KR102027586B1

KR102027586B1 - 전기습윤 표시장치 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR102027586B1
Application number: KR1020120085831A
Authority: KR
Inventors: 권성규; 이상명; 김관하; 김성환
Original assignee: 리쿠아비스타 비.브이.
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2019-10-02
Also published as: KR20140019905A; US20140036341A1; US8885243B2

Abstract

전기습윤 표시장치는 제1 베이스 기판, 제1 베이스 기판과 마주하는 제2 베이스 기판, 제1 베이스 기판 상에 구비된 제1 전극, 제2 베이스 기판 상에 구비되어 제1 전극과 마주하는 제2 전극, 제1 및 제2 전극 사이에 개재되어 저장 영역을 정의하는 격벽, 제1 전극 상에 구비된 소수성막, 제2 전극 상에 구비된 친수성막, 및 저장 영역 내에서 서로 섞이지 않으며, 적어도 하나가 극성을 갖는 제1 및 제2 유체를 포함한다. 친수성막은 제1 및 제2 유체 중 소수성 물질로 이루어진 유체로부터 분리된 입자들이 다시 유체에 머지될 수 있도록 한다. 따라서, 각 화소 내에서 유체의 양의 변동을 방지할 수 있다.

Description

전기습윤 표시장치 및 이의 제조 방법{ELECTROWETTING DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 전기습윤 표시장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개선된 표시 특성을 갖는 전기습윤 표시장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

전기습윤(Electrowetting) 현상이란 유체에 인가되는 전압에 의해 표면 장력이 변화되어 유체의 이동 또는 변형을 초래하는 현상을 말한다. 구체적으로, 이러한 전기습윤 현상을 이용한 표시장치를 전기습윤 표시장치라고 한다.

전기습윤 표시장치는 편광판을 사용하지 않으므로 광의 투과 및 반사 효율이 우수하고, 전력 소모가 적고 응답속도가 빠르다는 장점이 있다. 따라서, 이러한 전기습윤 현상을 이용한 차세대 표시장치에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.

본 발명의 목적은 유체의 분리 현상으로 인한 빛샘을 방지할 수 있는 전기습윤 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 전기습윤 표시장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 전기습윤 표시장치는 제1 베이스 기판; 상기 제1 베이스 기판과 마주하는 제2 베이스 기판; 상기 제1 베이스 기판 상에 구비된 제1 전극; 상기 제2 베이스 기판 상에 구비되어 상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극; 상기 제1 및 제2 전극 사이에 개재되어 저장 영역을 정의하는 격벽; 상기 제1 전극 상에 구비된 소수성막; 상기 제2 전극 상에 구비된 친수성막; 및 상기 저장 영역 내에서 서로 섞이지 않으며, 적어도 하나가 극성을 갖는 제1 및 제2 유체를 포함한다.

본 발명에 따른 전기습윤 표시장치의 제조 방법은 제1 베이스 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 제2 베이스 기판 상에 제2 전극을 형성하는 단계; 상기 제2 전극 상에 친수성막을 형성하는 단계; 상기 친수성막과 상기 제1 전극 사이에 저장 영역을 정의하는 격벽을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 구비된 소수성막을 형성하는 단계; 및 상기 저장 영역 내에서 서로 섞이지 않으며, 적어도 하나가 극성을 갖는 제1 및 제2 유체를 형성하는 단계를 포함한다.

이와 같은 전기습윤 표시장치 및 이의 제조 방법에 따르면, 친수성막은 제1 및 제2 유체 중 소수성 물질로 이루어진 유체로부터 분리된 입자들이 다시 유체에 머지될 수 있도록 한다.

또한, 격벽은 친수성막과 동일 물질로 이루어지고, 셀갭을 40㎛이하로 유지시킨다. 따라서, 상기 분리된 입자들이 다시 유체에 머지될 수 있도록 한다.

상기 격벽은 화소들의 저장 영역을 밀폐시킴으로써, 각 화소 내에서 유체의 양의 변동을 방지할 수 있다. 이로써, 외부 충격에 의해서 각 화소 내에 구비된 유체의 양에 변동이 발생하여, 특정 화소에서 빛샘 현상이 나타나는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 평면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 절단선 I-I'을 따라 절단한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 제1 유체로부터 분리된 오일 입자가 제1 유체로 다시 머지(merge) 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 단면도이다
도 7은 도 6에 도시된 공통 전극과 친수성막을 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 단면도이다
도 10은 도 9에 도시된 친수성막을 나타낸 평면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 단면도이다.
도 12a 내지 도 12g는 도 9에 도시된 표시패널의 제조방법을 설명하는 평면도이다.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시패널의 제조 과정을 나타낸 단면도들이다.

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.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 전기습윤(Electrowetting) 표시장치(100)는 표시패널(110), 게이트 드라이버(120) 데이터 드라이버(130), 및 타이밍 컨트롤러(140)를 포함한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 전기습윤 표시장치(100)를 표시장치라 한다.

상기 타이밍 컨트롤러(140)는 상기 표시장치(100)의 외부로부터 영상신호(RGB) 및 제어신호(CS)를 수신한다. 상기 타이밍 컨트롤러(140)는 상기 데이터 드라이버(130)와의 인터페이스 사양에 맞도록 상기 영상신호들(RGB)의 데이터 포맷을 변환하고, 변환된 영상신호들(R'G'B')을 상기 데이터 드라이버(130)로 제공한다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 제어신호(DCS), 예를 들어, 출력개시신호, 수평개시신호, 및 극성반전신호 등을 상기 데이터 드라이버(130)로 제공한다.

상기 타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 제어신호(GCS), 예를 들어, 수직개시신호, 수직클럭신호, 및 수직클럭바신호 등을 상기 게이트 드라이버(120)로 제공한다.

상기 게이트 드라이버(120)는 상기 타이밍 컨트롤러(140)로부터 제공되는 상기 게이트 제어신호(GCS)에 응답해서 게이트 신호들(G1~Gn)을 순차적으로 출력한다.

상기 데이터 드라이버(130)는 상기 타이밍 컨트롤러(140)로부터 제공되는 상기 데이터 제어신호(DCS)에 응답해서 상기 영상신호들(R'G'B')을 데이터 전압들(D1~Dm)로 변환하여 출력한다. 상기 출력된 데이터 전압들(D1~Dm)은 상기 표시패널(110)로 인가된다.

상기 표시패널(110)은 다수의 게이트 라인(GL1~GLn), 상기 게이트 라인들(GL1~GLn)과 교차하는 다수의 데이터 라인(DL1~DLm), 및 화소들(PX)을 포함한다.

상기 화소들(PX)은 동일한 구성 및 기능을 가지므로, 설명의 편의를 위하여 도 1에는 하나의 화소를 예로서 도시하였다.

각 화소(PX)는 박막 트랜지스터(TR), 액정 커패시터(Clc), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 상기 액정 커패시터(Clc)는 화소 전극 및 공통 전극을 구비하고, 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극 및 스토리지 전극을 구비한다.

상기 박막 트랜지스터(TR)는 상기 게이트 라인들(GL1~GLn) 중 대응하는 게이트 라인에 연결된 게이트 전극, 상기 데이터 라인들(DL1~DLm) 중 대응하는 데이터 라인에 연결된 소오스 전극 및 상기 화소 전극에 연결된 드레인 전극을 포함한다.

상기 게이트 라인들(GL1~GLn)은 상기 게이트 드라이버(120)에 연결되어, 상기 게이트 신호들(G1~Gn)을 수신한다. 상기 데이터 라인들(DL1~DLm)은 상기 데이터 드라이버(130)에 연결되어, 상기 데이터 드라이버(130)로부터 제공되는 상기 데이터 전압들(D1~Dm)을 수신한다.

각 화소(PX)의 상기 박막 트랜지스터(TR)는 대응하는 게이트 라인으로 공급되는 게이트 신호에 응답하여 턴-온되고, 대응하는 데이터 라인으로 공급된 데이터 전압은 턴-온된 박막 트랜지스터(TR)를 통해 화소 전극에 인가된다. 한편, 상기 공통 전극에는 공통전압이 인가된다.

도 1에 도시되지 않았지만, 상기 표시장치(100)는 상기 표시패널(100)에 인접하게 배치되어 상기 표시패널(100)로 광을 공급하는 백라이트 유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 백라이트 유닛은 복수의 광원을 구비하고, 상기 광원들은 발광 다이오드(LED), 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorecent Lamp) 등을 포함할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 화소의 평면도이고, 도 3 및 도 4는 도 2의 절단선 I-I'을 따라 절단한 단면도이다. 도 1의 화소들은 동일한 구성 및 기능을 가지므로, 설명의 편의를 위하여 도 2 및 도 3에서는 하나의 화소를 예로서 도시하였다. 또한, 도 3은 오프-상태의 화소를 나타내고, 도 4는 온-상태의 화소를 나타낸다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 표시패널(110)은 서로 마주하여 구비된 제1 베이스 기판(111) 및 제2 베이스 기판(117)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 베이스 기판(111, 117)은 연성 재질, 예컨대 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 섬유강화 플라스틱(fiber reinforced plastic), 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate, PEN) 등으로 이루어질 수 있다.

상기 제1 베이스 기판(111) 상에는 제1 방향(D1)으로 연장된 제1 게이트 라인(GLi-1) 및 제2 게이트 라인(GLi), 제2 방향(D2)으로 연장된 제1 데이터 라인(DLj-1) 및 제2 데이터 라인(DLj)이 구비된다. 상기 제2 방향(D2)은 상기 제1 방향(D1)과 직교하는 방향일 수 있다. 상기 제1 데이터 라인(DLj-1) 및 제2 데이터 라인(DLj)은 상기 제1 및 제2 게이트 라인(GLi-1, GLi)과 교차하며, 전기적으로 절연된다.

상기 제1 베이스 기판(111) 상에는 상기 제1 게이트 라인(GLi-1) 및 상기 제2 데이터 라인(DLj)에 연결된 박막 트랜지스터(TR), 및 상기 박막 트랜지스터(TR)에 전기적으로 연결된 화소 전극(PE)이 더 구비된다. 상기 박막 트랜지스터(TR)는 상기 제2 게이트 라인(GLi)으로부터 분기된 게이트 전극(GE), 상기 제2 데이터 라인(DLj)으로부터 분기된 소오스 전극(SE), 및 상기 화소 전극(PE)과 전기적으로 연결되는 드레인 전극(DE)을 포함한다.

상기 제1 베이스 기판(111) 상에 형성된 막들의 적층 구조는 도 3에 도시된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1 베이스 기판(111) 상에는 상기 제1 및 제2 게이트 라인(GLi-1, GLi), 상기 게이트 전극(GE)이 구비된다. 상기 제1 및 제2 게이트 라인(GLi-1, GLi), 상기 게이트 전극(GE) 상에는 게이트 절연막(112)이 구비된다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 게이트 절연막(112) 상에는 반도체 층이 구비된다. 상기 반도체 층은 상기 게이트 전극(GE)이 형성된 영역에 대응하여 형성되며, 액티브 층 및 오믹 콘택층을 포함할 수 있다.

상기 반도체층 상에는 상기 소오스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)이 서로 이격되어 구비된다. 상기 소오스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)은 보호막(113)에 의해 커버되고, 상기 보호막(113) 상에는 유기 절연막(114)이 더 구비될 수 있다. 상기 보호막(113) 및 상기 유기 절연막(114)에는 상기 박막 트랜지스터(TR)의 드레인 전극(DE)을 노출시키기 위한 콘택홀(CH)이 형성된다.

상기 유기 절연막(114) 상에는 상기 화소 전극(PE)이 구비된다. 상기 화소 전극(PE)은 상기 콘택홀(CH)을 통해 상기 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결된다. 상기 화소 전극(PE)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO)일 수 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 화소 전극(PE) 상에는 반사 전극이 더 구비될 수 있다. 상기 반사 전극은 상기 표시장치(100)가 반사형 표시장치로 사용될 경우 입사된 광을 반사시키는 역할을 한다. 따라서, 상기 반사 전극은 광의 반사율이 높은 금속, 예를 들어 알루미늄 등으로 형성될 수 있다.

상기 화소 전극(PE)은 인접하는 화소들의 화소 전극들과 전기적으로 절연되기 위하여 소정 간격으로 이격되어 구비된다.

상기 화소 전극(PE) 상에는 배리어막(115)이 형성된다. 상기 배리어막(115)은 단일막으로 형성될 수 있으나, 선택적으로 이중막, 삼중막 등의 다중막으로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 배리어막(115)은 예를 들어, 실리콘 산화막(SiOx) 또는 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어질 수 있다.

상기 배리어막(115) 상에는 인접한 화소들을 서로 격리시키는 격벽(WL)이 구비된다. 상기 격벽(WL)은 각 화소마다 저장 영역(RA)을 형성하는 역할을 수행한다. 상기 격벽(WL)은 상기 화소 전극(PE)과 상기 인접하는 화소의 화소 전극 사이의 공간에 구비될 수 있으며, 평면에서 볼 때 상기 화소 전극들(PE)과 부분적으로 오버랩되도록 구비될 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 격벽(WL)은 상기 제1 및 제2 게이트 라인(GLi-1, GLi) 및 상기 제1 및 제2 데이터 라인(DLj-1, DLj)을 따라 구비될 수 있다.

상기 저장 영역(RA) 내에서 상기 배리어막(115) 상에는 소수성막(116)이 형성된다. 상기 격벽(WL)의 표면 상에는 상기 소수성막(116)이 형성되지 않는다. 상기 소수성막(116)은 소수성을 갖는 물질, 예를 들어, 불소 원자를 함유하는 화합물로 이루어지거나 표면이 소수성으로 계질된 층으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 소수성막(116)은 듀퐁(DuPont)사의 아몰퍼스 테프론(amorphous teflon, 예를 들어, AF1600), 아사히 글라스(Asahi glass)사의 불소계 고분자 물질(예를 들어, Cytop), 또는 솔베이 솔렉시스(Solvay Solexis)사의 하이플론(Hyflon) AD 등으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 제2 베이스 기판(117) 상에는 공통 전극(CE)이 구비된다. 상기 공통 전극(CE)은 상기 화소 전극(PE)과 마주하여 구비되고, 공통 전압을 수신한다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 화소 전극(PE)이 상기 제1 베이스 기판(111)상에 구비되고, 상기 공통 전극(CE)이 상기 제2 베이스 기판(117) 상에 제공된 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 화소 전극(PE)과 상기 공통 전극(CE)이 모두 상기 제1 베이스 기판(111) 상에 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 공통 전극(PE)은 상기 화소 전극(PE)의 적어도 일 측에 제공될 수 있으며, 상기 화소 전극(PE)과 전기적으로 절연되도록 형성된다. 예를 들어, 상기 화소 전극(PE)은 상기 격벽(WL)으로 둘러싸인 화소 영역 내의 일부 영역에 제공되며, 상기 공통 전극(PE)은 상기 화소 전극(PE)과 이격되도록 상기 격벽(WL)의 하부 또는 상기 격벽(WL)의 측면에 제공될 수 있다.

한편, 상기 공통 전극(CE) 상에는 친수성막(118)이 더 형성된다. 상기 친수성막(118)은 상기 격벽(WL)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 격벽(WL)과 상기 친수성막(118)은 친수성을 갖는 유기 절연 물질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 친수성막(118) 상에서 물방울의 콘택 앵글(contact angle)은 20°이하일 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 격벽(WL)의 상면은 상기 친수성막(118)과 접촉할 수 있다. 따라서, 상기 격벽(WL)은 상기 제1 베이스 기판(111)과 상기 제2 베이스 기판(117) 사이의 이격 거리를 유지시키는 스페이서의 역할을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 예로, 상기 표시패널(110)은 40㎛ 이하의 셀 갭(cell gap)을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 격벽(WL)은 상기 셀 갭을 유지하는 기능을 수행하며, 상기 격벽(WL)은 40㎛ 이하의 높이를 가질 수 있다.

또한, 상기 격벽(WL)은 상기 높이의 2% 이상의 높이 변화율을 가질 수 있는 탄성 물질로 이루어질 수 있다. 따라서, 이처럼 상기 격벽(WL)이 스페이서의 역할을 수행하는 경우, 상기 격벽(WL)은 탄성 물질로 이루어져, 외부로부터 제공되는 충격을 완화시킬 수 있다.

상기 제1 및 제2 베이스 기판(111, 117) 사이에는 제1 및 제2 유체(FL1, FL2)가 구비된다. 특히, 상기 격벽(WL)에 의해서 정의된 상기 저장 영역(RA)에 상기 제1 및 제2 유체(FL1, FL2)가 제공된다.

구체적으로, 상기 제1 유체(FL1)는 전기적으로 비전도성을 가지며, 소수성을 갖는 물질, 예를 들어, 헥사데칸(hexadecane)과 같은 알칸이거나, 실리콘(silicone) 오일과 같은 오일로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 유체(FL1)는 적색, 녹색, 및 청색을 나타낼 수 있는 염료를 포함하거나, 적색, 녹색, 및 청색을 나타낼 수 있는 물질로 구성될 수 있다. 한편, 상기 제2 유체(FL2)는 전기 전도성이 있거나 극성이 있는 투명한 물질, 예를 들어, 염화칼륨의 물과 에틸 알코올 용액, 또는 염화소듐 수용액으로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 제1 및 제2 유체(FL1, FL2)는 서로 다른 비중을 갖고 서로 섞이지 않으며, 일정한 경계면을 기준으로 분리되어 존재한다.

본 발명의 다른 실시예로, 상기 제1 유체(FL1)를 검은색 염료를 포함하거나 광을 흡수하는 물질로 구성할 수 있다. 이 경우, 상기 표시패널(110)은 상기 제2 베이스 기판(117)과 공통 전극(CE) 사이에 적색, 녹색, 및 청색을 나타낼 수 있는 컬러 필터층을 더 포함할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 화소(PX)는 서로 다른 전압을 상기 화소 전극(PE) 및 상기 공통 전극(CE)에 인가할 때 온-상태(on-state)이다. 상기 화소 전극(PE)과 상기 공통 전극(CE) 사이의 전위차에 따른 정전기력, 즉 인력과 척력은 상기 제2 유체(FL2)를 상기 화소 전극(PE) 쪽으로 이동시킨다. 상기 제2 유체(FL2)의 이동에 의해서 상기 소수성막(116)을 커버하고 있던 상기 제1 유체(FL1)는 상기 격벽(WL) 측으로 밀려난다. 따라서, 상기 화소(PX)가 온-상태일 때 상기 제1 유체(FL1)는 최대 높이를 갖고, 상기 온-상태의 화소(PX)에서 상기 소수성막(116)의 표면이 드러난다.

상기 화소(PX)의 상기 화소 전극(PE)과 상기 공통 전극(CE) 사이의 전위차가 0이나 0에 가까운 값으로 돌아가면 상기 화소(PX)는 오프-상태(off-state)로 전환된다. 따라서, 상기 전위차에 따른 정전기력이 소멸되어, 상기 제1 유체(FL1)는 상기 소수성막(116)을 다시 커버한다. 이러한 방식으로, 상기 제1 유체(FL1)는 상기 각 화소(PX)에서 전기적으로 제어 가능한 광학 스위치로서 동작한다.

도 5a 내지 도 5c는 제1 유체로부터 분리된 오일 입자가 제1 유체로 다시 머지(merge) 과정을 나타낸 단면도이다. 단, 도 5a 내지 도 5c에서는 설명의 편의를 위하여 상기 제1 베이스 기판(111)과 상기 화소 전극(PE) 사이에 개재된 막들을 생략하여 도시하지 않았다. 그러나, 앞서 기술한 바와 같이 상기 제1 베이스 기판(111)과 상기 화소 전극(PE) 사이에는 여러 종류의 막들이 개재된다.

도 5a를 참조하면, 외부로부터 상기 표시패널(110)에 충격이 가해지면, 상기 제1 유체(FL1)로부터 오일 입자들(OLP)이 떨어져 나오게 된다. 상기 격벽(WL)에 의해서 화소 단위로 상기 저장 영역(RA)이 형성되고, 상기 격벽(WL)의 상면은 상기 친수성막(118)과 접촉하여 상기 저장 영역(RA)을 폐쇄시킨다. 따라서, 상기 격벽(WL)은 상기 제1 유체(FL1)로부터 분리된 상기 오일 입자들(OLP)이 인접 화소로 이동하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 상기 격벽(WL)과 상기 친수성막(118)은 친수성 물질로 이루어진다. 따라서, 상기 오일 입자들(OLP)은 상기 격벽(WL) 또는 상기 친수성막(118)의 표면에 부착되지 못하고, 상기 저장 영역(RA) 측으로 밀려난다.

도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 화소(PX)가 온-상태로 전환되면, 앞서 기술한 바와 같이 상기 제2 유체(FL2)에 의해서 상기 제1 유체(FL1)가 상기 격벽(WL) 측으로 이동한다. 이와 같이, 상기 제1 유체(FL1)가 일측으로 밀려나면서 상기 저장 영역(RA) 내에서 떠돌된 상기 오일 입자들(OLP)과 머지될 수 있다.

이와 같이, 상기 격벽(WL)에 의해서 상기 저장 영역(RA)이 폐쇄됨으로써, 외부 충격에 의해 상기 제1 유체(FL1)로부터 분리된 상기 오일 입자들(OLP)이 인접 화소로의 유출되는 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 유체(FL1)로부터 분리된 상기 오일 입자들(OLP)은 상기 격벽(WL)과 상기 친수성막(118)에 의해서 상기 제1 유체(FL1) 측으로 밀려남으로써, 상기 제1 유체(FL1)에 다시 머지될 수 있다. 따라서, 화소들(PX)에 저장된 상기 제1 유체(FL1)의 양의 편차로 인하여 휘도 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 공통 전극과 친수성막을 나타낸 평면도이다. 단, 도 6에 도시된 구성요소 중 도 3에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 표시 패널은 친수성막(118)에 다수의 제1 개구부(118a)가 형성된다는 것을 제외하고는 도 3에 도시된 표시 패널(110)과 동일한 구조를 갖는다. 다만 도 6에서는 상기 제1 베이스 기판(111)과 상기 화소 전극(PE) 사이에 개재된 막들을 도시하지 않았으나, 실질적으로 상기 제1 베이스 기판(111)과 상기 화소 전극(PE) 사이에는 도 3에 도시된 막들이 개재된다.

상기 친수성막(118)에 형성된 상기 제1 개구부들(118a)은 상기 친수성막(118)의 하부에 위치하는 상기 공통 전극(CE)을 부분적으로 노출시킨다. 앞서 기술한 바와 같이, 상기 화소(PX)가 온-상태일 때, 상기 공통 전극(CE)과 상기 화소 전극(PE)에는 각각 인가된 전압에 의해서 전위차가 발생한다. 상기 친수성막(118)은 절연 물질이기 때문에, 상기 친수성막(118)에 의해서 원하는 전위차보다 낮은 전위차가 형성되지 않거나, 원하는 전위차를 형성하기 위하여 상기 공통 전극(CE) 및 상기 화소 전극(PE) 중 어느 하나에 인가되는 전압을 상승시키는 경우가 발생할 수 있다.

따라서, 상기 공통 전극(CE) 상에 형성되는 상기 친수성막(118)을 부분적으로 오픈시킴으로써, 상기 공통 전극(CE) 및 상기 화소 전극(PE) 중 어느 하나에 인가되는 전압을 상승시키지 않으면서도 원하는 전위차를 얻을 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 친수성막(118)에는 일 방향으로 연장된 스트라이프 형태로 상기 제1 개구부들(118a)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 개구부들(118a)은 미세한 슬릿(slit) 형태로 제공될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 단면도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 표시 패널은 공통 전극(CE)에 다수의 제2 개구부(OP)가 형성된다는 것을 제외하고는 도 6에 도시된 표시 패널과 동일한 구조를 갖는다.

상기 공통 전극(CE) 상에 상기 친수성막(118)이 형성되면, 상기 공통 전극(CE)과 상기 친수성막(118) 사이의 굴절율의 차이에 의해서 광이 굴절되는 현상이 발생한다. 이처럼, 상기 표시 패널을 통해 출사되는 광이 굴절되면, 상기 표시 장치(100)의 투과율이 전체적으로 감소하게 된다.

본 발명의 일 예로, 상기 투과율이 감소되는 것을 방지하기 위하여 상기 공통 전극(CE)에는 상기 제1 개구부들(118a)이 형성된 영역에 대응하여 제2 개구부들(OP)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 개구부들(118a)이 형성된 상기 영역에서 상기 공통 전극(CE)을 제거함으로써, 상기 표시 장치(100)의 투과율을 전체적으로 향상시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 단면도이고, 도 10은 도 9에 도시된 친수성막을 나타낸 평면도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 표시 패널은 친수성막(118)에 다수의 제3 개구부(118b)가 형성된다는 것을 제외하고는 도 3에 도시된 표시 패널(110)과 동일한 구조를 갖는다. 다만 도 9에서는 상기 제1 베이스 기판(111)과 상기 화소 전극(PE) 사이에 개재된 막들을 도시하지 않았으나, 실질적으로 상기 제1 베이스 기판(111)과 상기 화소 전극(PE) 사이에는 도 3에 도시된 막들이 개재된다.

상기 친수성막(118)에 형성된 상기 제2 개구부들(118b)은 상기 격벽(WL)이 형성된 영역에 대응하여 위치한다. 구체적으로, 상기 제2 개구부들(118b)은 상기 격벽이 형성된 영역에서 상기 공통 전극(CE)을 노출시키도록 형성된다. 상기 제2 개구부들(118b)에 의해서 상기 친수성막(118)에는 상기 격벽(WL)의 상단부가 수용될 수 있는 공간이 형성되고, 그 결과 상기 공간에 상기 격벽(WL)이 고정될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제2 개구부들(118b)은 상기 격벽(WL)이 형성된 영역을 따라서 폐루프 형상으로 상기 친수성막(118)에 제공될 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 단면도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 표시 패널은 친수성막(118)과 상기 격벽(WL) 사이에 레진(resin, 119)이 개재되는 것을 제외하고는 도 3에 도시된 표시 패널(110)과 동일한 구조를 갖는다. 다만 도 9에서는 상기 제1 베이스 기판(111)과 상기 화소 전극(PE) 사이에 개재된 막들을 도시하지 않았으나, 실질적으로 상기 제1 베이스 기판(111)과 상기 화소 전극(PE) 사이에는 도 3에 도시된 막들이 개재된다.

상기 레진(119)은 상기 친수성막(118)과 마주하는 상기 격벽(WL)의 상면 상에 형성된다. 또한, 상기 레진(119)은 상기 격벽(WL)을 상기 친수성막(118)에 고정시킬 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 레진(119)은 상기 친수성막(118)과 상기 격벽(WL) 사이에 이격 공간이 형성되지 않도록 실링(sealing) 역할을 수행할 수 있다.

도 12a 내지 도 12g는 도 9에 도시된 표시패널의 제조방법을 설명하는 평면도이다. 도 12a 내지 도 12d는 상기 표시패널(100) 중 상기 제1 베이스 기판(111) 상에 적층되는 막들의 형성 과정을 나타내고, 도 12e 내지 도 12g는 상기 제2 베이스 기판(117) 상에 적층되는 막들의 형성 과정을 나타낸다. 특히, 상기 화소 전극(PE)이 형성되기 이전의 단계는 일반적인 표시패널(100)의 제조 공정과 동일하므로, 이전 단계에 대한 구체적인 도면은 생략하였다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제1 베이스 기판(111) 상에는 제1 게이트 라인(GLi-1), 제2 게이트 라인(GLi) 및 게이트 전극(GE, 도 2에 도시됨)이 형성된다. 또한, 상기 제1 베이스 기판(111) 상에는 상기 제1 게이트 라인(GLi-1), 제2 게이트 라인(GLi) 및 게이트 전극(GE)을 커버하는 게이트 절연막(112)이 형성된다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 게이트 절연막(112) 상에는 제1 데이터 라인(DLj-1), 제2 데이터 라인(DLj), 소오스 및 드레인 전극(SE, DE)이 형성된다.

또한, 상기 게이트 절연막(112) 상에는 보호막(113) 및 유기 절연막(114)이 순차적으로 적층될 수 있다. 상기 보호막(113)은 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx)으로 형성될 수 있으며, 상기 유기 절연막(114)은 아크릴계 수지로 이루어질 수 있다.

상기 유기 절연막(114) 상에는 투명한 도전성 물질을 형성한 후, 상기 투명한 도전성 물질을 한 화소 단위로 패터닝하여 도 12a에 도시된 바와 같이 화소 전극(PE)을 형성한다. 따라서, 상기 화소 전극(PE)은 인접하는 화소의 화소 전극들과 전기적으로 절연될 수 있다.

도 12b를 참조하면, 상기 화소 전극(PE) 상에는 절연물질로 이루어진 배리어막(116)이 형성된다. 본 발명의 일 예로, 상기 배리어막(115)은 실리콘 산화막(SiOx) 또는 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 배리어막(115)은 0.1nm 내지 1㎛의 두께를 가질 수 있다.

도 12c를 참조하면, 상기 배리어막(115) 상에는 인접한 화소들을 서로 격리시키는 격벽(WL)이 형성된다. 상기 격벽(WL)은 각 화소마다 저장 영역(RA)을 형성하는 역할을 수행한다. 상기 격벽(WL)은 상기 화소 전극(PE)과 상기 인접하는 화소들의 화소 전극들 사이의 공간에 구비될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 평면에서 볼 때 상기 격벽(WL)은 상기 화소 전극들(PE)과 부분적으로 오버랩되도록 구비될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 격벽(WL)은 친수성을 갖는 유기 절연 물질로 이루어질 수 있다.

도 12d를 참조하면, 상기 격벽(WL)이 형성되지 않은 상기 배리어막(116) 상에는 소수성을 갖는 물질이 코팅된다. 상기 소수성 물질을 패터닝하여 상기 저장 영역(RA) 내에서 상기 배리어막(115) 상에 구비되는 소수성막(116)을 형성할 수 있다. 상기 소수성막(116)은 표면이 소수성으로 계질된 층으로 이루어질 수도 있다.

도 12e를 참조하면, 상기 제2 베이스 기판(117) 상에 투명한 도전성 물질을 형성하여 상기 공통 전극(CE)을 형성한다. 상기 공통 전극(CE)은 상기 제2 베이스 기판(117) 상에 통 전극 형태로 형성될 수 있다.

도 12f에 도시된 바와 같이, 상기 공통 전극(CE) 상에는 친수성을 갖는 절연 물질로 이루어진 친수성막(118)이 형성된다. 패터닝 공정을 통해서 상기 친수성막(118)에는 다수의 제3 개구부(118b)가 형성된다.

상기 제1 베이스 기판(111)과 상기 제2 베이스 기판(117)을 서로 마주하도록 배치시킨 후, 두 기판(111, 117)을 결합시킨다. 그러면, 도 12g에 도시된 바와 같은 합착 기판이 형성된다. 결합시, 상기 격벽(WL)의 상단부는 상기 제3 개구부(118a)에 수용된다.

도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시패널의 제조 과정을 나타낸 단면도들이다. 도 13a 내지 도 13d에 도시된 구성요소 중 도 12a 내지 도 12g에 도시된 구성요소와 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 병기한다.

도 13a을 참조하면, 상기 제2 베이스 기판(117) 상에 상기 공통 전극(CE) 및 상기 친수성막(118)이 순차적으로 형성된다.

도 13b를 참조하면, 상기 친수성막(118) 상에는 상기 격벽(WL)이 형성된다. 본 발명의 일 예로, 상기 격벽(WL)은 상기 친수성막(118)과 동일한 물질로 이루어진다. 따라서, 상기 친수성막(118)과 상기 격벽(WL)은 동일 공정을 통해 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 친수성막(118)과 상기 격벽(WL)은 일체로 형성될 수 있다.

한편, 도 13c 도시된 바와 같이 상기 배리어막(115) 상에는 상기 격벽(WL)과 대응하는 영역을 노출시키는 제4 개구부(116a)이 형성된 소수성막(116)이 형성된다.

이후, 상기 제 및 제2 베이스 기판(111, 117)이 결합하면, 상기 격벽(WL)의 일단부는 상기 소수성막(116)에 형성된 상기 제4 개구부(116a)에 수납된다. 따라서, 상기 제1 베이스 기판(111)과 상기 제2 베이스 기판(117) 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 표시장치 110: 표시패널
120: 게이트 드라이버 130: 데이터 드라이버
140: 타이밍 컨트롤러 111: 제1 베이스 기판
112: 게이트 절연막 113: 보호막
114: 유기 절연막 115: 격벽
116: 배리어막 117: 발수층
118: 제2 베이스 기판 119: 전사필름
119a: 베이스층 119b: 광-열변환층
10: 레이저 조사 장치 11: 광원 장치
12: 광 밸브 13: 자동 초점 렌즈

Claims

제1 베이스 기판;
상기 제1 베이스 기판과 마주하는 제2 베이스 기판;
상기 제1 베이스 기판 상의 제1 전극;
상기 제1 전극과 마주하는, 상기 제2 베이스 기판 상의 제2 전극;
저장 영역을 정의하는, 상기 제1 및 제2 전극 사이의 격벽;
상기 제1 전극 상의 소수성막;
상기 제2 전극 상의 친수성막 - 상기 친수성막은 상기 제2 전극을 노출시키는 복수의 제1 개구부를 포함함 -; 및
상기 저장 영역 내에서 서로 섞이지 않으며, 적어도 하나가 극성을 갖는 제1 및 제2 유체
를 포함하는 전기습윤 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 친수성막은 상기 격벽과 동일한 물질로 이루어진, 전기습윤 표시장치.
제2항에 있어서,
상기 친수성막과 상기 격벽은 친수성을 갖는 유기 절연 물질로 이루어진, 전기습윤 표시장치.
제2항에 있어서,
상기 친수성막 상에서 물방울의 콘택 앵글(contact angle)은 20°이하인, 전기습윤 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 격벽은 상기 제1 베이스 기판 상에 있고, 상기 친수성막과 접촉하는, 전기습윤 표시장치.
제5항에 있어서,
상기 격벽의 높이는 40㎛ 이하인, 전기습윤 표시장치.
제6항에 있어서,
상기 격벽은 상기 높이의 2%이상의 높이 변화율을 갖는 탄성 물질로 이루어진, 전기습윤 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 전극은 상기 복수의 제1 개구부에 대응하는 복수의 제2 개구부를 포함하는, 전기습윤 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 친수성막에서의 제3 개구부
를 포함하고, 상기 제3 개구부는 상기 격벽의 상부를 수용하도록 상기 격벽을 따라 있는, 전기습윤 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 친수성막과 상기 격벽 사이에 개재되어 상기 격벽을 상기 친수성막에 고정시키는 레진
을 더 포함하는, 전기습윤 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 유체는 소수성 물질로 이루어지고, 적색, 녹색 또는 청색 중 어느 하나의 컬러를 가지며,
상기 제2 유체는 친수성 물질로 이루어지고, 상기 친수성 물질은 투명하고 극성을 갖는, 전기습윤 표시장치.
제1 베이스 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
제2 베이스 기판 상에 제2 전극을 형성하는 단계;
상기 제2 전극 상에 친수성막을 형성하는 단계 - 상기 친수성막은 상기 제2 전극을 노출시키도록 복수의 제1 개구부를 포함함 -;
저장 영역을 정의하도록 상기 친수성막과 상기 제1 전극 사이에 격벽을 형성하는 단계;
상기 제1 전극 상에 소수성막을 형성하는 단계; 및
저장 영역 내에서 서로 섞이지 않으며, 적어도 하나가 극성을 갖는 제1 및 제2 유체를 제공(dispensing)하는 단계
를 포함하는 전기습윤 표시장치의 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 친수성막은 상기 격벽과 동일한 물질로 이루어진, 전기습윤 표시장치의 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 친수성막과 상기 격벽은 각각 친수성을 갖는 유기 절연 물질로 이루어진, 전기습윤 표시장치의 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 친수성막 상에서 물방울의 콘택 앵글(contact angle)은 20°이하인, 전기습윤 표시장치의 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 격벽을 형성하는 단계는, 상기 제1 전극 상에 상기 소수성막을 형성하는 단계 이전에 상기 제1 전극 상에 상기 격벽을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 소수성막을 형성하는 단계는, 상기 격벽이 형성된 영역을 제외한 상기 제1 전극 상에 상기 소수성막을 형성하는 단계를 포함하는, 전기습윤 표시장치의 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 제2 베이스 기판 상에 상기 친수성막을 형성하는 단계 이후에 상기 친수성막 상에 상기 격벽을 형성하는 단계
를 포함하는 전기습윤 표시장치의 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 격벽과 상기 친수성막은 동일 공정 상에서 형성되는, 전기습윤 표시장치의 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 격벽은 40㎛이하의 높이를 갖고, 상기 높이의 2%이상의 높이 변화율을 갖는 탄성 물질로 이루어진, 전기습윤 표시장치의 제조 방법.
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