KR102007481B1 - 전기습윤 디스플레이 소자, 이의 구동 방법 및 제조 방법 - Google Patents

전기습윤 디스플레이 소자, 이의 구동 방법 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

전기 습윤 디스플레이 소자는 서로 마주하게 이격 배치된 제1기판과 제2기판; 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 영역으로, 픽셀 영역과 레저버(reservoir) 영역을 구비하는 셀 영역; 상기 셀 영역에 배치되어 전기 습윤 원리에 따라 유동하는 것으로, 전도성의 제1유체 및 상기 제1유체와 섞이지 않으며 비전도성인 제2유체; 상기 픽셀 영역을 온/오프 구동하는 것으로, 절연물질로 코팅된 픽셀 전극과, 상기 레저버 영역내로 상기 제1유체 또는 제2유체의 유입을 촉진하기 위해, 절연물질로 코팅된 적어도 하나의 레저버 전극을 구비하는 전극부;를 포함한다.

Description

전기습윤 디스플레이 소자, 이의 구동 방법 및 제조 방법{Electrowetting display device, method of driving the same and method of manufacturing the electrowetting display device}
본 개시는 전기습윤 디스플레이 및 이의 구동 방법에 대한 것이다.
습윤(wetting)이란 고체, 액체, 기체가 서로 접할 때 고체와 액체의 경계를 이루는 면이 증가하는 현상으로, 고체-액체간 뿐만 아니라 서로 섞이지 않는 두 액체간에도 일어나는 현상이다. 전기습윤(electrowetting) 현상은 습윤 현상의 한 종류로써 전도성 액적(liquid droplet)이 고체 표면에 접촉하여 이루는 접촉각(contact angle)이 인가 전압에 의해 변화하는 현상을 말한다.　예를 들어, 전압을 인가하지 않은 상태에서 소수성 절연체로 코팅된 전극 위에 놓인 액적은 액체 분자간 인력이 액체-고체 분자간 인력보다 크기 때문에 액체-고체간 접촉면적을 최소화하려는 힘(계면장력, interfacial tension)이 작용하고 고체, 액체, 기체 3상의 각 계면장력에 의해 90° 이상의 접촉각을 가져 둥근 형태를 유지하게 된다. 반면, 전도성 액적과 소수성 절연체로 코팅된 전극 사이에 전압을 인가하면 액적과 고체 표면간에 전기적 인력(electrostatic attraction)이 발생하여 액적의 접촉각이 감소하게 되어 액적이 퍼지게 된다. 이 때, 인가 전압의 크기 조절로 액적의 퍼짐 정도, 즉 접촉각의 조절이 가능하다.
이와 같은 원리를 이용하여, 단위 픽셀에 절연체로 코팅된 전극을 형성하고, 오일과 전해질을 넣은 후, 인가 전압을 조절하여 픽셀을 온/오프 할 수 있다.
본 개시는 전기습윤 디스플레이 소자, 이의 구동방법 및 제조방법에 관한 것이다.
일 유형에 따르는 전기 습윤 디스플레이 소자는 서로 마주하게 이격 배치된 제1기판과 제2기판; 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 영역으로, 픽셀 영역과 레저버(reservoir) 영역을 구비하는 셀 영역; 상기 셀 영역에 배치되어 전기 습윤 원리에 따라 유동하는 것으로, 전도성의 제1유체 및 상기 제1유체와 섞이지 않으며 비전도성인 제2유체; 상기 픽셀 영역을 온/오프 구동하는 것으로, 절연물질로 코팅된 픽셀 전극과, 상기 레저버 영역내로 상기 제1유체 또는 제2유체의 유입을 촉진하기 위해, 절연물질로 코팅된 적어도 하나의 레저버 전극을 구비하는 전극부;를 포함한다.
상기 전극부는 상기 제2기판의 하면에 배치된 공통전극;을 더 포함한다.
상기 픽셀 전극은 상기 제1기판 상에 상기 픽셀 영역에 마주하는 위치에 배치되고, 상기 레저버 전극은 상기 제1기판 상에, 상기 레저버 영역에 마주하는 위치에 배치될 수 있다.
상기 전기 습윤 디스플레이 소자는 상기 제1기판 상에 형성되어, 상기 셀 영역을 정의하는 격벽부를 더 포함할 수 있다.
상기 격벽부는 상기 셀 영역의 바깥쪽을 향하는 제1면과 상기 셀 영역을 향하는 제2면과 상기 제1면과 제2면을 연결하며 상기 셀 영역의 위쪽을 향하는 제3면을 구비하고, 상기 레저버 영역은 상기 제1면과 상기 제2면 사이의 영역에 형성될 수 있다.
상기 격벽부는 상기 제1면을 가지는 제1벽과, 상기 제1벽과 이격되고 상기 제2면을 가지는 제2벽과, 상기 제1벽과 상기 제2벽을 연결하며, 상기 제3면을 가지는 제3벽을 포함하며, 상기 레저버 영역은 상기 제1벽, 제2벽 및 제3벽으로 둘러싸인 공간에 마련될 수 있다.
상기 제2벽은 상기 셀 영역의 바닥으로부터 소정 거리로 이격되어 상기 제1유체와 제2유체가 상기 레저버 영역과 셀 영역 사이를 유동할 수 있는 통로가 형성된다.
상기 레저버 전극은 상기 제1기판 상의 영역으로부터 상기 제1벽을 따라 연장된 형상으로 형성될 수 있고, 상기 제3벽까지 더 연장 형성될 수 있다.
상기 제1유체는 투광성이고, 상기 제2유체는 광을 차단하는 성질을 가질 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1유체는 투광성의 전해질이고, 상기 제2유체는 블랙 염료가 혼합된 오일(oil)일 수 있다.
상기 제1기판 상에는 반사형 컬러 필터가 배치될 수 있다.
또는, 상기 전기 습윤 디스플레이 소자는 상기 제1기판의 하부에 마련된 백라이트(backlight) 장치; 상기 제2기판의 하면에 마련된 투과형 컬러 필터;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1유체는 투광성이고, 상기 제2유체는 특정 컬러의 광만을 투과시키는 성질을 가질 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1유체는 투광성 전해질이고, 상기 제2유체는 단색 염료가 혼합된 오일(oil)일 수 있다.
또한, 상기 전기 습윤 디스플레이 소자는 상기 제1기판의 하부에 마련된 백라이트(backlight) 장치;를 더 포함할 수 있다.
또한, 일 유형에 따르면, 상기 전기 습윤 디스플레이 소자를 구동하는 방법은 상기 제1유체와 상기 레저버 전극 사이에 전기적 인력을 형성하고, 상기 제1유체와 상기 픽셀 전극 사이에는 전기력을 형성하지 않음으로써, 상기 제1유체가 상기 레저버 영역내로 이동하는 제1모드; 및 상기 제1유체와 상기 픽셀 전극 사이에 전기적 인력을 형성하고, 상기 제1유체와 상기 레저버 영역 사이에는 전기력을 형성하지 않음으로써, 상기 제2유체가 상기 레저버 영역내로 이동하는 제2모드; 중 어느 한 모드가 선택적으로 구동될 수 있다.
상기 제1모드에서 상기 픽셀 영역이 광을 차단하고, 상기 제2모드에서 상기 픽셀 영역이 광을 투과시키도록, 상기 제1유체와 상기 제2유체가 정해질 수 있다.
또는, 상기 제1모드에서 상기 픽셀 영역이 특정 컬러의 광만을 투과시키고, 상기 제2모드에서 상기 픽셀 영역이 광을 투과시키도록, 상기 제1유체와 상기 제2유체가 정해질 수 있다.
상기 제1모드에서, 상기 제1유체와 상기 레저버 전극 사이에 전위차가 형성되도록 상기 제1유체와 상기 레저버 전극에 전위를 형성하고, 상기 픽셀 전극에 상기 제1유체와 동일한 전위를 형성할 수 있다.
상기 제2모드에서 상기 제1유체와 상기 픽셀 전극 사이에 전위차가 형성되도록 상기 제1유체와 상기 픽셀 전극에 전위를 형성하고, 상기 레저버 전극에 상기 제1유체와 동일한 전위를 형성할 수 있다.
또한, 일 유형에 따르면, 전기 습윤 디스플레이 소자 제조방법은 제1기판 상에 픽셀 전극과 레저버 전극을 형성하고, 상기 픽셀 전극과 레저버 전극을 덮는 절연물질층을 형성하는 단계; 상기 제1기판 상에, 픽셀 영역을 정의하는 것으로, 레저버 영역을 내부에 구비한 격벽부를 형성하여, 격벽부에 의해 정의되는 픽셀 영역과 격벽부 내부에 형성된 레저버 영역을 구비하는 셀 영역을 형성하는 단계; 상기 셀 영역에 전도성의 제1유체와 상기 제1유체와 섞이지 않고 비전도성의 제2유체를 배치하는 단계; 상기 셀 영역을 제2기판으로 덮는 단계;를 포함한다.
상기 셀 영역을 형성하는 단계는 상기 격벽부가 형성될 위치에, 형성하고자 하는 상기 레저버 영역에 대응하는 형상의 희생패턴층을 형성하는 단계; 상기 희생패턴층의 표면을 따라, 상기 희생패턴층의 물질에 대해 선택적 식각성을 가지는 물질로 격벽물질층을 형성하는 단계; 상기 희생패턴층을 제거하는 단계;를 포함한다.
상기 제2기판 상에는 공통전극층이 형성될 수 있다.
상기 제1유체는 투광성이고, 상기 제2유체는 광을 차단하거나, 또는, 특정 컬러의 광만을 투과시키는 성질을 가질 수 있고, 예를 들어, 상기 제1유체는 투광성 전해질이고, 상기 제2유체는 블랙 염료 또는 컬러 염료가 혼합된 오일(oil)일 수 있다.
상술한 전기 습윤 디스플레이 소자는 레저버 영역과 레저버 전극을 구비하여, 전기 습윤 구동하는 유체의 유동이 효율적이고, 이에 따라 픽셀 온/오프 동작이 보다 확실해진다.
또한, 이러한 레저버 영역은 픽셀 형성에 기여하지 않는 무효 영역, 예를 들어, 블랙 매트릭스 영역에 대응하는 위치에 형성되는 격벽부 내에 구비될 수 있으며, 개구율이 높아진다.
상술한 전기 습윤 디스플레이 소자 구동방법은 레저버 영역에 대한 유체의 유입/유출이 원활해지는 전압 인가 방법을 제시하고 있다.
상술한 전기 습윤 디스플레이 소자 제조방법에 따르면, 레저버 영역에 대응하는 형상으로 희생패턴층을 형성하고, 식각 선택성이 다른 물질로 희생패턴층의 표면에 격벽층을 형성한 후, 희생패턴층을 제거하는 방법을 사용하여, 레저버 영역이 용이하게 형성될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자의 개략적인 구조를 보이며, 각각 광이 차단되는 픽셀 오프 상태 및 광이 투과되는 픽셀 온 상태를 보인다.
도 2a 및 도 2b는 다른 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자의 개략적인 구조를 보이며, 각각 광이 차단되는 픽셀 오프 상태 및 광이 투과되는 픽셀 온 상태를 보인다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 7a 내지 도 7g는 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자의 제조 방법을 설명하는 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 전기습윤 디스플레이 소자, 이의 구동방법 및 제조방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에서 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자(100)의 개략적인 구조를 보이며, 각각 광이 차단되는 픽셀 오프 상태 및 광이 투과되는 픽셀 온 상태를 보인다.
도면들을 참조하면, 전기 습윤 디스플레이 소자(100)는 서로 마주하게 이격 배치된 제1기판(110)과 제2기판(190), 제1기판(110)과 상기 제2기판(190) 사이의 영역으로, 픽셀 영역(P)과 레저버(reservoir) 영역(R)을 구비하는 셀 영역(C), 셀 영역(C)에 배치되어 전기 습윤 원리에 따라 유동하는 것으로, 전도성의 제1유체(F1) 및 상기 제1유체(F1)와 섞이지 않으며 비전도성인 제2유체(F2), 픽셀 영역(P)을 온/오프 구동하는 것으로, 픽셀 전극(P)과, 레저버 영역(R)내로 제1유체(F1) 또는 제2유체(F2)의 유입을 촉진하기 위한 적어도 하나의 레저버 전극(R)을 구비하는 전극부를 포함한다.
본 실시예의 전기 습윤 디스플레이 소자(100)는 픽셀 형성에 기여하지 않는 영역에 레저버 영역(R)을 형성하여, 픽셀 온(on) 동작시 유색 또는 블랙을 나타내는 유체를 레저버 영역(R)으로 유입하여 개구율을 높일 수 있는 구성을 제시하고 있다.
구체적인 구성을 살펴보면 다음과 같다.
제1기판(110)상에, 픽셀 전극(143)과 레저버 전극(146)이 마련되고, 픽셀 전극(143)과 레저버 전극(146)을 덮는 절연물질층(149)이 형성된다. 픽셀 전극(143)은 픽셀 영역(P)에 마주하는 위치에 형성되고, 레저버 전극(146)은 레저버 영역(R)에 마주하는 위치에 형성된다.
제1기판(110)은 투명 플라스틱 소재, 글래스 소재 등으로 이루어질 수 있다. 픽셀 전극(143), 레저버 전극(146)은 투명 전극 재질이나, 또는 금속 재질로 형성될 수 있다.
격벽부(150)는 픽셀 영역(P)을 정의하기 위해 마련되는 것이다. 전기 습윤 디스플레이 소자(100)에서 격벽부(150)는 통상 화소 형성에 기여하지 않는 무효 영역에 형성된다. 이러한 무효 영역은 예를 들어, 컬러 필터(미도시)의 블랙 매트릭스 영역일 수 있고, 또한, 픽셀 전극(143) 구동을 위한 박막 트랜지스터(미도시)가 배치되는 영역이 된다. 본 실시예에서는 이러한 격벽부(150) 내부에 레저버 영역(R)을 형성하고 있다.
격벽부(150)는 셀 영역(C)의 바깥쪽을 향하는 제1면(150a)과, 셀 영역(C)을 향하는 제2면(150b)과, 제1면(150a)과 제2면(150b)을 연결하며 셀 영역(C)의 위쪽을 향하는 제3면(150c)을 구비한다. 레저버 영역(R)은 제1면(150a)과 제2면(150b) 사이의 영역에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 격벽부(150)는 제1면(150a)을 가지는 제1벽(151)과, 제1벽(151)과 이격되고 제2면(150b)을 가지는 제2벽(152)과, 제1벽(151)과 제2벽(152)을 연결하며 제3면(150c)을 가지는 제3벽(153)을 포함하며, 레저버 영역(R)은 제1벽(151), 제2벽(152) 및 제3벽(153)으로 둘러싸인 공간에 마련될 수 있다. 제2벽(152)은 셀 영역(C)의 바닥으로부터 소정 거리로 이격되어 있어 제1유체(F1)와 제2유체(F2)가 레저버 영역(R)과 셀 영역(C) 사이를 유동할 수 있는 통로(D)가 형성된다.
제1유체(F1)는 투광성이고, 제2유체(F2)는 광을 차단하는 성질을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1유체(F1)는 물과 같은 투광성의 전해질일 수 있고, 제2유체(F2)는 블랙 염료가 혼합된 오일(oil)일 수 있다.
또는, 제1유체(F1)는 투광성이고, 제2유체(F2)는 특정 컬러의 광만을 투과시키는 성질을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1유체(F1)는 물과 같은 투광성의 전해질일 수 있고, 제2유체(F2)는 단색 염료가 혼합된 오일(oil)일 수 있다.
제2기판(190)은 셀 영역(C)을 덮도록 마련되며, 제2기판(190)의 하면에는 공통전극층(170)이 형성될 수 있다. 제2기판(190)은 글래스 또는 투명 플라스틱 재질로 형성될 수 있고, 공통전극층(170)은 투명 전극 재질로 형성될 수 있다.
전기 습윤 디스플레이 소자(100)의 픽셀 온/오프를 구동하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
전기 습윤 디스플레이 소자(100)는 도 1a와 같이, 투광성의 제1유체(F1)가 레저버 영역(R)으로 이동한 제1모드 또는 도 1b와 같이, 블랙 또는 컬러를 나타내는 제2유체(F2)가 레저버 영역(R)으로 이동한 제2모드로 선택적으로 동작할 수 있다.
도 1a를 참조하면, 제1유체(F1)와 레저버 전극(146) 사이에 전기적 인력을 형성하고 제1유체(F1)와 픽셀 전극(143) 사이에는 전기력을 형성하지 않음으로써, 제1유체(F1)가 레저버 영역(R)내로 이동하게 된다. 또한, 제1유체(F1)와 픽셀 전극(143) 사이에는 아무런 전기력을 형성하지 않아 제1유체(F1)는 레저버 영역(R)내에 잘 유지된다. 제1유체(F1)와 레저버 전극(146) 사이에 전기적 인력이 작용하므로, 상대적으로, 제2유체(F2)는 제1유체(F1)의 유동에 밀려 전체적으로 픽셀 영역(P)에 위치하게 된다. 이에 따라, 픽셀 영역(P)은 제2유체(F2)의 컬러를 나타내게 된다.
이러한 제1모드를 형성하기 위해, 제1유체(F1)와 레저버 전극(146) 사이에 전위차가 형성되도록 제1유체(F1)와 레저버 전극(146)에 전위를 형성하고, 픽셀 전극(143)에 제1유체(F1)와 동일한 전위를 형성한다. 예를 들어, 제1유체(F1)와 접하는 공통 전극층(170)에 +15V, 레저버 전극(146)에 -15V의 전위를 형성하고, 픽셀 전극(143)에는 공통 전극층(170)가 동일하게, +15V의 전위를 형성할 수 있다. 다만, 여기서 전위를 나타내는 구체적인 수치는 예시적인 것이다.
도 1b를 참조하면, 제1유체(F1)와 픽셀 전극(143) 사이에 전기적 인력을 형성하고, 제1유체(F1)와 레저버 영역(R) 사이에는 전기력을 형성하지 않음으로써, 제1유체(F1)가 픽셀 영역(P)내에 배치되고, 제2유체(F2)는 상대적으로, 제1유체(F1)의 유동에 밀려 레저버 영역(R)내로 대부분 이동하게 된다. 또한, 제1유체(F1)와 레저버 전극 사이에는 아무런 전기력을 형성하지 않아 제1유체(F1)는 전체적으로 셀 영역(C)내에 위치되고 이러한 상태가 잘 유지되고, 마찬가지로, 제2유체(F2)는 전체적으로 레저버 영역(R)내의 위치에 잘 유지된다. 이에 따라 픽셀 영역(P)에는 투명한 제1유체(F1)만이 배치되어 투명한 상태가 된다.
이러한 제2모드를 형성하기 위해, 제1유체(F1)와 픽셀 전극(143) 사이에 전위차가 형성되도록 제1유체(F1)와 픽셀 전극(143)에 전위를 형성하고, 레저버 전극(146)에 제1유체(F1)와 동일한 전위를 형성한다. 예를 들어, 제1유체(F1)와 접하는 공통 전극층(170)에 +15V, 픽셀 전극(143)에 -15V의 전위를 형성하고, 레저버 전극(146)에는 공통 전극층(170)과 동일하게, +15V의 전위를 형성할 수 있다. 다만, 여기서 전위를 나타내는 구체적인 수치는 예시적인 것이다.
도 2a 및 도 2b는 다른 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자(101)의 개략적인 구조를 보이며, 각각 광이 차단되는 픽셀 오프 상태 및 광이 투과되는 픽셀 온 상태를 보인다.
본 실시예는 레저버 전극(147)이 제1기판(110) 상의 영역으로부터 제1벽(151)을 따라 연장된 형상으로 형성된 점에서 도 1a 및 도 1b에서 설명한 전기 습윤 디스플레이 소자(100)와 차이가 있다.
이와 같은 형태의 레저버 전극(147)은 레저버 영역(R)으로 제1유체(F1)를 유입하는 효율을 보다 높일 수 있도록 제시되는 것이다. 레저버 전극(147)은 제3벽(153)까지 연장형성 될 수 있고, 도시된 바와 같이, 제3벽(153)에 걸쳐 제2벽(152)까지 연장 형성될 수 있으며, 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자(200)의 개략적인 구조를 보인다.
제1기판(210) 상에는 각각 절연물질층(249)으로 덮힌 픽셀 전극(243)과 레저버 전극(246), 레저버 영역(R)이 내부에 형성된 격벽부(250)로 이루어진 복수의 셀 영역이 형성되어 있다. 셀 영역에는 제1유체(F1), 제2유체가 배치된다. 본 실시예에서 제2유체는 단색 염료를 함유하는 형태로 형성되고 있다. 즉, 제1유체(F1)는 물과 같은 투광성 전해질, 제2유체(FR)(FG)(FB)는 단색 염료가 혼합된 오일로 형성할 수 있다. 또한, 인접하는 셀 영역이 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 표시할 수 있도록 제2유체(FR)(FG)(FB)가 마련된다.
복수의 셀 영역은 공통전극층(270)이 형성된 제2기판(290)으로 밀봉될 수 있다.
도시된 구조에서, 하나의 셀 영역마다 두 개의 레저버 영역(R)이 구비되는 형태로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이고, 하나의 셀 영역에 하나의 레저버 영역(R)이 구비되도록 격벽부(250)의 구성이 단순화될 수도 있다. 또한, 모든 레저버 영역(R)에 레저버 전극(146)이 구비된 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이고, 일부에만 레저버 전극(146)이 구비될 수도 있다.
이러한 전기 습윤 디스플레이 소자(200)는 외부광(A)을 이용하여 화상을 형성하는 반사형 디스플레이 소자로 동작할 수 있다. 이를 위하여, 픽셀 전극(246)이 반사 금속 물질로 형성될 수 있고, 또는, 하부에 반사판(미도시)이 더 구비될 수도 있다. 반사판이 구비되는 경우, 픽셀 전극(246)은 투명 전극 물질로 형성될 수도 있다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자(201)의 개략적인 구조를 보인다.
본 실시예에서 제2유체(F2)는 블랙 염료를 함유하는 형태이다. 즉, 제1유체(F1)는 물과 같은 투광성 전해질, 제2유체(F2)는 블랙 염료가 혼합된 오일로 형성할 수 있다.
또한, 제1기판(210) 상에는 반사형 컬러 필터(220)가 배치된다. 반사형 컬러 필터(220)는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 파장 대역의 광을 반사시키는 광결정층(220R)(220G)(220B)을 포함하는 구성일 수 있다. 이 경우, 픽셀 전극(243)은 투명 전극 재질로 형성된다.
이러한 전기 습윤 디스플레이 소자(201)는 외부광(A)을 이용하여 화상을 형성하는 반사형 디스플레이 소자로 동작할 수 있다.
도시된 구조에서, 하나의 셀 영역마다 두 개의 레저버 영역(R)이 구비되는 형태로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이고, 하나의 셀 영역에 하나의 레저버 영역(R)이 구비되도록 격벽부(250)의 구성이 단순화될 수도 있다. 또한, 모든 레저버 영역(R)에 레저버 전극(246)이 구비된 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이고, 일부에만 레저버 전극(246)이 구비될 수도 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자(300)의 개략적인 구조를 보인다.
본 실시예는 화상 형성을 위한 광을 제공하는 백라이트 장치(305)가 더 구비된 점에서 전술한 실시예들과 차이가 있다.
제1기판(310) 상에는 각각 절연물질층(349)으로 덮힌 픽셀 전극(343)과 레저버 전극(346), 레저버 영역(R)이 내부에 형성된 격벽부(350)로 이루어진 복수의 셀 영역이 형성되어 있다. 셀 영역에는 제1유체(F1), 제2유체가 배치된다. 본 실시예에서 제2유체는 단색 염료를 함유하는 형태로 형성되고 있다. 즉, 제1유체(F1)는 물과 같은 투광성 전해질, 제2유체(FR)(FG)(FB)는 단색 염료가 혼합된 오일로 형성할 수 있다. 또한, 인접하는 셀 영역이 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 표시할 수 있도록 제2유체(FR)(FG)(FB)가 마련된다.
복수의 셀 영역은 공통전극층(370)이 형성된 제2기판(390)으로 밀봉될 수 있다.
제1기판(310)의 하부에는 화상 형성을 위한 광을 제공하는 백라이트 장치(305)가 마련되며, 각 셀 영역에서 이를 온/오프 변조하여 화상을 형성한다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자(301)의 개략적인 구조를 보인다.
본 실시예는 백라이트 장치(305)를 구비하는 투과형 디스플레이 장치이며, 각각의 셀 영역에서, 제1유체(F1)는 물과 같은 투광성 전해질, 제2유체(F2)는 블랙 염료가 혼합된 오일로 형성되어 있다.
제2기판(390) 상에는 컬러 형성을 위한 투과형 컬러 필터(380)가 더 형성되어 있다. 구체적으로, 제2기판(390) 상에는 컬러 영역(380R)(380G)(380B)을 구비한 투과형 컬러 필터(380), 절연층(375), 공통전극층(370)이 형성되어 있다.
도 5 및 도 6의 전기 습윤 디스플레이 소자(300)(301)도 하나의 셀 영역에 하나의 레저버 영역(R)이 구비되도록 격벽부(350)의 구성이 단순화될 수도 있다. 또한, 모든 레저버 영역(R)에 레저버 전극(346)이 구비된 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이고, 일부에만 레저버 전극(346)이 구비될 수도 있다.
또한, 도 3 내지 도 6의 실시예들은 레저버 전극(246)(346)의 형상을 도 1a의 레저버 전극(146)의 형태로 도시하였으나, 도 2a에 도시된 레저버 전극(147)의 형태로 변경되는 것도 가능하다.
도 7a 내지 도 7f는 실시예에 따른 전기 습윤 디스플레이 소자의 제조 방법을 설명하는 도면들이다.
도 7a를 참조하면, 먼저, 제1기판(110) 상에 픽셀 전극(143)과 레저버 전극(146)을 형성하고, 픽셀 전극(143)과 레저버 전극(146)을 덮는 절연물질층(149)을 형성한다.
다음, 도 7b 내지 도 7e는 픽셀 영역을 정의하는 격벽부를 형성하며, 또한, 격벽부의 내부에 레저버 영역이 구비되는 구조를 형성하는 과정을 예시적으로 보인다.
도 7b 를 참조하면, 격벽부가 형성될 위치에, 형성하고자 하는 레저버 영역에 대응하는 형상의 희생패턴층(SL)을 형성한다. 희생패턴층(SL)은 도시된 바와 같이 픽셀 영역을 향한 쪽에 단차진 면을 가지는 형태가 될 수 있다.
도 7c 및 도 7d는 희생패턴층(SL)의 표면을 따라, 희생패턴층(SL)의 물질에 대해 선택적 식각성을 가지는 물질로 격벽부(150)를 형성하는 단계를 보인다.
도 7c와 같이, 희생패턴층(SL)을 이루는 물질에 대해 선택적 식각성을 가지는 포토리지스트 물질(PR)을 제1기판(110) 상에 희생패턴층(SL) 전체를 덮도록 형성하고, 도 7d와 같이 마스크(M)를 사용하여, 포토리지스트 물질(PR) 중 격벽부(150)가 될 부분을 제외한 영역에 광을 조사한다. 여기서, 노광되는 위치는 예시적인 것이고, 포토리지스트 물질(PR)인 네거티브(nagetive) 포토리지스트 인 경우 노광되는 위치는 격벽부(150)가 될 부분의 포토리지스트 물질(PR) 위치로 뒤바뀔 수도 있다.
다음, 포토리지스트 물질(PR) 중 노광된 부분을 현상액을 사용하여 제거하면, 도 7e와 같이 격벽부(150) 형상이 형성되고, 희생패턴층(SL)을 선택적으로 식각하면 도 7f와 같이 내부에 레저버 영역(R)이 형성된 격벽부(150) 구조가 완성된다.
다음, 셀 영역에 전도성의 제1유체(F1)와 상기 제1유체(F1)와 섞이지 않고 비전도성의 제2유체(F2)를 배치한다. 제1유체(F1)는 투광성이고, 제2유체(F2)는 광을 차단하거나, 또는, 특정 컬러의 광만을 투과시키는 성질을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1유체(F1)는 투광성 전해질이고, 제2유체는 블랙 염료 또는 컬러 염료가 혼합된 오일(oil)일 수 있다.
다음, 셀 영역을 제2기판(190)으로 덮는다. 제2기판(190) 상에는 제1유체(F1)에 전압을 인가할 수 있도록 공통전극층(170)이 형성될 수 있다.
도 7g와 같이, 셀 영역(C)이 픽셀 영역(P)과, 격벽부(150) 내부에 형성된 레저버 영역(R)을 구비하는 전기 습윤 디스플레이 소자(100)가 제조된다.
이러한 본원 발명인 전기 습윤 디스플레이 소자, 이의 구동방법 및 제조방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 101, 200, 201, 300, 301...전기 습윤 디스플레이 소자
110, 210, 310... 제1기판 143, 243, 343...픽셀 전극
146, 147, 246, 346,...레저버 전극 149, 249, 349...절연물질층
150...격벽부 151...제1벽
152...제2벽 153...제3벽
170, 270, 370...공통전극층 220...반사형 컬러 필터
305...백라이트 장치 380...투과형 컬러필터
P...픽셀 영역 R...레저버 영역
C...셀 영역

Claims (26)

  1. 서로 마주하게 이격 배치된 제1기판과 제2기판;
    상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 영역으로, 픽셀 영역과 레저버(reservoir) 영역을 구비하는 셀 영역;
    상기 셀 영역에 배치되어 전기 습윤 원리에 따라 유동하는 것으로, 전도성의 제1유체 및 상기 제1유체와 섞이지 않으며 비전도성인 제2유체;
    상기 픽셀 영역을 온/오프 구동하는 것으로,
    절연물질로 코팅된 픽셀 전극과, 상기 레저버 영역내로 상기 제1유체 또는 제2유체의 유입을 촉진하기 위해, 절연물질로 코팅된 적어도 하나의 레저버 전극을 구비하는 전극부; 및
    상기 제1기판 상에 형성되어, 상기 셀 영역을 정의하는 격벽부;를 포함하며,
    상기 격벽부는
    상기 상기 셀 영역의 바깥쪽을 향하는 제1면을 가지는 제1벽과, 상기 제1벽과 이격되고 상기 셀 영역을 향하는 제2면을 가지는 제2벽과, 상기 제1벽과 상기 제2벽을 연결하며 상기 상기 셀 영역의 위쪽을 향하는 제3면을 가지는 제3벽을 포함하며,
    상기 레저버 영역은 상기 제1벽, 제2벽 및 제3벽으로 둘러싸인 공간에 마련되는, 전기 습윤 디스플레이 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는
    상기 제2기판의 하면에 배치된 공통전극;을 더 포함하는 전기 습윤 디스플레이 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 픽셀전극은 상기 제1기판 상에 상기 픽셀 영역에 마주하는 위치에 배치되고,
    상기 레저버 전극은 상기 제1기판 상에, 상기 레저버 영역에 마주하는 위치에 배치되는 전기 습윤 디스플레이 소자.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2벽은 상기 셀 영역의 바닥으로부터 소정 거리로 이격되어, 상기 제1유체와 제2유체가 상기 픽셀 영역과 상기 레저버 영역 사이를 유동할 수 있는 통로가 형성되는 전기 습윤 디스플레이 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 레저버 전극은
    상기 제1기판 상의 영역으로부터 상기 제1벽을 따라 연장된 형상으로 형성되는 전기 습윤 디스플레이 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 레저버 전극은
    상기 제3벽까지 연장 형성된 전기 습윤 디스플레이 소자.
  10. 제1항 내지 제3항, 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1유체는 투광성이고, 상기 제2유체는 광을 차단하는 성질을 갖는 전기 습윤 디스플레이 소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1유체는 투광성의 전해질이고, 상기 제2유체는 블랙 염료가 혼합된 오일(oil)인 전기 습윤 디스플레이 소자.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1기판 상에는 반사형 컬러 필터가 배치된 전기 습윤 디스플레이 소자.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1기판의 하부에 마련된 백라이트(backlight) 장치;
    상기 제2기판의 하면에 마련된 투과형 컬러 필터;를 더 포함하는 전기 습윤 디스플레이 소자.
  14. 제1항 내지 제3항, 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1유체는 투광성이고, 상기 제2유체는 특정 컬러의 광만을 투과시키는 성질을 갖는 전기 습윤 디스플레이 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1유체는 투광성 전해질이고, 상기 제2유체는 단색 염료가 혼합된 오일(oil)인 전기 습윤 디스플레이 소자.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1기판의 하부에 마련된 백라이트(backlight) 장치;를 더 포함하는 전기 습윤 디스플레이 소자.
  17. 제1항의 전기 습윤 디스플레이 소자를 구동하는 방법에 있어서,
    상기 제1유체와 상기 레저버 전극 사이에 전기적 인력을 형성하고, 상기 제1유체와 상기 픽셀 전극 사이에는 전기력을 형성하지 않음으로써, 상기 제1유체가 상기 레저버 영역내로 이동하는 제1모드; 및
    상기 제1유체와 상기 픽셀 전극 사이에 전기적 인력을 형성하고, 상기 제1유체와 상기 레저버 영역 사이에는 전기력을 형성하지 않음으로써, 상기 제2유체가 상기 레저버 영역내로 이동하는 제2모드; 중 어느 한 모드가 선택적으로 구동되는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1모드에서 상기 픽셀 영역이 광을 차단하고, 상기 제2모드에서 상기 픽셀 영역이 광을 투과시키도록, 상기 제1유체와 상기 제2유체를 정하는 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1모드에서 상기 픽셀 영역이 특정 컬러의 광만을 투과시키고, 상기 제2모드에서 상기 픽셀 영역이 광을 투과시키도록, 상기 제1유체와 상기 제2유체를 정하는 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제1모드에서
    상기 제1유체와 상기 레저버 전극 사이에 전위차가 형성되도록 상기 제1유체와 상기 레저버 전극에 전위를 형성하고,
    상기 픽셀 전극에 상기 제1유체와 동일한 전위를 형성하는 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 제2모드에서,
    상기 제1유체와 상기 픽셀 전극 사이에 전위차가 형성되도록 상기 제1유체와 상기 픽셀 전극에 전위를 형성하고,
    상기 레저버 전극에 상기 제1유체와 동일한 전위를 형성하는 방법.
  22. 제1기판 상에 픽셀 전극과 레저버 전극을 형성하고, 상기 픽셀 전극과 레저버 전극을 덮는 절연물질층을 형성하는 단계;
    상기 제1기판 상에, 픽셀 영역을 정의하는 것으로, 레저버 영역을 내부에 구비한 격벽부를 형성하여, 격벽부에 의해 정의되는 픽셀 영역과 격벽부 내부에 형성된 레저버 영역을 구비하는 셀 영역을 형성하는 단계;
    상기 셀 영역에 전도성의 제1유체와 상기 제1유체와 섞이지 않고 비전도성의 제2유체를 배치하는 단계;
    상기 셀 영역을 제2기판으로 덮는 단계;를 포함하며,
    상기 셀 영역을 형성하는 단계는
    상기 격벽부가 형성될 위치에, 형성하고자 하는 상기 레저버 영역에 대응하는 형상의 희생패턴층을 형성하는 단계;
    상기 희생패턴층의 표면을 따라, 상기 희생패턴층의 물질에 대해 선택적 식각성을 가지는 물질로 격벽물질층을 형성하는 단계;
    상기 희생패턴층을 제거하는 단계;를 포함하는 전기 습윤 디스플레이 소자 제조방법.
  23. 삭제
  24. 제22항에 있어서,
    상기 제2기판 상에는 공통전극층이 형성되는 전기 습윤 디스플레이 소자 제조방법.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 제1유체는 투광성이고,
    상기 제2유체는 광을 차단하거나, 또는, 특정 컬러의 광만을 투과시키는 성질을 갖는 전기 습윤 디스플레이 소자 제조방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제1유체는 투광성 전해질이고,
    상기 제2유체는 블랙 염료 또는 컬러 염료가 혼합된 오일(oil)인 전기 습윤 디스플레이 소자 제조방법.
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