KR101272895B1 - Electro wetting display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 제 1 기판 상에서 상기 박막트랜지스터와 연결되며 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 박막트랜지스터와 연결된 화소전극과; 상기 제 1 기판의 상기 화소전극과 대향하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 하부에 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 하부로 전면에 형성된 공통전극과; 상기 공통전극 하부로 전면에 형성된 소수성을 갖는 소수성막과; 상기 소수성막 하부로 상기 화소영역의 경계에 격자형태로 형성된 격벽과; 상기 소수성막 하부로 상기 격벽 내측으로 형성된 무극성의 블랙 오일층과; 상기 화소전극과 상기 블랙 오일층 사이에 개재된 극성의 액체층을 포함하는 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자를 제공한다. The present invention comprises a first substrate; A thin film transistor formed on the first substrate; A gate line and a data line connected to the thin film transistor on the first substrate and crossing each other to define a pixel area; A pixel electrode connected to the thin film transistor; A second substrate facing the pixel electrode of the first substrate; A color filter layer formed under the second substrate; A common electrode formed on an entire surface under the color filter layer; A hydrophobic film having hydrophobicity formed on the entire surface under the common electrode; A barrier rib formed under the hydrophobic layer in a lattice shape at a boundary of the pixel region; A nonpolar black oil layer formed in the partition wall under the hydrophobic film; An electro wetting display device including a liquid layer having a polarity interposed between the pixel electrode and the black oil layer is provided.
일렉트로 웨팅 디스플레이, 소수성, 무극성, 극성, 친수성 Electro Wetting Display, Hydrophobic, Nonpolar, Polar, Hydrophilic
Description
도 1은 전기적 젖음성(electro wetting) 특징을 설명하기 위한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram for explaining the characteristics of electro wetting.
도 2는 종래의 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자의 다수의 화소영역을 포함하는 영역에 대한 단면도.FIG. 2 is a cross sectional view of a region including multiple pixel regions of a conventional electro wetting display device; FIG.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자의 다수의 화소영역을 포함하는 영역에 대한 단면도.3 is a cross-sectional view of a region including a plurality of pixel regions of an electro wetting display element according to a first embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자의 다수의 화소영역을 포함하는 영역에 대한 단면도.4 is a cross-sectional view of an area including a plurality of pixel areas of an electro wetting display device according to a second embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자용 컬러필터 기판의 제조 공정별 단면도.5A to 5E are cross-sectional views of manufacturing processes of a color filter substrate for an electro wetting display device according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
100 : 일렉트로 웨팅 디스플레이 소자100: electro-wetting display element
101 : 어레이 기판 115 : 게이트 전극101: array substrate 115: gate electrode
118 : 게이트 절연막 120 : 반도체층118 gate
120a : 액티브층 120b : 오믹콘택층120a:
135 : 소스 전극 137 : 드레인 전극135
140 : 보호층 145 : 드레인 전극140: protective layer 145: drain electrode
150 : 화소전극 155 : 격벽150
161 : 컬러필터 기판 164 : 블랙매트릭스161: color filter substrate 164: black matrix
167 : 컬러필터층 170 : 오버코트층167: color filter layer 170: overcoat layer
172 : 소수성막 175 : 공통전극172
178 : 격벽 180 : (무극성의)블랙 오일층 178: bulkhead 180: (nonpolar) black oil layer
190 : 극성의 액체층190: polar liquid layer
op : 개구 P : 화소영역 op: aperture P: pixel area
Tr : 박막트랜지스터 TrA : 스위칭 영역 Tr: Thin Film Transistor TrA: Switching Area
본 발명은 평판표시장치에 관한 것이며, 특히 전기적 젖음성을 이용한 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display)에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
최근에 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 경량 박형의 특징을 갖는 평판 디스플레이(display) 장치가 가장 일반적인 표시장치인 CRT를 대체하고 있다. Recently, flat panel display devices having low power consumption, good portability, technology intensiveness, and light weight have replaced CRTs, which are the most common display devices.
이러한 경량 박형을 갖는 평판 표시장치 중 하나로써 전기적 젖음성 특성을 이용한 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display)가 최근 주목받고 있다.As one of such lightweight flat panel display devices, an electro wetting display using an electric wettability characteristic has recently been attracting attention.
상기 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자는 극성액체의 전기적 젖음성(electro wetting) 특성을 광 스위칭 도구로 적용한 것을 특징으로 한다. The electro wetting display device is characterized by applying the electro wetting property of the polar liquid as an optical switching tool.
도 1은 전기적 젖음성(electro wetting) 특징을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the characteristics of the electro wetting (electro wetting).
전기적 젖음성(electro wetting)이란 계면에 존재하는 전하에 의하여 계면의 표면장력이 변하여 상기 계면 상부에 형성되는 액상의 물질의 상기 계면과의 접촉각이 변하는 현상이다. Electro wetting is a phenomenon in which the surface tension of an interface is changed by electric charges present at the interface and the contact angle of the liquid substance formed on the interface with the interface is changed.
도시한 바와 같이, 기판(10)상의 전면에 형성된 전극(11)위로 형성된 소수성 특성을 갖는 즉, 소수성막(12)에 H2O와 같이 극성을 띠는 액체(15a)를 떨어뜨리면 상기 소수성막(12)과 젖음 특성이 좋지 않아 큰 접촉각(θ1)을 가지면 상기 소수성막(12)에 형성된다. 하지만, 이러한 소수성막(12)에 전계를 걸어주면 자체적인 젖음성 특성이 증가하여 도시한 바와 같이 소수성막(12)에 대해 작은 접촉각(θ2 < θ1)을 가지며 넓게 퍼져 그 표면이 비교적 평평한 상태를 유지하며 상기 극성 액체막(15b)이 형성되게 된다. As shown, the hydrophobic film having a hydrophobic characteristic formed on the
일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display)는 이러한 전계 인가에 의한 젖음성 특성이 변화되는 것을 이용한 것을 특징으로 하고 있다.Electro wetting display is characterized by using the change in the wettability characteristics by the application of such an electric field.
도 2는 종래의 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자의 다수의 화소영역을 포함하는 영역에 대한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of an area including a plurality of pixel areas of a conventional electro wetting display device.
도시한 바와같이, 종래의 일레트로 웨팅 디스플레이 소자(21)는 상부의 컬러필터 기판(51)과 하부의 어레이 기판(31)으로 구성되고 있다.As shown in the drawing, the conventional
우선, 하부의 어레이 기판(31)의 구조를 살펴보면, 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 서로 교차하며 형성되어 있으며, 이들 두 배선(미도시)으로 둘러싸여 화소영역(P)이 정의되고 있으며, 상기 화소영역(P)에는 도면에 나타나지 않았지만 스위칭 소자인 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있으며, 상기 박막트랜지스터(미도시)의 일전극과 연결되며 화소전극(33)이 각 화소영역(P)별로 형성되어 있다.First, referring to the structure of the
또한, 상기 화소전극(33) 상부로 전면에는 소수성 특징을 갖는 소수성막(37)이 형성되어 있으며, 상기 소수성막(37) 상부로 각 화소영역(P)의 경계에 상기 화소영역(P) 각각을 테두리하며 격벽(39)이 형성되고 있으며, 상기 격벽(39) 내측으로 상기 소수성막(37) 상부에는 무극성 특성을 가지며 인가되는 전압에 의해 빛을 투과를 개폐하는 블랙 오일층(41a, 41b)이 형성되고 있다.In addition, a
다음, 상기 어레이 기판(31)과 마주하는 컬러필터 기판(51)을 단면 구조를 살펴보면, 기판(51) 하부로 각 화소영역(P)에 대응하여 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(55a, 55b, 55c)을 갖는 컬러필터층(55)이 형성되어 있다. 또한, 상기 컬러필터층(55) 하부로 전면에 공통전극(58)이 형성되어 있다.Next, the cross-sectional structure of the
또한, 상기 어레이 기판(31)과 상기 컬러필터 기판(51) 사이에는 극성 특성 을 갖는 액체 예를들어 H2O로써 극성 액체층(70)이 형성되어 있으며, 도면에는 나타나지 않았으나 상기 어레이 기판(31) 및 컬러필터 기판(51)의 테두리를 따라 상기 극성의 액체층(70)이 외부로 새는 것을 방지하며, 이들 두 기판(31, 51)이 하나의 패널상태를 유지하도록 하기 위해 씰패턴(미도시)이 형성되어 있다. In addition, a
또한, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 어레이 기판(31)의 외측면으로는 백라이트(back-light)(미도시)가 구비되어 빛을 공급하는 바, 상기 게이트 배선(미도시)으로 상기 박막트랜지스터(미도시)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(33)에 상기 데이터 배선(미도시)의 화상신호가 전달되면 상부의 공통전극(58)과의 수직전계에 의해 상기 무극성의 블랙 오일(41a, 41b)이 각 화소영역(P)에서 개폐됨으로써 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.In addition, although not shown in the drawing, a back-light (not shown) is provided on an outer surface of the
이러한 구성을 갖는 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자의 구동에 대해 설명하면, 전압 오프(off) 상태일 경우(청색 컬러필터 패턴을 갖는 화소영역 참조)에는 상기 어레이 기판(31)의 최상층에 소수성막(37)이 형성되고 있는 바, 상기 무극성의 블랙 오일(41b)이 상기 어레이 기판(31)의 화소영역(P)을 완전히 덮는 형태를 갖게 됨으로써 하부의 백라이트(미도시)로부터 나온 빛을 투과시키지 않게 된다. Referring to the driving of the electro wetting display element having such a configuration, when the voltage is off (see the pixel region having the blue color filter pattern), a prime number is placed on the top layer of the
한편, 전압 온(on) 상태의 경우(적색 컬러필터 패턴을 갖는 화소영역 참조)에는, 전압이 인가되어 상기 화소전극(33)과 공통전극(58) 사이에 전계가 형성되면 상기 소수성막(37)이 전기적 젖음성(electro wetting) 현상에 의해 친수성 특성을 갖게 되며, 이로인해 상기 무극성의 블랙 오일(41a) 상부에 존재하던 극성의 액체(H2O)층(70)가 상기 블랙 오일(41a)을 측면으로 밀어내게 되어 개구영역(op)을 형성함으로써 하부의 백라이트로(미도시)부터 나온 빛을 통과시키게 됨으로써 화상을 표시하기 된다.On the other hand, in the voltage on state (see a pixel region having a red color filter pattern), when a voltage is applied and an electric field is formed between the
전술한 구조를 갖는 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자(21)는 전압을 인가하여 상기 극성의 액체층(70)이 상기 소수성막(37)과 접촉함으로써 블랙 오일(41a)을 측면으로 밀었을 때, 상기 측면으로 밀려짐으로해서 상기 소수성막(37)과의 접촉 면적이 줄어들게 되지만 그 두께는 줄어든 접촉 면적에 비례하여 크게 증가하게 되는 바,이를 충분히 수용하기 위해서 상기 컬러필터 기판(51) 어레이 기판(31)과의 간격(이를 이하 셀갭이라 함)을 통상 10㎛ 내지 30㎛로 형성하고 있다. The electro
하지만, 셀갭이 증가함에 따라, 전압을 인가하여 개구(op)를 갖도록 하게되면, 상기 블랙 오일(41a)이 측면으로 밀리게 되어 형성된 상기 개구(op)를 통과한 빛이 이웃한 화소영역(P)의 컬러필터 패턴(55b)을 통과하게 되는 바, 측면 시야각에서 이웃한 화소영역(P)의 색깔이 보이게 되는 현상이 발생하여 표시품질을 저하시키는 문제가 발생하고 있다.However, as the cell gap increases, when the voltage is applied to the opening op, the
즉, 도면에 있어서 녹색 컬러필터 패턴(55b)에 대응하는 화소영역(P)에 전압을 인가하여 온(on) 시켰으며, 이웃한 청색 컬러필터 패턴(55c)에 대해서는 오 프(off)상태를 갖도록 구동하였으나, 상기 녹색 컬러필터 패턴(55b)에 대응하는 화소영역(P)을 투과하여 나온 일부 빛이 상기 청색 컬러필터 패턴(55c)을 통과하게 됨으로써 혼색이 발생하여 표시품질을 저하시키고 있다. That is, in the drawing, a voltage is applied to the pixel region P corresponding to the green
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 각 화소영역을 통과한 빛이 이웃한 화소영역에 대해서는 통과하지 않도록 하는 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자를 제공함으로써 혼색 방지를 통한 표시품질을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention provides an electro wetting display device that prevents light passing through each pixel region from passing through neighboring pixel regions, thereby improving display quality through preventing color mixing. For that purpose.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자는 제 1 기판과; 상기 제 1 기판 상에 형성된 박막트랜지스터와; 상기 제 1 기판 상에서 상기 박막트랜지스터와 연결되며 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 박막트랜지스터와 연결된 화소전극과; 상기 제 1 기판의 상기 화소전극과 대향하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 하부에 형성된 컬러필터층과; 상기 컬러필터층 하부로 전면에 형성된 공통전극과; 상기 공통전극 하부로 전면에 형성된 소수성을 갖는 소수성막과; 상기 소수성막 하부로 상기 화소영역의 경계에 격자형태로 형성된 격벽과; 상기 소수성막 하부로 상기 격벽 내측으로 형성된 무극성의 블랙 오일층과; 상기 화소전극과 상기 블랙 오일층 사이에 개재된 극성의 액체층을 포함한다. An electrowetting display device according to the present invention for achieving the above object comprises a first substrate; A thin film transistor formed on the first substrate; A gate line and a data line connected to the thin film transistor on the first substrate and crossing each other to define a pixel area; A pixel electrode connected to the thin film transistor; A second substrate facing the pixel electrode of the first substrate; A color filter layer formed under the second substrate; A common electrode formed on an entire surface under the color filter layer; A hydrophobic film having hydrophobicity formed on the entire surface under the common electrode; A barrier rib formed under the hydrophobic layer in a lattice shape at a boundary of the pixel region; A nonpolar black oil layer formed in the partition wall under the hydrophobic film; And a liquid layer having a polarity interposed between the pixel electrode and the black oil layer.
이때, 상기 극성의 액체층은 H2O인 것이 바람직하다. At this time, the polar liquid layer is preferably H 2 O.
또한, 상기 제 1 기판 상에는 상기 박막트랜지스터 또는 상기 게이트 배선 또는 데이터 배선이 형성된 영역 일부에 중첩하여 패턴드 스페이서가 더욱 형성되며, 상기 제 2 기판과 상기 컬러필터층 사이에는 상기 게이트 및 데이터 배선과 중첩하여 블랙매트릭스가 더욱 형성되며, 상기 격벽은 상기 블랙매트릭스에 중첩하여 형성되며 상기 블랙매트릭스의 폭과 같거나 작은 폭을 갖도록 형성된 것이 특징이다. 또한, 상기 격벽은 상기 패턴드 스페이서와 맞닿도록 구성되어 상기 제 1, 2 기판이 동일한 이격간격을 유지하도록 하는 것이 특징이다. In addition, a patterned spacer is further formed on the first substrate by overlapping a portion of the region where the thin film transistor or the gate wiring or data wiring is formed, and overlaps the gate and data wiring between the second substrate and the color filter layer. The black matrix is further formed, and the partition wall is formed to overlap the black matrix and is formed to have a width equal to or smaller than the width of the black matrix. In addition, the partition wall is configured to be in contact with the patterned spacer is characterized in that the first and second substrates to maintain the same separation interval.
또한, 상기 컬러필터층은 순차 반복되는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴으로 이루어진 것이 특징이며, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴의 경계에 상기 격벽이 형성된 것이 특징이다. In addition, the color filter layer is characterized by consisting of a red, green, blue color filter pattern is sequentially repeated, characterized in that the partition wall is formed on the boundary of the red, green, blue color filter pattern.
또한, 상기 컬러필터층과 공통전극 사이에는 오버코트층이 더욱 형성되며, 상기 제 1 기판 외측면에 백라이트를 더욱 포함한다. In addition, an overcoat layer is further formed between the color filter layer and the common electrode, and further includes a backlight on an outer surface of the first substrate.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<제 1 실시예>≪
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자의 다수의 화소영역을 포함하는 영역에 대한 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an area including a plurality of pixel areas of an electrowetting display device according to a first embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자(100)는 다수의 박막트랜지스터(Tr)를 갖는 어레이 기판(111)과 이에 대응하여 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(167a, 167b, 167c)을 포함하는 컬러필터층(167)과 공통전극(172)과 소수성막(175)과 무극성 오일층(180)을 포함하는 컬러필터 기판(161)과, 이들 두 기판(111, 161)상에 극성의 액체층(190)이 씰패턴(미도시)에 의해 봉함되어 구성되어 있다. 또한 도면에 나타나지 않았지만 상기 어레이 기판(111)의 하부에는 빛을 공급하는 백라이트 유닛(미도시)이 더욱 구성되어 있다.As shown, the electro wetting
우선, 하부의 어레이 기판에 구조에 대해 설명하면, 상기 어레이 기판(111)에는 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하며, 상기 박막트랜지스터(Tr)를 온(on)/오프(off) 시키는 게이트 배선(미도시)과, 신호전압을 공급하는 데이터 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 상기 두 배선(미도시)의 교차지점에는 게이트 전극(115)과, 게이트 절연막(118)과, 반도체층(120)과, 상기 반도체층(120) 상부에서 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(135, 137)로 구성되는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 이때, 상기 박막트랜지스터(Tr)의 게이트 전극(115)은 상기 게이트 배선(미도시)과 연결되고 있으며, 상기 소스 전극(135)은 상기 데이터 배선(미도시)과 연결되고 있다.First, the structure of the lower array substrate will be described. The
또한, 상기 박막트랜지스터(Tr) 및 데이터 배선(미도시) 상부로는 상기 드레 인 전극(137) 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(145)을 갖는 보호층(140)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(140) 상부로 상기 드레인 콘택홀(145)을 통해 상기 드레인 전극(137)과 접촉하며 각 화소영역(P)별로 독립적으로 화소전극(150)이 형성되어 있다. In addition, a
또한, 상기 박막트랜지스터(Tr)가 형성된 스위칭 영역(TrA)에는 상부의 격벽(178)에 대응하여 패턴드 스페이서(155)가 형성되어 있다. 상기 패턴드 스페이서(155)는 도면에서는 상기 박막트랜지스터(Tr)가 형성된 스위칭 영역(TrA)에 형성되고 있지만, 상기 게이트 배선(미도시) 또는 데이터 배선(미도시) 일부에 대응하여 형성될 수도 있다.In addition, a
다음, 이러한 구조를 갖는 어레이 기판에 대응하는 컬러필터 기판에 대해 설명한다.Next, the color filter substrate corresponding to the array substrate having such a structure will be described.
컬러필터 기판(161) 하부에는 상기 어레이 기판(111)의 게이트 및 데이터 배선(미도시)과 박막트랜지스터(Tr)가 형성된 영역에 대응하여 블랙매트릭스(164)가 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(164)와 기판(161) 하부로 각 화소영역(P)별로 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(167a, 167b, 167c)을 순차 반복하는 형태를 갖는 컬러필터층(167)이 형성되어 있다. A
또한, 상기 컬러필터층(167) 하부로 전면에 상기 컬러필터층(167)의 단차를 없애며 상기 컬러필터층(167)의 보호를 위한 오버코트층(170)이 형성되어 있으며, 상기 오버코트층(170) 하부로 전면에 투명 도전성 물질로써 공통전극(172)이 형성되어 있다. 이때, 상기 오버코트층(170)은 형성하지 않을 수도 있다.In addition, an
또한, 상기 공통전극(172) 하부로 소수성 특성을 갖는 물질이 전면에 도포 또는 증착되어 소수성막(175)이 형성되어 있으며, 상기 소수성막(175) 하부로 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)에 대응하여 평면적으로는 격자 형태를 가지며 각 화소영역(P) 더욱 정확히는 상기 각 컬러필터 패턴(167a, 167b, 167c)을 둘러싸는 격벽(178)이 형성되어 있다. 이때 상기 격벽(178)은 그 상부의 블랙매트릭스(164) 폭(w1)보다는 같거나 작을 폭(w2 ≤ w1)을 갖도록 형성되고 있는 것이 특징이며, 상기 격벽(178)의 일부는 하부의 어레이 기판(111 )상에 형성된 패턴드 스페이서(155)와 접촉하며 형성되고 있다. 따라서, 상기 패턴드 스페이서(155)와 더불어 상기 어레이 기판(111)과 컬러필터 기판(161)간의 이격간격인 셀갭을 전면에 걸쳐 동일하게 유지시키는 역할을 하게 된다.In addition, a
다음, 상기 각 격벽(178)의 내측의 상기 소수성막(175) 하부로는 무극성 특성을 가지며 빛을 차단하는 것을 특징으로 하는 블랙 오일층(180)이 형성되어 있다.Next, a
이러한 구성을 갖는 컬러필터 기판(161)과 어레이 기판(111)의 사이에는 극성 특성을 갖는 액체가 개재되어 극성 액체층(190)을 이루며 상기 두 기판(161, 111)의 사이의 가장자리를 따라 형성된 씰패턴(미도시)에 의해 봉함됨으로써 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자(100)를 이루고 있다.A liquid having polarity is interposed between the
본 발명의 경우, 소수성막(175)과 격벽(178)과 블랙 오일층(180)이 컬러필터 기판(161)에 형성됨으로써 백라이트(미도시)로부터 나온 빛이 하부의 어레이 기판(111)을 통과하여 상기 컬러필터 기판(161)으로 입사되는 경우, 전압을 인가하여 블랙 오일층(180a)이 격벽(178)쪽으로 밀려 개구(op)를 형성한 경우, 상기 개구(op)를 통해서만 빛이 상기 컬러필터층(167)을 투과하게 되고, 오프(off) 상태를 갖는 이웃한 화소영역(P)을 통해서는 상기 격벽(178)에 의해 차단되거나 또는 상기 전압 오프(off)에 의해 상기 화소영역(P) 전체를 가리도록 형성된 블랙 오일층(180b)에 의해 차단되므로 빛의 투과가 이루어지지 않게 됨을 알 수 있다. In the present invention, the
따라서, 종래의 문제점인 블랙 오일층이 개구를 형성하지 않음에도 불구하고 상기 화소영역을 통해 원하지 않는 컬러를 갖는 빛이 새어나오는 빛샘을 방지함으로서 표시품질을 향상시키게 된다. Accordingly, although the black oil layer, which is a conventional problem, does not form an opening, display quality is improved by preventing light leakage that light having an unwanted color leaks out through the pixel region.
더욱이 본 발명의 경우, 각 컬러필터 패턴(167a, 167b, 167c)의 경계 더욱 정확히는 각 화소영역(P)의 경계에 블랙매트릭스(164)를 더욱 형성하고 있는 바, 원하지 않는 빛이 새어나오는 경우를 더욱 원천적으로 방지할 수 있는 것이 특징이다.Furthermore, in the case of the present invention, the
본 발명에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자의 구동은 종래와 유사하게 진행되는 바 간단히 설명한다.The driving of the electro wetting display device according to the present invention is briefly described as proceeding similarly to the prior art.
스위칭 소자인 박마트랜지스터(Tr)가 온(on) 됨으로서 데이터 배선(미도시)을 통해 화소전극(150)으로 신호전압이 인가되면 상기 화소전극(150)과 상부의 공통전극(172)에 의해 특정 세기를 갖는 전계가 형성되고 이러한 특정 세기를 갖는 전계에 의해 상기 소수성막(175)이 친수성으로 바뀌게 되며, 극성의 액체층(190)이 상기 블랙 오일층(180a)을 상기 화소영역(P)의 측면으로 밀어내며 상기 소수성막(175)과 접촉하게 되어 개구(op)를 형성함으로써 빛이 투과하게 된다. 이 경우, 공통전극(172)에 걸리는 전압은 일정하고 상기 화소전극(150)에 걸리는 신호전압의 크기에 따라 전계의 세기가 결정되며, 상기 화소전극(150)에 걸리는 전압의 세기에 따라 상기 극성 액체층(190)이 상기 소수성막(175)과 접촉하게 되는 면적(s1 ≠ s2)을 달리하게 되므로 즉, 블랙 오일층(180a)에 의해 덮혀지는 화소영역(P) 내의 면적(s1, s2)이 달리 형성됨으로서 빛의 투과되는 량을 조절하게 된다. 따라서, 이에 의해 동일한 컬러필터 패턴(167a, 167b, 167c)을 통과하면서도 계조를 달리할 수 있게된다.When the signal voltage is applied to the
한편, 상기 화소전극(150)에 전압이 인가되지 않아 오프(off) 상태를 유지하는 경우는 상기 소수성막(175)이 소수성 성질을 갖게 되는 바, 극성 액체층(190)은 상기 블랙 오일층(180b)의 상부에 위치하게 되어 상기 블랙 오일층(180b)은 격벽(178)에 의해 둘러싸인 화소영역(P) 전체에 얇게 퍼지며 상기 화소영역(P) 전체를 가리게 되는 바, 빛은 상기 화소영역(P)을 투과하지 못하기 됨으로써 블랙을 표현하게 된다.Meanwhile, when the voltage is not applied to the
<제 2 실시예>≪ Embodiment 2 >
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자의 다수의 화소영역에 대한 단면도이다. 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 100을 더하여 도면부호를 부여하였다.4 is a cross-sectional view of a plurality of pixel areas of an electro wetting display device according to a second embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by adding numerals to 100.
본 발명의 제 2 실시예의 어레이 기판의 구조는 전술한 제 1 실시예와 동일하므로 그 설명은 생략하며 컬러필터 기판의 구조에 대해서만 설명한다.Since the structure of the array substrate of the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment described above, the description thereof will be omitted and only the structure of the color filter substrate will be described.
본 발명의 제 2 실시예에 의한 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자(200)의 컬러필터 기판(261)은 각 화소영역(P)의 경계 더욱 정확히는 하부 어레이 기판(211) 상에 형성된 게이트 및 데이터 배선(미도시)과 박막트랜지스터(Tr)에 대응하는 영역에 블랙매트릭스가 형성되지 않고 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(267a, 267b, 267c)의 경계가 위치하도록 컬러필터층(267)이 형성된 것이 특징이다. The
따라서, 상기 컬러필터 기판(261)은 각 화소영역(P)별로 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(267a, 267b, 267c)이 순차 반복하는 형태의 컬러필터층(267)이 형성되어 있으며, 상기 컬러필터층(267) 하부로 전면에 투명 도전성 물질로써 공통전극(272)이 형성되어 있으며, 상기 공통전극(272) 하부로 전면에 소수성 특성을 갖는 물질로써 소수성막(275)이 형성되어 있으며, 상기 소수성막(275) 하부로 상기 각 컬러필터 패턴(267a, 267b, 267c)의 경계 더욱 정확히는 하부의 어레이 기판(261) 상에 형성된 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)에 대응하여 격벽(278)이 형성되어 있다. 이때 상기 격벽(278)은 각 화소영역(P) 더욱 정확히는 각 색의 컬러필터 패턴(267a, 267b, 267c)의 가장자리를 둘러싸며 평면적으로는 격자형태로 형성되고 있는 것이 특징이다.Accordingly, the
또한, 격벽(278)의 내측으로 상기 소수성막(275) 하부에는 무극성의 블랙 오일층(280)이 각 화소영역(P) 별로 형성되어 있다. In addition, a non-polar
이러한 구성을 갖는 컬러필터 기판(261)과 이에 대응하는 어레이 기판(211) 사이에는 극성의 액체층(290)이 씰패턴(미도시)에 의해 봉함된 상태로 개재되어 본 발명의 제 2 실시예에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자(200)를 구성하고 있다.The second embodiment of the present invention is provided between the
본 발명의 제 2 실시예에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자(200)는 제 1 실시예 대비 블랙매트릭스 및 오버코트층 없이 비교적 간단한 구성을 가지고 형성되는 바, 제조 공정의 단순화를 꾀할 수 있다.Electro wetting
블랙매트릭스를 형성하지 않는 바, 컬러필터 패턴(267a, 267b, 267c)간의 단차가 완만하므로 오버코트층을 형성하지 않아도 되며, 상기 블랙매트릭스를 형성하지 않아도 상기 각 화소영역(P) 경계에 대해서는 전압 온(on) 상태이거나 또는 전압 오프(off) 상태일 경우 모두 항상 블랙 오일층(180)에 의해 가려지게 되므로 상기 각 화소영역(P)의 경계부분에 대해서는 빛이 투과할 수 없는 바, 본 발명의 제 2 실시예는 이러한 구조적 특징을 살려 표시품질의 저하없이 공정 단순화를 이룬 것에 특징이 있다.Since the black matrix is not formed, the step between the
<제조 방법> <Manufacturing Method>
본 발명의 각 실시예에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자의 제조 방법에 대해 설명한다. 이 경우, 본 발명의 제 2 실시예의 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자의 제조 방법은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자의 제조 방법에 모두 포함되는 바, 상기 제 2 실시예에 대해서는 제 1 실시예와 차별점이 있는 부분만 간단히 설명하며 제 1 실시예 위주로 설명한다. A method of manufacturing an electro wetting display device according to each embodiment of the present invention will be described. In this case, the method for manufacturing the electro wetting display device according to the second embodiment of the present invention is included in the method for manufacturing the electro wetting display device according to the first embodiment of the present invention. For the second embodiment, only portions that differ from the first embodiment will be described briefly, and the first embodiment will be described.
우선, 도 3을 참조하여 어레이 기판의 제조 방법에 대해 간단히 설명한다.First, the manufacturing method of an array substrate is briefly demonstrated with reference to FIG.
투명한 절연 기판 상에 기판(111)상에 제 1 금속물질을 증착하여 제 1 금속층을 형성하고 이를 패터닝함으로써 게이트 전극(115)과 이와 연결되며 일방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)을 형성한다. A first metal material is formed on the transparent insulating substrate by depositing a first metal material on the
이후, 연속하여 그 상부로 무기 절연물질을 전면에 게이트 절연막(118)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(118) 상부로 순수 비정질 실리콘(a-Si)과 불순물 비정질 실리콘(n+ a-Si)과 제 2 금속물질을 연속하여 증착하고 이를 패터닝함으로써 상기 게이트 전극(115)에 대응하여 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과 그 상부로 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)과 상기 오믹콘택층(120b) 위로 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(135, 137)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극(115)과 게이트 절연막(118)과 액티브층(120a)과 오믹콘택층(120b)과 소스 및 드레인 전극(135, 137)은 박막트랜지스터(Tr)를 이루게 된다.Subsequently, a
또한, 상기 소스 및 드레인 전극(135, 137)을 형성한 동일 공정에 의해 상기 게이트 절연막(118) 위로 상기 소스 전극(135)과 연결되며 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(미도시)을 형성한다. In addition, the pixel region P is connected to the
다음, 상기 박막트랜지스터(Tr)와 상기 데이터 배선(미도시) 위로 전면에 무기절연물질을 증착하거나 또는 유기절연물질을 도포함으로써 보호층(140)을 형성한 후, 이를 패터닝함으로써 상기 드레인 전극(137) 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(145)을 형성한다. Next, a
다음, 상기 보호층(140) 위로 투명 도전성 물질을 증착하고, 이를 패터닝함 으로써 상기 드레인 콘택홀(145)을 통해 상기 드레인 전극(137)과 접촉하는 화소전극(150)을 형성하고, 상기 화소전극(150) 위로 유기 절연물질을 도포하여 유기 절연물질층을 형성하고 이를 패터닝함으로써 상기 박막트랜지스터(Tr) 상부 또는 상기 게이트 배선(미도시) 또는 데이터 배선(미도시) 상부 일부에 대응하여 패턴드 스페이서(155)를 형성함으로써 어레이 기판(111)을 완성한다. Next, a transparent conductive material is deposited on the
다음 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 본 발명에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자용 컬러필터 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.Next, a method of manufacturing a color filter substrate for an electro wetting display device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5A to 5E.
우선, 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(161) 상에 산화크롬(CrOx) 등의 빛을 차단하는 것을 특징으로 하는 금속물질 또는 블랙수지를 전면에 증착(또는 도포)한 후, 이를 패터닝함으로써 이와 대응되는 어레이 기판(미도시)상의 게이트 및 데이터 배선(미도시)에 대응하여 즉 격자형태를 갖는 통하여 블랙매트릭스(black matrix)(164)를 형성한다. 이때, 제 2 실시예에 따른 컬러필터 기판의 경우 상기 블랙매트릭스를 형성하는 공정은 생략된다.First, as illustrated in FIG. 5A, after depositing (or applying) a metal material or black resin on the front surface of the metal material or black resin, which blocks light such as chromium oxide (CrOx) on the transparent insulating
다음 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 블랙매트릭스(164) 또는 기판(161) 위로 적, 녹, 청색 중의 한 가지 예를 들면 적색 컬러 레지스트(color resist)를 전면에 도포하여 적색 컬러필터층(미도시)을 형성한 후, 빛을 통과시키는 부분과 빛을 차단하는 패턴을 갖는 노광 마스크(미도시)를 상기 적색 컬러필터층 위에 위치시킨 후, 노광(exposure)하고, 현상을 실시함으로써 상기 적색 컬러필터 패턴(167a)을 완성한다. Next, as shown in FIG. 5B, one of red, green, and blue, for example, red color resists is applied on the
이후, 상기 적색 컬러필터 패턴(167a) 형성한 방법과 동일하게 녹색 및 청색 컬러 레지스트에 대해서도 진행하여 녹 및 청색 컬러필터 패턴(167b, 167c)을 기판 (161)상에 형성한다. 이때, 상기 적, 녹 ,청색 컬러필터 패턴(167a, 167b, 167c)은 순차 반복되는 형태로 형성하는 것이 바람직하다. Thereafter, the green and blue color resists 167b and 167c are formed on the
다음, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(167a, 167b, 167c) 위로 상기 컬러필터 패턴(167a, 167b, 167c)의 보호와 단차 보상을 위해 투명한 유기절연물질을 도포하여 오버코트층(170)을 형성한다. 이 경우, 상기 오버코트층(170)은 제 1, 2 실시예 모두 생략할 수 있다.Next, as illustrated in FIG. 5C, the organic insulating material is transparent to protect the
이후, 상기 오버코트층(170) 또는 컬러필터층(167) 위로 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하여 공통전극(172)을 형성한다. Thereafter, an indium tin oxide (ITO) or an indium zinc oxide (IZO), which is a transparent conductive material, is deposited on the
다음, 도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 공통전극(172) 위로 전면에 소수성 특성을 갖는 물질을 전면에 증착 또는 도포함으로써 소수성막(175)을 형성하고, 연속하여 상기 소수성막(175) 위로 유기절연물질을 도포하고 이를 패터닝함으로써 각 컬러필터 패턴(167a, 167b, 167c)의 경계 또는 블랙매트릭스(164)에 대응하여 상기 블랙매트릭스(164)의 폭과 같거나 또는 작은 폭을 갖는 격벽(178)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 5D, the
다음, 상기 도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 격벽(178)으로 둘러쌓인 각 색의 컬러필터 패턴(167a, 167b, 167c)이 형성된 영역에 무극성의 블랙 오일을 도포하여 블랙 오일층(180)을 형성함으로써 컬러필터 기판(161)을 완성한다.Next, as shown in FIG. 5E, the
이후, 도 3을 참조하면, 상기 컬러필터 기판(161) 또는 어레이 기판(111)의 테두리를 따라 주입구를 갖는 씰패턴(미도시)을 형성하고, 이들 두 기판(161, 111) 을 상기 격벽(178)과 패턴드 스페이서(155)가 맞닿도록 합착하여 소정의 이격간격을 갖는 패널상태를 이루도록 하고, 상기 주입구를 통해 상기 두 기판(161, 111)의 이격영역에 극성의 액체를 주입하고 상기 주입구를 봉지함으로써 본 발명에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자용 패널을 완성한다.3, a seal pattern (not shown) having an injection hole is formed along an edge of the
이후 상기 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자용 패널의 상기 어레이 기판 하부(111)로 백라이트 유닛(미도시)을 부착함으로써 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자(100)를 완성한다.Subsequently, an electro
이와 같이, 본 발명에 따른 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자는 블랙 오일층을 컬러필터층에 형성함으로써 각 컬러필터 패턴에 대응되는 화소영역을 통과한 빛이 이와 이웃한 다른 색의 컬러필터 패턴을 통과하지 않도록 하는 구조적 특징으로 갖는 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자를 제공함으로써 혼색 방지를 통한 표시품질을 향상시키는 효과가 있다. As described above, the electro-wetting display device according to the present invention forms a black oil layer on the color filter layer so that light passing through the pixel region corresponding to each color filter pattern is separated from the neighboring color filter pattern. By providing an electro wetting display device having a structural feature that does not pass, there is an effect of improving the display quality through the prevention of color mixing.
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