 안료입자(3)들이 그 극성과 반대되는 극성을 띤 전극으로 이동되어, 상기 안료입자(3)들에 의한 빛의 반사에 따라 소정의 화상을 표시하게 된다. 한편, 상기 안료입자(3)들의 극성을 바꾸면 반대 극성을 띠는 전극쪽으로 이동하게 되며, 또다른 화상을 표시하게 된다.

도 2를 참고로 하여 전압의 온/오프에 따른 전기영동 표시장치의 구동방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 다만, 블랙 입자는 정(+)으로 대전되고, 화이트 입자는 부(-)로 대전된 것으로 한다. 물론, 이와 반대로 부(-)로 대전된 블랙 입자와 정(+)으로 대전된 화이트 입자를 사용하여도 무관하다.

도 2(a)는 화소전극(12)에 중간치 전압을 인가했을 때의 블랙 입자(+)와 화이트 입자(-)의 분포도를 나타낸 것이고, 도 2(b)는 화소전극(12)에 부(-) 전압을 인가했을 때의 블랙 입자(+)와 화이트 입자(-)의 분포도를 나타낸 것이며, 도 2(c)는 화소전극(12)에 정(+) 전압을 인가했을 때의 블랙 입자(+)와 화이트 입자(-)의 분포도를 나타낸 것이다.

이와같이, 도 2(b)에서와 같이 화소전극(12)에 부(-) 전압을 인가하면, 블랙 입자(+)들이 하강하고 화이트 입자(-)들이 상승하여 상부기판(1) 측에 화이트(W)가 관찰되고, 도 2(c)에서와 같이 화소전극(12)에 정(+) 전압을 인가하면, 화이트 입자(-)들이 하강하고 블랙 입자(+)들이 상승하여 상부기판(1) 측에서 블랙(B)이 관찰된다. 그리고, 화소전극(12)에 소정의 전압을 인가하여 블랙 입자 및 화이트 입자의 분포를 적절히 조절하면 상부기판(1) 측에서 그레이 색상(G)이 관찰된다.

이러한 구동방법을 기본으로, 복수개의 화소 각각에 이미지 데이터에 따라 부(-) 전압 또는 정(+) 전압을 인가한다. 이때, 복수개의 화소 각각에 박막트랜지스터를 구비하여 능동적으로 화소전극(12)에 인가되는 전압치를 조절할 수 있다. 따라서, 인가 전압의 극성을 각 화소마다 제어함으로써, 다양한 화상을 표시할 수 있다.

도시하지는 않았으나, 상기 박막트랜지스터(TFT:Thin Film Transistor)는, 각 화소를 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하는 지점에 형성되고, 상기 화소전극에 연결되어 해당되는 극성의 전압을 인가한다.

그러나, 종래 기술에 의한 전기영동 표시장치는 외부구동회로에서 인가하는 신호에 따라 문자나 이미지를 디스플레이하는 역할만 수행하므로 멀티 디스플레이로 활용하는데 한계가 있다.

전기영동 물질은 메모리 특성을 가지고 있기 때문에 전압 인가 후 단전시켜 도 이미지를 그대로 유지하는바, 이러한 특성을 이용해서 이미지 디스플레이 뿐만 아니라 휴대용 저장장치로서의 역할도 수행할 수 있게 하여 멀티 디스플레이로서의 역할을 수행하게 하는 연구가 필요하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 상부기판에 압전필름(Piezoelectric film)을 도입하여 펜과 같은 입력장치로 직접 쓰고 그리는 정보가 입력될 수 있고, 전기영동 물질의 메모리 특성을 이용하여 이 정보를 저장할 수 있으며 전기영동 물질에 의해 메모리된 내용을 필요에 따라 볼 수 있게 하는 전기영동 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기영동 표시장치는 서로 수직교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소에 박막트랜지스터, 화소전극 및 스토리지 커패시터가 구비되는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판에 대향합착되는 제 2 기판과, 상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 개재되어 대전된 안료입자를 포함하는 전기영동막과, 상기 제 2 기판 상에 형성된 압전필름과, 상기 제 1 기판 하부에 구비된 백라이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기영동 표시장치의 구동방법은 상기 전기영동 표시장치에 있어서, 상기 압전필름에 이미지 정보를 입력시키는 단계와, 상기 압전필름에 (+)극성 또는 (-)극성의 일정한 전압을 인가하여 전기영동막의 안료입자를 재배치시켜 화상을 디스플레이하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 전기영동 표시장치 상부에 압전필름(Piezoelectric film)을 더 구비하는바, 상기 압전필름을 통해 외부 이미지가 전기영동막에 그대로 입력(복사)된다.

그리고, 전기영동막에 전달된 이미지 정보는 회로부에 저장되어 사용자의 필요에 따라 출력하여 볼 수 있다.

이와같이, 본 발명에 의한 전기영동 표시장치는 디스플레이 장치로서의 역할 뿐만 아니라, 휴대용 입력장치 또는 저장 장치로서의 역할을 동시에 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 전기영동 표시장치 및 그 구동방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 전기영동 표시장치의 단면도이고, 도 4a 내지 도 7은 본 발명에 의한 전기영동 표시장치의 복사모드를 실시예별로 설명하기 위한 사시도이다.

그리고, 도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 의한 전기영동 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 단면도이며, 도 9는 본 발명에 의한 전기영동 표시장치의 회로도이다.

본 발명에 의한 전기영동 표시장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터(TFT), 화소전극(117) 및 스토리지 커패시터(Cst)가 배치된 하부기판(111)과, 상기 하부기판에 대향하는 상부기판(121)과, 상기 상,하부 기판 사이에 개재되는 전기영동막(105)과, 상기 상부기판(121)에 부착되어 압력이 가해진 부분만 도전성 을 띄게 되는 압전필름(122)과, 상기 하부기판 하부에 배치되어 전기영동막에 전달된 이미지 정보를 회로부에 저장할때 사용되는 백라이트(도시하지 않음)로 구성된다.

이때, 상기 압전필름(122)은 압력을 가하면 전류가 발생하고 반대로 전류를 공급하면 압력이 발생해 물체의 형태가 변하는 물질로서, PZT(Piezoelectric Lead Zirconate Titanates), PLZT(Piezoelectric Lead Lanthanum Zirconate Titanates) 등이 있다.

이들 PZT, PLZT 등의 압전필름으로서는 일반적으로 납(Lead, Pb), 지르코늄(Zirconium, Zr), 티타늄(Titanium, Ti) 등을 함유하고, A 사이트는 Pb 등의 2가 이온, B 사이트는 Zr, Ti 등의 4가 이온으로 구성되는 ABO₃형 페로브스카이트(perovskite) 화합물(PbZrxTiyO₃:x+y=1,x≥0,y≥0)이 사용되고 있다.

따라서, 펜과 같은 입력장치로 문자나 이미지를 쓰거나 그려서 압전필름에 전류가 흐르게 함으로써 외부 이미지정보를 전기영동표시장치에 입력할 수 있게 된다.

이와같이, 본 발명에 의한 전기영동 표시장치는 상기 압전필름을 통해 펜과 같은 외부 입력장치로 직접 문자나 이미지를 쓰거나 그리는 것을 특징으로 하는바, 상기 압전필름에 입력된 문자나 이미지(이하, '이미지 정보'라 함)가 전기영동막에 전달되어 외부 이미지를 그대로 디스플레이할 수 있게 된다.

이때, 화소전극(117)에 인가되는 전압의 극성에 따라 전기영동막(105) 내부 의 화이트 입자(102) 또는 블랙입자(103)가 이동하여 색상을 표현한다.

그리고, 전기영동막에 전달된 이미지 정보는 회로부에 저장되어 사용자의 필요에 따라 출력하여 볼 수 있다. 여기서, 전기영동막에 전달된 이미지 정보에 따라 각 화소의 액티브층이 여기되는데, 이때 발생하는 광전류가 회로부의 메모리부에 전달되어 이미지 정보가 저장되는 것이다.

상기 액티브층을 여기시키기 위한 또다른 필수구성요소로 광원이 필요한데 상기 백라이트가 액티브층을 여기시키기 위한 광원으로 사용된다. 그리고, 상부기판 및 압전필름을 통해서 화상을 표시하고, 상기 하부기판 및 화소전극을 통해서 광원이 통과되어야 하므로, 상기 상,하부 기판, 압전필름 및 화소전극은 투명한 재질로 구비한다.

또한, 상기 액티브층의 여기정도에 의해 발생되는 광전류는 데이터 배선을 통해 회로부의 메모리부에 전달되어야 하므로 데이터 배선의 일끝단에는 회로부의 메모리가 연결되어야 한다.

구체적으로, 상기 하부기판(111) 상에는 복수개의 박막트랜지스터를 능동적으로 구동하기 위해 주사신호를 전달하는 게이트 배선(도시하지 않음)과 이미지 데이터 신호를 전달하는 데이터 배선(도시하지 않음)이 구비되는데, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선이 서로 교차하여 화소를 정의하고, 각 화소에는 박막트랜지스터(TFT) 및 스토리지 커패시터(Cst)가 구비되어 각각 전극에 인가되는 전압의 극성을 제어하고 전극에 인가된 전압을 축전하는 역할을 한다. 그리고, 상기 박막트랜지스터에 연결되어 전기영동막(105)에 전계를 가하는 화소전극(117)이 더 구비되어 있 다.

상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 배선에서 분기된 게이트 전극(112a)과, 상기 게이트 전극(112a) 상부에 형성된 게이트 절연막(113)과, 상기 게이트 전극(112a) 상부에 형성된 액티브층(114)과, 상기 데이터 배선(115)에서 분기되어 상기 액티브층(114) 상부에 형성된 소스/드레인 전극(115a,115b)으로 구성되며, 상기 드레인 전극(115b)은 상기 화소전극(117)에 접속된다.

그리고, 상기 스토리지 커패시터(storage capacitor, Cst)는 커패시터 하부전극(132)과, 게이트 절연막(113)을 사이에 두고 상기 커패시터 하부전극에 오버랩되는 커패시터 상부전극(135)으로 구성되는바, 화상 디스플레이시 박막트랜지스터의 턴오프 구간에서 전기영동막에 충전된 전압을 유지시켜 기생용량에 의한 화질저하를 방지하는 역할을 함은 물론, 이미지 복사하는 과정에서 외부로부터 제공된 광이 전기영동막으로부터 난반사되어 액티브층을 여기할 때 흐르는 광전류를 축전하는 역할을 한다. 이때, 상기 커패시터 하부전극은 액티브 영역 외부에까지 연장되어 신호를 인가받고, 상기 커패시터 상부전극은 상기 화소전극 또는 드레인 전극에 연결되어 신호를 인가받는다.

한편, 상기 전기영동막(105)은 베이스 필름, 마이크로 캡슐(105) 및 접착필름으로 구성되어, 상,하부 기판(121,111) 사이에 라미네이션된다. 물론, 마이크로 캡슐 및 바인더로 구성되는 고분자 물질을 하부기판 상에 도포하고 경화하여 형성할 수도 있다.

이때, 마이크로 캡슐(105)은 직경 약 100㎛ 이하 정도의 크기로 형성되며, 그 내부에는 블랙 및 화이트 색상을 띄는 이온성 물질의 안료입자를 서로 섞어 캡슐화시켜 형성된 것으로, 정(+)으로 대전된 화이트 안료입자들과 부(-)로 대전된 블랙 안료입자들을 반반씩 썩어서 캡슐화하거나 또는 그 반대로 대전시켜 캡슐화한다. 즉, 하나의 마이크로 캡슐 내부에 구비되는 서로 다른 색상의 안료입자는 서로 다른 전극으로 대전된다.

그리고, 상기 전기영동막의 베이스 필름에 ITO물질의 도전필름도 포함한다.

이와 같은 구성의 전기영동막(105)에 전계를 인가하면, 색상이 상이한 안료입자가 서로 반대의 방향으로 이동하여 하나의 마이크로 캡슐(105) 내부가 서로 다른 색상의 2영역으로 나뉜다. 즉, 화소전극(117)에 정(+)의 전압을 인가하거나 압전필름(122)에 부(-)의 전압을 인가하면 정(+)의 화이트 입자는 상승하고 부(-)의 블랙 입자는 하강하여 관찰자가 화이트 색상을 보게 되고, 화소전극에 부(-)의 전압을 인가하거나 압전필름(122)에 정(+)의 전압을 인가하면 정(+)의 화이트 입자는 하강하고 부(-)의 블랙 입자는 상승하여 관찰자가 블랙 색상을 보게 된다.

이 때, 화소전극에 임의의 전계를 걸어주면 그에 따라 블랙 입자와 화이트 입자가 상하로 배치되어 그 분포에 따라 그레이 색상이 관찰된다.

한편, 상부기판(121) 외측면에 부착되는 압전필름(122)은 압력이 가해진 부분만 전자여기(electronic excitation)에 의해 전류가 흐르는 특성이 있다. 따라서, 펜과 같은 입력장치로 문자나 이미지를 압전필름(122) 상에 쓰거나 그리게 되면, 이미지 정보대로 압전필름(122)이 가압될 것이고 그에 따라서 도전성을 띄게 된다. 이때, 전압을 인가하면 가압된 부분만 전류가 흘러 전기영동막의 화이트 입자 및 블랙 입자를 이동시키게 됨으로써 이미지 정보가 화면에 그대로 표시된다.

상기 압전필름의 특성에 대해 구체적으로 살펴보면 하기와 같다.

도 4a에 도시된 바와 같이, (-)로 대전된 블랙 입자와 (+)로 대전된 화이트 입자가 혼재되어 마이크로 캡슐화 처리되어 있는 전기영동막(105)을 상,하부 기판(121,111) 사이에 개재하고 상부기판(121) 상에 압전필름(122)을 부착한다. 이때, 초기상태를 풀화이트(full-white) 상태로 만들기 위해 (-)로 대전된 블랙 입자를 하강 이동시키고 (+)로 대전된 화이트 입자를 상승 이동시킨다.

이후, 펜(160)과 같은 입력장치를 사용하여 상기 압전필름(122)에 F라는 문자를 입력하면, 도 4b에 도시된 바와 같이, F라는 가압된 부분(160a)이 도전성을 띄게 되고 그 외의 영역은 여전히 절연특성을 가지게 된다.

이때, 도 4c에 도시된 바와 같이, 전기영동막(105)의 베이스필름인 ITO도전막에 정(+) 전압을 인가하면 압전필름이 가압된 부분에 정(+) 전압이 인가되어 가압된 부분에 한해서 전기영동막(105) 내의 (-)로 대전된 블랙 입자가 상승이동하고 (+)로 대전된 화이트 입자가 하강이동하여 F라는 문자가 표시된다. 이와같이, 풀화이트 상태에서 F 문자부분이 블랙으로 바뀌므로 결국, 화이트 바탕에 F라는 문자기 블랙색상으로 표시된다.

만일, 도 5에 도시된 바와 같이, 전기영동막(105)의 베이스필름인 ITO도전막에 부(-) 전압을 인가했다면, 압전필름이 가압된 부분에 부(-)전압이 인가되어 가압된 부분에 한해서 전기영동막(105) 내의 (-)로 대전된 블랙 입자가 하강이동하고 (+)로 대전된 화이트 입자가 상승이동한다. 이때, 전기영동막은 처음부터 블랙 입 자가 하부에 위치하고 화이트 입자가 상부에 위치하여 풀화이트 상태에 있으므로, 결국 F라는 문자가 인식되지 않게 된다.

한편, 도 6a에 도시된바와 같이, (-)로 대전된 블랙 입자와 (+)로 대전된 화이트 입자가 혼재되어 마이크로 캡슐화 처리되어 있는 전기영동막(105)을 상,하부 기판(121,111) 사이에 개재하고 상부기판(121) 상에 압전필름(122)을 부착한 뒤, 초기상태를 풀-블랙(full-black) 상태로 만들기 위해 (-)로 대전된 블랙 입자을 상승이동시키고 (+)로 대전된 화이트 입자를 하강이동시킨다.

이후, 펜(160)과 같은 입력장치를 사용하여 상기 압전필름(122)에 F라는 문자를 입력하면, 도 6b에 도시된 바와 같이, F라는 가압된 부분(160a)이 도전성을 띄게 되고 그 외의 영역은 여전히 절연특성을 가지게 된다.

이때, 도 6c에 도시된 바와 같이, 전기영동막(105)의 베이스필름인 ITO도전막에 정(+) 전압을 인가하면 압전필름이 가압된 부분에 정(+) 전압이 인가되어 가압된 부분에 한해서 전기영동막(105) 내의 (-)로 대전된 블랙 입자가 상승이동하고 (+)로 대전된 화이트 입자가 하강이동하여 F라는 문자가 표시된다. 이때, 전기영동막은 처음부터 블랙 입자가 상부에 위치하고 화이트 입자가 하부에 위치하여 풀블랙 상태에 있으므로, 결국 F라는 문자가 인식되지 않게 된다.

만일, 도 7에 도시된 바와 같이, 전기영동막(105)의 베이스필름인 ITO도전막에 부(-) 전압을 인가했다면, 압전필름이 가압된 부분에 부(-)전압이 인가되어 가압된 부분에 한해서 전기영동막(105) 내의 (-)로 대전된 블랙 입자가 하강이동하고 (+)로 대전된 화이트 입자가 상승이동한다. 결국, 풀블랙 상태에서 F 문자부분이 화이트로 바뀌므로, 블랙 바탕에 F라는 문자가 화이트색상으로 표시된다.

따라서, 전기영동막을 초기에 풀-화이트 상태로 할 경우에는 압전필름이 가압된 부분에 정(+) 전압을 인가하고, 초기에 풀블랙 상태로 할 경우에는 압전필름의 가압된 부분에 부(-) 전압을 인가하여 문자 또는 이미지가 디스플레이되도록 한다. 다만, 이경우에는 블랙 입자가 (-)로 차징되고 화이트 입자가 (+)로 차징된 경우에 적용된다.

이와 같이, 상,하부 기판 사이에 전기영동막을 개재하고 그 위에 압전필름을 부착한 경우에는 외부 입력에 의해서 전기영동막의 블랙 입자 및 화이트 입자가 이동하게 되고 외부 입력 이미지와 동일하게 화상을 디스플레이 하게 된다. 특히, 상부기판은 투명 재질로 제작된 것이므로 개구율(resolution)이 거의 무한대라고 할 수 있기 때문에 상기 상부기판을 통해 입력된 이미지를 거의 동일하게 디스플레이할 수 있다.

이때, 압전필름을 통해 전기영동막에 복사된 이미지는 전기영동 물질의 메모리 특성을 가지고 있기 때문에 전압인가 이후 단전시켜도 이전의 이미지를 그대로 유지하게 된다. 더 나아가 본 발명은, 상기와 같이 복사된 이미지를 소자의 구동회로에 저장한 후 필요에 따라서 출력해 볼 수 있는 것을 특징으로 한다. 소위, 휴대용 복사기 기능과 저장장치 기능을 동시에 한다고 할 수 있겠다.

이하에서, 복사된 이미지를 저장하는 과정에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 이미지 정보를 입력한다. 이미지 정보를 입력하는 방법은 전술한 바와 같은데, 일예로 상,하부 기판(121,111) 사이에 전기영동막(105)이 개재되고 상부기판(121) 상에 압전필름(122)이 부착된 전기영동 표시장치에 있어서, 상기 전기영동막(105)을 풀블랙 상태로 설정한 뒤, 펜과 같은 입력장치를 이용하여 압전필름 상에 문자나 이미지를 쓰거나 입력한다.

이로써, 입력장치에 의해 압전필름이 가압된 부분이 도전성을 띄게 된다.

이후, 압전필름에 부(-)전압을 인가하면 압전필름의 가압된 부분에 한해 부(-) 전압이 흐르게 되며, 도 8a에 도시된 바와 같이, (+)로 대전된 화이트 입자(102)가 상승이동하고 (-)로 대전된 블랙 입자(103)는 하강해 있는 상태를 유지하게 되는데, 이로써 전기영동물질에 이미지가 입력(복사)된다.

다음, 도 8b에 도시된 바와 같이, 하부기판(111) 하부에서 빛을 조사하는데, 마이크로 캡슐(105)의 하부에 화이트 입자(102)가 있는 부분(Ⅰ,Ⅲ)은 빛이 난반사되며, 마이크로 캡슐(105)의 하부에 블랙 입자(103)가 있는 부분(Ⅱ)은 빛이 블랙 입자에 의해 흡수된다. 이때, 화이트 입자에 의해 난반사된 빛은 TFT의 액티브층(114)을 광 여기시켜 액티브층에 전류를 흐르게 하고, 블랙 입자에 의해 흡수된 빛은 반사되지 않아 TFT의 액티브층을 여기시킬 수 없게 된다.

즉, 화면의 이미지에 따라 난반사되는 광량이 다르게 될 것이고, 이는 액티브층을 광 여기시키는 정도가 다르게 되어, 광전류(photo-current)를 조절하게 된다.

이때, 도 8c에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(112a)은 오프(off) 상태로 설정되어 외부구동회로로부터 인가되는 주사신호가 화소에 인가되지 않도록 하고, 데이터 배선 및 소스 전극(115a)을 통해서는 레퍼런스 신호가 계속 입력되도록 한다. 결국, 액티브층(114)의 광여기 정도에 따라 레퍼런스 신호(광전류)가 스토리지 커패시터(Cst)에 축적된다.

이후, 도 8d에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(112a)을 온시켜 스토리지 커패시터에 저장되어 있는 광전류가 데이터 배선을 따라 출력되고, 출력된 신호는 회로부의 메모리된다. 이후, 필요에 따라 회로부에 메모리되어 있는 복사 이미지를 출력해 볼 수 있게 된다.

도 9를 참고로 하여 정리하면, 게이트 배선(112)의 일끝단에는 주사신호를 공급하는 게이트 패드(112p)가 연결되어 있고, 데이터 배선(115)의 일끝단에는 데이터 신호를 공급하는 데이터 패드(115p)가 연결되어 있으며, 상기 데이터 배선의 다른 일끝단에는 화소(P)에 입력된 복사이미지를 전달하여 저장시키기 위해 회로부의 메모리부(200)가 연결되어 있다.

그리고, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에는 박막트랜지스터가 배치되고, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극은 스토리지 커패시터의 커패시터 상부전극에 연결되며, 커패시터 하부전극은 액티브 영역외부에까지 연장되어 공통저항 패드(201)에 연결된다.

이러한 전기영동 표시장치는, 사용자의 요구에 따라 디스플레이 모드, 복사모드 및 저장모드로 구동할 수 있는데, 먼저 디스플레이 모드시에는, 상기 박막트랜지스터가 상기 게이트 배선에 흐르는 주사신호에 따라 상기 데이터 배선에 흐르는 데이터 신호의 온/오프를 결정하고 그에 따라 화소전극에 전압이 인가되어 상기 전기영동막의 대전입자가 재배치되어 화상이 표시된다.

그리고, 복사 모드시에는, 선택적으로 가압된 압전필름에 (+)극성 또는 (-)극성의 일정한 전압이 인가되고 그에 따라 상기 전기영동막의 대전입자가 재배치되어 전기영동막에 외부 이미지가 복사되고 또다른 외부입력이 없는 동안 그 상태를 유지하게 된다.

한편, 저장 모드시에는, 상기 하부기판 아래에서 상기 전기영동막에 대해 광을 조사하는데, 상기 전기영동막에 대해 조사된 광에 의해 상기 박막트랜지스터의 액티브층이 여기된다.

상기 액티브층을 여기시키는 단계에서, 상기 박막트랜지스터의 게이트 전극이 오프되고 상기 데이터 배선에 일정한 레퍼런스 신호가 인가되며, 상기 액티브층의 여기정도에 따라서 상기 스토리지 커패시터에 축적되는 레퍼런스 신호량이 결정된다.

상기 액티브층을 여기시키는 단계 이후에는, 박막트랜지스터의 게이트 전극을 온시키고, 상기 스토리지 커패시터에 축적된 레퍼런스 신호량을 회로부의 메모리부에 저장하게 된다. 이후, 사용자의 요구에 따라서, 메모리부에 저장된 이미지를 출력하여 볼 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 전기영동 표시장치 및 그 구동방법은 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 상부기판 상부에 압전필름을 추가구비한 후, 입력장치를 통해 외부이미지를 입력하여 전기영동막의 대전입자를 재배치함으로써 입력된 이미지 그대로 화상을 표시할 수 있게 된다.

그리고, 입력된 외부이미지를 전기영동막에 그대로 전달함으로써 전기영동 표시장치를 복사 모드로 구동할 수 있는데, 특히, 상부기판은 투명 재질로 제작된 것이므로 개구율(resolution)이 거의 무한대라고 할 수 있기 때문에 상기 상부기판을 통해 입력된 이미지를 거의 완벽하게 복사 할 수 있다.

또한, 복사된 이미지를 소자의 구동회로에 저장한 후 필요에 따라서 출력해 볼 수 있다.

이와같이, 본발명에 의한 전기영동 표시장치는 일반적인 디스플레이 기능 이외에 휴대용 복사기 기능과 저장장치 기능을 동시에 할 수 있다.

Claims

서로 수직교차하는 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소에 박막트랜지스터, 화소전극 및 스토리지 커패시터가 구비되는 제 1 기판과,

상기 제 1 기판에 대향합착되는 제 2 기판과,

상기 제 1 ,제 2 기판 사이에 개재되어 대전된 안료입자를 포함하는 전기영동막과,

상기 제 2 기판 상에 형성된 압전필름과,

상기 제 1 기판 하부에 구비된 백라이트를 포함하며,

상기 데이터 배선의 일 끝단은 회로부의 메모리부와 접속되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전기영동막은 복수개의 마이크로 캡슐로 구성되고,

상기 마이크로 캡슐 내부에 상기 대전된 안료입자가 혼재되어 있는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 안료입자는 서로 다른 전하로 대전된 블랙 입자와 화이트 입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 압전필름에 (+)극성 또는 (-)극성의 일정한 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 스토리지 커패시터의 일전극은 상기 박막트랜지스터 또는 화소전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 ,제 2 기판은 투명기판인 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 화소전극은 투명한 도전물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 압전필름은 투명한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
제 1 항에 기재된 상기 전기영동 표시장치를 구동하는 전기영동 표시장치의 구동방법에 있어서,

상기 압전필름에 이미지 정보를 입력시키는 단계와,

상기 압전필름에 (+)극성 또는 (-)극성의 일정한 전압을 인가하여 전기영동막의 안료입자를 재배치시켜 화상을 디스플레이하는 단계와,

상기 화상을 디스플레이하는 단계 이후, 상기 백라이트로부터 상기 전기영동막에 대해 광을 조사하는 단계를 포함하며,

상기 전기영동막에 대해 광을 조사하는 단계는 상기 박막트랜지스터의 게이트 전극을 오프하고 상기 데이터 배선에 일정한 레퍼런스 신호를 인가하여 상기 스토리지 커패시터에 레퍼런스 신호량을 축적하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 구동방법.
제 10 항에 있어서,

상기 압전필름에 이미지 정보를 입력시키는 단계에서,

펜을 사용하여 문자 또는 이미지를 입력하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 구동방법.
삭제
삭제
제 10 항에 있어서,

상기 레퍼런스 신호량을 축적한 이후,

상기 박막트랜지스터의 게이트 전극을 온시키고, 상기 스토리지 커패시터에 축적된 레퍼런스 신호량을 회로부에 저장하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 구동방법.