KR101596055B1 - 제어되는 유체 운동을 갖는 일렉트로웨팅 디스플레이 - Google Patents

제어되는 유체 운동을 갖는 일렉트로웨팅 디스플레이 Download PDF

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Abstract

일렉트로웨팅 디스플레이 장치는, 표면(68)을 포함하는 제 1 지지판(5)과 제 2 지지판을 갖는 다수의 화소(2)를 포함한다. 제 1 지지판의 표면과 제 2 지지판 사이의 화소 공간(10)은 서로 섞이지 않는 적어도 하나의 제 1 유체와 제 2 유체를 포함하며, 제 2 유체는 전기전도성이나 극성이다. 제 1 지지판은 화소에서 전계를 인가하는 전극(46)을 포함한다. 이것은 또한, 상기 공간에서 떨어져 면하는 전극 측 상에 배치된 층(44)을 포함한다. 이 층은 전압을 전극에 인가하는 전자 소자(33)를 형성한다. 전극은 이 층(44)의 두께에 대응하는 높이 차(86)를 포함한다. 높이 차로 인해 공간에는 균일하지 않은 전계가 생성되어, 전계 인가 시에, 제 1 유체에 바람직한 운동 방향을 제공한다.

Description

제어되는 유체 운동을 갖는 일렉트로웨팅 디스플레이{ELECTROWETTING DISPLAY HAVING CONTROLLED FLUID MOTION}
본 발명은, 제 1 지지판과 제 2 지지판 그리고 이 제 1 지지판과 제 2 지지판 사이의 공간을 갖는 다수의 화소를 포함하는 일렉트로웨팅 디스플레이(electrowetting display)에 관한 것이며, 여기서 공간은 서로 섞이지 않는 적어도 하나의 제 1 유체와 제 2 유체를 포함한다.
상이한 유체 구성 사이에서 스위칭할 수 있어서, 상이한 광학 특성을 제공할 수 있는 유체를 포함한 디스플레이 장치가 알려져 있다. 이 디스플레이 장치의 화소 내의 유체 운동을 제어하기 위해 여러 가지의 조치가 제안되어왔다.
국제특허출원(WO 2003/071346)은 그러한 디스플레이 장치를 기술하고 있다. 스위칭하는 동안 유체의 운동은, 특정한 형상을 갖는 제 1 지지판 상의 절연 층을 이용하여 유체에 인가된 전계를 변경함으로써, 제어한다. 특수한 전극 구조나 균일하지 않은 오일 유체 층이 유체 운동을 제어하기 위해 대안적으로 이용될 수 도 있다.
국제특허출원(WO 2006/1021912)은, 화소 내의 유체의 바람직한 운동 방향을, 스위칭 시에 결정하는 형상을 갖는 화소를 가진 장치를 기술하고 있다.
국제특허출원(WO 2004/1104671)은, 전압을 인가하는데 사용한 전극의 형상으로 인해, 스위칭 시 유체의 바람직한 운동 방향을 결정하는, 유체를 포함하는 광 스위치를 기술한다.
국제출원(WO 2007/141218)은, 다른 평평한 제 1 지지판 상에 돌출한 친수성 부분을 가진 디스플레이 장치를 기술하고 있다. 이 친수성 부분은 오일 운동 개시제(initiator)로서 동작한다. 이 알려진 디스플레이의 단점은, 이 돌출한 부분을 배치하려면, 디스플레이 제조 동안에 추가 공정 단계가 필요하다는 점이다.
본 발명의 목적은, 유체 운동을 더 간단한 방식으로 제어할 수 있는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 제 1 지지판과 제 2 지지판, 그리고 제 1 지지판과 제 2 지지판 사이의 공간을 갖는 다수의 화소를 포함하고, 이 공간은 서로 섞이지 않는 적어도 하나의 제 1 유체와 제 2 유체를 포함하고, 제 2 유체는 전기전도성이나 극성이고; 이 제 1 지지판은, 화소에서 전계를 인가하는 적어도 하나의 전극과, 이 공간에서 떨어져 면하는, 적어도 하나의 전극의 일 측 상에 배치되고 전압을 이 적어도 하나의 전극에 인가하는 전자 소자를 형성하는 층을 포함하고; 여기서 이 적어도 하나의 전극은 이 층의 두께에 대응하는 높이 차를 포함하는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치에 의해 달성된다.
제 1 유체에서의 필드 세기는 제 1 유체의 층이 더 얇은 곳에서 더 클 것이고, 층이 더 두꺼운 곳에서 더 작을 것이다. 하나 이상의 전극의 높이 변화로 인해, 그러므로, 제 1 유체의 층에 걸쳐서 전계의 세기는 변화하게 될 것이다. 전압을 하나 이상의 전극에 인가하면, 제 1 유체는 최저 전계 방향으로 운동할 것이다. 높이 차의 형상, 즉 화소의 공간에서 보았을 때의 높이 차의 패턴이 제 1 유체의 바람직한 운동 방향을 결정한다.
적어도 하나의 전극에서의 높이 차는, 전압을 적어도 하나의 전극에 인가하는 전자 소자를 형성하는 층에 의해 생긴다. 보통 이 층 및 전극은 기판상에 배치된 층의 스택의 일부이며, 층 및 기판은 함께 제 1 지지판을 형성한다. 이 층은 전압을 인가하는 하나 이상의 전자 소자를 형성할 수 있다. 전자 소자는 하나의 층이나 다수의 층에 의해 형성될 수 있다.
높이 차의 바람직한 형상은 적절한 형상의 전극 및/또는 적절하게 선택된 형상의 층 패터닝에 의해 얻을 수 있어서, 제 1 유체의 바람직한 운동 방향을 결정할 수 있다. 그러므로 이 층은 전자 소자를 형성함과 함께 적어도 하나의 전극에 대한 높이 차를 만드는 기능을 한다. 특히 전극의 높이 차를 만들기 위해 제 1 지지판에 층을 배치할 필요가 없으므로, 디스플레이 장치의 제조는 간단해 질 수 있다.
층은, 적어도 하나의 전극의 하나 이상의 높이 차를 만들기 위해, 예컨대 플라스틱이나 유리인 기판상에 배치될 수 있다. 적어도 하나의 전극의 높이 차와 층의 두께의 대응관계는, 전극의 높이 차는 전극을 배치하는 층의 패터닝 시에 높이 차로부터 복제된다는 점이나, 층이 두 개의 전극 사이에 배치되어, 전극 사이의 높이 차를 결정하게 된다는 점에 있을 수 있다. 층이 예컨대 300nm의 높이 차를 포함하는 패턴을 가질 때, 복제는 결국 예컨대 200nm의 전극에서의 높이 차를 초래할 수 있다. 복제는, 패터닝된 층 상에 직접 전극을 도포하거나, 하나 이상의 중간 층 상에 전극을 도포하여 행해질 수 있고, 하나 이상의 중간 층은 다시 패터닝된 층 상에 적용된다. 복제는, 패터닝된 층 상에 층을 도포하는 동안 평탄화하기 때문에 높이 차를 줄일 수 있다.
높이 차는, 다수의 화소의 적어도 하나의 전극의 최고 지점에 의해 한정된 평면에 수직인 방향에서 결정된다. 주목해야 할 점은, 높이 차는 화소 공간에 가장 근접한 적어도 하나의 전극의 표면에 관련되며, 이는 이 표면의 위치가 공간에서 전계 세기를 결정하기 때문이라는 점이다.
제 1 지지판에서의 적어도 하나의 전극은 전도 층이어서, 제 2 유체와 전극 사이에 인가된 전압이 전계가 제 2 유체로부터 전극으로 연장하게 한다.
디스플레이 장치의 특별한 실시예에서, 적어도 하나의 전극은 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고, 높이 차는 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 있다. 전극을, 높이 차를 갖는 다른 층 상의 층으로서 도포할 때, 전극은 다른 층의 높이 차의 적어도 일부분을 복제할 수 있다. 비록 전극의 두 부분이 동일한 전위에 있을지라도, 두 부분이 생성한 전계는 높이 차로 인해 상이할 것이다.
다른 특별한 실시예에서, 화소는 적어도 두 개의 전극을 포함하고, 높이 차는 두 개의 전극 사이에 있다. 두 개의 전극에 의해 생성된 전계는 이제, 전극에 인가될 수 있는 전압과 높이 차에 의해 결정된다. 전극 자체는 또한, 이전 특별한 실시예에서처럼 높이 차를 가질 수 있다.
높이 차는 유리하게도, 층의 패턴에 대응하는 형상을 갖는다. 층은 전압을 적어도 하나의 전극에 인가하는 전자 소자를 형성하는데 사용된다. 층이 도포되어 기판상에 패터닝될 때, 전자 소자에 필요한 패턴 외에, 추가 패턴이 추가 노력 없이도 층에 형성될 수 있다. 전자 소자를 형성하지 않는 이들 추가 패턴은 또한, 적어도 하나의 전극에서의 높이 차를 성형하는 패턴을 만드는데 사용할 수 있다.
층이 전자 소자를 형성하는 것이라고 언급될 때, 이 층은 제어 라인과 같은 전자 소자의 유일한 구성요소일 수 있거나, 층은, 트랜지스터의 소스와 같이 전자 소자의 구성요소 중 하나일 수 있다.
특별한 실시예는, 전자 소자를 형성하는 층의 부분이나 패턴에 대응하는 적어도 하나의 전극의 높이 차를 포함한다. 이 실시예에서, 높이 차는 하나 이상의 전자 소자로 인한 것이고, 층에서의 추가 패턴으로 인한 것은 아니다.
특별한 실시예에서, 전자 소자는 전극, 제어 라인, 트랜지스터 및 커패시터 중 임의의 것을 포함한다. 트랜지스터와 커패시터는 소위 능동-매트릭스 디스플레이 장치의 화소에 통상 사용되는 전자 소자이다. 제 1 전극이 제 2 전극의 부분 상에 배치될 때, 전극은 높이 차를 보일 것이다. 그러한 경우, 제 2 전극은 전압을 제 1 전극 상에 인가하는 전극 및 전자 소자 둘 모두이다.
유리한 실시예에서, 화소의 범위는, 제 1 지지판에 배치된 벽과, 벽 중 하나에 인접한 화소 내부에 배치된 제어 라인 중 하나 이상에 의해 한정된다. 벽 근처 전극의 증가한 높이는 전계를 증가시킬 것이어서, 우선적으로는 유체를 벽에서 멀리 운동시킬 것이다. 이것은 벽 근처에서 제 1 유체의 피닝(pinning)을 감소시킨다.
제어 라인이 더 두껍게 되어 높이 차를 증가시킬 때, 그 저항은 감소하며, 이것은 전자 소자의 동작에 유리할 수 있다. 제어 라인이 더 두껍게 될 때, 그 폭은 감소할 수 있다. 그러므로 제어 라인의 저항을 유지하면서도, 화소의 공간에서 본 그 폭은 더 작게 될 수 있어서, 일렉트로웨팅 디스플레이의 광학 성능에 대한 그 영향을 감소시킬 수 있다.
전극(들)의 하나 이상의 높이 차는 화소의 코너에서 리세스를 형성하도록 배치될 수 있다. 전극의 높이가 감소하면, 제 1 유체를 우선적으로 리세스 쪽으로 운동하게 하는 전압의 인가 시에, 전계가 생성될 것이다. 리세스는 최소 높이를 갖는 표면의 영역이며, 이 표면의 높이는 공간 방향에서 본 것이다. 최소 높이는, 전자 소자를 리세스가 아닌 화소의 부분들에 배치함으로써 형성할 수 있다.
전극은 리세스와 상이한 화소 영역에 배치할 수 있어서, 남은 화소 영역과 비교하여, 리세스에서 전계 세기를 감소시킬 수 있다. 리세스는 추가로 전극을 포함하여, 제 2 유체의 전압과 비교하여 낮은 전압을 인가하게 함으로써, 적어도 한의 전극의 가장자리에서 프린징 필드(fringing field)를 감소시킬 수 있다. 바람직한 실시예에서, 이 추가되는 전극에 인가된 전압은 제 2 유체에 인가된 전압과 동일하다.
리세스에서 전극이 없는 경우는 이 영역에서 커버 층의 표면에 디프레션(depression)을 형성하는데 이용될 수 있다. 디프레션으로 인해, 제 1 유체는 이 코너로 바람직하게 흐를 것이다.
제 1 지지판은 상기 층이 아닌 추가되는 층과, 이 추가되는 층의 두께에 대응하는 높이 차를 포함하는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다. 전자 소자를 형성하는 층에 의해 생긴 높이 차 외에, 전극은 또한, 전압을 전극에 인가하는데 이용되지 않는 층에 의해 생긴 높이 차를 가질 수 있다. 이들 추가되는 층은 패터닝될 수 있다.
디스플레이 장치의 특별한 실시예에서, 제 1 지지판은, 상기 공간에서 떨어져 면하는 전극의 측 상에 배치된 전도 층으로서, 전극과 전도 층은 절연 층에 의해 분리되는, 전도 층과, 전극과 전도 층 사이에서 제 1 유체를 위한 피닝 위치를 형성하는 적어도 하나의 관통-연결부를 포함한다.
'비아"라고도 하는 관통-연결부는 전극의 표면에서 디프레션을 만든다. 제 1 유체의 층의 높이 증가 및 관통-연결부 자리에서의 결과적으로 더 낮은 전계는 제 1 유체가 우선적으로 운동하여 향하게 되는 위치를 만든다. 제 1 유체는 또한 응집 효과(cohesion effect)로 인해 이 자리에 끌릴 수 있다.
유리하게, 전극은 화소의 영역에 리세스를 가지며, 관통-연결부는 이 영역 가까이 또는 이 영역에 배치된다. 저전계의 영역과 관통-연결부를 함께 배치하면, 이 영역으로 운동하는 것에 대한 제 1 유체의 선호도를 증가시킬 것이다.
디스플레이 장치의 바람직한 실시예에서, 커버 층은 일렉트로웨팅 요소의 공간과 적어도 하나의 전극 사이에 배치된다. 커버 층은 절연될 수 있고, 친수성 또는 소수성과 같은 특정 일렉트로웨팅 속성을 가질 수 있다.
커버 층이 실질적으로 동일한 두께일 때, 제 1 및/또는 제 2 유체에 접해 있는 커버 층의 표면은 전극(들)과 유사한 높이 차를 보일 것이다. 높이 차는, 전계가 없는 상태에서 표면에 접하는 제 1 유체의 층 두께의 차를 초래할 것이다. 커버 층의 두께 변화는, 커버 층 및 제 1 유체의 소재의 유전 상수가 동일할 때, 전계에 영향을 미치지 않을 것이다. 유체에 접하는 커버 층의 표면에서의 국부적인 디프레션은 피닝 위치로서 동작할 수 있고, 이는, 이것이 제 1 유체를 평평한 표면에서부터보다는 이 위치에서부터 운동시키기 위해 더 큰 힘을 필요로 하기 때문이다. 피닝 효과는, 전극에서의 디프레션에 의해 만들어진 감소한 전계에 의해 향상될 수 있다.
본 발명은 또한, 표면을 포함하는 제 1 지지판과 제 2 지지판 그리고, 제 1 지지판의 표면과 제 2 지지판 사이의 공간을 갖는 다수의 화소를 포함하고, 이 공간은 서로 섞이지 않는 적어도 하나의 제 1 유체와 제 2 유체를 포함하고, 제 2 유체는 전도성 또는 극성이고; 이 제 1 지지판은, 화소에서 전계를 인가하고 화소의 제 1 영역을 덮는 전극; 및 전극 상에 전압을 유지하며, 두 개의 판을 갖는 저장 커패시터를 포함하고; 커패시터의 판들 중 적어도 하나는 화소의 상이한 제 2 영역을 덮는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치에 관한 것이다.
전압이 전극에 인가될 때, 전계가 제 1 영역 위에서 생길 것이다. 제 2 영역 위로 연장하는 커패시터의 판은 제 1 유체의 운동 제어를 개선하기 위한 전압으로 설정될 수 있다. 커패시터는, 제 2 영역에 걸쳐서 전계를 직접 생성함으로써 운동을 제어하기 위한 것과 전극 상에 전압을 유지하기 위한 것에 이용되는 두 가지 기능을 한다. 바람직하게는, 판은 제 2 유체와 동일한 전압으로 설정되어, 전극 가장자리에서 프린징 필드를 감소시키며, 전극 상에 전압을 인가 시에 제 1 유체를 제 2 영역 쪽으로 강제한다.
제 2 영역은 바람직하게는 화소의 코너에 배치되어, 제 1 유체가 전압의 인가에 의해 수축될 때 제 1 유체에 의한 시계(field of view) 장애를 감소시킨다.
제 2 영역에서 커패시터 판을 가진 디스플레이 장치의 장점은 제 1 지지판의 표면에서 높이 차를 가진 디스플레이 장치에서 그리고 표면에서 그러한 높이 차를 갖지 않는 디스플레이에서 달성된다.
특별한 실시예에서, 제 1 지지판은 제 2 영역의 적어도 일부분을 덮는 제 2 전극을 포함하며, 바람직하게는, 관통-연결부에 의해 커패시터의 판들 중 적어도 하나에 연결된다. 제 2 영역의 적어도 일부분을 덮는 제 2 전극은 제 1 유체의 운동 제어를 개선하기 위한 전압으로 설정될 수 있다. 바람직하게는, 판은 제 2 유체와 동일한 전압에서 설정되어, 전극의 가장자리에서 프린징 필드를 감소시키며, 전극에 전압을 인가 시에 제 1 유체를 제 2 영역 쪽으로 강제한다.
커패시터의 이러한 판으로의 관통-연결부는 제 1 지지판의 표면에 디프레션을 형성하여, 제 2 영역 쪽으로의 제 1 유체의 바람직한 운동을 일으키기 위해 만들어질 수 있다.
커패시터의 판들 중 적어도 하나는 바람직하게는 제 2 유체와 동일한 전압에 있다. 이것은 커패시터 위의 전계를 감소시킨다.
본 발명은 또한, 제 1 지지판과 제 2 지지판 그리고, 제 1 지지판과 제 2 지지판 사이의 공간을 가진 다수의 화소를 포함하고, 이 공간은 서로 섞이지 않는 적어도 하나의 제 1 유체와 제 2 유체를 포함하고, 이 제 2 유체는 전도성이나 극성이고; 이 제 1 지지판은, 화소에 전계를 인가하는 적어도 두 개의 전극을 포함하며, 적어도 두 개의 전극은 높이 차를 갖는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치에 관한 것이다.
두 개의 분리된 전극이 국제출원(WO 2004/104671)에 개시된 바와 같이 동일한 높이에서 화소에 배치되고, 상이한 전압이 전극에 인가될 때, 전극 사이의 프린징 필드는 상대적으로 강해서 제 1 유체의 층을 파괴할 수 있을 것이다. 두 개의 전극 사이에 거리를 감소시킴으로써 이러한 파괴 효과를 감소시키는 것은, 이러한 거리 감소가 제조 공차에 의해 제한되기 때문에, 어렵다. 오늘날의 기술은 단락 회로와 같은 문제를 회피하기 위해 고급 제조에 대해 6㎛, 저급 제조에 대해서 15㎛의 최소 거리를 요구한다. 이 최소 거리는, 약 4㎛인, 인가된 전압이 없는 상태에서 제 1 유체의 층 두께와 비교할 때 상대적으로 크다.
본 발명은 또한, 이러한 문제를, 제 1 지지판 내의 상이한 높이에서 전극을 배치함으로써 해결한다. 이로 인해, 전극 사이의 거리는, 단락 회로의 위험 및 제조 문제 없이도, 임의의 원하는 값으로 설정되게 된다. 높이는, 예컨대 100nm와 800nm 사이 또는 최대 4㎛인 두께를 갖는 중간 층에 의해 형성될 수 있다. 전극은 바람직하게는 화소의 디스플레이 영역 내에 배치되고 제어 라인을 배제하며; 동작하는 동안, 전극은 디스플레이 기간, 즉 화소의 디스플레이 정보의 두 개의 연속하는 업데이트 사이의 기간 동안에 실질적으로 일정한 전압에 있다.
특별한 실시예에서, 제 1 지지판에 평행한 방향에서 두 개의 전극 사이의 거리는, 전압이 전극에 인가되지 않은 상태에서 제 1 유체의 층 두께보다 작다. 작은 거리가 프린징 필드를 감소시키는데 효과적이다. 제 1 유체 층의 두께가 예컨대 4㎛일 때, 전극 사이의 거리는 4㎛ 미만이어야 한다. 제 1 지지판에 평행한 방향은 또한, 높이 차를 위해 위에서 정의한 평면에 평행하다.
커버 층이 두 개의 전극과 공간 사이에 배치될 때, 거리는 바람직하게는 커버 층의 두께보다 작다. 작은 거리는 프린징 필드를 훨씬 더 감소시킨다. 커버 층이 예컨대 800nm의 두께를 가질 때, 거리는 800nm보다 더 작아야 한다.
유리한 실시예에서, 전극은 겹쳐진다. 겹침은 프린징 필드를 더 감소시킨다. 바람직한 실시예에서, 커패시터는 겹친 영역에 형성될 수 있다.
본 발명의 추가적인 특성 및 장점은, 수반하는 도면을 참조하여 기재되고 예를 들어서만 제공되는, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 분명하게 될 것이다.
본 발명에 의하면, 유체 운동을 더 간단한 방식으로 제어할 수 있는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일렉트로웨팅 디스플레이 장치의 일부분의 개략적인 횡단면도이다.
도 2는 화소의 회로도이다.
도 3은 화소의 제 1 지지판의 평면도이다.
도 4, 도 5, 도 6 및 도 7은 제 1 지지판의 횡단면도이다.
도 1은 일렉트로웨팅 디스플레이 장치(1)의 일부분의 개략적 횡단면도이다. 디스플레이 장치는 다수의 화소(2)를 포함하며, 그 중 하나가 도 1에 도시되어 있다. 화소의 측면 범위가 도 1에서 두 개의 점선(3, 4)으로 표시되어 있다. 화소는 제 1 지지판(5)과 제 2 지지판(6)을 포함한다. 지지판은 각 화소의 분리된 부분일 수 있지만, 지지판은 바람직하게는 다수의 화소에 의해 공통으로 공유된다. 지지판은 유리나 중합체 기판(7)을 포함할 수 있고, 단단하거나 휘어질 수 있다.
디스플레이 장치는 시청 측(8)과 후방 측(9)을 가지며, 이 시청 측(8) 상에서, 디스플레이 장치에 의해 형성된 이미지나 디스플레이를 시청할 수 있다. 이 도면에서, 제 1 지지판(5)은 후방 측에 면하며; 제 2 지지판(6)은 시청 측에 면하고; 대안적으로, 제 1 지지판이 시청 측에 면할 수 도 있다. 디스플레이 장치는 반사, 투과 또는 반투과 타입일 수 있다. 디스플레이 장치는, 여러 화소를 각각 포함하는 세그먼트들로 이미지를 구축할 수 있는 세그먼트화된 디스플레이 타입일 있다. 디스플레이 장치는 능동 매트릭스 구동 디스플레이 타입이나 수동 구동 디스플레이 장치일 수 있다.
지지판 사이의 공간(10)은 2개의 유체로 충전된다: 제 1 유체(11)와 제 2 유체(12). 제 2 유체(12)는 제 1 유체와 섞이지 않는다. 제 2 유체는 전기전도성이나 극성이며, 물과 에틸 알코올 혼합물에 염화칼륨이 있는 용액과 같은 물이나 소금 용액일 수 있다. 제 2 유체는 바람직하게는 투명하지만, 컬러가 있고, 백색이고, 흡수성이거나 반사성일 수 있다. 제 1 유체는 전기적으로 비-전도성이고, 예컨대 헥사데칸(hexadecane)이나 (실리콘) 오일과 같은 알칸일 수 있다.
제 1 유체는 적어도 광학 스펙트럼의 일부분을 흡수한다. 이 유체는 광학 스펙트럼의 일부분에 투과성일 수 있어서, 컬러 필터를 형성할 수 있다. 이를 위해, 유체는 안료 입자 즉 염료를 추가하여 컬러를 띨 수 있다. 대안적으로, 제 1 유체는 검을 수 있다, 즉 광학 스펙트럼의 실질적으로 모든 부분을 흡수할 수 있거나, 반사성일 수 있다. 소수성 층은 투명하거나 또는 반사성일 수 있다. 반사 층은 전체 가시 스펙트럼을 반사할 수 있어서, 이 층은 백색으로 보일 수 있거나, 그 일부분을 반사할 수 있어서, 컬러를 갖게 할 수 있다.
소수성 층(13)은 지지판(5) 상에 배치된다. 이 층은 다수의 화소(2) 위에서 연장하는 중단되지 않는 층일 수 있거나, 이 도면에서처럼 각 부분이 한 화소(2) 위에서만 연장하는 중단된 층일 수 있다. 이 층은 예컨대, AF1600 또는 다른 낮은 표면 에너지 중합체와 같은 무정형 불소 중합체(fluoropolymer)일 수 있다. 소수성 특징으로 인해 제 1 유체는 제 1 지지판(5)에 우선적으로 부착되며, 이는 제 1 유체가 제 2 유체보다 소수성 층(13) 표면에 대해 더 높은 습윤성(wettability)을 갖기 때문이다. 습윤성은 고체 표면에 대한 유체의 상대 친화도(relative affinity)에 관련된다.
각 화소(2)는 기판(7) 상에 배치된 전극(14)을 포함한다. 전극(14)은, 소수성 층(13)일 수 있는 절연 커버 층에 의해 유체로부터 분리된다. 전극(14)은 임의의 원하는 형상이나 형태일 수 있다. 전극(14)에는, 이 도면에서 개략적으로 표시한 신호 라인(15)에 의해 전압 신호가 공급된다. 제 2 신호 라인(16)은, 전도성 제 2 유체(12)와 접촉하는 전극에 연결된다. 이 전극은, 모든 요소가 벽에 의해 중단되지 않는 제 2 유체에 의해 유동적으로(fluidly) 상호연결되어 이 제 2 유체를 공유할 때, 이 모든 요소에 공통적일 수 있다. 화소(2)는 신호 라인(15 및 16) 사이에 인가된 전압(V)에 의해 제어될 수 있다. 지지판(5) 상의 전극(14) 각각은 디스플레이 구동 시스템에 결합된다. 매트릭스 형태로 배치된 요소를 가진 디스플레이 장치에서, 전극은 제 1 지지판 상에서 인쇄된 제어 라인 매트릭스에 연결될 수 있다.
제 1 유체(11)는, 화소의 횡단면을 따르는 벽(17)에 의해 한 화소로 제한된다. 비록 벽이 기판(7)으로부터 돌출하는 구조로서 도시될지라도, 이들은 또한, 친수성 층과 같이 제 1 유체를 밀어내는 기판상의 표면 층일 수 있다. 벽은 제 2 지지판으로부터 제 1 지지판으로 연장할 수 있지만, 또한 부분적으로는 제 1 지지판으로부터 제 2 지지판으로 연장할 수 있다. 점선(3 및 4)으로 표시한 화소의 범위는 벽(17)의 센터에 의해 한정된다.
디스플레이의 화소에 관한 추가로 상세한 내용은 특히 국제특허출원(WO 03071346)에 개시되어 있다.
0이 아닌 전압(V)을 신호 라인(15 및 16) 사이에 인가할 때, 화소는 온-상태에 들어갈 것이다. 정전기력은 제 2 유체(12)를 전극(14) 쪽으로 운동시켜서, 제 1 유체(11)를 소수성 층(13)의 영역의 적어도 일부분으로부터 소수성 층의 영역을 에워싸는 벽(17) 쪽으로 밀어낼 것이다. 완전히 밀어내질 때, 제 1 유체는 점선(18)에 의해 개략적으로 표시한 바와 같이 드롭형일 수 있다. 이러한 동작은 화소의 소수성 층(13)의 표면으로부터 제 1 유체를 드러낸다. 화소에 걸친 전압이 0이나 0에 가까운 값에 복귀할 때, 화소는 오프-상태로 복귀할 것이며, 여기서 제 1 유체는 소수성 층(13)을 덮도록 다시 흐른다. 이러한 방식으로, 제 1 유체는 각 화소에서 전기 제어 가능한 광학 스위치를 형성한다.
도 2는, 능동 매트릭스 타입의 화소의 전자 소자를 포함하는 회로도이다. 소자는 트랜지스터, 커패시터 및 상호연결 배선을 포함한다. 화소는 하나 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 이 도면은 두 개의 박막 트랜지스터(TFTs)를 사용하는 실시예를 도시한다. 두 개의 TFT(20 및 21)는 각각 게이트(22 및 23), 소스(24 및 25) 및 드레인(26 및 27)을 갖는다. 두 개의 트랜지스터는 직렬로 연결된다. 게이트(22 및 23)는 전압(Vgate)을 갖는 게이트 제어 라인(30)에 연결된다. 소스(24)는 전압(Vsource)을 갖는 소스 제어 라인(31)에 연결된다. 드레인(27)은 커패시터(Cew)(32) 및 커패시터(Cst)(33)에 연결된다. 커패시터(Cew)는, 도 1의 화소의 전극(14)에 의해 형성된 판(34)과 제 2 유체(12)에 의해 형성된 판(35)을 갖는 일렉트로웨팅 커패시터이다. 판(35)은, 신호 라인(16)에 의해 제 2 유체에 인가된 전압인 전압(Vtop)에 연결된다. 커패시터(Cst)는 판(36 및 37)을 갖는 저장 커패시터이다. 판(37)은, 전압(Vstorage)이 인가되는 저장 제어 라인(40)에 연결된다.
동작시, 전극(14), 즉 판(34)에 인가되는 전압은 소스 제어 라인(31) 상에서 설정된다. 선택 펄스가 게이트 제어 라인(30) 상에서 설정될 때, 트랜지스터(20 및 21)는 도통이 되어 소스 라인 상의 전압이 커패시터(32 및 33) 모두에 인가된다. 이 펄스 후, 트랜지스터의 저항은 여러 크기 차수(several orders of magnitude) 만큼 증가하며, 전압은, 두 개의 커패시터의 결합된 커패시턴스 및 누설 전류에 의해 결정된 기간 동안 커패시터 상에 남아 있다. 보통, 화소 상의 전압은 종종 충분히 리프레시되어, 디스플레이 장치의 시청자가 눈치챌 수 없을 만큼 화소의 디스플레이 효과에 전극(14) 상의 감소 전압이 임의의 영향을 미치게 한다. 커패시터(33)의 목적은 화소의 리프레시 사이의 기간을 증가시키는 것이다. 듀얼 트랜지스터는 단일 트랜지스터보다 더 큰 전압을 사용하게 한다. 필요한 전압에 따라, 스위칭은 단일 트랜지스터에 의해 또한 실행될 수 있다.
도 3은, 도 1에서 라인(A-A)을 따라서 그리고 공간(10)에서 본 화소의 제 1 지지판(5)의 평면도이다. 이 도면은 하나의 화소(2)와 8개의 이웃한 화소의 일부분을 도시한다. 이 도면은 화소의 벽(17)과 도 2의 회로도를 구현하는 여러 개의 전기전도성 요소를 도시한다. 제 1 지지판(5)의 평면에서 화소의 범위는 벽의 중앙 사이의 영역이다. 제 1 유체가 제한되어 지는, 벽 사이의 영역을 디스플레이 영역이라 부른다. 공간(10)에서 볼 수 있는 요소의 가장자리를 실선으로 도시하며, 다른 요소에 의해 덮인 요소의 가장자리는 점선으로 도시한다. 디스플레이 영역의 전형적인 사이즈는 145㎛ X 145㎛이다. 명료성을 위해, 이 도면은 에워싸는 화소에 대한 것이 아니라 주로 화소(2)에 대해 본 발명에 따른 상세한 내용을 제공한다.
도 3은 세 개의 중첩된 전도 층을 도시한다. 비록 이 도면에서의 실시예를 소위 필드-차폐된 화소일지라도, 본 발명은 또한 기본적인 설계의 화소에 적용된다. 제 1 층(42)은 기판(7)에 가장 가깝고, 도 2에서 커패시터(33)의 판(37)을 형성한다. 그 형상은, 바닥 좌측 코너에 절단된 직사각형 부분(43)이 있는 직사각형이다. 제 2 층(44)은 또한, 절단되어 층(42) 상부에 놓이고, 곡선(45)으로 둘려져 있는 곡선 섹션을 가진 직사각형 판이다. 층(44)은 커패시터(33)의 판(36)을 형성한다. 제 3 층(46)은 공간(10)에서 볼 때 층(44) 위에 놓이고, 절단되고 곡선(47)에 의해 둘려지는 곡선 섹션을 가진 직사각형 판이다. 층(46)은 도 1에서 전극(14), 즉 도 2에서 커패시터(32)의 판(34)을 형성한다.
층(46) 아래에 놓이는 요소(50)는 특히 트랜지스터(20, 21)와, 기판상에 배치된 여러 개의 연결부를 포함한다. 층(44)은 이것을 요소(50)에 연결하는 확장부(41)를 갖는다. 전도성 스트립(51)은 게이트 제어 라인(30)을 형성한다. 스트립(51)의 두 개의 브랜치(52)는 이 스트립을 요소(50)에 연결한다. 전도성 스트립(53)은 소스 제어 라인(31)을 형성하며, 이 라인(31)은 도 3에 미도시한 연결부에 의해 요소(50)에 연결된다. 전도성 스트립(54)은 저장 제어 라인(40)을 형성하며, 층(42), 즉 커패시터(33)의 판(37)에 연결된다. 제어 라인은 층(42, 44 및 46) 위 또는 아래의 측에 배치될 수 있다.
도 4는, 도 3의 라인(B-B)을 따라서의 도 3의 횡단면과 유사한, 실시예의 제 1 지지판의 횡단면이다. 횡단면은 트랜지스터를 포함하는 요소(50)를 가로지르는 것이다.
도 4의 횡단면에 도시한 소스 라인(53)은 산화인듐주석(ITO: Indium Tin Oxide)과 같은 투명 소재나 알루미늄과 같은 금속으로 이루어진 전도성 스트립이다. 이 층의 두께는 100nm와 300nm 사이일 것이다. 전도성 스트립(55)은 소스 라인(53)을 트랜지스터(20)의 소스(24)에 연결한다. 브랜치(52) 및 게이트 라인(51)은 알루미늄 몰리브덴과 같은 금속으로 제조될 것이며, 100nm와 300nm 사이의 두께를 가질 것이다. 브랜치는, 예컨대 질화 실리콘(SiNx)으로 제조되며 150nm와 300nm 사이의 두께를 가질 수 있는 절연 층(56)으로 덮인다. 무정형 실리콘 층(57)이 층(56)과 소스(24) 사이에 배치된다. 바람직하게는 소스(24)와 동일한 금속으로 제조되는 드레인(26)이 층(57) 상에 배치된다. 트랜지스터(21)는 동일한 방식으로 만들어진다. 트랜지스터(21)의 드레인(27)은 금속 층(58)에 의해, 저장 커패시터(33)의 판 중 하나인 층(44)의 일부에 연결된다. 저장 커패시터의 다른 판은 바람직하게는 알루미늄과 같은 금속으로 제조되는 층(42)으로 도시되어 있다.
트랜지스터 및 저장 커패시터는, 예컨대 SiNx 또는 SiOx로 제조되고 200nm와 800nm 사이의 두께를 가질 수 있는 절연 층(59)에 의해 덮인다. 절연 층(59)은, 대략 2 내지 4㎛의 두께를 갖는 유기 소재로 제조될 수 있는 층(60)으로 덮인다. 전극(46)은 층(60) 상에 배치되고 곡선(47)에서 종결된다. 이 전극은 전도 소재로 제조된다. 디스플레이 장치가 투과형일 때, 이 전극은 바람직하게는 ITO와 같은 투명 소재로 제조된다. 디스플레이 장치가 반사형일 때, 이 전극은 반사기 기능을 하며, 100nm와 150nm 사이의 두께인 알루미늄 네오디뮴으로 제조될 것이다. 이 전극은, 절연 층(59 및 60)을 통해 관통-연결부(61)에 의해 층(58)에 연결된다. 관통-연결부는 전극에서의 국지적 디프레션(62)이어서, 스트립(58) 상에 배치된 ITO와 같은 전도 소재 층(63)과 접촉하게 된다. 이 국지적 디프레션은 층(60)의 두께에 대응한다.
전극(46)이 반사성이고, 벽(17)이 투명 소재로 제조될 때, 이 전극이 벽 아래로 연장하는 것은, 이것이 제 2 지지판(6)의 측에서 입사된 광의 장애 반사를 일으킬 것이기 때문에, 바람직하지 않다. 이러한 반사는 제 1 유체의 운동에 의해 영향을 받지 않을 것이다. 반사는, 도 4에 도시한 바와 같이, 전극(46)을 벽(17) 아래로 연장하게 하지 않음으로써 회피할 수 있다. 전극이 벽까지 연장하지 않을 때, 벽 인근의 전계는 전극(46) 위보다 더 약하거나 심지어 0일 수 있다. 이로 인해 제 1 유체는 벽에 붙게 될 수 있어서, 제 1 유체의 운동은 방해를 받을 수 있다. 벽 인근의 전계 세기는, ITO와 같은 투명한 전도 소재 층(64)을 전극(46) 상에 도포하고, 벽까지 또는 벽 아래로 연장시킴으로써, 디스플레이의 광학 성능을 열화시키지 않고도 증가할 수 있다. 이 층의 두께는 30nm와 200nm 사이일 수 있다. 층(64)은, 투명하기 때문에, 벽으로부터 원치 않는 반사를 초래하지 않을 것이다.
커버 층(65)은 전극(46) 위에 배치되어 화소 영역에 걸쳐서 실질적으로 연장한다. 커버 층은 바람직하게는, 200nm와 1000nm 사이의 두께이고 예컨대 AF1600으로 제조되는 소수성 층이다. 이것은 또한, 예컨대 전극(46) 상에서 100nm와 150nm 사이의 두께를 갖는 SiNx 또는 SiOx 보호 층과, 보호 층 상에서 200nm와 1000nm인 소수성 층과 같이 두 개 이상의 층을 포함할 수 있다. 커버 층은 공간(10)에 이웃한 표면(68)을 갖는다.
제 1 유체(11)는 오프-상태로 도 4에 도시되어 있다. 제 1 유체(11)와 제 2 유체(12) 사이의 메니스커스(meniscus)(72)가 직선으로 도시되어 있다. 메니스커스는 또한, 공간에 필요한 충전 프로세스와 벽(17)의 타입에 따라, 위쪽 또는 아래쪽으로 약간 휘어져 있을 수 있다. 위쪽으로 휘어진 경우, 오프-상태에서 제 1 유체의 층 두께는, 휘어짐으로 인해 벽 근처 4㎛와 화소 중간 6㎛ 사이에서 변할 수 있다. 이 도면에서 좌측에서 우측까지 표면(68)의 총 높이 차는 400 내지 800nm일 것이다.
도 4에 도시한 실시예에서 높이 차의 총 효과는, 표면(68)의 높이가 왼쪽에서 오른쪽으로 감소하여, 도 3에서 벽(17)과 곡선(47)에 의해 경계를 이룬 리세스(70)를 형성한다는 점이다.
전계를 그 층에서 제 2 유체로 연장하게 하는 제 1 지지판에서의 전도 층을 전극이라 한다. 전극은 단지 하나 이상의 비-전도 층에 의해 공간(10)으로부터 분리된다. 그러므로 소자(46 및 64)는 전극이며; 유사하게, 층(44)은 전극이며, 여기서 이것은 중간에 전도 층 없이 공간(10)에 면한다. 층(42)은 그러므로 또한, 중간에 전도 층이 없는 영역 위의 전극이다. 도 4에서 제 1 유체(11) 위의 전계의 세기는, 제 1 지지판에서 전극과 메니스커스(72) 사이의 거리와, 제 2 유체(12)와 전극 사이의 전압에 의해 결정된다.
제 2 유체와 전극(46) 사이에서 전압을 인가할 때, 전계는 전극(64) 위에서 가장 세고, 그 세기는 전극(46)으로 갈수록 그리고 심지어 전극(44)으로 더 갈수록 감소하며, 이는 메니스커스와 전극(64, 46 및 44) 사이의 거리가 증가하기 때문이다. 이 거리는 전극(42)에 대해서 또한 증가한다. 전극(42), Vstorage, 및 제 2 유체(12)에 인가된 전압은 동일하므로, 전극(42) 위의 전계는 작다.
이러한 전계는 화소의 중간에서보다 왼쪽 벽 가까운 제 1 유체 상에 더 큰 힘을 초래하여, 리세스(70)로의 바람직한 운동 방향을 형성한다. 도 3에서, 이것은 상부 왼쪽에서 바닥 오른쪽으로의 방향이다. 리세스는 또한 화소의 다른 코너 중 하나에 배치될 수 있고, 바람직한 운동 방향은 이때 이 코너를 향한다. 리세스가 벽을 따라 기다란 영역일 때, 바람직한 운동 방향은 이 벽을 향한다. 화소를 오프-상태에서 온-상태로 변화시킬 때 5 내지 10%의 거리 변화는 이미 제 1 유체의 운동에 영향을 미친다.
도 4의 전극은 여러 높이 차를 보인다. 이러한 높이 차는, 공간(10)에 면하고 전계의 세기에 관련된 거리를 결정하는 전극의 표면(69)에서 이뤄진다. 전극(64 및 46) 사이의 높이 차(73)는 전극(46) 상에 전극(64)을 배치함에 따라 만들어진다. 전극(46)의 부분(75)과 부분(76) 사이의 높이 차(74)는, 트랜지스터(20 및 21)를 형성하는 패터닝된 층(52 및 57)의 두께에 대응한다. 전극(46 및 44) 사이의 높이 차(77)는 층(60)의 두께와 전극(46)의 두께에 대응한다. 전극(44 및 42) 사이의 높이 차(78)는 패터닝된 절연 층(56)의 두께와 전극(44)의 두께에 대응하고, 층(56)은 커패시터(33)를 형성한다. 도 3에서 전극의 높이는 왼쪽에서 오른쪽으로 감소하여, 커버 층의 표면(68)에서의 리세스(70)와 일치하는 리세스(79)에서 최저 영역을 형성한다. 관통-연결부(61)의 높이 차(62)는 층(60)의 두께에 대응하고, 이 층(60)을 관통하여, 전극(46)과 층(58) 사이의 연결(63)이 만들어진다.
전극(46)의 높이 차(74)는 층(52 및 57)을 만들었던 이들의 패턴에서의 높이 차에 대응한다. 층(60)과 같은 전극과 패터닝된 층 사이의 중간 층의 평탄화 효과가 높이 차를 감소시킬 수 있다. 평탄화 효과는, 증착이나 스피닝(spinning)과 같은 중간 층의 퇴적 방법에 의존할 수 있다.
국제출원 WO2004/104671에서 개시한 종래기술의 실시예에서, 전극(44 및 42)에 유사한 전극이 제 1 지지판에서 동일한 높이로 배치되었다. 두 개의 전극 사이의 거리는 현 제조 기술에 대해 적어도 6㎛일 것이다. 제 1 유체의 층의 두께가 대략 4㎛이므로, 전극 사이의 프린징 필드는 상대적으로 세고, 제 1 유체의 층을 파괴하는 경향이 있다. 프린징 필드는 도 3에서 도시한 실시예에서 매우 감소하며, 여기서 전극(44 및 42)은 겹쳐지며, 아마도 이들 사이의 높이 차로 인해서 그렇게 될 것이다. 이 실시예는, 겹친 영역에 커패시터를 형성함으로써 이 높이 차를 추가로 사용한다. 전극(44 및 46)은 도 3에서 커패시터(33)의 왼쪽으로의 영역에서 겹친다. 도 4는 전극(42 및 46)의 겹침을 도시한다.
커버 층의 표면(68)은 또한, 하나 이상의 전자 소자를 형성하는 하나 이상의 층에 대응하는 높이 차(80 및 81)를 보일 것이다.
관통-연결부(61)는 표면(68)에서 전형적으로 10㎛의 폭과 3 또는 4㎛의 깊이를 갖는 디프레션(82)을 형성한다. 이 깊이는 층의 두께를 변화시켜서 증가할 수 있다.
도 5는 도 3에서 라인(C-C)을 따라서 제 1 지지판의 횡단면도이다. 저장 커패시터(33)와 리세스(70, 79)의 영역을 이 도면에서 표시하고 있다.
도 5의 층(42)은, 저장 커패시터(33)가 형성된 제 1 영역을 넘어서 리세스(70)의 제 2 영역 내로 연장한다. 이 층은 저장 제어 라인(54)을 통해 전압(Vstorage)에서 설정된다. Vstorage가 제 2 유체에 인가된 전압과 같거나 실질적으로 같을 때, 리세스(70)에서 제 1 유체 위의 전계는 온-상태에서 작거나 0일 것이다. 그러므로 전계가, 전극(46) 상에 전압을 인가하여 화소에 인가될 때, 리세스(70) 쪽으로의 제 1 유체 상의 힘은 증가할 것이다. 작은 전계를 가진 영역으로 인해 이렇게 힘이 증가하는 것은, 제 1 지지판(5)의 표면(68)이 높이 차(69)를 보일 때 그리고 표면(68)이 평평할 때 둘 모두에서 존재할 것이다. 층(42)에 인가된 전압이 제 2 유체에 인가된 전압과 실질적으로 상이할 때, 층(42)은, 제 1 유체가 이 층에서 멀어지는 운동을 시작하기 위한 시작점으로서 동작할 수 있다.
도 5의 전극은 여러 높이 차를 보인다. 높이 차(85)는, 전극(46) 상에서 전극(64)을 배치하여 만들어진다. 높이 차(86)는 커패시터(33)의 판(36)을 형성하는 패터닝된 층(44)으로 인한 것이다. 이 높이 차의 형상은 도 3에서 라인(45)으로서 표시되어 있다. 전극(46과 42) 사이의 높이 차(87)는 층(60)과 전극(46)의 두께로 인한 것이다.
도 6은 상기 제 2 영역에서 추가 전계를 얻기 위한 대안적인 실시예를 도시한다. 이 도면은 도 4의 오른쪽 측을 도시한다. 추가 전극(90)이 층(60) 상에 배치되어, 리세스(70)의 영역과, 가능하게는 전극(46)에 더 가까운 추가 영역을 덮고 있다. 전극(80)은, 작은 또는 0인 전계가 리세스(70)에서 생성되도록 하는 전압에서 설정된다. 바람직한 실시예에서, 전극(90) 상의 전압은 제 2 유체 상의 전압과 동일하여, 리세스 영역에서 전극(46)의 가장자리를 형성하는 곡선(47)에서의 프린징 필드를 감소시킨다. 바람직한 실시예에서, 전극(90)은 층(42)에 연결된다. 이 도면에서, 도 4에 도시한 관통-연결부(91)와 유사한 구성을 가질 수 있는 관통-연결부(91)에 의해 연결이 이루어진다. 관통-연결부(91)는, 제 1 유체에 대한 피닝 센터로서 동작하는, 표면(68)에서 디프레션(92)을 형성하여, 제 1 유체를 리세스(70)에 보관한다.
추가 전극(90)의 효과는, 표면(68)이 높이 차를 갖는 도 6에 도시된 바와 같은 디스플레이 장치의 실시예에서와, 표면(68)이 평평한 실시예 둘 모두에서 존재할 것이다.
도 7은 제 1 지지판의 횡단면을 도시하며, 여기서 전극의 높이는 제어 라인을 형성하는 층에 의해 결정된다. 소스 제어 라인(53)은 화소 벽(17) 중 하나에 인접하여 배치된다. 이 제어 라인의 두께로 인해 전극(96) 표면(95)에 높이 차(94)가 생긴다. 제어 라인 위에서 증가한 전계가, 전압이 제어 라인에 인가될 때 제 1 유체를 벽에서 멀어 지도록 강제하여, 제 1 유체가 벽 상에 피닝하는 것을 감소시킬 것이다. 제어 라인의 두께를 증가시키는 것의 다른 장점은 그 저항의 감소이다. 이들 장점은, 소스 제어 라인 외의 제어 라인을 통해서 또한 달성할 수 있다.
도 7에서 증가한 필드를 가진 영역은, 제어 라인의 층(53)과 평행하게 배치되고 동일한 소재로 제조된 층(97)에 의해 확대되었다. 층(53 및 97)은, 하나로 도포된 층을 두 개의 별도의 층으로 패터닝함으로써 하나의 프로세스 단계로 만들어질 수 있다. 층(97)은 전자 소자를 형성할 때 어떠한 기능도 하지 않는다.
상기 실시예는 본 발명의 예시적인 예로서 이해해야 할 것이다. 본 발명의 다른 실시예를 생각해 볼 수 있다. 어느 하나의 실시예와 관련하여 기재한 어느 특성이 단독으로, 또는 기재한 다른 특성과 결합하여 사용될 수 있음과, 어느 다른 실시예의 하나 이상의 특성이나, 어느 다른 실시예의 어느 결합과 결합되어 사용될 수 도 있음을 이해해야 할 것이다. 더 나아가, 상기에서 기재하지 않은 등가의 예나 변형 예는, 첨부된 청구범위에서 한정된 본 발명의 범주에서 벗어나지 않고도 사용될 수 있다.
1: 디스플레이 장치 2: 화소
3, 4: 점선 5: 제 1 지지판
6: 제 2 지지판 7: 기판
8: 시청 측 9: 후방 측

Claims (34)

  1. 일렉트로웨팅(electrowetting) 디스플레이 장치로서,
    제 1 지지판과 제 2 지지판 그리고, 상기 제 1 지지판과 상기 제 2 지지판 사이의 공간을 갖는 다수의 화소를 포함하고, 상기 공간은 서로 섞이지 않는 적어도 하나의 제 1 유체와 제 2 유체를 포함하며, 상기 제 2 유체는 전기전도성 또는 극성이고;
    상기 제 1 지지판은, 전계를 인가하기 위한 적어도 하나의 전극과, 상기 공간에서 떨어져 면하는 상기 적어도 하나의 전극의 일 측 상에 배치되고 전압을 상기 적어도 하나의 전극에 인가하기 위한 전자 소자의 적어도 일부를 형성하는 층을 포함하며, 상기 전계는 상기 제 2 유체로부터 상기 적어도 하나의 전극으로 연장하며;
    상기 적어도 하나의 전극은 상기 층의 두께에 대응하는 높이 차를 포함하며, 상기 전계는 높이 차에 대응하는 전계 세기의 차이를 갖고, 상기 전계 세기의 차이는 상기 적어도 하나의 제 1 유체 중의 제1 유체의 바람직한 운동 방향을 야기하는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 전극은 제 1 부분과 제 2 부분을 포함하고, 상기 높이 차는 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이에 있는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 다수의 화소 중의 화소는 적어도 두 개의 전극을 포함하고, 상기 높이 차는 상기 적어도 두 개의 전극 사이에 있는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 높이 차는, 상기 전자 소자를 형성하는 상기 층의 패턴에 대응하는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 전자 소자는 전극, 제어 라인, 트랜지스터 및 커패시터 중 어느 하나를 포함하는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 다수의 화소 중의 화소의 범위는 상기 제 1 지지판에 배치된 벽들에 의해 한정되고, 상기 전자 소자는, 상기 벽들 중 하나에 인접한 상기 화소 안쪽에 배치되는 제어 라인을 포함하는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 높이 차는 상기 다수의 화소 중의 화소의 코너에 리세스를 형성하는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 적어도 하나의 전극은 상기 리세스에 배치된 제 1 전극과, 상기 리세스와는 상이한 상기 화소의 영역에 배치된 제 2 전극을 포함하는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 높이 차는 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 있는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 전기적으로 연결되는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 지지판은 상기 층 외에 추가되는 층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 전극은 상기 추가되는 층의 두께에 대응하는 추가의 높이 차를 포함하는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 지지판은, 상기 공간에서 떨어져 면하는 상기 적어도 하나의 전극의 측 상에 배치된 전도 층- 상기 적어도 하나의 전극과 상기 전도 층은 절연 층에 의해 분리됨 -과, 상기 적어도 하나의 전극과 상기 전도 층 사이에 상기 제 1 유체에 대한 피닝 위치(pinning location)를 형성하는 적어도 하나의 관통-연결부를 포함하는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 적어도 하나의 전극은 상기 다수의 화소 중의 화소의 영역에 리세스를 가지며, 상기 관통-연결부는 상기 영역 가까이에 또는 상기 영역에 배치되는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  14. 청구항 1에 있어서, 커버 층이 상기 적어도 하나의 전극과 상기 공간 사이에 배치되는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  15. 일렉트로웨팅 디스플레이 장치로서,
    표면을 포함하는 제 1 지지판과 제 2 지지판 그리고, 상기 제 1 지지판의 표면과 상기 제 2 지지판 사이의 공간을 갖는 다수의 화소를 포함하고, 상기 공간은 서로 섞이지 않는 적어도 하나의 제 1 유체와 제 2 유체를 포함하며, 상기 제 2 유체는 전기전도성 또는 극성이고;
    상기 제 1 지지판은, 전계를 인가하고 상기 다수의 화소 중의 화소의 제 1 영역을 덮기 위한 전극; 및 상기 전극 상에서 전압을 유지하고, 두 개의 판을 갖는 저장 커패시터를 포함하며, 상기 전계는 상기 제 2 유체로부터 상기 전극으로 연장하고;
    상기 저장 커패시터의 상기 판들 중 적어도 하나는 상기 화소의 다른, 제 2 영역을 덮는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 제 1 지지판은, 상기 제 2 영역의 적어도 일부분을 덮고 관통-연결부에 의해 상기 저장 커패시터의 상기 판들 중 상기 적어도 하나에 연결되는 제 2 전극을 포함하는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 저장 커패시터의 상기 판들 중 상기 적어도 하나는 상기 제 2 유체와 동일한 전압에 있는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  18. 일렉트로웨팅 디스플레이 장치로서,
    제 1 지지판과 제 2 지지판 그리고, 상기 제 1 지지판과 상기 제 2 지지판 사이의 공간을 갖는 다수의 화소를 포함하고, 상기 공간은 서로 섞이지 않는 제 1 유체와 제 2 유체를 포함하며, 상기 제 2 유체는 전기전도성 또는 극성이고;
    상기 제 1 지지판은, 각각이 전계를 인가하기 위한 적어도 두 개의 전극을 포함하며, 상기 전계는 상기 제 2 유체로부터 각각의 상기 전극으로 연장하며;
    상기 적어도 두 개의 전극은 높이 차를 갖고, 또한 상기 높이 차에 대응하는, 상기 제 2 유체로부터 각각의 상기 전극으로 연장하는 상기 전계의 전계 세기의 차이를 가지며, 상기 전계 세기의 차이는 상기 제 1 유체 중의 바람직한 운동 방향을 야기하는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 제 1 지지판에 평행한 방향으로 상기 적어도 두 개의 전극 사이의 거리는, 전압이 상기 전극들에 인가되지 않는 상태에서 상기 제 1 유체의 층의 두께보다 작은, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  20. 청구항 18에 있어서, 커버 층이 상기 적어도 두 개의 전극과 상기 공간 사이에 배치되고, 상기 제 1 지지판에 평행한 방향으로 상기 적어도 두 개의 전극 사이의 거리는 상기 커버 층의 두께보다 작은, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  21. 청구항 18에 있어서, 상기 적어도 두 개의 전극은 겹치는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  22. 청구항 18에 있어서, 상기 적어도 두 개의 전극은 전기적으로 연결되는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  23. 일렉트로웨팅 디스플레이 장치로서,
    제 1 지지판과 제 2 지지판 그리고 상기 제 1 지지판과 상기 제 2 지지판 사이의 공간을 갖는 다수의 화소를 포함하고, 상기 공간은 서로 섞이지 않는 적어도 하나의 제 1 유체와 제 2 유체를 포함하며, 상기 제 2 유체는 전기전도성 또는 극성이고;
    상기 제 1 지지판은, 전계를 인가하기 위한 적어도 하나의 반사성 전극을 포함하고, 상기 전계는 상기 제 2 유체로부터 상기 적어도 하나의 반사성 전극으로 연장하며;
    상기 제 1 지지판은, 상기 적어도 하나의 반사성 전극에 전기적으로 연결된 투명 전극을 더 포함하며,상기 투명 전극은 상기 제 2 유체로부터 상기 투명 전극으로 연장하는 전계를 인가하기 위한 것이며,
    상기 다수의 화소 중의 화소의 범위는 상기 제 1 지지판에 배치된 벽들에 의해 한정되고, 상기 반사성 전극은 벽까지 연장하지 않으며, 상기 투명 전극은 상기 벽까지 또는 상기 벽 아래로 연장하는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  24. 삭제
  25. 일렉트로웨팅 디스플레이 장치로서,
    제 1 지지판과 제 2 지지판 그리고, 상기 제 1 지지판과 상기 제 2 지지판 사이의 공간을 갖는 다수의 화소를 포함하고, 상기 공간은 서로 섞이지 않는 적어도 하나의 제 1 유체와 제 2 유체를 포함하며, 상기 제 2 유체는 전기전도성 또는 극성이고;
    상기 제 1 지지판은, 전계를 인가하기 위한 적어도 하나의 전극과, 상기 공간에서 떨어져 면하는 상기 적어도 하나의 전극의 일 측 상에 배치되고 전압을 상기 적어도 하나의 전극에 인가하기 위한 전자 소자의 적어도 일부를 형성하는 층을 포함하며, 상기 전계는 상기 제 2 유체로부터 상기 적어도 하나의 전극으로 연장하며;
    상기 적어도 하나의 전극은 상기 층의 두께에 대응하는 높이 차를 포함하며, 상기 적어도 하나의 전극에 인가된 전압을 갖는 상기 전계는 상기 높이 차에 대응하는 전계 강도의 차이를 포함하고, 상기 전계 강도의 차이는 상기 적어도 하나의 제 1 유체 중의 제 1 유체의 바람직한 운동 방향이 있도록 하며,
    커버 층이 상기 적어도 하나의 전극과 상기 공간 사이에 배치되고, 상기 커버 층은 상기 공간에 인접한 표면을 가지며, 상기 커버 층의 표면은 비평면인, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  26. 청구항 25에 있어서, 상기 커버 층의 표면은 계단형인, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  27. 청구항 25에 있어서, 상기 커버 층은 실질적으로 동일한 두께를 갖는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  28. 청구항 25에 있어서, 상기 커버 층의 표면은, 전자 소자를 형성하는 상기 층의 두께에 대응하는 높이 차를 갖는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  29. 청구항 28에 있어서, 상기 커버 층의 유전 상수와 상기 제 1 유체의 유전 상수는, 상기 커버 층의 표면의 높이 차가, 상기 제 2 유체로부터 상기 적어도 하나의 전극으로 연장하여 인가된 전계에 영향을 주지 않도록 되어 있는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  30. 청구항 29에 있어서, 상기 커버 층의 유전 상수와 상기 제 1 유체의 유전 상수는 동일한, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  31. 청구항 25에 있어서, 상기 커버 층의 표면은 상기 적어도 하나의 전극의 높이 차에 대응하는 높이 차를 갖는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  32. 청구항 25에 있어서, 상기 일렉트로웨팅 디스플레이 장치는, 상기 제 2 유체로부터 상기 적어도 하나의 전극으로 연장하는 전계가 인가되지 않는 오프 상태를 가지며, 상기 일렉트로웨팅 디스플레이 장치가 상기 오프 상태에 있을 때, 상기 제 1 유체는 상기 표면에 인접하며 전자 소자를 형성하는 상기 층의 두께에 대응하는 두께의 차를 갖는, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  33. 청구항 25에 있어서, 상기 커버 층은 소수성 층인, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
  34. 청구항 25에 있어서, 상기 커버 층은 둘 이상의 층을 포함하며, 상기 둘 이상의 층 중 하나는 소수성 층인, 일렉트로웨팅 디스플레이 장치.
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