KR101923052B1 - 전기습윤 표시장치 - Google Patents

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KR101923052B1
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Abstract

전기습윤 표시장치는 제1 전극과 제2 전극을 커버하는 제1 및 제2 배리어막을 구비한다. 상기 제1 및 제2 배리어막은 전기습윤층으로부터 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 보호한다. 상기 제1 배리어막이 손상되더라도, 상기 제2 배리어막이 상기 제2 전극을 커버함으로써 누설전류의 양을 감소시킨다. 따라서, 상기 제1 배리어막이 손상되더라도, 상기 전기습윤 표시장치는 정상적으로 작동한다.

Description

전기습윤 표시장치{ELECTROWETTING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 전기습윤 효과를 이용하는 전기습윤 표시장치에 관한 것이다.
현재 알려져 있는 평판 표시장치에는 액정 표시장치(liquid crystal display: LCD), 플라스마 표시장치(plasma display panel: PDP), 유기 전계 발광 표시장치(organic light emitting display: OLED), 전계 효과 표시장치(field effect display: FED), 전기 영동 표시장치(eletrophoretic display: EPD), 전기습윤 표시장치(electrowetting display: EWD) 등이 있다.
이들 중 전기습윤 표시장치의 화소는 서로 다른 전압이 인가되고 이격되어 배치된 제1 전극과 제2 전극을 포함한다. 또한, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 비극성 유체와 극성 유체를 포함하는 전기습윤층이 배치된다. 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압이 인가되면, 상기 극성 유체는 분극된다. 상기 비극성 유체와 상기 극성 유체 사이에 표면장력 차이가 발생하고, 상기 비극성 유체는 상기 화소의 일측에 응집된다.
상기 극성 유체는 전해질 용액이 채용될 수 있다. 상기 제1 전극 상에 상기 극성 유체와 상기 제1 전극의 접촉을 방지하는 배리어막이 배치된다.
본 발명은 누설전류가 감소된 전기습윤 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치는 제1 전극이 배치된 제1 베이스 기판, 상기 제1 전극을 커버하는 제1 배리어막, 상기 제1 베이스 기판과 이격되어 배치되고, 제2 전극이 배치된 제2 베이스 기판, 상기 제2 전극을 커버하는 제2 배리어막을 포함한다. 상기 제1 베이스 기판과 상기 제2 베이스 기판 사이에 격벽과 전기습윤층이 배치된다. 상기 격벽은 상기 제1 전극에 대응하는 화소영역을 구획한다. 상기 전기습윤층은 서로 혼합되지 않는 극성 유체와 비극성 유체를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치는 상기 제1 배리어막 상에 배치된 소수성막을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 배리어막은 상기 제1 전극을 커버하는 제1 무기막 및 상기 제1 무기막 상에 배치된 제1 유기막을 포함하고, 상기 제2 배리어막은 제2 무기막일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치는 상기 제1 전극 하측에 배치된 유기막을 더 포함한다. 상기 유기막은 레드, 그린, 블루 중 어느 하나의 컬러를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 상기 제1 배리어막과 상기 제2 배리어막은 각각 무기막일 수 있다. 상기 제2 배리어막은 상기 제1 배리어막보다 고온의 화학 기상 증착공정에서 형성되고, 상기 제2 배리어막의 밀도는 상기 제1 배리어막의 밀도보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 상기 제1 배리어막과 상기 제2 배리어막은 각각 적층된 복수 개의 막들을 포함할 수 있다.
상술한 바에 따르면, 상기 전기습윤 표시장치는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 커버하는 제1 및 제2 배리어막들을 구비한다. 상기 제1 및 제2 배리어막들은 상기 전기습윤층으로부터 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 보호한다.
상기 제1 배리어막이 손상되더라도, 상기 제2 배리어막이 상기 제2 전극을 커버함으로써 누설전류의 양을 감소시킨다. 따라서, 상기 제1 배리어막이 손상되더라도, 상기 전기습윤 표시장치는 정상적으로 작동한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 등가 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 표시패널의 화소에 대응하는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 일부분을 확대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 구동전압을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소를 구체적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 8은 배리어막들에 따른 누설전류를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기습윤 표시장치의 블록도이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 전기습윤 표시장치(100)는 표시패널(110), 타이밍 컨트롤러(120), 게이트 구동부(130), 및 데이터 구동부(140)를 포함한다. 한편, 상기 전기습윤 표시장치(100)의 구성은 상기 전기습윤 표시장치(100)의 모드에 따라, 예컨대, 반사 모드, 투과 모드, 또는 반투과 모드 등에 따라 변경될 수 있다. 다시 말해, 상기 전기습윤 표시장치(100)은 백라이트 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 표시패널(110)은 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn), 상기 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn)과 교차하는 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm), 및 상기 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn) 중 대응하는 게이트 라인에 연결되고, 상기 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm) 중 대응하는 데이터 라인에 연결된 복수 개의 화소들(PX)을 포함한다. 상기 복수 개의 화소들(PX)은 n개의 행 및 m개의 열의 형태로 배열될 수 있다.
상기 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn)은 상기 게이트 구동부(130)에 연결되어, 게이트 신호들을 수신한다. 상기 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)은 상기 데이터 구동부(140)에 연결되어 데이터 신호들을 수신한다.
상기 타이밍 컨트롤러(120)는 외부로부터 영상 신호들(RGB) 및 제어신호들(CS)을 수신한다. 상기 타이밍 컨트롤러(120)는 상기 데이터 구동부(140)와의 인터페이스 사양에 맞도록 상기 영상 신호들(RGB)의 데이터 포맷을 변환한다. 상기 타이밍 컨트롤러(120)는 상기 변환된 영상 신호들(R'G'B')을 상기 데이터 구동부(140)에 제공한다.
또한, 상기 타이밍 컨트롤러(120)는 상기 제어신호들(CS)에 응답하여 데이터 제어신호(DCS) 및 게이트 제어신호(GCS)를 생성한다. 상기 타이밍 컨트롤러(120)는 상기 게이트 제어신호(GCS)를 상기 게이트 구동부(130)로 제공하고, 상기 데이터 제어신호(DCS)를 상기 데이터 구동부(140)로 제공한다.
상기 게이트 구동부(130)는 상기 타이밍 컨트롤러(120)로부터 제공받은 상기 게이트 제어신호(GCS)에 응답하여 게이트 신호들을 순차적으로 출력한다. 상기 게이트 신호들은 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn)에 순차적으로 인가되고, 그 결과 상기 복수 개의 화소들(PX)은 행 단위로 턴-온 될 수 있다.
상기 데이터 구동부(140)는 상기 타이밍 컨트롤러(120)로부터 제공된 상기 데이터 제어신호(DCS)에 응답하여 상기 변환된 영상 신호들(R'G'B')을 데이터 전압들(또는, 데이터 신호들)로 변환하여 출력한다. 상기 데이터 전압들은 상기 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 상기 복수 개의 화소들(PX)에 인가된다.
도 2는 도 1에 도시된 하나의 화소의 등가 회로도이고, 도 3은 도 1에 도시된 표시패널의 상기 하나의 화소에 대응하는 단면도이다. 도 4a 내지 도 4c는 도 3의 일부분을 확대한 단면도이다. 도 1에 도시된 복수 개의 화소들 각각은 도 2 및 도 3에 도시된 화소와 동일한 바, 도 2 및 도 3을 참조하여 하나의 화소에 대해 상세히 검토한다.
도 2에 도시된 것과 같이, 상기 화소(PX)는 스위칭 소자(TR), 제1 커패시터(CAP1), 제2 커패시터(CAP2)를 포함한다. 상기 스위칭 소자(TR)는 제어단자, 출력단자, 입력단자를 포함하는 박막 트랜지스터일 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 화소(PX)는 2 이상의 스위칭 소자들을 포함할 수 있으나, 본 실시예에 따른 화소(PX)는 1 개의 스위칭 소자(TR)를 구비한다. 이하, 상기 스위칭 소자(TR)는 박막 트랜지스터로 설명된다.
상기 박막 트랜지스터(TR)는 어느 하나의 게이트 라인(GLi), 어느 하나의 데이터 라인(DLj), 및 상기 제1 커패시터(CAP1)와 상기 제2 커패시터(CAP2)에 연결된다. 상기 박막 트랜지스터(TR)는 상기 어느 하나의 게이트 라인(GLi)에 인가된 게이트 전압에 응답하여 상기 어느 하나의 데이터 라인(DLj)에 인가된 데이터 전압을 상기 제1 커패시터(CAP1) 및 상기 제2 커패시터(CAP2)에 출력한다.
상기 제1 커패시터(CAP1)는 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 제공된 유체(미도시)로 이루어진 전기습윤 커패시터이다. 이하, 상기 제1 전극은 상기 박막 트랜지스터(TR)에 연결된 화소전극, 상기 제2 전극은 공통 전압(Vcom)을 수신하는 공통전극으로 설명된다.
상기 제2 커패시터(CAP2)는 상기 박막 트랜지스터(TR)에 연결된 제1 전극, 스토리지 라인(STL)에 연결된 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치된 절연막(미도시)으로 이루어진 스토리지 커패시터이다.
도 3에 도시된 것과 같이, 상기 표시패널(110)은 제1 베이스 기판(BS1) 및 제2 베이스 기판(BS2)을 포함한다. 도시되지는 않았으나, 상기 제1 베이스 기판(BS1)에 상기 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn) 및 상기 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)이 배치된다.
상기 제1 베이스 기판(BS1) 및/또는 상기 제2 베이스 기판(BS2)은 투명한 기판일 수 있다. 예컨대, 상기 제1 베이스 기판(BS1) 및/또는 상기 제2 베이스 기판(BS2)은 유리나 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 상기 화소전극(EL1)이 배치된다. 도시되지는 않았으나, 상기 제1 베이스 기판(BS1)의 일면과 상기 화소전극(EL1) 사이에는 복수 개의 절연막이 배치된다.
상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 상기 화소전극(EL1)을 커버하는 제1 배리어막(BL1)이 배치된다. 상기제1 배리어막(BL1)은 유기막 또는 무기막으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1 배리어막(BL1)은 유기막과 무기막이 적층된 다층막일 수 있다. 상기 무기막은 실리콘산화물, 실리콘질화물, 또는 알루미나 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
상기 제1 배리어막(BL1) 상에 소수성막(HPL)이 배치된다. 상기 소수성막(HPL)은 입사되는 광을 반사하거나, 통과시킬 수 있다. 상기 소수성막(HPL)은 상기 입사되는 광 중 일부 파장을 반사할 수도 있다. 여기서, 상기 입사되는 광은 외부에서 제공되는 자연광이거나, 상기 백라이트 유닛에서 제공되는 광일 수 있다.
도 4a에 도시된 것과 같이, 상기 제1 배리어막(BL1)은 상기 화소전극(EL1)을 커버하는 무기막(BL-I)과 상기 무기막(BL-I) 상에 배치된 유기막(BL-O)을 포함할 수 있다. 상기 유기막(BL-O)보다 투습율이 낮은 상기 무기막(BL-I)은 후술하는 전기습윤층의 일부가 상기 화소전극(EL1)에 침투하는 것을 방지한다.
상기 유기막(BL-O)은 상기 전기습윤층의 일부가 상기 화소전극(EL1)에 침투하는 것을 방지하는 동시에 상기 소수성막(HPL)의 결합력을 증가시킨다. 즉, 상기 소수성막(HPL)과 상기 유기막(BL-O)의 결합력은 상기 소수성막(HPL)과 상기 무기막(BL-I)의 결합력보다 크다. 상기 무기막(BL-I)보다 절연성이 높은 상기 유기막(BL-O)은 누설전류의 양을 감소시킨다.
도 4b에 도시된 것과 같이, 상기 제1 배리어막(BL1)은 상기 화소전극(EL1)을 커버하는 제1 무기막(BL-I1), 상기 제1 무기막(BL-I1) 상에 배치된 유기막(BL-O), 및 상기 유기막(BL-O) 상에 배치된 제2 무기막(BL-I2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 무기막(BL-I1)과 상기 제2 무기막(BL-I2)은 서로 같은 물질로 이루어지거나, 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
도 4c에 도시된 것과 같이, 상기 제1 배리어막(BL1)은 상기 화소전극(EL1)을 커버하는 제1 유기막(BL-O1), 상기 제1 유기막(BL-O1) 상에 배치된 무기막(BL-I), 및 상기 무기막(BL-I) 상에 배치된 제2 유기막(BL-O2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 유기막(BL-O1)과 상기 제2 유기막(BL-O2)은 서로 같은 물질로 이루어지거나, 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 소수성막(HPL) 상에 격벽(WL)이 배치된다. 상기 격벽(WL)은 상기 화소(PX)에 대응하는 화소영역(PXA)을 정의한다. 상기 격벽(WL)은 인접한 화소들 사이에 후술하는 제1 유체(FL1)가 혼합되는 것을 방지한다. 또한, 상기 격벽(WL)은 상기 제1 유체(FL1)를 밀어내도록 상기 제1 유체(FL1)의 극성과 다른 극성을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 격벽(WL)은 상기 제2 베이스 기판(BS2) 상에 배치될 수도 있다.
상기 제2 베이스 기판(BS2)은 상기 제1 베이스 기판(BS1)과 이격되어 배치된다. 상기 제2 베이스 기판(BS2)의 일면 상에는 상기 공통전극(EL2)이 배치된다.
상기 제2 베이스 기판(BS2) 상에 상기 공통전극(EL2)을 커버하는 제2 배리어막(BL2)이 배치된다. 상기 제2 배리어막(BL2)은 유기막 또는 무기막으로 구성될 수 있다.
또한, 별도로 도시하지는 않았으나, 도 4b 및 도 4c에 도시된 상기 제1 배리어막(BL1)과 같이, 상기 제2 배리어막(BL2)은 유기막과 무기막이 적층된 다층막일 수 있다. 상기 제2 배리어막(BL2)에 대한 상세한 내용은 후술한다.
상기 제1 베이스 기판(BS1)과 상기 제2 베이스 기판(BS2) 사이에 제1 유체(FL1)와 제2 유체(FL2)를 포함하는 전기습윤층이 배치된다. 상기 제1 유체(FL1)와 상기 제2 유체(FL2)는 서로 혼합되지 않는다.
상기 제1 유체(FL1)는 비극성(또는 소수성)인 물질이다. 상기 제1 유체(FL1)는 상기 소수성막(HPL)과 상기 격벽(WL)에 의해 정의되는 공간에 배치된다.
상기 제1 유체(FL1)는 상기 입사되는 광을 흡수한다. 상기 제1 유체(FL1)는 상기 입사되는 광 중 일부 파장을 흡수할 수도 있다. 상기 제1 유체(FL1)는 소정의 컬러를 갖는 염료들을 포함한다. 다시 말해, 상기 제1 유체(FL1)는 용매와 상기 용매에 용해된 용질 즉, 염료를 포함한다. 상기 염료의 컬러에 의해 상기 흡수되는 광의 파장이 결정된다.
상기 제2 유체(FL2)는 극성(또는 친수성)을 갖는다. 상기 제2 유체(FL2)는 전해질 용액일 수 있고, 예컨대, 물과 에틸 알코올 혼합물에 염화칼륨이 용해된 용액일 수 있다.
상기 제2 유체(FL2)는 투명하다. 또한. 상기 제2 유체(FL2)는 공간적으로 상기 제1 유체(FL1)와 상기 제2 베이스 기판(BS2) 사이에 배치된다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 제2 유체(FL2)는 컬러를 가질 수도 있다.
상기 화소(PX)에 전압이 인가됨에 따라 상기 제1 유체(FL1)는 응집된다. 구체적으로 상기 화소전극(EL1)과 상기 공통전극(EL2)에 전압이 인가되면 상기 제2 유체(FL2)는 분극되고, 상기 제2 유체(FL2)는 상기 제1 유체(FL1)를 밀어내며 상기 소수성막(HPL)에 접촉한다. 상기 제1 유체(FL1)는 상기 제2 유체(FL2)의 유동에 따라 상기 화소영역(PXA)의 일측으로 응집된다.
상기 화소(PX)에 전압이 인가되지 않은 상태는 오프-상태(off-state), 전압이 인가된 상태는 온-상태(on-state)로 정의된다. 상기 오프-상태(off-state)에서 "상기 화소(PX)에 전압이 인가되지 않는다는 것"은 상기 화소전극(EL1)과 상기 공통전극(EL2)이 동일한 전압을 수신한다는 것을 의미한다.
상기 온-상태(on-state)에서 상기 화소전극(EL1)과 상기 공통전극(EL2)은 서로 다른 전압을 수신한다. 예컨대, 상기 온-상태(on-state)에서 상기 화소전극(EL1)은 상기 공통전압보다 레벨이 낮은 화소전압 상기 온-상태(on-state)에서 상기 화소전극(EL1)은 상기 공통전압보다 레벨이 낮은 화소전압을 수신할 수 있다.
상기 오프-상태(off-state)에서, 상기 제1 유체(FL1)는 상기 화소영역(PXA)에 전반적으로 퍼져있다. 이때, 상기 화소(PX)는 예컨대, 블랙 등과 같은 컬러를 표시한다.
상기 온-상태(on-state)에서 상기 제1 유체(FL1)는 상기 제2 유체(FL2)에 의해 상기 화소영역(PXA)의 일측으로 밀려난다. 즉, 상기 제1 유체(FL1)는 상기 격벽(WL)으로 밀려난다. 상기 온-상태(on-state)에서 상기 제1 유체(FL1)는 점선에 의해 개략적으로 표시된 형상(FL-10)을 갖는다. 상술한 상기 제1 유체(FL1)의 이동에 의해, 상기 소수성막(HPL) 표면은 상기 제1 유체(FL1)로부터 노출된다. 상기 노출된 상기 소수성막(HPL)의 표면을 통해 상기 입사된 광이 반사되거나 투과된다.
상기 화소(PX)에 인가된 전압이 제거되면, 상기 제1 유체(FL1)는 상기 소수성막(HPL)을 다시 커버한다.
상기 온-상태(on-state)에서 상기 화소(PX)에 인가된 전압은 상기 제2 유체(FL2)를 분극시킨다. 만약, 상기 온-상태(on-state)에서 상기 화소전극(EL1)과 상기 공통전극(EL2)이 상기 제2 유체(FL2)에 둘다 접촉하게 되면, 상기 화소전극(EL1)과 상기 공통전극(EL2)은 쇼트된다. 상기 화소전극(EL1)과 상기 공통전극(EL2)이 쇼트되면, 상기 전기습윤 표시장치(100)는 오작동한다.
상기 제2 배리어막(BL2)은 상기 제2 유체(FL2)로부터 상기 공통전극(EL2)을 보호한다. 상기 제1 배리어막(BL1)과 상기 소수성막(HPL)에 결함이 발생하더라도, 상기 공통전극(EL2)은 상기 제2 배리어막(BL2)에 의해 커버되기 때문에 상기 화소전극(EL1)과 상기 공통전극(EL2)의 쇼트는 방지된다.
한편, 낮은 전압에서도 상기 제2 유체(FL2)의 분극을 용이하게 유도하기 위해, 상기 제1 배리어막(BL1)의 두께는 약 500㎚ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전기습윤층의 일부가 상기 화소전극(EL1)에 침투되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 배리어막(BL1)의 두께는 약 300㎚ 이상인 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 구동전압을 나타낸 그래프이다. 도 5에 도시된 그래프가 측정된 전기습윤 표시장치의 조건은 아래와 같다.
상기 제1 배리어막(BL1)은 100㎚의 제1 실리콘 질화막, 상기 제1 실리콘 질화막 상에 배치된 100㎚의 실리콘 산화막, 및 상기 실리콘 산화막 상에 배치된 100㎚의 제2 실리콘 질화막으로 구성된다. 상기 소수성막(HPL)의 두께는 200㎚이다. 상기 제2 배리어막(BL2)은 실리콘 질화막이다.
도 5에 도시된 그래프는 상기 제2 배리어막(BL2)의 두께에 대한 구동전압의 증가율을 도시한다. 상기 제2 배리어막(BL2)이 생략된 경우에 전기습윤 표시장치의 구동전압은 20V이다.
상기 제2 배리어막(BL2)의 두께가 100㎚일 때 구동전압은 약 21.6V이고, 200㎚일 때 구동전압은 약 23.1V이고, 300㎚일 때 구동전압은 약 24.9V이다. 상기 제2 배리어막(BL2)의 두께가 300㎚일 때 구동전압의 증가율은 약 25%이다.
상기 제2 배리어막(BL2)의 구성물질에 따라 상기 구동전압의 증가율은 다를 수 있으나, 구동전압을 낮추기 위해, 상기 제2 배리어막(BL2)의 두께는 약 300㎚ 이하인 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소를 구체적으로 도시한 평면도이고, 도 7은 도 6의 I-I'선에 따른 단면도이다. 도 6 및 도 7에 있어서, 격벽(WL)에 의해 에워쌓인 영역은 화소영역(PXA)으로 정의되며, 화소영역(PXA)에 상기 화소(PX)가 구비된다. 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 구성과 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 한편, 도 6에서 상기 제2 베이스 기판(BS1), 및 상기 공통전극(FL2) 등 일부는 생략되었다.
상기 제1 베이스 기판(BS1)의 일면 상에 제1 방향(D1)으로 연장된 게이트 라인들(GLi -1, GLi)이 배치된다. 상기 박막 트랜지스터(TR)의 게이트 전극(GE)은 상기 게이트 라인들(GLi -1, GLi) 중 어느 하나의 게이트 라인(GLi)으로부터 분기된다.
또한, 상기 제1 베이스 기판(BS1)의 일면 상에 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 스토리지 라인(STL)이 배치된다. 상기 스토리지 라인(STL)으로부터 스토리지 전극(STE)이 분기된다. 상기 스토리지 전극(STE)은 제2 커패시터(CAP2: 도 2 참조)의 제2 전극을 구성한다.
상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 스토리지 전극(STE)을 커버하는 게이트 절연막(GIL)이 배치된다. 상기 게이트 절연막(GIL)은 실리콘 질화물이나, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
상기 게이트 절연막(GIL) 상에 상기 박막 트랜지스터(TR)의 반도체층(SM)이 배치된다. 상기 반도체층(SM)은 상기 게이트 절연막(GIL)을 사이에 두고 상기 게이트 전극(GE)에 중첩한다. 상기 반도체층(SM)은 상기 게이트 절연막(GIL) 상에 제공된 활성층과 상기 활성층 상에 제공된 오믹 콘택층을 포함할 수 있다.
상기 게이트 절연막(GIL) 상에 제2 방향(D2)으로 연장된 데이터 라인들(DLj, DLj+1)이 구비된다. 상기 박막 트랜지스터(TR)의 소스 전극(SE)은 상기 데이터 라인들(DLj, DLj +1) 중 어느 하나의 데이터 라인(DLj)으로부터 분기된다. 상기 소스 전극(SE)은 상기 반도체층(SM)에 중첩한다.
상기 게이트 절연막(GIL) 상에 상기 박막 트랜지스터(TR)의 드레인 전극(DE)이 배치된다. 상기 드레인 전극(DE)은 상기 소스 전극(SE)과 이격되어 배치되고, 상기 반도체층(SM)에 중첩한다.
상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)이 이격되어 형성된 영역은 채널부로서, 상기 활성층의 상면이 상부로 노출된다. 상기 박막 트랜지스터(TR)가 턴 온 되면 상기 채널부를 통해 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이에 전류가 흐른다.
상기 게이트 절연막(GIL) 상에는 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE), 및 상기 채널부를 커버하는 유기막(INS)이 배치된다. 상기 유기막(INS)은 평탄화된 면을 제공하는 평탄화막이거나, 레드, 그린, 블루 중 어느 하나의 컬러를 갖는 컬러필터일 수 있다.
상기 유기막(INS) 상에 상기 화소전극(EL1)이 배치된다. 상기 화소전극(EL1)은 콘택홀(CH)을 통해 상기 드레인 전극(DE)에 연결된다. 여기서, 상기 드레인 전극(DE)의 일부분은 상기 제2 커패시터(CAP2)의 하나의 전극을 구성한다.
투과형 전기습윤 표시장치에서, 상기 화소전극(EL1)은 투명 도전 물질, 예를 들어, 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide; IZO), 인듐 주석 아연 산화물(indium tin zinc oxide; ITZO) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
반사형 전기습윤 표시장치에서, 상기 화소전극(EL1)은 반사성을 가지는 도전성 물질, 예를 들어, 알루미늄과 같은 금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전기습윤 표시장치가 투과반사형인 경우, 상기 화소전극(EL1)은 외부에서 제공된 상기 자연광을 반사하는 반사부와, 상기 자연광을 투과시키는 투과부를 포함할 수 있다.
상기 유기막(INS) 상에 상기 화소전극(EL1)을 커버하는 제1 배리어막(BL1)이 배치된다. 상기 제1 배리어막(BL1) 상에 소수성막(HPL)이 배치된다. 상기 소수성막(HPL) 상에 격벽(WL)이 배치된다. 상기 격벽(WL)은 상기 게이트 라인들(GLi-1, GLi) 및 상기 데이터 라인들(DLj, DLj+1)에 중첩한다.
상기 제1 베이스 기판(BS1)과 이격되어 배치된 제2 베이스 기판(BS2) 상에 공통전극(EL2)이 구비된다. 상기 공통전극(EL2) 상에 제2 배리어막(BL2)이 배치된다.
상기 제1 배리어막(BL1)과 상기 제2 배리어막(BL2)은 유기막 또는 무기막으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1 배리어막(BL1)과 상기 제2 배리어막(BL2)은 상기 유기막과 상기 무기막이 적층된 다층막일 수 있다.
상기 제1 배리어막(BL1)에 포함된 무기막과 상기 제2 배리어막(BL2)에 포함된 무기막은 각각 화학 기상 증착 공정에 의해 형성된다. 상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 배치된 상기 유기막(INS)이 손상되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 배리어막(BL1)에 포함된 무기막은 저온의 화학 기상 증착 공정에 의해 형성된다.
상기 제1 베이스 기판(BS1)과 달리 상기 제2 베이스 기판(BS2) 상에는 유기막이 구비되지 않기 때문에, 상기 제2 배리어막(BL2)에 포함된 무기막은 상기 제1 배리어막(BL1)에 포함된 무기막보다 고온의 화학 기상 증착 공정에 의해 형성될 수 있다.
고온의 화학 기상 증착 공정에 의해 형성된 상기 제2 배리어막(BL2)은 상기 제1 배리어막(BL1)보다 밀도가 크고, 조밀하다. 상기 제2 배리어막(BL2)의 두께가 얇더라도 높은 누설전류 방지율을 갖는다. 이에 대해 도 8을 참조하여 상세히 검토한다.
도 8은 재료와 화학 기상 증착 공정의 온도가 다른 배리어막에 대한 누설전류(누설전류의 범위)를 나타내고 있다. 제1 실험예(DA1) 내지 제4 실험예(DA4)는 제1 전극과 제2 전극 중 어느 하나만 배리어막에 의해 커버된다.
상기 제1 실험예(DA1)의 배리어막은 실리콘 산화막이고, 약 245도의 화학 기상 증착 공정에 의해 형성된다. 상기 제1 실험예(DA1)의 배리어막의 두께는 약 300㎚이다. 여기서, 245도의 온도는 유기막이 손상되지 않는 임계온도로, 화학 기상 증착 공정의 측면에서 저온에 해당한다.
상기 제2 실험예(DA2)의 배리어막은 실리콘 산화막이고, 약 373도의 화학 기상 증착 공정에 의해 형성된다. 상기 제2 실험예(DA2)의 배리어막의 두께는 약 300㎚이다.
도 8에 도시된 것과 같이, 상기 제2 실험예(DA2)의 배리어막은 고온의 화학 기상 증착 공정에 의해 형성되기 때문에 상기 제1 실험예(DA1)의 배리어막과 같은 두께를 갖더라도 누설전류를 감소시킨다. 도 8을 참조하면, 상기 제2 실험예(DA2)의 누설전류는 약 1.6×10-7A/㎠(복수 번의 실험중 중간값)로 상기 제1 실험예(DA1)의 누설전류, 약 4.8×10-7A/㎠(복수 번의 실험중 중간값)의 1/3에 해당한다.
상기 제3 실험예(DA3) 및 상기 제4 실험예(DA4)의 배리어막은 실리콘 질화막이다. 상기 제3 실험예(DA3)의 배리어막의 두께는 300㎚이고, 약 245도의 화학 기상 증착 공정에 의해 형성된다. 상기 제4 실험예(DA4)의 배리어막의 두께는 200㎚이고, 약 373도의 화학 기상 증착 공정에 의해 형성된다.
도 8에 도시된 것과 같이, 상기 제4 실험예(DA4)의 배리어막은 고온의 화학 기상 증착 공정에 의해 형성되기 때문에 상기 제3 실험예(DA3)의 배리어막보다 작은 두께를 갖더라도 누설전류를 감소시킨다. 도 8을 참조하면, 상기 제3 실험예(DA3)의 누설전류는 약 1.3×10-7A/㎠(복수 번의 실험중 중간값)이고, 상기 제4 실험예(DA4)의 누설전류는 약 1.5×10-9A/㎠(복수 번의 실험중 중간값)이다.
도 8에 따르면, 고온의 화학 기상 증착 공정에 의해 형성된 배리어막은 저온의 화학 기상 증착 공정에 의해 형성된 배리어막보다 높은 누설전류 방지율을 갖는다. 따라서, 본 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 제2 배리어막(BL2)은 상기 제1 배리어막(BL1)의 두께보다 작은 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 제2 배리어막(BL2)의 두께는 약 300㎚ 이하일 수 있다.
상기 전기습윤 표시장치가 상기 제2 배리어막(BL2)을 구비하더라도, 상기 제2 배리어막(BL2)의 두께가 얇기 때문에 상기 구동전압의 증가폭은 작다.
아래에 첨부된 표 1은 상기 제1 배리어막(BL1)만을 구비한 전기습윤 표시장치의 누설전류와 상기 제1 배리어막(BL1)과 상기 제2 배리어막(BL2)을 모두 구비한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 누설전류를 나타낸다.
상기 제1 배리어막(BL1)은 100㎚의 실리콘 질화막, 50㎚의 실리콘 산화막, 350㎚의 실리콘 질화막을 포함한다. 상기 막들은 245도의 화학 기상 증착공정에 의해 순차적으로 증착되었다. 상기 제2 배리어막(BL2)은 실리콘 질화막으로 250㎚이고, 373도의 화학 기상 증착공정에 의해 형성되었다.
표 1에 나타난 누설전류들은 전기습윤 표시장치의 서로 다른 위치들에 따라 측정되었다. 상기 제1 배리어막(BL1)만을 구비한 전기습윤 표시장치는 4개의 위치에서 측정되었고, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치는 16개의 위치에서 측정되었다.
공통전극 공통전극/
제2 배리어막		 공통전극/
제2 배리어막		 공통전극/
제2 배리어막		 공통전극/
제2 배리어막
화소전극/
제1 배리어막		 1.45×10-8 6.31×10-10 9.52×10-10 9.30×10-9 1.48×10-9
화소전극/
제1 배리어막		 9.68×10-8 6.67×10-10 8.27×10-10 1.01×10-8 1.8×10-9
화소전극/
제1 배리어막		 6.94×10-8 6.32×10-10 2.16×10-9 2.81×10-9 3.08×10-9
화소전극/
제1 배리어막		 1.87×10-8 7.37×10-10 2.33×10-9 1.13×10-8 3.07×10-9
상기 표 1에 나타난 것과 같이, 상기 제1 배리어막(BL1)만을 구비한 전기습윤 표시장치는 본 실시예에 따른 전기습윤 표시장치보다 전반적으로 큰 누설전류를 갖는다. 상기 제1 배리어막(BL1)만을 구비한 전기습윤 표시장치는 본 실시예에 따른 전기습윤 표시장치보다 최대 100배의 누설전류를 갖는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
BS1 : 제1 베이스 기판 BS2 : 제2 베이스 기판
EL1 : 화소전극 EL2 : 공통전극
FL1 : 제1 유체 FL2 : 제2 유체
HPL : 소수성막 WL : 격벽

Claims (19)

  1. 제1 전극이 배치된 제1 베이스 기판;
    상기 제1 전극을 커버하는 제1 배리어막;
    상기 제1 베이스 기판과 이격되어 배치되고, 제2 전극이 배치된 제2 베이스 기판;
    상기 제2 전극을 커버하는 제2 배리어막 - 상기 제2 배리어막은 상기 제1 배리어막보다 더 큰 밀도를 갖거나 또는 상기 제1 배리어막보다 더 높은 온도에서 수행되는 화학 기상 증착공정을 이용하여 형성되고, 또는 상기 제2 배리어막은 상기 제1 배리어막보다 더 큰 밀도를 갖고 상기 제1 배리어막보다 더 높은 온도에서 수행되는 화학 기상 증착공정을 이용하여 형성됨 -;
    상기 제1 베이스 기판과 상기 제2 베이스 기판 사이에 배치되고, 상기 제1 전극에 대응하는 화소영역을 구획하는 격벽; 및
    상기 제1 베이스 기판과 상기 제2 베이스 기판 사이에 배치되고, 서로 혼합되지 않는 극성 유체와 비극성 유체를 포함하는 전기습윤층을 포함하는 전기습윤 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 배리어막 상에 배치된 소수성막을 더 포함하는 전기습윤 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 배리어막은 상기 제1 전극을 커버하는 무기막 및 상기 무기막 상에 배치된 유기막을 포함하고,
    상기 제2 배리어막은 무기막인 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 하측에 배치된 유기막을 더 포함하는 전기습윤 표시장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 유기막은 레드, 그린, 블루 중 어느 하나의 컬러를 갖는 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 배리어막은 무기막인 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 배리어막은 무기막인 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 배리어막은 적층된 복수 개의 막들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 배리어막의 상기 복수 개의 막들 중 어느 하나는 무기막인 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 무기막은 실리콘산화물, 실리콘질화물, 또는 알루미나인 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 배리어막의 상기 복수 개의 막들 중 다른 하나는 유기막인 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 배리어막은 적층된 복수 개의 막들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 배리어막의 상기 복수 개의 막들 중 어느 하나는 무기막인 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 무기막은 실리콘산화물, 실리콘질화물, 또는 알루미나인 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 배리어막의 상기 복수 개의 막들 중 다른 하나는 유기막인 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 격벽은 친수성을 갖는 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 배리어막의 두께는 300㎚ 이상이고 500㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 배리어막의 두께는 300㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
  19. 삭제
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