KR101779078B1 - 전기습윤 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 격벽의 신뢰성이 향상된 전기습윤 표시장치에 관한 것으로, 선이 화상표시영역 및 비표시영역을 포함하는 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판에 형성된 제1전극과, 상기 제1기판에 형성된 제1절연층과, 소수성 물질로 이루어져 상기 제1절연층 위에 형성되며 상기 제1절연층이 일부가 노출되는 개구가 형성된 제2절연층과, 제1기판의 화상비표시영역의 상기 제2절연층 및 상기 개구내에 형성된 격벽과, 제2기판에 형성된 컬러필터층과, 상기 제2기판에 형성되어 상기 제1기판의 제1전극과 전계를 형성하는 제2전극과, 및 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되어 제1전극 및 제2전극 사이의 전계에 의해 그 배열이 변화되어 광을 스위칭시키는 불투명한 제1용액 및 투명한 제2용액으로 구성된다.

Description

전기습윤 표시장치{ELECTROWETTING DISPLAY DEVICE}

본 발명은 전기습윤 표시장치에 관한 것이다.

전기습윤(electrowetting)이란 고체에 전압이 인가되는 경우 고체와 전해질 사이에 접촉각(contact angle)이 변하는 현상을 의미하는 것으로, 근래 이러한 전기습윤현상을 이용한 전기습윤 표시장치의 기술이 제안되고 있다.

전기습윤 표시장치는 전극 위에 소수성 절연물질을 적층하고 절연물질 위에 물과 기름이 맞닿아 있을 때 물과 전극에 전압을 인가하여 물의 소수성 계면의 성질이 친수성으로 변하면서 물의 접촉각이 낮아지고, 물의 접촉각이 낮아지면서 기름을 화소 벽으로 밀어내면서 반사전극에서 빛이 반사되어 명암을 표시하게 된다. 이러한 물과 기름을 사용한 반사형 전기습윤 표시장치는 빠른 응답시간과 높은 반사율 특성을 갖고 있기 때문에, 현존하는 전자 종이제품과 액정표시장치를 대치하도록 많은 연구가 이루어지고 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 신뢰성이 있는 격벽을 형성할 수 있는 전기습윤 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기습윤 표시장치는 화상표시영역 및 비표시영역을 포함하는 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판에 형성된 제1전극; 상기 제1기판에 형성된 제1절연층; 소수성 물질로 이루어져 상기 제1절연층 위에 형성되며 상기 제1절연층이 일부가 노출되는 개구가 형성된 제2절연층; 제1기판의 화상비표시영역의 상기 제2절연층 및 상기 개구내에 형성된 격벽; 제2기판에 형성된 컬러필터층; 상기 제2기판에 형성되어 상기 제1기판의 제1전극과 전계를 형성하는 제2전극; 및 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되어 제1전극 및 제2전극 사이의 전계에 의해 그 배열이 변화되어 광을 스위칭시키는 불투명한 제1액체 및 투명한 제2액체로 구성된다.

상기 제1액체는 비극성 블랙액체이고 제2액체는 극성 수용액이며, 상기 제2절연층의 개구의 폭(d)은 격벽의 두께(w)와 동일하게 하거나 격벽의 두께보다 작은 것을 특징으로 한다.

상기 제1전극이 반사층으로 사용되는 경우, 제1전극 및 제2전극 사이에 전계가 인가되지 않는 경우 제2기판의 상부에서 입력된 광이 상기 제1액체에 의해 흡수되며, 제1전극과 제2전극 사이에 전계가 인가됨에 따라 제1액체가 격벽측으로 밀려나 외부로부터 인가되는 광이 제1액체에 의해 흡수되지 않고 반사되어 제2기판의 상부로 출력된다.

상기 제1전극 및 제2전극 사이에 전계가 인가되지 않는 경우 제1기판의 하부에서 입력된 광이 상기 제1액체에 의해 흡수되며, 제1전극과 제2전극 사이에 전계가 인가됨에 따라 제1액체가 격벽측으로 밀려나 외부로부터 인가되는 광이 제1액체에 의해 흡수되지 않고 투과하여 제2기판의 상부로 출력되는 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.

또한, 본 발명에 따른 전기습윤 표시장치 제조방법은 화상표시영역과 비표시영역을 포함하는 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계; 제1기판에 보호층을 형성하는 단계; 상기 보호층 상에 소수성물질로 이루어진 절연층을 형성하고 패터닝하여 화상비표시영역에 상기 보호층이 노출되는 개구를 형성하는 단계; 상기 제1기판의 화상비표시영역에 형성되어 일부 영역이 개구내에 형성되어 보호층과 접촉하고 나머지 영역이 절연층과 접촉하는 격벽을 형성하는 단계; 및 제1기판과 제2기판 사이에 제1액체와 제2액체를 구비하는 단계로 구성된다

제1기판과 제2기판 사이에 제1액체와 제2액체를 구비하는 단계는 제1기판에 제1액체를 도포하는 단계와, 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계와, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 제2액체를 주입하는 단계로 이루어지며, 이때 상기 제1액체는 비극성 블랙오일이고 제2액체는 투명한 극성 수용액이거나, 상기 제1액체는 비극성 블랙오일이고 제2액체는 투명한 극성 수용액이거나, 상기 제1액체는 비극성 컬러액체이고 제2액체는 투명한 극성 수용액이거나, 상기 제1액체는 형광체가 포함된 비극성 액체이고 제2액체는 투명한 극성 수용액일 수 있다.

본 발명에서는 친수성 물질로 이루어진 격벽을 소수성 물질로 이루어진 절연층위 형성하되, 절연층의 일부를 패터닝하여 그 하부의 보호층이 노출되도록 하여 상기 개구내에 격벽을 형성하여 격벽의 일부를 보호층과 접촉시킴으로써 격벽의 접착력을 향상시키고, 그 결과 격벽이 절연층으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 개략 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 동작을 나타내는 도면.
도 4a-도 4g는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 단면도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 동작을 나타내는 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제3실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 동작을 나타내는 도면.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제2실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 동작을 나타내는 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 이때의 전기습윤 표시장치는 반사형 전기습윤 표시장치이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 전기습윤 표시장치(1)는 제1기판(10)과 제2기판(30)이 서로 마주하는 형태로 합착되며, 상기 제1기판(10) 및 제2기판(30) 사이에는 제1액체 및 제2액체(도면표시하지 않음)가 배치된다.

제1기판(10)에는 상기 제1액체 및 제2액체에 전압을 인가함과 동시에 외부로부터 입력되는 광을 반사하는 제1전극(18)이 형성되며, 그 위에는 소수성물질로 이루어진 절연층(24)이 형성된다. 또한, 상기 제1기판(10)에는 격벽(28)이 형성된다. 상기 격벽(28)은 전기습윤 표시장치(1)의 각 화소를 구획하기 위한 것으로, 제1기판(10)과 제2기판(30) 상에 존재하는 제1액체가 상기 격벽(28)에 의해 화소별로 분리된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전기습윤 표시장치(1)는 R(Red)-화소, G(Green)-화소 및 B(Blue)-화소가 매트릭스(matrix)형상으로 반복으로 배치되어 있으며, 상기 격벽(28) 역시 매트릭스형상으로 형성되어 각각의 화소를 분리하다. 이때, 상기 격벽(28)은 실제 화상이 구현되지 않은 화상비표시영역에 형성된다.

제2기판(30)에는 블랙매트릭스(32)와 컬러필터(34)가 형성된다. 상기 블랙매트릭스(32)는 제1기판(10)의 화소와 화소영역, 또는 격벽(28)이 형성된 영역과 대응하는 제2기판(30)의 영역에 형성되어 해당 영역으로 광이 누설되는 것을 방지한다. 컬러필터(34)는 제1기판(10)의 화소에 대응하는 제2기판(30)의 블랙매트릭스(32) 사이에 형성되어 컬러를 구현한다.

상기 컬러필터(34) 위에는 제2전극(36)이 형성된다. 상기 제2전극(36)은 제1기판(10)의 제1전극(18)과 대향하여, 외부로부터 신호가 인가될 때 전계가 형성되어 제1액체 및 제2액체의 배열을 변경하여 상기 제1액체 및 제2액체에 의해 광을 스위칭시키도록 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제1실시예에 따른 전기습윤 표시장치를 도 2를 참조하여 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다. 이때, 전기습윤 표시장치에는 복수의 화소가 형성되지만, 설명의 편의를 위해 도면에서는 하나의 화소만을 설명한다. 실질적으로 전기습윤 표시장치에 형성되는 화소구조는 모두 동일하므로, 하나의 화소만을 설명하는 것으로 전체적인 전기습윤 표시장치의 구조를 설명할 수 있을 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 전기습윤 표시장치(1)는 유리나 플라스틱으로 이루어지고 화상표시영역 및 화상비표시영역을 포함하는 제1기판(10) 및 제2기판(30)과, 상기 제1기판(10)에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터가 형성된 제1기판(10)에 형성된 보호층(22)과, 상기 보호층(22) 위의 화상표시영역에 형성되어 외부로부터 화상신호가 입력되는 제1전극(18)과, 상기 보호층(22) 및 제1전극(18) 위에 형성된 소수성물질의 절연층(24)과, 상기 절연층(24) 위의 화상비표시영역에 형성된 친수성물질로 이루어진 격벽(28)과, 상기 제2기판(30)의 화상비표시영역에 형성되어 해당 영역으로 광이 누설되는 것을 차단하는 블랙매트릭스(32)와, 제2기판(30)에 형성되어 컬러를 구현하는 컬러필터층(34)과, 제2기판(30)에 형성되어 제1기판(10)의 제1전극(18)과 전계를 형성하는 제2전극(36)과, 상기 제1기판(10) 및 제2기판(30) 사이에 배치된 제1액체(42) 및 제2액체(44)로 이루어진다.

상기 박막트랜지스터는 제1기판(10) 위에 형성된 게이트전극(11)과, 상기 게이트전극(11) 위에 형성된 게이트절연층(12)과, 상기 게이트절연층(12) 위에 형성된 비정질실리콘(a-Si)과 같은 반도체물질로 이루어진 반도체층(13)과, 상기 반도체층(13) 위에 형성된 소스전극(14) 및 드레인전극(15)으로 이루어진다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(10)에는 복수의 게이트라인 및 데이터라인이 서로 수직으로 배열되어(즉, 게이트라인 및 데이터라인이 매트릭스형상으로 배열되어) 상기 게이트라인 및 데이터라인에 의해 구획되는 영역이 화소로 정의되며, 구획된 각각의 화소에 박막트랜지스터가 배치된다. 박막트랜지스터의 게이트전극(11)은 게이트라인과 전기적으로 접속되고 소스전극(14)은 데이터라인과 전기적으로 접속되어, 게이트라인을 통해 주사신호가 게이트전극(11)으로 입력되면, 반도체층(13)이 활성화되어 박막트랜지스터가 턴온되고 동시에 데이터라인을 통해 화상신호가 소스전극(14) 및 드레인전극(15)을 통해 제1전극(18)으로 입력된다.

상기 보호층(22)은 BCB(Benzo Cyclo Butene)나 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 이루어지며, 이때 박막트랜지스터의 드레인전극(15) 상부의 보호층(22)에는 컨택홀이 형성되어 보호층(22) 위에 형성된 제1전극(18)이 상기 컨택홀을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(15)과 전기적으로 접속된다. 또한, 상기 보호층(22)으로서, SiO₂와 SiN₂와 같은 무기절연물질을 사용할 수 있다.

상기 제1전극(18)은 화소전극으로서, 화상신호가 입력됨에 따라 제2기판(30)의 제2전극(36)과 전계를 형성함과 동시에 반사율이 좋은 금속으로 이루어져 외부로부터 입사되는 광을 반사한다. 즉, 제1전극(18)은 신호를 인가하는 전극의 역할뿐만 아니라 반사층으로서의 역할도 하는 것이다.

한편, 상기 제1전극(18)은 투명한 도전물질로 형성할 수도 있다. 이 경우, 별도의 반사층을 제1전극(18)의 하부에 배치함으로써 입사되는 광을 외부로 반사시켜야만 한다.

상기 절연층(24)은 소수성물질로 형성하거나 표면을 소수성 처리한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(24)은 패터닝되어 하부의 보호층(22)이 노출되도록 화상비표시영역의 일부가 제거되어 홀 또는 슬릿 형태의 개구가 형성되어 있다.

격벽(28)은 친수성 물질로 이루어진다. 상기 격벽(28)은 소수성의 절연층(24) 위에 형성되지만, 그 일부 영역이 절연층(24)의 패터닝된 개구에 형성되어 상기 개구를 통해 보호층(22)과 직접 접촉하게 되는데, 본 실시예에서 격벽(28)의 일부 영역을 보호층(22)과 직접 접촉시키는 것은 다음과 같은 이유 때문이다.

상기 절연층(24)에 개구를 형성하지 않고 그 위에 직접 격벽(28)을 형성하는 경우, 소수성물질과 친수성물질의 특성 차이로 인해 서로 접촉하는 소수성 절연층(24)과 격벽(28)의 계면특성이 나빠지게 되어 격벽(28)을 소수성 절연층(24) 위에 형성했을 때, 상기 격벽(28)이 소수성 절연층(24)과 분리된다.

본 발명에서는 상기 절연층(24)의 일부를 제거하여 개구를 형성하고 격벽(28)을 상기 개구내에도 형성함으로써 격벽(28)의 일부를 직접 보호층(22)과 접촉시킨다. 상술한 바와 같이, 보호층(22)은 주로 유기절연물질이나 무기절연물질을 사용하기 때문에, 친수성 물질과의 계면특성이 좋으며, 그 결과 격벽(28)과 보호층(22)은 그 계면에서 합착력이 향상된다. 따라서, 격벽(28)의 일부를 보호층(22)과 접촉시킴에 따라 격벽(28)의 합착력이 향상되며, 그 결과 격벽(28)이 소수성 절연층(24)으로부터 제거되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 소수성의 절연층(24)에 형성되는 개구의 폭(d)은 격벽(28)의 두께(w)와 동일하게 하거나 격벽(28)의 두께보다 작게 형성한다(즉, d≤w). 소수성 절연층(24)에 형성되는 개구의 폭이 격벽(28)의 두께보다 크게 형성하는 경우, 개구를 통해 보호층(22)의 일부가 외부로 노출되어 제1기판(10)과 제2기판(30) 사이에 존재하는 제1액체(42) 및 제2액체(44)가 상기 보호층(22) 표면으로 침투하여 상기 보호층(22)과 접촉하게 되므로, 절연층(24)에 형성되는 개구의 폭을 격벽(28)의 두께와 동일하게 하거나 격벽(28)의 두께보다 작게 형성한다. 이때, 상기 소수성 절연층(24)에 형성되는 개구의 폭(d)은 w/2≤d≤w으로 형성할 수 있다.

상기 격벽(28)의 높이는 제2액체(44)에 의해 제1액체(42)가 격벽(28)으로 몰리는 경우 몰리는 제1액체(42)이 높이보다 높게 형성될 수 있다.

블랙매트릭스(32)는 화상비표시영역, 즉 격벽(28)이 형성된 영역으로 광이 누설되는 것을 방지하기 위한 것으로, CrO나 CrO₂와 같은 금속산화물 또는 블랙수지 등으로 이루어진다. 컬러필터층(34)은 화상표시영역에 형성되어 실제 컬러를 구현하기 위한 것으로, R,G,B 화소가 반복되어 배치되며, 제2전극(36)은 공통전압이 인가되는 공통전극으로서, 제1기판(10)에 형성된 화소전극(18)과 대향하여 전계를 형성한다. 이때, 상기 제2전극(36)은 ITO(Indium Tin Oixde)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 산화물이나 전도성 고분자과 탄소나노튜브(Carbon Nano-tube) 등의 투명한 도전물질로 형성될 수 있다.

제1기판(10)과 제2기판(30) 사이에는 제1액체(42) 및 제2액체(44)가 형성된다. 제1액체(42)는 비극성액체로서, 예를 들면 블랙오일을 주로 사용하지만, 블랙상태의 실리콘오일, 미네랄오일, 사염화탄소(CCl₄) 등의 유기용매를 사용할 수도 있다. 제2액체(44)는 극성 액체로서, 예를 들면 수용액을 사용할 수 있다. 이때, 상기 수용액은 주로 물로 이루어지며, NaCl과 같은 전해질이 포함될 수 있다.

이때, 상기 제1액체(42)와 제2액체(44)는 서로 섞이지 않기 때문에, 경계를 이루는데, 제2액체(44)가 수용액이고 제1기판(10)에는 소수성의 절연층(24)이 형성이며 격벽(28)은 친수성 물질로 이루어져 있으므로 제1액체(42) 및 제2액체(44)를 제1기판(10) 및 제2기판(30) 사이에 충진하면, 제1액체(42)가 하부, 즉 제1기판(10) 측에 위치하고 제2액체(44)는 상부, 즉 제2기판(30) 측에 위치하게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 전기습윤 표시장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 3a 및 도 3b는 각각 제1전극(18)에 신호가 인가되었을 때와 인가되지 않았을 때의 전기습윤 표시장치를 나타내는 도면으로, 도면에서는 박막트랜지스터와 같은 구체적인 구성은 생략하고 제1기판(10)과 제2기판(30), 제1전극(18)과 제2전극(36), 격벽(28), 절연층(24), 제1액체(42) 및 제2액체(44)만을 도시하였다. 또한, 도면에서는 인접하는 3개의 R,G,B 화소를 도시하였다.

도 3a에 도시된 바와 같이, R,G,B화소에 형성된 제1전극(18a,18b,18c)에 신호가 인가되지 않는 경우, 제1전극(18a,18b,18c)과 제2전극(36) 사이에는 전계가 형성되지 않으므로, 불투명한 제1액체(42)가 R,G,B 화소의 제1기판(10) 상에 고르게 퍼져 있게 된다. 이 상태에서 외부로부터(즉, 제2기판(30)의 상부로부터) 광이 입사되면, 상기 광이 불투명한 제1액체(42)에 흡수되고 외부로는 광이 반사되지 않아 전기습윤 표시장치의 화면에는 블랙이 구현된다.

도 3b에 도시된 바와 같이, R-화소의 제1전극(18a) 및 B-화소의 제1전극(18c)에는 신호가 인가되지 않고 G-화소의 제1전극(18b)에만 신호가 인가되는 경우, R-화소 및 B-화소에는 전계가 형성되지 않는 반면에, G-화소에는 전계가 형성된다. 따라서, R-화소 및 B-화소에서는 불투명한 제1액체(42)가 R-화소 및 B-화소의 제1기판(10)상에 고르게 퍼지게 되는 반면에, G-화소에서는 전계가 인가되어 전기습윤현상에 의해 절연층(24)의 젖음성 특성이 향상되어 절연층(24)이 친수성 특성을 갖게 되며, 이러한 친수성 특성에 의해 G-화소의 제2액체(44)가 G-화소의 제1기판(10) 상에 퍼지게 된다. 따라서, 상기 제2액체(44)의 제1기판(10) 상으로의 퍼짐에 의해 제1액체(42)가 G-화소내에서 측면측으로 밀려나게 되어 G-화소의 제1기판(10) 상에는 투명한 제2액체(44)가 퍼져 있고 불투명한 제1액체(42)는 격벽(28)측으로 몰리게 된다.

이러한 상태에서 외부로부터 광이 입사되면, R-화소 및 B-화소에서는 불투명한 제1액체(42)가 제1기판(10)상에 고르게 퍼지기 때문에, 외부로부터 입사되는 광이 상기 제1액체(42)에 의해 흡수되어 화면상에는 블랙이 표시된다. 반면에, G-화소에서는 외부로부터 입사되는 광이 투명한 제2액체(44)를 투과하여 제1전극(18)의 의해 반사된 후, G-컬러필터층(34b)을 투과하여 외부로 출력되므로, 녹색의 컬러가 구현된다. 결과적으로, G-화소에만 신호가 인가되는 경우 화면상에는 녹색의 컬러가 구현되는 것이다.

전압을 R-화소 및 B-화소의 제1전극(18a,18c)에 각각 인가함으로써 화면상에 적색 컬러와 청색 컬러를 구현할 수 있으며, 이들 컬러의 휘도를 조절함으써 원하는 컬러를 구현할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에서는 불투명한 제1액체(42)와 수용액으로 이루어진 제2액체(44)에 전압을 인가하여 그 분포를 변화시킴으로써 광을 차단하고 반사시킴으로써 화상을 구현할 수 있게 된다. 이러한 전기습윤 장치는 기존의 액정표시장치나 유기발광 표시장치에 의해 전력소모가 작고 대조비가 좋다는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 제1실시예에서는 친수성 물질로 형성되는 격벽(28)이 소수성물질로 이루어진 절연층(24)에 형성된 개구를 통해 그 일부가 보호층(22)이 직접 접촉하므로, 격벽(28)의 신뢰성이 향상되게 된다.

이하에서는 도 4a-도 4h를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 전기습윤 표시장치를 제조하는 방법을 설명한다.

우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 유리나 플라스틱과 같이 투명한 물질로 이루어진 제1기판(10) 위에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법(sputtering process)에 의해 적층한 후 사진식각방법(photolithography process)에 의해 식각하여 게이트전극(11)을 형성한 후, 상기 게이트전극(11)이 형성된 제1기판(10) 전체에 걸쳐 CVD(Chemicla Vapor Deposition)법에 의해 SiO₂나 SiNx 등과 같은 무기절연물질을 적층하여 게이트절연층(12)을 형성한다.

이어서, 제1기판(10) 전체에 걸쳐 비정질실리콘(a-Si)과 같은 반도체물질을 CVD법에 의해 적층한 후 식각하여 반도체층(13)을 형성한다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(13)의 일부에 불순물을 도핑하거나 불순물이 첨가된 비정질실리콘을 적층하여 이후 형성되는 소스전극 및 드레인전극을 반도체층(13)과 오믹접합시키는 오믹컨택층(ohmic contact layer)을 형성한다.

그 후, 제1기판(10) 상에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법에 의해 적층한 후 식각하여 반도체층(113) 위, 엄밀하게 말해서 오믹컨택층 위에 소스전극(14) 및 드레인전극(15)을 형성하고, 이어서 상기 소스전극(14) 및 드레인전극(15)이 형성된 제1기판(10) 전체에 걸쳐 BCB(Benzo Cyclo Butene)이나 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질을 적층하거나 SiO₂나 SiN₂와 같은 유기절연층을 증착하여 보호층(22)을 형성한다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 보호층(22)은 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 보호층(22)은 BCB이나 포토아크릴과 같은 유기절연물질로 이루어진 유기절연층 및 SiO₂나 SiNx 등과 같은 무기절연물질로 이루어진 무기절연층의 이중의 층으로 형성될 수도 있고, 무기절연층과 유기절연층 및 무기절연층으로 형성할 수도 있을 것이다. 유기절연층을 형성함에 따라 보호층(22)의 표면이 평탄하게 형성되며, 무기절연층을 적용함에 따라 보호층(22)과의 계면특성이 향상된다. 또한, 상기 보호층(22)에는 컨택홀을 형성하여 박막트랜지스터의 드레인전극(15)을 외부로 노출시킨다.

이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 보호층(22) 위에 Al이나 Al합금과 같이 반사율이 좋고 전도률이 좋은 금속을 스퍼터링법(sputtering process)d에 의해 적층하고 식각하여 제1전극(18)을 형성한다. 이때, 상기 제1전극(18)은 보호층(22)에 형성된 컨택홀을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(15)과 전기적으로 접속된다.

이어서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 보호층(22) 및 제1전극(18) 위에 불소중합체(fluoropolymer)나 실리콘(Silicon)과 같은 소수성 물질을 도포하고 패터닝하여 화상비표시영역에 개구를 갖는 절연층(24)을 형성한 후, 그 위에 도 4d에 도시된 바와 같이 친수성 물질을 도포하여 친수성 절연층(28a)을 형성한다.

그 후, 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 친수성 절연층(28a)을 식각하여 제1기판(10)의 화상비표시영역에 격벽(28)을 형성한다. 이때, 상기 격벽(28)은 소수성 절연층(24)의 개구의 폭보다 큰폭으로 형성되어 격벽(28)의 일부는 개구에 의해 노출된 보호층(22)과 접촉하게 되고 나머지 일부는 소수성 절연층(24)과 접촉하게 되어, 개구가 완전히 격벽(28)에 의해 채워진다. 이어서, 도 4f에 도시된 바와 같이 화상표시영역, 즉 격벽(28)에 의해 구획된 화소의 소수성 절연층(24) 위에 블랙 오일 등과 같은 제1액체(42)를 도포한다.

그 후, 도 4g에 도시된 바와 같이, 유리나 플라스틱으로 이루어진 제2기판(30) 상에 블랙매트릭스(32)와 컬러필터층(34)을 형성하고 그 위에 제2전극(36)을 형성한다. 블랙매트릭스(32)는 CrO이나 CrO₂와 같은 산화금속을 적층한 후 사진식각공정에 의해 식각함으로써 형성하거나 블랙수지를 도포하고 식각함으로써 형성하며, 상기 컬러필터층(34)은 상기 블랙매트릭스(32)를 경계로 적,녹,청의 잉크나 레지스트를 적층함으로써 형성된다.

그리고, 제2전극(36)은 ITO(Indium Tin Oixde)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 산화물이나 전도성 고분자과 탄소나노튜브(Carbon Nano-tube) 등의 투명한 도전물질을 적층함으로써 형성한다.

그 후, 상기 제1기판(10)과 제2기판(30)을 합착한 후, 상기 제1기판(10) 및 제2기판(30) 사이에 수용액으로 이루어진 제2액체(44)를 주입하고 실링재(도면표시하지 않음)에 의해 실링함으로써 전기습윤 표시장치를 완성한다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 전기습윤 표시장치를 나타내는 도면이다. 이때, 이 실시예의 전기습윤 표시장치는 투과형 표시장치로서, 도면에는 도시하지 않았지만, 표시장치에 광을 공급하는 백라이트가 구비된다. 이 실시예의 전기습윤 표시장치는 제1실시예의 표시장치와는 그 구조가 유사하므로, 유사한 구조에 대해서는 간략하게 설명하고 다른 부분에 대해서만 자세히 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 건기습윤 표시장치는 화상표시영역 및 화상비표시영역을 포함하는 제1기판(110) 및 제2기판(130)을 구비하며 그 사이에 제1액체(142) 및 제2액체(144)가 채워진다.

제1기판(110)은 박막트랜지스터 어레이기판으로서, 복수의 화소를 정의하는 게이트라인 및 데이터라인(도면표시하지 않음)이 배열되고, 각각의 화소에 박막트랜지스터가 배치된다. 박막트랜지스터는 제1기판(110) 위에 형성된 게이트전극(111)과, 상기 게이트전극(111) 위에 형성된 게이트절연층(112)과, 상기 게이트절연층(112) 위에 형성된 반도체층(113)과, 상기 반도체층(13) 위에 형성된 소스전극(114) 및 드레인전극(115)으로 이루어진다.

상기 박막트랜지스터가 형성된 제1기판(110) 위에는 유기절연물질 또는 무기절연물질로 이루어진 보호층(122)이 형성되며, 상기 보호층(122) 위에 제1전극(122)이 형성된다. 상기 제1전극은 ITO나 IZO와 같은 투명한 도전성 산화물이나 전도성 고분자과 탄소나노튜브(Carbon Nano-tube) 등의 투명한 도전물질을 적층함으로써 형성되며, 보호층(122)에 형성된 컨택홀을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(115)과 전기적으로 접속된다.

상기 보호층(122) 및 제1전극(118) 위에는 패터닝되어 화상비표영역에 개구가 형성된 소수성물질로 이루어진 절연층(124)이 배치되고 상기 절연층(124) 위의 화상비표시영역에 친수성 물질로 이루어진 격벽(128)이 형성된다. 이때, 상기 격벽(128)은 절연층(124)의 상부 및 개구내에 형성되므로, 절연층(124)의 개구에 의해 외부로 노출되는 보호층(122)의 일부가 상기 격벽(128)과 접촉하여 격벽(128)의 접착성이 향상된다.

제2기판(130)에는 화상비표시영역에 형성되어 해당 영역으로 광이 누설되는 것을 차단하는 블랙매트릭스(132)와, 제2기판(30)에 형성되어 컬러를 구현하는 컬러필터층(134)과, 제2기판(30)에 형성되어 제1기판(110)의 제1전극(118)과 전계를 형성하는 제2전극(136)이 형성된다.

제1기판(110)과 제2기판(130) 사이에는 제1액체(142) 및 제2액체(144)가 채워진다. 이때, 상기 제1액체(142)는 비극성 액체이고 제2액체(144)는 극성액체로서, 서로 다른 성질로 인해 서로 섞이지 않고 경계를 형성한다. 이때, 제2액체(144)가 수용액이고 제1기판(110)에는 소수성의 절연층(124)이 형성이며 격벽(128)은 친수성 물질로 이루어져 있으므로 제1액체(142)가 하부에 위치하고 제2액체(144)가 상부에 위치하게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제2실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 동작을 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 6a에 도시된 바와 같이, R,G,B화소에 형성된 제1전극(118a,118b,118c)에 신호가 인가되지 않는 경우, 제1전극(118a,118b,118c)과 제2전극(136) 사이에는 전계가 형성되지 않으므로, 불투명한 제1액체(142)가 R,G,B 화소의 제1기판(110) 상에 고르게 퍼져 있게 된다.

이 상태에서 제1기판(110)의 하부에 배치된 백라이트(도면표시하지 않음)로부터 광이 입사되면, 상기 광이 불투명한 제1액체(142)에 의해 차단되어 제2기판(130)의 상부는 광이 투과되지 않게 되어 전기습윤 표시장치의 화면에는 블랙이 구현된다.

도 6b에 도시된 바와 같이, R-화소의 제1전극(118a) 및 B-화소의 제1전극(118c)에는 신호가 인가되지 않고 G-화소의 제1전극(118b)에만 신호가 인가되는 경우, R-화소 및 B-화소에는 전계가 형성되지 않는 반면에, G-화소에는 전계가 형성된다. 따라서, R-화소 및 B-화소에서는 불투명한 제1액체(142)가 R-화소 및 B-화소의 제1기판(110)상에 고르게 퍼지게 되는 반면에, G-화소에서는 전계가 인가되어 전기습윤현상에 의해 절연층(124)의 젖음성 특성이 향상되어 절연층(124)이 친수성 특성을 갖게 되며, 이러한 친수성 특성에 의해 G-화소의 제2액체(144)가 G-화소의 제1기판(110) 상에 퍼지게 된다. 따라서, 상기 제2액체(144)의 제1기판(110) 상으로의 퍼짐에 의해 제1액체(142)가 G-화소내에서 측면측으로 밀려나게 되어 G-화소의 제1기판(110) 상에는 투명한 제2액체(144)가 존재하게 되고 불투명한 제1액체(142)는 격벽(128)측으로 몰리게 된다.

이러한 상태에서 백라이트로부터 광이 입사되면, R-화소 및 B-화소에서는 불투명한 제1액체(142)가 제1기판(110)상에 고르게 퍼지기 때문에, 외부로부터 입사되는 광이 상기 제1액체(142)에 의해 차단되어 화면상에는 블랙이 표시된다. 반면에, G-화소에서는 외부로부터 입사되는 광이 투명한 제2액체(144)를 투과한 후 다시 G-컬러필터층(134b)을 투과하게 되므로, 녹색의 컬러가 구현된다. 결과적으로, G-화소에만 신호가 인가되는 경우 화면상에는 녹색의 컬러가 구현되는 것이다.

전압을 R-화소 및 B-화소의 제1전극(118a,118c)에 각각 인가함으로써 화면상에 적색 컬러와 청색 컬러를 구현할 수 있으며, 이들 컬러의 휘도를 조절함으써 원하는 컬러를 구현할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에서는 불투명한 제1액체(142)와 수용액으로 이루어진 제2액체(144)를 전압을 인가하여 그 분포를 변화시킴으로써 광을 차단하고 투과시킴으로써 화상을 구현할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 제2실시예에서도 친수성 물질로 형성되는 격벽(128)이 절연층(124)에 형성된 개구를 통해 그 일부가 보호층(122)이 직접 접촉하므로, 격벽(128)의 신뢰성이 향상된다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제3실시예에 따른 전기습윤 표시장치를 나타내는 도면으로, 이 도면을 참조하여 제3실시예의 전기습윤 표시장치의 구동방법을 설명한다. 이때, 이 실시예의 전기습윤 표시장치는 반사형 표시장치로서, 박막트랜지스터 등의 구체적인 구조는 제1실시예 및 제2실시예와 동일하므로, 이들의 구성은 생략하고 다른 구성 및 동작에 대해서만 주로 설명한다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 제1기판(210)의 R,G,B화소에는 각각 제1전극(218,218b,218c)이 형성되어 있고 그 위에 일부가 패터닝되어 개구가 형성된 소수성 물질로 이루어진 절연층(224)이 배치되며, 화소와 화소 사이의 화상비표시영역에 친수성 물질로 이루어진 격벽(228)이 형성된다. 이때, 상기 격벽(228)은 소수성 절연층(224) 위뿐만 아니라 개구영역에도 형성되므로, 격벽(228)의 일부가 개구에 의해 노출되는 보호층(222)에도 형성되어 상기 격벽(228)의 일부가 보호층(222)과 직접 접촉된다. 따라서, 격벽(228)이 절연층(224) 상부에만 형성되는 경우에 비해, 격벽(228)의 접착력이 향상되어 격벽(228)이 절연층(224)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(210)에는 복수의 게이트라인 및 데이터라인이 종횡으로 배열되어 복수의 화소를 정의하며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터가 배치되어 상기 박막트랜지스터가 온오프됨에 따라 외부로부터 화상신호가 상기 박막트랜지스터를 통해 제1전극(218a,218b,218c)으로 인가된다.

상기 제1전극(218a,218b,218c)은 반사율이 좋은 금속으로 형성되어 신호가 인가됨에 따라 전계를 형성함과 동시에 외부로부터 입사되는 광을 반사시키는 반사층의 역할을 한다. 또한, 상기 제1전극(218a,218b,218c)은 투명한 도전물질로 형성할 수 있다. 이 경우 상기 제1전극(218a,218b,218c)의 하부에는 반사층이 구비되어 외부에서 입사되는 광을 반사시킬 것이다.

제2기판(230)에는 화상비표시영역에 형성되어 해당 영역으로 광이 누설되는 것을 차단하는 블랙매트릭스(232)와, 제2기판(230)에 형성되어 제1기판(210)의 제1전극(218)과 전계를 형성하는 제2전극(236)이 형성된다. 이때, 상기 제2전극(230)은 ITO(Indium Tin Oixde)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 산화물이나 전도성 고분자과 탄소나노튜브(Carbon Nano-tube) 등의 투명한 도전물질을 적층함으로써 형성한다.

제1기판(210)과 제2기판(230)에는 제1액체(242) 및 제2액체(244)가 채워진다. 이때, 제1액체(242)는 비극성 컬러액체로서 R, G, B의 염료가 포함된 실리콘오일, 미네랄오일, 사염화탄소(CCl₄)가 사용될 수 있으며, 제2액체(244)는 극성액체로서, 주로 물 등의 수용액을 사용한다.

제1기판(210)과 제2기판(230) 사이에 제1액체(242) 및 제2액체(244)를 채우면, 상기 제1액체(242)와 제2액체(244)는 서로 다른 성질로 인해 섞이지 않고 경계를 형성하게 되는데, 이때 제2액체(244)가 수용액이고 제2기판(210)에는 소수성 절연층(224)이 형성이며 격벽(228)은 친수성 물질로 이루어져 있으므로 제1액체(242)가 하부에 위치하고 제2액체(244)가 상부에 위치하게 된다.

상기와 같이 구성된 전기습윤 표시장치에서 R,G,B화소에 형성된 제1전극(218a,218b,218c)에 신호가 인가되지 않는 경우, 제1전극(218a,218b,218c)과 제2전극(236) 사이에는 전계가 형성되지 않으므로, R, G, B 컬러의 제1액체(242)가 각각 R,G,B 화소의 제1기판(210) 상에 고르게 퍼져 있게 된다.

이 상태에서 외부로부터(즉, 제2기판(230)의 상부로부터) 광이 입사되면, 상기 광이 R,G,B컬러의 제1액체(242)를 투과한 후 하부의 제1전극(218a,218b)에 의해 반사되어 다시 외부로 출력되므로, R,G,B화소의 각각에는 R,G,B의 컬러를 구현할 수 있게 된다.

도 7b에 도시된 바와 같이, R-화소의 제1전극(218a) 및 B-화소의 제1전극(218c)에는 신호가 인가되지 않고 G-화소의 제1전극(218b)에만 신호가 인가되는 경우, R-화소 및 B-화소에는 전계가 형성되지 않는 반면에, G-화소에는 전계가 형성된다. 따라서, R-화소에는 적색 컬러의 제1액체(242)가 제1기판(210) 상에 고르게 퍼지고 B-화소에는 청색 컬러의 제1액체(242)가 제1기판(210)상에 고르게 퍼지는 반면에, G-화소에서는 전계가 인가되어 전기습윤현상에 의해 소수성 절연층(224)의 젖음성 특성이 향상되어 절연층(224)이 친수성 특성을 갖게 되며, 이러한 친수성 특성에 의해 제2액체(244)가 G-화소의 제1기판(210) 상에 퍼지게 된다. 따라서, 상기 제2액체(244)의 제1기판(210) 상으로의 퍼짐에 의해 녹색 컬러의 제1액체(242)가 G-화소내에서 측면측으로 밀려나게 되어 G-화소의 제1기판(210) 상에는 투명한 제2액체(244)가 퍼져 있고 녹색 컬러의 제1액체(242)는 격벽(228)측으로 몰리게 된다.

이러한 상태에서 외부로부터 광이 입사되면, R-화소에는 적색 컬러의 제1액체(242)가 제1기판(210)상에 고르게 퍼지고 B-화소에서는 청색 컬러의 제1액체(242)가 제1기판(210)상에 고르게 퍼지기 때문에, 외부로부터 입사되는 광이 각각 적색 컬러의 제1액체(242) 및 청색 컬러의 제1액체(242)를 투과한 후 제1전극(218a,218b)에서 다시 반사되어 외부로 출력되므로 R-화소 및 B-화소에는 각각 적색 및 청색의 컬러가 구현된다. 반면에, G-화소에서는 외부로부터 입사되는 광이 투명한 제2액체(244)를 투과하여 제1전극(218)의 의해 반사된 후, 외부로 출력되기 때문에, 화이트가 구현된다. 결과적으로, G-화소에만 신호가 인가되는 경우 화면상에는 적색 컬러 및 청색 컬러의 혼합된 컬러가 구현되는 것이다.

전압을 R-화소 및 B-화소의 제1전극(218a,218c)에 각각 인가함으로써 화면상에 녹색 컬러와 청색 컬러의 혼합된 컬러 또는 적색 컬러와 청색 컬러의 혼합된 컬러를 구현할 수 있으며, 이들 컬러의 휘도를 조절함으로써 원하는 컬러를 구현할 수 있게 된다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제4실시예에 따른 전기습윤 표시장치를 나타내는 도면으로, 이 실시예의 전기습윤 표시장치는 투과형 표시장치로서, 박막트랜지스터 등의 구체적인 구조는 제1실시예 및 제2실시예와 동일하므로, 이들의 구성은 생략하고 다른 구성 및 동작에 대해서만 주로 설명한다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 제1기판(310)의 R,G,B화소에는 각각 제1전극(318,318b,318c)이 형성되어 있고 그 위에 일부가 패터닝되어 개구가 형성된 소수성 물질로 이루어진 절연층(324)이 배치되며, 화소와 화소 사이의 화상비표시영역에 친수성 물질로 이루어진 격벽(328)이 형성된다. 이때, 상기 격벽(328)은 절연층(224) 위뿐만 아니라 개구영역에도 형성되므로, 격벽(328)의 일부가 개구에 의해 노출되는 보호층(322)에도 형성되어 상기 격벽(328)의 일부가 보호층(322)과 직접 접촉된다. 따라서, 격벽(228)이 절연층(324) 상부에만 형성되는 경우에 비해, 격벽(328)의 접착력이 향상되어 격벽(328)이 소수성 절연층(324)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(310)에는 복수의 게이트라인 및 데이터라인이 종횡으로 배열되어 복수의 화소를 정의하며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터가 배치되어 상기 박막트랜지스터가 온오프됨에 따라 외부로부터 화상신호가 상기 박막트랜지스터를 통해 제1전극(318a,318b,318c)로 인가된다.

상기 제1전극(318a,318b,318c)은 ITO나 IZO와 같은 투명한 도전성 산화물이나 전도성 고분자과 탄소나노튜브 등의 투명한 도전물질을 적층함으로써 형성한다.

제2기판(330)에는 화상비표시영역에 형성되어 해당 영역으로 광이 누설되는 것을 차단하는 블랙매트릭스(332)와, 실제 컬러를 구현하는 컬리필터층(334a,334b,334c)과, 제2기판(330)에 형성되어 제1기판(310)의 제1전극(318)과 전계를 형성하는 제2전극(336)이 형성된다. 이때, 상기 제2전극(330)은 ITO나 IZO와 같은 투명한 도전성 산화물이나 전도성 고분자과 탄소나노튜브 등의 투명한 도전물질을 적층함으로써 형성한다.

제1기판(310)과 제2기판(330)에는 제1액체(342) 및 제2액체(344)가 채워진다.

이때, 제1액체(242)는 비극성 액체로서, 내부에 형광체가 포함된 실리콘오일, 미네랄오일, 사염화탄소(CCl₄)가 사용될 수 있으며, 제2액체(344)는 극성액체로서, 주로 물 등의 수용액을 사용한다.

제1기판(310)과 제2기판(330) 사이에 제1액체(342) 및 제2액체(344)를 채우면, 상기 제1액체(342)와 제2액체(344)는 서로 다른 성질로 인해 섞이지 않고 경계를 형성하게 되는데, 이때 제2액체(344)가 수용액이고 제2기판(310)에는 절연층(324)이 형성이며 격벽(328)은 친수성 물질로 이루어져 있으므로 제1액체(342)가 하부에 위치하고 제2액체(344)가 상부에 위치하게 된다.

제1기판(310) 및 제2기판(330)으로 이루어진 표시패널의 하부에는 백라이트가 배치된다. 상기 백라이트는 자외선(UV) 백라이트로서, 일측 또는 양측에 배치되어 자외선을 발광하는 광원(360)과 상기 제1기판(310)의 하부에 배치되어 일측 또는 양측으로 입력되는 자외선을 표시패널로 인도하는 도광판(362)으로 이루어진다. 상기 도광판(362)은 자외선을 저장하는 플레이트로서, 굴절률이 약 1.5인 물질을 사용할 수 있다.

상기와 같이 구성된 전기습윤 표시장치에서 R,G,B화소에 형성된 제1전극(318a,318b,318c)에 신호가 인가되지 않는 경우, 제1전극(318a,318b,318c)과 제2전극(336) 사이에는 전계가 형성되지 않으므로, 제1액체(342)가 각각 R,G,B 화소의 제1기판(310) 상에 고르게 퍼져 있게 된다.

이 상태에서 백라이트로부터 자외선이 R,G,B화소의 제1액체(342)에 입사되면, 상기 제1액체(342)에 포함된 형광체가 발광하여 상기 제1액체(342)로부터 가시광선이 출력되며, 이 출력된 가시광선이 각각 R,G,B컬러의 컬러필터층(324a,324b,324c)을 투과하여 각각의 R,G,B화소에는 각각 적,녹,청의 컬러를 구현할 수 있게 된다.

도 8b에 도시된 바와 같이, R-화소의 제1전극(318a) 및 B-화소의 제1전극(318c)에는 신호가 인가되지 않고 G-화소의 제1전극(318b)에만 신호가 인가되는 경우, R-화소 및 B-화소에는 전계가 형성되지 않는 반면에, G-화소에는 전계가 형성된다. 따라서, R-화소 및 B-화소에는 제1액체(342)가 제1기판(210) 상에 고르게 퍼지는 반면에, G-화소에서는 전계가 인가되어 전기습윤현상에 의해 절연층(324)의 젖음성 특성이 향상되어 소수성 절연층(324)이 친수성 특성을 갖게 되며, 이러한 친수성 특성에 의해 제2액체(344)가 G-화소의 제1기판(310) 상에 퍼지게 된다. 따라서, 상기 제2액체(344)의 제1기판(310) 상으로의 퍼짐에 의해 형광체를 포함한 제1액체(342)가 G-화소내에서 측면측으로 밀려나게 되어 G-화소의 제1기판(310) 상에는 투명한 제2액체(244)가 퍼져 있고 형광체를 포함한 제1액체(342)는 격벽(328)측으로 몰리게 된다.

이러한 상태에서 백라이트로부터 자외선이 입사되면, R-화소 및 B-화소에는 제1액체(342)가 제1기판(310)상에 고르게 퍼지기 때문에, 외부로부터 입사되는 광이 R-화소 및 B-화소의 제1액체(342)에 입사되면, 상기 제1액체(342) 내의 형광체가 발광하여 상기 제1액체(342)로부터 가시광선이 출력되며, 이 출력된 가시광선이 각각 R-화소 및 B-화소의 컬러필터층(324a,324c)을 투과하여 각각의 R-화소 및 B-화소에는 각각 적색 및 청색의 컬러를 구현할 수 있게 된다.

반면에, G-화소에서는 제2액체(344)가 절연층(324)과 접하고 있으므로, 백라이트부터 입사되는 자외선이 상기 제2액체(344)에 의해 반사된다. 통상 제2액체(344)를 구성하는 물은 약 1.33의 굴절율을 갖기 때문에, 상기 백라이트로부터 상기 제2액체(344)로 입사되는 자외선은 상기 제2액체(344)에서 백라이트로 반사된다. 따라서, G-화소에서는 가시광선이 발광되지 않기 때문에, G-화소에는 블랙이 구현된다. 결과적으로, G-화소에만 신호가 인가되는 경우 화면상에는 적색 컬러 및 청색 컬러의 혼합된 컬러가 구현되는 것이다.

전압을 R-화소 및 B-화소의 제1전극(318a,318c)에 각각 인가함으로써 화면상에 녹색 컬러와 청색 컬러의 혼합된 컬러 또는 적색 컬러와 청색 컬러의 혼합된 컬러를 구현할 수 있으며, 이들 컬러의 휘도를 조절함으로써 원하는 컬러를 구현할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기습윤 표시장치에서는 액체의 전기습윤 특성을 이용하여 반사형 또는 투과형으로 화상을 구현할 수 있게 된다. 이때, 제1기판상에 소수특성을 가진 절연층 위에 직접 친수특성의 격벽을 형성하지 않고, 절연층의 일부를 제거하여 보호층을 노출시킨 후, 상기 보호층과 일부 영역이 접촉하도록 격벽을 형성함으로써, 격벽의 접착성을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 상술한 설명에서는 특정 구조의 전기습윤 표시장치에 대해 설명하고 있지만, 본 발명이 이러한 특정 구조의 전기습윤 표시장치에만 한정되는 것은 아니다. 소수성의 절연층과 친수성의 격벽이 형성되고 격벽이 절연층에 형성된 개구를 통해 하부의 무기 또는 유기 절연층과 접촉할 수만 있다면 본 발명은 어떠한 구조의 전기습윤 표시장치에도 적용될 수 있을 것이다.

또한, 상술한 설명에서는 보호층 상부의 절연층이 소수성 물질로 이루어지고 격벽이 친수성 물질로 이루어져 있지만, 보호층 상부의 절연층이 친수성 물질로 이루어지고 격벽이 소수성 물질로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 제1액체는 수용액 등의 극성액체으로 이루어지고 제2액체는 오일 등과 같은 무극성 액체로 이루어져, 제1기판과 제2기판 사이에 제1액체 및 제2액체가 충진될 때 제1기판측에는 제1액체가 존재하고 제2기판측에 제2액체가 존재하게 된다. 이러한 구조의 전기습윤 표시장치도 상술한 설명과 동일한 방법에 의해 구동될 것이다.

10,20 : 기판 18,36 : 전극
24 : 소수성 절연층 28 : 격벽
32 : 블랙매트릭스 34 : 컬러필터층
42,44 : 액체

Claims (31)

1. 화상표시영역 및 비표시영역을 포함하는 제1기판 및 제2기판;
   상기 제1기판에 형성된 제1전극;
   상기 제1기판에 형성된 제1절연층;
   소수성 물질로 이루어져 상기 제1절연층 위에 형성되며 상기 제1절연층이 일부가 노출되는 개구가 형성된 제2절연층;
   상기 제2절연층의 개구를 완전히 덮어 상기 제1절연층이 외부로 노출되지 않으며 상기 제1절연층과 접하는 격벽;
   상기 제2기판에 형성된 컬러필터층;
   상기 제2기판에 형성되어 상기 제1기판의 제1전극과 전계를 형성하는 제2전극; 및
   상기 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되어 제1전극 및 제2전극 사이의 전계에 의해 그 배열이 변화되어 광을 스위칭시키는 불투명한 제1액체 및 투명한 제2액체로 구성되며,
   상기 격벽의 두께(w)가 제2절연층의 개구의 폭(d)과 동일하게 하거나 개구의 폭보다 큰 전기습윤 표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1액체는 비극성 블랙액체이고 제2액체는 극성의 투명한 수용액인 전기습윤 표시장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1전극은 반사율이 좋은 금속으로 이루어지고 제2전극은 투명도전물질로 이루어진 전기습윤 표시장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 제2절연층의 개구의 폭(d) 및 격벽의 두께(w)의 관계는 w/2≤d≤w인 전기습윤 표시장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1전극 하부에 형성되어 외부로부터 입사되는 광을 반사시키는 반사층을 추가로 포함하는 전기습윤 표시장치.
7. 제3항 또는 제6항에 있어서, 제1전극 및 제2전극 사이에 전계가 인가되지 않는 경우 제2기판의 상부에서 입력된 광이 상기 제1액체에 의해 흡수되며, 제1전극과 제2전극 사이에 전계가 인가됨에 따라 제1액체가 격벽측으로 밀려나 외부로부터 인가되는 광이 제1액체에 의해 흡수되지 않고 반사되어 제2기판의 상부로 출력되는 전기습윤 표시장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1전극은 투명한 도전물질로 이루어진 것을 전기습윤 표시장치.
9. 제8항에 있어서, 제1전극 및 제2전극 사이에 전계가 인가되지 않는 경우 제1기판의 하부에서 입력된 광이 상기 제1액체에 의해 흡수되며, 제1전극과 제2전극 사이에 전계가 인가됨에 따라 제1액체가 격벽측으로 밀려나 외부로부터 인가되는 광이 제1액체에 의해 흡수되지 않고 투과하여 제2기판의 상부로 출력되는 전기습윤 표시장치.
10. 화상표시영역 및 비표시영역을 포함하는 제1기판 및 제2기판;
    상기 제1기판에 형성된 제1전극;
    상기 제1기판에 형성된 제1절연층;
    소수성 물질로 이루어져 상기 제1절연층 위에 형성되며 상기 제1절연층이 일부가 노출되는 개구가 형성된 제2절연층;
    상기 제2절연층의 개구를 완전히 덮어 상기 제1절연층이 외부로 노출되지 않으며 상기 제1절연층과 접하는 격벽;
    상기 제2기판에 형성되어 상기 제1기판의 제1전극과 전계를 형성하는 제2전극; 및
    상기 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되어 제1전극 및 제2전극 사이의 전계에 의해 그 배열이 변화되어 광을 스위칭시키는 컬러의 제1액체 및 투명한 제2액체로 구성되며,
    상기 격벽의 두께(w)가 제2절연층의 개구의 폭(d)과 동일하게 하거나 개구의 폭보다 큰 전기습윤 표시장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1액체는 R,G,B 염료가 첨가된 비극성 컬러 액체이고 제2액체는 투명한 극성 수용액인 전기습윤 표시장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 제1전극은 반사율이 좋은 금속으로 이루어지고 제2전극은 투명도전물질로 이루어진 전기습윤 표시장치.
13. 삭제
14. 제10항에 있어서, 제2절연층의 개구의 폭(d) 및 격벽의 두께(w)의 관계는 w/2≤d≤w인 전기습윤 표시장치.
15. 제10항에 있어서, 상기 제1전극 하부에 형성되어 외부로부터 입사되는 광을 반사시키는 반사층을 추가로 포함하는 전기습윤 표시장치.
16. 제12항 또는 제15항에 있어서, 제1전극과 제2전극 사이에 전계가 인가되지 않는 경우 제2기판의 상부에서 입력된 광이 상기 제1액체를 투과한 후 반사되어 외부로 출력하여 해당 제1액체에 대응하는 컬러를 구현하며, 제1전극과 제2전극 사이에 전계가 인가됨에 따라 제1액체가 격벽측으로 밀려나 외부로부터 인가되는 광이 제1액체를 투과하지 않고 반사되어 외부로 출력되어 화이트를 구현하는 전기습윤 표시장치.
17. 화상표시영역 및 비표시영역을 포함하는 제1기판 및 제2기판;
    상기 제1기판에 형성된 제1전극;
    상기 제1기판에 형성된 제1절연층;
    소수성 물질로 이루어져 상기 제1절연층 위에 형성되며 상기 제1절연층이 일부가 노출되는 개구가 형성된 제2절연층;
    상기 제2절연층의 개구를 완전히 덮어 상기 제1절연층이 외부로 노출되지 않으며 상기 제1절연층과 접하는 격벽;
    상기 제2기판에 형성된 컬러필터층;
    상기 제2기판에 형성되어 상기 제1기판의 제1전극과 전계를 형성하는 제2전극;
    상기 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되어 제1전극 및 제2전극 사이의 전계에 의해 그 배열이 변화되어 광을 스위칭시키는 형광체가 포함된 제1액체 및 투명한 제2액체; 및
    상기 제1기판 하부에 배치되어 상기 제1액체 및 제2액체에 자외선을 공급하는 백라이트로 구성되며,
    상기 격벽의 두께(w)가 제2절연층의 개구의 폭(d)과 동일하게 하거나 개구의 폭보다 큰 전기습윤 표시장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 제1전극 및 제2전극은 투명도전물질로 이루어진 전기습윤 표시장치.
19. 삭제
20. 제17항에 있어서, 제2절연층의 개구의 폭(d) 및 격벽의 두께(w)의 관계는 w/2≤d≤w인 전기습윤 표시장치.
21. 제17항에 있어서, 상기 백라이트는,
    자외선을 발광하는 적어도 하나의 광원;
    일측 또는 양측에 배치된 광원으로부터 발광된 자외선을 제1액체 및 제2액체로 인도하는 도광판으로 이루어진 전기습윤 표시장치.
22. 제17항에 있어서, 제1전극과 제2전극 사이에 전계가 인가되지 않는 경우 제2기판의 상부에서 입력된 자외선이 상기 제1액체에 입사되어 제1액체에 포함된 형광체가 발광하고 발광된 가시광선이 컬러필터층을 투과하며, 제1전극과 제2전극 사이에 전계가 인가됨에 따라 제1액체가 격벽측으로 밀려나 외부로부터 인가되는 광이 제2액체의 표면에서 반사되어 외부로 출력되지 않은 전기습윤 표시장치.
23. 삭제
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