KR20080014430A

KR20080014430A - 전기 영동 표시 장치

Info

Publication number: KR20080014430A
Application number: KR1020060076136A
Authority: KR
Inventors: 김상일; 노남석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-02-14

Abstract

본 발명은 상부 기판과 도광판을 일체형으로 형성한 전기 영동 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전기 영동 표시 장치는 하부 기판과, 상기 하부 기판 상부에 형성되며 대전 색소를 가지고 있는 마이크로 캡슐을 구비하는 표시층과, 상기 표시층 상부에 형성되며 전방입사광은 투과시키고, 측방입사광은 반사시켜 표시층으로 안내하는 상부 기판과, 상기 상부 기판의 측면부에서 상기 상부 기판 내부로 상기 측면입사광을 공급하는 적어도 하나의 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.

전기 영동 표시 장치, 광원, 프리즘 패턴

Description

전기 영동 표시 장치{ELECTRO PHORETIC DISPLAY}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 전기 영동 표시 장치의 일부분을 확대하여 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 일부분을 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 상부 기판 하부에 휘도 향상층을 형성한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 설명 >

1 : 하부 기판 3 : 표시층

11 : 양색소 13 : 음색소

15 : 마이크로 캡슐 21 : 상부 기판

23 : 공통 전극 25 : 휘도 향상층

30 : 광원 31 : 전방입사광

33,35,37 : 측방입사광 40,41 : 프리즘 패턴

50 : 라미네이터 60 : 전기 영동 필름

65 : 접착층

본 발명은 전기 영동 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부 기판과 도광판을 일체형으로 형성하여 두께가 얇아지고 표시 특성이 향상되도록 한 전기 영동 표시 장치에 관한 것이다.

전기 영동 표시 장치(Electro Phoretic Display ; EPD)는 전자신문, 전자 책 (Electronic-Book) 등에 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display Device ; FPD) 중 하나이다.

이러한 전기 영동 표시 장치는 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 기판과, 이 두 기판 사이에 형성되며, 마이크로 캡슐(Micro Capsule)로 이루어진다.

전기 영동 표시 장치는 마주하는 두 전극에 전압을 인가하여 전극 양단에 전위차를 발생시킴으로서 양색소와 음색소로 대전된 입자들을 각각 반대 극성의 전극으로 이동시켜 화상을 표시한다.

따라서, 전기 영동 표시 장치는 반사율(reflectivity)과 대비비(contrast)가 높고 액정 표시 장치와는 달리 시야각에 대한 의존성이 없어서 종이와 같이 편안한 느낌으로 화상을 표시할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그리고, 양색소와 음색소의 쌍안정성의 특성을 가지고 있기 때문에 지속적인 전압의 인가없이 화상을 유지할 수 있어서 소비 전력이 작다.

또한, 액정 표시 장치와 달리 편광판, 배향막, 액정 등이 필요하지 않아 가격 경쟁력 측면에서도 유리한 장점을 가지고 있다. 그리고, 박막 트랜지스터 표시판 위에 라미네이터(Laminator)를 이용하여 상부 기판을 부착함으로써 제조 공정이 단순하다는 이점이 있다.

그러나, 반사형 표시장치의 한계로 어두운 상태에서 표시 특성이 떨어지는 치명적 단점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 종래에는 프런트 라이트 유닛(Front Light Unit)을 별도로 부착하는 것으로 어두운 상태에서 표시 특성이 감소되는 문제를 해소하였다.

그러나, 프론트 라이트(Front Light)를 추가하는 구조는 추가된 구조로 인해 두께가 두꺼워지고 유연성(Flexibility)이 감소되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상부 기판과 도광판을 일체형으로 형성하여 어두운 상태에서 표시 특성을 향상시키며, 두께를 감소시킴으로써 박형경량화를 할 수 있는 전기 영동 표시 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기 영동 표시 장치는 하부 기판과; 상기 하부 기판 상부에 형성되며 대전 색소를 가지고 있는 마이크로 캡슐을 구비하는 표시층과; 상기 표시층 상부에 형성되며 전방입사광은 투과시키고, 측방입사광은 반사시켜 표시층으로 안내하는 상부 기판과; 상기 상부 기판의 측면부에서 상기 상부 기판 내부로 상기 측면입사광을 공급하는 적어도 하나의 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 상부 기판 측면부의 광원에서 공급되는 상기 측방입사광을 전반사 시켜 표시층으로 안내하기 위한 프리즘 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프리즘 패턴은 상기 광원 방향으로 경사면을 가진 홈이 다수개 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 상부 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate ; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate ; PEN), 폴리카보네이트(Polycarbonate) 등에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 상부 기판의 하부에 휘도 향상층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 휘도 향상층은 불소가 함유된 것을 특징으로 한다.

상기 휘도 향상층의 굴절률은 상기 도광판의 굴절률보다 작은 값인 것을 특징으로 한다.

상기 휘도 향상층의 굴절률은 1.0 보다 크고 1.5 보다 작은 것을 특징으로 한다.

상기 광원은 LED인 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제 외에 본 발명의 다른 기술적 과제 및 이점들은 첨부한 도면들을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 1 내지 도 5을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 영동 표시 장치는 하부 기판(1)과 하부 기판(1) 상에 형성되며 대전 색소를 가지고 있는 마이크로 캡슐(15)을 구비하는 표시층(3)과 표시층(3) 상부에 형성되며 전방입사광(31)은 투과시키고, 측방입사광(33)은 반사시켜 표시층(3)으로 안내하는 상부 기판(21)과 상부 기판(21)의 측면부에서 상부 기판(21) 내부로 측면입사광(33)을 공급하는 적어도 하나의 광원(30)을 포함하여 형성된다.

하부 기판(1)은 상부에 전계를 생성하기 위한 화소 전극을 포함한다. 박막 트랜지스터는 하부 기판(1) 상에 형성되며 게이트 라인으로부터의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인으로부터의 데이터 신호를 선택적으로 화소 전극에 공급한다. 이를 위해, 박막 트랜지스터는 게이트 라인과 접속된 게이트 전극, 데이터 라인과 접속된 소스 전극, 화소 전극과 접속된 드레인 전극, 게이트 전극과 게이트 절연막을 사이에 두고 중첩되면서 소스 전극과 드레인 전극 사이에 채널을 형성하는 활성 층, 그 활성층과 소스 전극 및 드레인 전극과의 오믹 접촉을 위한 오믹 접촉층을 구비한다.

표시층(3)은 하부 기판(1)과 상부 기판(24) 사이에 다수의 마이크로 캡슐(15)을 포함한다. 이러한 마이크로 캡슐(15)은 양으로 대전된 양색소(11)와 음으로 대전된 음색소(13)의 대전 색소들을 포함한다. 양색소(11)와 음색소(13)는 상부 기판(21)에 형성된 공통 전극(23)과 하부 기판(1)의 화소 전극 사이의 전위차에 의해 분리된다.

하부 기판(1)과 표시층(3) 사이에는 접착층(65)이 구비된다. 이 접착층(65)은 하부 기판(1)에 마이크로 캡슐(15)을 접착하는 역할을 한다.

상부 기판(21)은 광을 투과 및 반사시키는 역할을 하며, 그 하부에 공통 전극(23)이 형성된다.

이러한, 상부 기판(21)은 광을 투과시키고 반사시킬 수 있도록 투명한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate ; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate ; PEN), 폴리카보네이트(Polycarbonate) 등에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.

상부 기판(21)의 하부에 형성된 공통 전극(23)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide ; ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide ; IZO) 또는 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide ; ITZO) 등과 같은 투명 도전 물질로 형성된다.

그리고, 상부 기판(21) 일측면에는 광을 공급하기 위한 광원(30)이 구비된 다.

광원(30)은 전기 영동 표시 장치의 특성상 유연성을 고려하여 LED를 사용하는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 광은 자연광원 및 외부의 광원에서 출사되는 전방입사광(31)과, 광원(30)으로부터 출사되는 측방입사광(33)으로 나눌 수 있다.

상부 기판(21)은 전방입사광(31)을 투과시키고, 측방입사광(33)을 반사시켜 표시층(3)으로 안내하는 도광판 역할을 한다. 또한, 상부 기판(21)은 측면부의 광원(30)에서 출사되는 측방입사광(33)을 전반사 시켜 표시층(3)으로 효율적으로 안내하기 위한 프리즘 패턴(40)이 형성된다.

프리즘 패턴(40)은 광원(30)이 있는 방향으로는 경사면을 가지고, 타방향으로는 수직면을 가지는 홈 형태로 다수개 형성된다.

측방입사광(33)은 광원(30)에서 출사되어 다양한 각도로 상부 기판(21)으로 입사된다. 상부 기판(21)은 측방입사광(33)을 효율적으로 표시층(3)에 안내하는 역할을 한다. 측방입사광(33)이 효율적으로 표시층(3)에 도달되기 위해서는 물질의 굴절률에 따른 전반사 조건을 만족해야 한다. 따라서, 도광판(21) 상부면 및 프리즘 패턴(40)의 경사면은 전반사 조건을 만족해야 한다.

즉, 프리즘 패턴(40)의 경사면의 전반사 조건의 원리는 다음 수학식 1을 통해 나타낼 수 있다.

이때, 각도(θ)는 제1 물질의 굴절률(n1) 및 제2 물질의 굴절률(n2)에 의해 정해지며, 이 제1 및 제2 물질의 굴절률(n1, n2)은 n1＞n2의 조건을 갖는다.

예를 들어, 제1 물질이 폴리카보네이트이고 제2 물질이 공기일 경우(n1=1.6, n2=1.0), 임계각(θ)은 39˚가 된다. 그리고, 제1 물질이 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)이고, 제2 물질이 공기일 경우(n1=1.64, n2=1.0), 임계각(θ)은 38˚가 된다. 또한, 제1 물질이 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PEN)이고 제2 물질이 공기일 경우(n1=1.55, n2=1.0), 임계각(θ)은 41˚가 된다. 따라서, 각각의 임계각(θ) 이하의 각도로 입사되는 광은 투과되고, 임계각(θ) 이상의 각도로 입사되는 광은 전반사 된다. 이로 인해, 상부 기판(21)의 도광 효율이 향상된다.

위와 같은 원리를 통해, 측방입사각(33)은 상부 기판(21)의 상부면 및 프리즘 패턴(40)의 경사면에서 광은 전반사 된다. 따라서, 프리즘 패턴(40)의 경사면 각도를 조절하여 효율적으로 전반사가 이루어지도록 제어할 수 있다.

다음으로 임계각(θ) 이상의 조건을 만족하는 측방입사광(33)은 전반사되어 표시층(3)에 도달한다. 이때, 양색소(11)로 대전된 마이크로 캡슐(15)의 표면에서 는 광이 반사되어 상부 기판(21)으로 다시 투과된다. 그러나, 음색소(13)로 대전된 마이크로 캡슐(15) 표면에서는 광이 반사되지 않고 흡수된다. 이를 통하여, 관찰자는 양색소(11)와 음색소(13)의 계조로 표현되는 영상을 볼 수 있다.

이상에서 표현된 제1 실시예는 광원이 상부 기판의 일측면에만 형성되는 구조를 설명하였으나, 제2 실시예로 상부 기판의 타측면에도 광원을 형성하여 상부 기판의 내부로 광을 공급하는 방법도 가능하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전기 영동 표시 장치는 상부 기판(21)의 일측면 및 타측면에도 광원(30)을 구비하고, 측방입사각(33,35)을 전반사 시키기 위한 프리즘 패턴(41)이 양방향으로 경사면을 가지는 "V"자 형태의 홈인 것을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다.

상부 기판(21)의 일측면 및 타측면에 광원(30)을 구비하고, 측방입사각(33,35)은 상부 기판(21)의 상부면 및 프리즘 패턴(41)에서 전반사 되기 위한 조건은 제1 실시예와 같다.

이로 인해, 측방입사광(33,35)은 더 많은 양이 전반사되어 상부 기판(21)의 도광 효율이 향상된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상부 기판(21)의 하부에는 공통 전극(23)이 형성 된다.

공통 전극(23)은 인듐 틴 옥사이드(ITO)등의 투명 전극으로 형성된다. 인듐 틴 옥사이드(ITO)의 굴절률은 2.0이고, 상부 기판(21)의 굴절률은 1.5~1.7이다. 따라서, 상부 기판(21)의 하부면에서는 전반사 조건이 성립하지 않게 된다. 이로 인해, 상부 기판(21)의 하부면에서는 광의 전반사가 일어나지 않게 되어 도광 효율이 떨어진다.

따라서, 도광 효율을 향상시키기 위해서 상부 기판(21) 하부면과 공통 전극(23) 사이에 휘도 향상층(25)을 더 형성한다. 이 휘도 향상층(25)은 불소가 함유된 것으로, 휘도 향상층(25)의 굴절률(np2)은 상부 기판(21)의 굴절률(np1)보다 작은 값이어야 한다. 따라서, 휘도 향상층(25)의 굴절률은 1.0 보다 크고 1.5보다 작은 값을 가지면 된다. 여기서, 휘도 향상층(25)의 굴절률이 1.0 이하의 값을 가질 경우에는 공기의 굴절률 1.0과 같거나 작은 값이 되는데, 이러한 물질은 존재하지 않는다. 또한, 휘도 향상층(25)의 굴절률이 1.5 이상의 값을 가질 경우에는 상부 기판(21)의 굴절률 1.5~1.7과 동일하거나 큰 값이 되므로 전반사 조건이 성립되지 않는다.

이로 인해, 상부 기판(21)에 입사된 광은 상부 기판(21) 하부에서도 전반사 조건을 만족하게 된다. 따라서, 공통 전극(23)이 생성되는 것으로 인해 상부 기판(21)의 도광 효율이 감소되는 것을 막을 수 있다.

이상과 같은 설명에 따라서 전기 영동 표시 장치의 제조 방법을 간략히 설명하면 다음과 같다.

하부 기판(1) 상부면에 박막 트랜지스터 기판을 형성한다. 여기서, 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 기존의 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법과 동일하다.

상부 기판(21) 상에 공통 전극(23)을 형성한다. 또한, 상부 기판(21)의 일측면에는 광을 공급하기 위한 광원(30)을 구비한다. 그런 다음, 상부 기판(21) 위에 표시층(3)을 형성하게 되는데, 표시층(3)은 양색소(11)와 음색소(13)로 대전된 마이크로 캡슐(15)로 형성된다. 이와 같은 구성으로 전기 영동 필름(60)을 형성하게 된다.

도 5는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부 기판(1)을 마련한다.

다음으로 상부 기판(21) 상에 형성된 공통 전극(23) 하부에 마이크로 캡슐(15)을 형성한 후 접착층(65)을 통해 접착한다.

이때, 상부 기판(21) 상에 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 프리즘 패턴(40,41)을 형성하여 상부 기판(21)의 도광 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 공통 전극(23) 형성 전에 제3 실시예에 따라 불소가 함유된 휘도 향상층(25)을 형성하는 것으로, 상부 기판(21)의 하부면에서도 측방입사광(33,35,37)이 전반사되어 상부 기판(21)의 도광 효율을 향상시킬 수 있다.

다음으로 상부 기판(1), 공통 전극(21), 마이크로 캡슐(15)를 포함한 전기 영동 필름(60)과 하부 기판(1)을 부착한다.

하부 기판(1)과 전기 영동 필름(60)을 합착하기 위해서 라미네이터(50)를 통하여 라미네이션 한다. 따라서, 전기 영동 필름(60)은 접착층(65)에 의해 하부 기판(1)에 부착된다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기 영동 표시 장치는 라미네이션 방식을 사용함으로써 제조 공정을 단순화할 수 있으며, 이를 통하여 제조 비용을 최소화할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 영동 표시 장치는 도광판이 포함된 상부 기판의 일측면에 광원을 구비한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 전기 영동 표시 장치는 두께가 얇아짐으로써 전기 영동 표시 장치의 박형경량화가 가능하며 유연성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

하부 기판과;

상기 하부 기판 상부에 형성되며 대전 색소를 가지고 있는 마이크로 캡슐을 구비하는 표시층과;

상기 표시층 상부에 형성되며 전방입사광은 투과시키고, 측방입사광은 반사시켜 표시층으로 안내하는 상부 기판과;

상기 상부 기판의 측면부에서 상기 상부 기판 내부로 상기 측면입사광을 공급하는 적어도 하나의 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상부 기판 측면부의 광원에서 공급되는 상기 측방입사광을 전반사 시켜 표시층으로 안내하기 위한 프리즘 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 프리즘 패턴은 상기 광원 방향으로 경사면을 가진 홈이 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상부 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate ; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate ; PEN), 폴리카보네이트(Polycarbonate) 등에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상부 기판의 하부에 휘도 향상층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 휘도 향상층은 불소가 함유된 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 휘도 향상층의 굴절률은 상기 도광판의 굴절률보다 작은 값인 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 휘도 향상층의 굴절률은 1.0 보다 크고 1.5 보다 작은 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광원은 LED인 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치.