KR20070097300A - 이-잉크 디스플레이 패널 및 그 능동부품 어레이 기판 - Google Patents

이-잉크 디스플레이 패널 및 그 능동부품 어레이 기판 Download PDF

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KR20070097300A
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Abstract

본 발명에 따르면 능동부품 매트릭스 기판, 대향 기판 및 디스플레이 매질을 포함하는 이-잉크 디스플레이 패널(E-ink display panel)이 제공된다. 능동부품 매트릭스 기판은 상기 기판상에 배치된 픽셀구조를 포함하고, 상기 각각의 픽셀구조는 하부 게이트 박막 트랜지스터와 픽셀전극을 포함한다. 상기 유전층상에 배치된 픽셀전극은 하부 게이트 박막 트랜지스터의 채널층의 일부를 덮고 있고 상기 하부 게이트 박막 트랜지스터의 드레인에 전기연결된다. 대향 기판은 능동부품 매트릭스 기판위에 있다. 디스플레이 매질은 상기 능동부품 매트릭스 기판과 대향 기판 사이에 배치된다.
이-잉크((E-ink) 디스플레이 패널, 하부 게이트 박막 트랜지스터

Description

이-잉크 디스플레이 패널 및 그 능동부품 어레이 기판{E-ink Display Panel And Active Device Array Substrate Thereof}
도 1은 상부 게이트 박막 트랜지스터와 함께 종래의 능동부품 어레이 기판을 도시한 횡단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 이-잉크 디스플레이 패널의 능동부품 어레이 기판의 평면도이다.
도 2b는 도 2a에서 선 A-A'를 따른 횡단면도이다.
도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이-잉크 디스플레이 패널의 개략도이다.
*주요 도면부호에 대한 설명*
200: 이-잉크 디스플레이 패널 210: 능동부품 어레이 기판
212: 스캔라인 213: 데이터라인
214: 픽셀구조 220: 대향 기판
230: 디스플레이 매질 230a: 복수의 잉크 입자들
2141: 하부 게이트 박막 트랜지스터 2143: 픽셀전극
2141a: 게이트 2141b: 게이트 유전층
2141c: 채널층 2141d: 소스/드레인
2142: 유전층 2142a: 접촉 윈도우
본 발명은 디스플레이 페널에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 이-잉크 디스플레이 패널(E-ink display panel)에 관한 것이다.
이-잉크 디스플레이 패널은 1970년대 초에 개발되었다. 상기 패널은 일측에는 흰색을 타측에는 검은색을 갖는 하전된 소형볼을 특징으로 한다. 하전된 소형볼은 상기 소형볼에 인가된 전기장이 변하는 경우 다른 색깔을 나타내도록 위아래로 회전한다. 1990년대에 개발된 2세대 이-잉크 디스플레이 패널은 종래 하전된 볼을 대체하는 마이크로캡슐(microcapsule)을 특징으로 한다. 이 마이크로캡슐은 컬러오일(color oil)과 하전된 흰색 입자들로 채워져 있다. 외부 전기장을 가변시킴으로써 흰색 입자를 위아래로 이동시키게 한다. 흰색은 흰색입자가 위로 이동할 때(판독자에게 더 가까워질 때) 나타나고 컬러오일은 흰색입자가 아래로 이동할 때(판독자에게 멀어질 때) 나타난다.
이-페이퍼(E-paper)는 고가독성(high readability), 저전력소비, 유연성, 휴대성 등과 같은 특성들을 특징으로 한다. 따라서, 이-잉크 디스플레이 패널은 동적광원(dynamic lighting) 환경에서 고가독성을 필요로 하는 PDA, 이동전화, 전자리더(elelctronic reader), 또는 임의의 다른 정보 집약적 휴대용 장치에 대한 방안이었다.
초기 이-페이퍼 제품인 세그먼트 타입의 디스플레이 페널은 문자숫자 또는 기정의된 심볼만을 나타낼 수 있다. 최근 몇해 성장한 관련 기술의 발달로, 활성 매트릭스에 의해 구동되는 이-페이퍼가 점점 더 고려되었다. 현대의 이-페이퍼 제품에 기대되는 고개구율(high aperture ratio)을 얻기 위해, 픽셀전극은 픽셀전극에 의해 제어되는 영역을 늘리고 높은 디스플레이 품질을 얻기 위해 활성 매트릭스의 박막 트랜지스터, 스캔라인, 및 데이터라인을 덮도록 확장된다. 그러나, 픽셀전극은 박막 트랜지스터의 채널층의 바로 상부에 있기 때문에, 상부게이트 박막 트랜지스터는 편의상 박막 트랜지스터가 픽셀전극에 의해 간섭되지 않도록 사용된다.
도 1은 상부 게이트 박막 트랜지스터를 갖는 종래 능동부품 어레이 기판을 도시한 횡단면도이다. 능동부품 어레이 기판(100)은 기판(110), 상부게이트 박막 트랜지스터(120), 패시베이션층(130) 및 픽셀전극(140)을 구비한다. 상부게이트 박막 트랜지스터(120)는 기판(110)상에 증착되고 소스(122a), 드레인(122b), 채널층(124), 게이트 유전층(126) 및 게이트(128)를 구비한다. 패시베이션층(130)이 상부게이트 박막 트랜지스터(120)상에 덮여져 있다. 게이트 유전층(126)과 패시베이션층(130)에 있는 접촉 윈도우(130a)가 부분적으로 소스(122b)를 드러낸다. 픽셀전극(140)은 패시베이션층(130)의 상단에 있고 접촉 윈도우(130a)를 통해 드레인(122b)에 전기연결된다. 더욱이, 상부게이트 박막 트랜지스터(120)상의 영역을 포함하는 전체 픽셀은 능동부품 어레이 기판(100)의 애플리케이션에 제공된 디스플레이 품질을 높이기 위해 픽셀전극(140)에 의해 덮여진다.
박막 트랜지스터의 성능은 상술한 픽셀에 의해 영향받는다. 이러한 문제를 해결하기 위해 종래 방법은 하부 게이트 박막 트랜지스터 사용법이 개시되지 않았을 때 상부게이트 박막 트랜지스터를 사용하는 것이었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 박막 트랜지스터의 성능이 픽셀에 의해 영향받지 않도록 하기 위한 하부 게이트 박막 트랜지스터를 제공하는 이-잉크 디스플레이 패널 및 그 능동부품 어레이 기판을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 명세서에 구체화되고 광범위하게 설명된 본 발명에 따르면, 능동부품 어레이 기판, 대향 기판 및 디스플레이 매질을 구비하는 이-잉크 디스플레이 패널이 제공된다. 능동부품 어레이 기판은 기판, 상기 기판상에 증착된 복수의 스캔라인 및 데이터라인을 구비한다. 복수의 픽셀구조가 상기 데이터라인과 상기 스캔라인에 의해 구동되도록 상기 데이터라인과 상기 스캔라인에 전기연결된다. 각 픽셀구조는 하부 게이트 박막 트랜지스터와 픽셀전극을 구비한다. 하부 게이트 박막 트랜지스터는 게이트, 소스, 드레인 및 채널층을 구비한다. 채널층은 게이트와 소스/드레인 사이에 형성된다. 게이트는 스캔라인들 중 하나에 전기연결되고 소스는 데이터라인들 중 하나에 연결된다. 채널층은 픽셀전극에 의해 부분적으로 덮여져 있고 픽셀전극은 하부 게이트 박막 트랜지스터의 드레인에 전기연결된다. 대향 기판이 상기 능동부품 어레이 기판에 형성된다. 디스플레이 매질은 상기 능동부품 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 형성된다.
실시예에 따르면, 픽셀구조는 접촉 윈도우를 포함하는 유전층이 상기 하부 게이트 박막 트랜지스터를 부분적으로 드러내기 위해 하부 게이트 박막 트랜지스터상에 형성된다.
또 다른 실시예에 따르면, 픽셀전극은 대응하는 하부 게이트 박막 트랜지스터 완전히 덮는다.
또 다른 실시예에 따르면, 픽셀전극은 이웃한 데이터라인을 부분적으로 덮는다.
또 다른 실시예에 따르면, 픽셀전극은 이웃한 스캔라인을 부분적으로 덮는다.
또 다른 실시예에 따르면, 픽셀전극은 이웃한 스캔라인과 데이터라인을 부분적으로 덮는다.
또 다른 실시예에 따르면, 대향 기판은 기판과 공통 전극을 구비하고, 상기 공통 전극은 상기 기판과 디스플레이 매질 사이에 형성된다.
또 다른 실시예에 따르면, 디스플레이 매질은 어두운 입자, 밝은 입자 및 투명 유체를 구비한다. 이들 어두운 입자와 밝은 입자는 반대 극성을 갖는다.
또 다른 실시예에 따르면, 디스플레이 매질은 잉크 입자를 구비하고, 각 잉크 입자는 하나의 밝은측과 하나의 어두운측을 가지며 양측은 반대 극성을 갖는다.
또한, 능동부품 어레이 기판이 본 발명에 제공된다. 능동부품 어레이 기판의 구조는 상술한 이-잉크 디스플레이 패널에서의 능동부품 어레이 기판의 구조와 동일하므로, 능동부품 어레이 기판의 상세한 설명은 생략한다.
상술한 이-잉크 디스플레이 패널에 대해, 능동부품 어레이 기판상의 픽셀전극은 디스플레이 품질을 향상시키기 위해 박막 트랜지스터와 데이터라인을 덮는다. 그러나, 하부 게이트 박막 트랜지스터가 하부 게이트 박막 트랜지스터를 제조하는 현재 생산라인에 적합하도록 본 발명에 사용된다. 픽셀전극에 의해 야기된 종래 상부 게이트 효과가 방지될 수 있다.
상기의 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명 모두는 예이며, 주장하는 바와 같이 본 발명의 다른 설명을 제공하려는 것임을 알아야 한다.
첨부도면은 본 발명의 한층 더 한 이해를 제공하도록 포함되고 본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 실시예들을 도시한 것이며, 상기 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 이-잉크 디스플레이 패널의 능동부품 어레이 기판의 평면도이다. 도 2b는 도 2a에서 선 A-A'를 따른 횡단면도이다. 단지 한 픽셀만이 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있다. 도 2b를 참조하면, 이-잉크 디스플레이 패널(200)은 능동부품 어레이 기판(210), 대향 기판(220) 및 디스플레이 매질(230)을 구비한다. 이-잉크 디스플레이 패널(200)에 있는 장치의 구조와 각 장치 사이의 상관관계가 도면에 의해 도시되어 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 능동부품 어레이 기판(210)은 기판(211), 복수의 스캔라인(212), 복수의 데이터라인(213) 및 복수의 픽셀구조(214)를 구비한다. 기판(211)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 다른 기판일 수 있다. 스캔라인(212)과 데이터라인(213)은 매트릭스 타입 픽셀 배열을 갖는 픽셀영역 P를 정의하기 위해 기판(211)에 직각으로 형성된다. 픽셀구조(214)는 픽셀영역 P에 형성되고 스캔라인(212)과 데이터라인(213)에 의해 구동되도록 대응하는 스캔라인(212)과 데이터라인(213)에 전기연결된다. 각 픽셀구조(214)는 하부 게이트 박막 트랜지스터(2141)와 픽셀전극(2143)을 구비한다.
하부 게이트 박막 트랜지스터(2141)는 게이트(2141a), 게이트 유전층(2141b), 채널층(2141c) 및 소스/드레인(2141d)을 구비한다. 게이트(2141a)는 기판(211)상에 형성되고 스캔라인(212)에 전기연결된다. 게이트 유전층(2141b)은 기판(211)상에 형성되고 게이트(2141a)를 덮는다. 채널층(2141c)은 상기 게이트(2141a)가 형성되는 영역에 해당되는 게이트 유전층(2141b)상에 형성된다. 소스/드레인(2141d)은 채널층(2141c)상에 형성된다. 이 실시예에서, 좌측 소스(2141d)는 데이터라인(213)에 전기연결되고 우측 드레인(2131d)은 하부 게이트 박막 트랜지스터(2141)의 상단에 있는 픽셀전극(2143)에 전기연결된다.
접촉 윈도우(2142a)를 갖는 유전층(2142)이 하부 게이트 박막 트랜지스터(2141)상에 형성된다. 접촉 윈도우(2142a)는 하부 게이트 박막 트랜지스터(2141)의 부분적인 드레인(2141d)이 드러나게 한다. 유전층(2142)은 아래에 있는 장치를 보호하기 위해 전체 하부 게이트 박막 트랜지스터(2141)를 덮는다.
픽셀전극(2143)은 유전층(2142)상에 형성되고 부분 채널층(2141c)을 덮는다. 이 실시예에서, 픽셀전극(2143)은 전체 하부 게이트 박막 트랜지스터(2141)를 덮는다. 픽셀전극(2143)은 유전층(2142)의 접촉 윈도우(2142a)를 통해 하부 게이트 박막 트랜지스터(2141)의 드레인(2141d)에 전기연결된다. 픽셀전극(2143)은 주로 인 듐 주석 산화물(Indum Tin Oxide) 또는 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide)로 제조된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 픽셀전극(2143)은 픽셀전극(2143)에 전기연결된 부분 데이터라인(213)을 덮는다. 픽셀전극(2143)은 또한 부분적으로 이웃한 스캔라인(212)을 덮거나 이웃한 스캔라인(212) 및 데이터라인(213)을 덮는다.
도 2b를 참조하면, 능동부품 어레이 기판(210)이 위치되는 영역에 일치하는 영역에 대향 기판(220)이 형성된다. 대향 기판(220)은 기판(222)과 상기 기판(222)상에 형성된 공통전극(224)을 구비한다. 공통전극(224)은 투명 도전층일 수 있다. 디스플레이 매질(230)이 상기 능동부품 어레이 기판(210)과 대향 기판(220) 사이에 형성된다. 디스플레이 매질(230)은 적어도 쌍안정적(bistable)이다. 따라서, 신호소스가 이미지를 재생한 후에 제거되었더라도 이미지 신호가 여전히 유지될 수 있다.
이 실시예에서, 디스플레이 매질(230)은 복수의 잉크 입자(230a)를 구비한다. 각 잉크 입자(230a)는 하나의 밝은 측면과 하나의 어두운 측면을 가지며 양측은 반대 극성을 갖는다. 픽셀전극(2143)과 공통전극(224) 사이에 전기장이 변하는 경우, 디스플레이 매질(230)의 잉크입자들(230a)이 이-잉크 디스플레이 패널(200)상에 이미지를 디스플레이하도록 구동되어 진다.
디스플레이 매질(230)은 상술한 것들에 반드시 필요한 것은 아니다. 도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이-잉크 디스플레이 패널의 개략도이다. 도 2c를 참조하면, 이 실시예에서 디스플레이 매질(230)은 어두운 입자(2323), 밝은 입자(2322) 및 투명유체(2321)를 구비한다. 어두운 입자(2323)와 밝은 입자(2322)는 반대 극성을 갖는다. 픽셀전극(2143)과 공통전극(224) 사이에 전기장이 변하는 경우, 어두운 입자(2323)와 밝은 입자(2322)는 필요한 이미지를 디스플레이하기 위해 전기장 방향에 따라 위아래로 움직이게 된다. 또 다른 실시예에서, 어두운 입자(2323), 밝은 입자(2322) 및 투명유체(2321)는 마이크로캡슐(232)에 의해 둘러싸여질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 어두운 입자(2323), 밝은 입자(2322) 및 투명유체(2321)는 마이크로컵(micocup)에 위치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 어두운 입자(2323), 밝은 입자(2322) 및 투명유체(2321)는 측면 구조에 의해 제한되지 않고 활성영역에 자유로이 움직일 수 있다. 다른 실시예에서, 어두운 입자(2323), 밝은 입자(2322) 및 투명유체(2321)는 임의의 타입의 구조에 배치될 수 있다. 따라서, 디스플레이 매질(230)은 상술한 바와 같은 임의의 특정한 형태에 국한되지 않는다.
따라서, 이-잉크 디스플레이 패널은 디스플레이 품질을 향상시키기 위해 아래에 박막 트랜지스터를 덮는 픽셀전극을 특징으로 한다. 하부 게이트 박막 트랜지스터가 하부 게이트 박막 트랜지스터의 현재 제조라인에 알맞도록 본 발명에 사용되고 픽셀전극에 인가된 전압에 의해 야기된 종래 상부게이트 효과가 방지될 수 있다.
본 발명의 범위 및 기술사상으로부터 벗어남이 없이 본 발명의 구조에 많은 변형과 변경들이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백해진다. 상기를 고려하여, 하기 특허청구범위와 그 균등물내에 있다면 본 발명의 변형 및 변경들을 본 발명이 포함하도록 의도되어 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 이-잉크 디스플레이 패널 및 그 능동부품 어레이 기판의 효과를 설명하면 다음과 같다:
첫째, 본 발명의 이-잉크 디스플레이 패널은 박막 트랜지스터를 덮는 픽셀전극으로 인해 향상된 디스플레이 품질을 제공할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 본 발명의 이-잉크 디스플레이 패널은 하부 게이트 박막 트랜지스터의 현재 제조라인에 알맞도록 본 발명에 사용되고 픽셀전극에 인가된 전압에 의해 야기된 종래 상부 게이트 효과가 방지될 수는 이점이 있다.

Claims (9)

  1. 기판과,
    상기 기판상에 복수의 스캔라인(scan lines) 및 데이터라인과,
    상기 복수의 스캔라인 및 데이터라인에 의해 구동되도록 상기 복수의 스캔라인 및 데이터라인에 전기연결된 복수의 픽셀구조를 구비하고,
    상기 각각의 픽셀구조는
    상부에서 하부까지 게이트, 게이트 유전층, 채널층, 및 소스와 드레인을 구비하고, 상기 게이트는 상기 스캔라인 중 하나에 전기연결되고 상기 소스는 상기 데이터라인 중 하나에 연결되는 하부 게이트 박막 트랜지스터(bottom-gate thin film transistor)와,
    상기 채널층을 부분적으로 덮고 상기 하부 게이트 박막 트랜지스터의 드레인에 전기 연결된 픽셀전극과,
    상기 능동부품 어레이 기판상의 대향 기판과,
    상기 능동부품 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이의 디스플레이 매질과,
    상기 기판과 상기 디스플레이 매질 사이의 공통전극을 구비하는 이-잉크 디스플레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 게이트 박막 트랜지스터상에 상기 드레인을 노출시키기 위해 접촉 윈도우(contact window)를 갖는 유전층을 더 구비하는 이-잉크 디스플레이 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀전극은 상기 대응하는 하부 게이트 박막 트랜지스터를 완전히 덮는 이-잉크 디스플레이 패널.
  4. 기판과,
    상기 기판상에 복수의 스캔라인 및 데이터라인과,
    상기 기판상에 복수의 픽셀구조를 구비하고,
    상기 각각의 픽셀구조는
    하부 게이트 박막 트렌지스터(TFT)와,
    채널층을 부분적으로 덮고 상기 하부 게이트 박막 트렌지스터의 드레인에 전기연결되는 픽셀전극을 구비하며, 상기 하부 게이트 TFT의 게이트는 상기 스캔라인 중 하나에 전기연결되고 상기 하부 게이트 TFT의 소스는 상기 데이터라인 중 하나에 전기연결되는 능동부품 어레이 기판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하부 게이트 TFT상에 상기 하부 게이트 TFT의 드레인을 노출시키기 위해 접촉 윈도우를 갖는 유전층을 더 구비하는 능동부품 어레이 기판.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 픽셀전극은 대응하는 하부 게이트 박막 트렌지스터를 완전히 덮는 능동부품 어레이 기판.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 픽셀전극은 이웃한 데이터라인을 부분적으로 덮는 능동부품 어레이 기판.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 픽셀전극은 상기 이웃한 스캔라인을 부분적으로 덮는 능동부품 어레이 기판.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 픽셀전극은 상기 이웃한 스캔라인과 데이터라인을 부분적으로 덮는 능동부품 어레이 기판.
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