KR20090061470A - 전기영동표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기영동표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전기영동표시장치는 다수의 화소영역이 정의된 하부기판; 상기 하부기판상에 형성되고, 박막트랜지스터 형성지역과 대응되는 위치에 배치된 블랙매트릭스; 상기 블랙매트릭스를 포함한 하부기판상에 형성된 절연막; 상기 절연막상에 형성되고 상기 블랙매트릭스와 대응되는 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1전극; 상기 제1전극상에 배치된 전기영동필름; 및 상기 전기영동필름상에 형성된 제2전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
블랙매트릭스, 전기영동필름, 용매, 마이크로캡슐

Description

전기영동표시장치 및 그 제조방법{Electrophoretic Display Device and Method for fabricating the same}
본 발명은 전기영동표시장치(Electrophoretic Display Device; EPD)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막트랜지스터하측에 블랙매트릭스(Black Matrix; BM) 구조를 형성해 주므로써 박막트랜지스터를 빛으로 부터 가려 주어 빛 반사를 없애고 제품 특성을 향상키고자 한 전기영동표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기영동표시장치는 전압이 인가되는 한쌍의 전극을 콜로이드용액에 담그면 콜로이드 입자가 어느 한쪽의 극성으로 이동하는 현상을 이용한 화상표시장치로서, 백라이트를 사용하지 않으면서 넓은 시야각, 높은 반사율, 일기 쉬움 및 저소비전력 등의 특성을 갖는 바, 전기종이(electric paper)로서 각광 받을 것으로 기대된다.
이와 같은 전기영동표시장치는 2개의 기판사이에 전기영동필름이 개재된 구조를 가지며, 2개의 기판중 하나 이상은 투명하여야 반사형 모드로 이미지를 표시할 수 있다.
상기 2개의 기판중 하부기판에 화소전극을 형성하고, 상기 화소전극에 전압 을 인가할 경우, 전기 영동막내의 대전입자가 화소전극측으로 또는 반대측으로 이동하는데, 이것에 의해 뷰잉 시트(viewing sheet)를 통하여 이미지를 볼 수 있다.
이러한 관점에서, 종래기술에 따른 전기영동표시장치에 대해 도 1을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 전기영동표시장치의 개략적인 단면도이다.
종래기술에 따른 전기영동표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부기판 (11)과 화소전극(23)이 형성된 하부기판(21)이 대향 배치되고, 상기 두 기판사이에 전기영동필름이 개재된 구조를 가진다.
여기서, 상기 전기영동필름은 전하를 띤 안료입자(charged pigment particles; 25) 들을 포함한 솔벤트(solvent; 27)로 구성되며, 코아서베이션(coacervation) 방법에 의해 마이크로캡슐(29)로 만드는데, 상기 마이크로 캡슐(29)을 바인더(binder; 31)에 혼합하여 베이스필름에 코팅(coating) 또는 라미네이팅(laminating)시켜 형성한다.
여기서, 상기 안료입자(25)는 서로 다른 색상으로 착색될 수 있는데, B(Black), W(White)의 안료를 첨가하여 이미지가 표현되도록 하며, 솔벤트(27)와 바인더(31)는 투명한 물질로 형성하여 빛이 통과할 수 있게 한다.
상기의 전기영동필름은 안료입자(25)들이 마이크로캡슐막(29)에 둘러 싸여 있기 때문에 인접한 픽셀의 필드(field)에 의해 안료입자(25)들이 원하지 않는 방향으로 이동하는 것을 억제할 수 있어 보다 나은 화질을 구현할 수 있다. 이때, 인접한 픽셀사이에 격벽을 더 구비하여 기생 필드를 완전 차단할 있다.
이러한 종래기술에 따른 전기영동표시장치는, 상기 화소전극(23)에 전압이 인가될때, 전하를 띤 안료입자(25)들이 그 극성과 반대되는 극성을 띤 전극으로 이동되어, 상기 안료입자(25)들에 의한 빛의 반사에 따라 소정의 화상을 표시하게 된다.
한편, 상기 안료입자(25)들의 극성을 띠는 전극쪽으로 이동하게 되면, 또 다른 화상을 표시하게 된다.
한편, 상기와 같이 구성되는 종래기술에 따른 전기영동표시장치의 구동방법에 대해 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 블랙입자는 정(+)으로 대전되고, 화이트 입자는 부(-)로 대전된 것으로 가정한다. 몰론, 이와 반대로 부(-)로 대전된 블랙입자와 정(+)으로 대전된 화이트입자를 사용하여도 무관하다.
도 2(a)는 화소전극(23)에 중간치 전압을 인가했을 때의 블랙입자(+)와 화이트 입자(-)의 분포도를 나타낸 것이고, 도 2(b)는 화소전극(12)에 부(-) 전압을 인가했을 때의 블랙입자(+)와 화이트입자(-)의 분포도를 나타낸 것이며, 도 2(c)는 화소전극(23)에 정(+) 전압을 인가했을 때의 블랙입자(+)와 화이트 입자(-)의 분포도를 나타낸 것이다.
도 2(b)에서와 같이, 화소전극(23)에 부(-) 전압을 인가하면, 블랙입자(+)들이 하강하고, 화이트입자(-)들이 상승하여 상부기판(11)측에 화이트(W)가 관찰된다.
반면에, 도 2(c)에서와 같이, 화소전극(23)에 정(+) 전압을 인가하면, 블랙 입자(+)들이 상승하고, 화이트입자(-)들이 하강하여 상부기판(11)측에 블랙(W)이 관찰된다.
그리고, 상기 화소전극(23)에 소정의 전압을 인가하여 블랙입자 및 화이트 입자의 분포를 적절히 조절하면 상부기판(11)측에서 그레이 색상(G)이 관찰된다.
이러한 구동방법을 기본으로, 복수개의 화소 각각에 이미지 데이터에 따라 부(-)전압 또는 정(+) 전압을 인가한다. 이때, 복수개의 화소 각각에 박막트랜지스터를 구비하여 능동적으로 화소전극(23)에 인가되는 전압치를 조절할 수 있다. 따라서, 인가 전압의 극성을 각 화소마다 제어함으로써, 다양한 화상을 표시할 수 있다.
이러한 원리에 의해 구동되는 종래기술에 따른 전기영동장치는 일반적으로 하부 TFT기판과 상부기판에 전기영동필름(E-ink film)을 붙여 전기영동표시장치를 구성한다.
이때, 상기 하부기판은 일반적인 액정표시장치의 제조라인에서 제조가 가능하지만, 상부기판인 전기영동필름은 별도로 공급받아 부착하여 사용하고 있다.
이러한 경우, 하부기판이 유리와 같은 투명한 기판일 경우, 상면에서 보이는 이미지(image)와 하면에서 보이는 이미지는 역상이 된다.
또한, 하부기판이 금속과 같이 투과도가 없는 재료일 경우 하면에서는 이미지가 보이지 않는다.
한편, 현재에는 컬러 이미지를 구현하는 전기영동표시장치의 개발이 활발하게 연구되고 있는데, 이러한　 컬러 이미지를 구현하는 전기영동표시장치는 TFT어레 이기판과, 전기영동필름, 컬러필터기판의 삼중 구조로 구성된다.
이러한 구조의 상면에서는 컬러 이미지가 보이고, 단면에서는 단색(mono) 이미지가 보이게 된다.
따라서, 이러한 구조로 컬러 이미지를 구현하는 전기영동표시장치를 제작할 경우 제조비용 증가로 인해 제품의 가격 경쟁력이 떨어지게 된다.
최근에는 이러한 전기영동표시장치 제조시의 제조비용을 절감하기 위해 COT(Color on TFT) 구조에 전기영동필름을 부착하는 방법이 제안되었는데, 이 경우에 하면에서 볼때 컬러가 구현되고, 상면에서는 단색(mono)이 보이게 된다.
그러나, 상기와 같이 종래기술에 따른 COT(Color on TFT) 구조의 전기영동표시장치에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.
종래기술에 따른 COT(Color on TFT) 구조의 전기영동표시장치는, 하면에서 볼 경우 TFT에 사용되는 배선재료의 반사율로 인해 빛 산란이 발생하여 화질 특성 저하를 초래할 수 있게 된다.
이에 본 발명은 상기 종래기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 박막트랜지스터하측에 블랙매트릭스(Black Matrix; BM) 구조를 형성해 주므로써 박막트랜지스터를 빛으로 부터 가려 주어 빛 반사를 없애고 제품 특성을 향상키고자 한 전기영동표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기영동 표시장치는, 다수의 화소영역이 정의된 하부기판; 상기 하부기판상에 형성되고, 박막트랜지스터 형성지역과 대응되는 위치에 배치된 블랙매트릭스; 상기 블랙매트릭스를 포함한 하부기판상에 형성된 절연막; 상기 절연막상에 형성되고 상기 블랙매트릭스와 대응되는 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1전극; 상기 제1전극상에 배치된 전기영동필름; 및 상기 전기영동필름상에 형성된 제2전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기영동표시장치 제조방법은, 다수의 화소영역이 정의된 하부기판에 박막트랜지스터 형성지역과 대응되는 위치에 배치되는 블랙매트릭스를 형성하는 단계; 상기 블랙매트릭스를 포함한 하부기판상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막상에 상기 블랙매트릭스와 대응되도록 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막트랜지스터를 포함한 하부기판상에 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제1전극을 형성하는 단계; 상기 제1전극상에 전기영동필름을 형성하는 단계; 및 상기 전기영동필름상에 제2전극을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기영동표시장치 및 그 제조방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 전기영동표시장치 및 그 제조방법는 하부어레이기판 제조시에 게이트패턴을 형성하기 전에 블랙매트릭스패턴을 먼저 형성하고, 이어 절연막을 증착한후 박막트랜지스터 제조공정을 수행하므로, 박막트랜지스터 배선재료에서 발생하는 빛 반사를 제거하므로써 색 재현율을 증가시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기영동표시장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 전기영동표시장치의 개략적인 단면도이다.
본 발명에 따른 전기영동표시장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전면에 공통전극(미도시)이 형성된 상부기판(151)과 화소전극(127)이 매트릭스 형태로 형성된 하부기판(101)이 서로 대향되어 배치되고, 상기 두 기판사이에 마이크로 캡슐화된 전기영동필름(미도시)으로 구성된다.
여기서, 상기 하부기판(101)과 상부기판(151)은 얇고, 플렉서블 (flexible)한 필름을 재료로 형성하고, 상기 상부기판(121) 및 공통전극(미도시)은 빛이 투과 할 수 있는 재질로 형성한다. 특히, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 공통전극은 ITO(Indium Tin Oixde)와 같은 투명한 도전물질로 형성하는데, 상기 공통전극은 전면에 형성되어 Vcom 신호가 흐르게 된다.
또한, 상기 하부기판(101)의 박막트랜지스터가 형성될 지역에 빛의 산란을 차단하고 광을 흡수할 수 있는 블랙매트릭스(103)가 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(103)을 포함한 하부기판(101) 전면에는 절연막(105)이 형성되어 있다. 이때, 상기 블랙매트릭스(103) 폭은 박막트랜지스터의 폭과 같거나 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 하부기판(101)의 절연막(105)상에는 복수개의 박막트랜지스터를 능동적으로 구동하기 위해 주사신호를 전달하는 게이트배선(미도시)과 이미지 데이터신호를 전달하는 데이터배선(미도시)이 형성되어 있다.
이때, 상기 게이트배선 및 데이터배선이 서로 교차하여 화소를 정의하고, 각 화소에는 박막트랜지스터(T) 및스토리지 캐패시터(미도시)가 구비되어 각각 전극에 인가되는 전압의 극성을 제어하고 전극에 인가된 전압을 축전하는 역할을 한다.
그리고, 상기 박막트랜지스터(T)에 연결되어 전기영동필름(미도시)에 전계를 가하는 화소전극(127)이 더 구비되어 있다.
한편, 인접한 박막트랜지스터(T)사이의 화소지역에는 서로 다른 색상인 3종류의 안료로 구성된 칼라필터층(121)이 형성되어 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 스토리지 캐패시터(storage capacitor; Cst)는 캐패시터 하부전극과 게이트절연막을 사이에 두고 상기 캐패시 터하부전극과 오버랩되는 캐패시터 상부전극으로 구성되는데, 화상 디스플레이 구현시 박막트랜지스터의 턴오프 구간에서 전기영동필름에 충전된 전압을 유지시켜 기생용량에 의한 화질 저하를 방지하는 역할을 한다. 이때, 상기 캐패시터하부전극은 액티브 영역 외부에까지 연장되어 신호를 인가받고, 상기 캐패시터 상부전극은 상기 화소전극 또는 드레인전극에 연결되어 신호를 인가받는다.
한편, 상기 전기영동필름(140)은 베이스필름, 마이크로캡슐(141) 및 접착필름 (131)으로 구성되어, 하부 및 상부기판(101, 151)사이에 라미네이션 (lamination)된다. 이때, 상기 전기영동필름(140)의 베이스필름에 ITO 물질의 도전필름도 포함되어 있는 경우가 있는데, 이 경우에는 상부기판에 공통전극을 별도로 형성하지 않아도 무방하다.
또한, 상기 마이크로 캡슐(141)내부에는 서로 다른 전압으로 차장되는 블랙입자(black)(145a)와 백색입자(white)(145b)들은 화소전극(127)에 특정한 전압을 인가하면 그에 따라 마이크로 캡슐(141)내부에서 이동하게 되는데, 이로 인해 화상이 상부기판(151)측으로는 단색 화상이 구현되고, 하부기판(101)측으로는 상기 컬러필터층(121)에 의해 컬러 화상이 구현되게 된다.
그런데, 상기 하부기판(101)측으로부터 컬러 화상 구현시에 기존에는 박막트랜지스터(T)의 배선재료에서 빛이 산란되어 발생하는 빛 반사를 제거하는 기능이 없어서 색재현율이 떨어졌지만, 본 발명에서는 상기 박막트랜지스터(T) 하부측에 블랙매트릭스(103)를 형성해 주므로 인해 이 블랙매트릭스(103)가 박막트랜지스터 (T)의 배선재료를 가려 주어 빛의 산란을 막아 빛 반사를 방지해 주므로써 제품 특 성을 향상시킬 수 있게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전기영동표시장치 제조방법에 대해 도 4a 내지 도 4g를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명에 따른 전기영동표시장치 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
　도 4a에 도시된 바와 같이, 투명한 유리, 플렉서블(flexible)한 플라스틱 또는, 스테인레스 포일 등으로 이루어진 하부기판(101)상에 불필요한 외부광의 산란으로 인한 반사를 방지하기 위해 광흡수층으로 사용하기 위해 블랙매트릭스층 (미도시)을 형성한다. 이때, 블랙매트릭스층 (미도시) 물질로는 카본 블랙(carbon black) 계열, 광투과율이 작고 광흡수율이 높은 물질을 사용하거나, 크롬(Cr)을 포함하는 불투명 금속 또는 불투명 수지를 사용한다. 또한, 상기 블랙매트릭스(103) 폭은 박막트랜지스터의 폭과 같거나 큰 것이 바람직하다.
그다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 포토리소그라피공정 및 식각공정을 통해 상기 블랙매트릭스층(미도시)을 선택적으로 식각하여 후속공정에서 형성될 박막트랜지스터 영역과 대응되는 하부기판(101)상에 블랙매트릭스패턴(103)을 형성한다.
이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 블랙매트릭스패턴(103)을 포함한 하부기판(101)상에 질화규소(SiNx)와 같은 무기 절연물질로 이루어진 절연막(105)을 형성한다.
그다음, 상기 절연막(105)상에 금속막(미도시)을 증착한후 포토리소 그라피 공정 및 식각공정에 의해 상기 금속막(미도시)을 선택적으로 패터닝하여 게이트배선(미도시) 및, 상기 게이트배선(미도시)에서 분기된 게이트전극(107)을 형성한다.
이때, 상기 금속막 물질로는 Al과 Al합금등의 Al 계열 금속, Ag과 Ag합금 등의 Ag 계열금속, Mo과 Mo 합금 등의 Mo 계열금속, Cr, Ti, Ta 중에서 선택하여 사용한다.
또한, 이들은 물질적 성질이 다른 두개의 막, 즉 하부막과 그 위의 상부막을 포함할 수도 있다. 여기서, 상부막은 게이트배선의 신호지연이나 전압강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를들면 Al 계열금속 또는 Ag 계열 금속으로 이루어진다.
이와는 달리, 하부막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide)나 IZO (indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적 및 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 예를들어 Ti, Ta, Cr, Mo 계열 금속 등으로 이루어지거나, 또는 하부막과 상부막의 조합의 예로는 Cr/Al-Nd 합금을 들 수 있다.
이어서, 상기 게이트배선(미도시)과 게이트전극(107)을 포함한 하부기판(101)상에 질화규소(SiNx)와 같은 무기 절연물질로 이루어진 게이트절연막(109)을 형성한다.
그다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 게이트절연막 (109)상부에는 수소화 비정질실리콘층 (hydroge-nated amorphous silicon) 등으로 이루어진 반도체층(미도시)과, 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질실리콘 등의 물질로 이루어진 불순물층(미도시)을 순차적으로 형 성한다.
이어서, 상기 불순물층(미도시)과 반도체층(미도시)을 포토리소 그라피공정 및 식각공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 액티브층(111)과 오믹콘택층(113)을 형성한다.
그다음, 상기 액티브층(111)과 오믹콘택층(113)을 포함한 하부기판 (101)상에 데이터배선 형성용 금속물질을 스퍼터링방법으로 증착한후 이를 포토리소그라피 공정 및 식각공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 데이터배선(미도시)과, 상기 데이터배선(미도시)에서 분기된 소스전극 (115)과, 이 소스전극(115)과 일정간격만큼 이격된 드레인전극(117)을 각각 형성한다.
이때, 상기 금속물질로는 Al 계열 금속, Ag 계열 금속, Mo 계열 금속, Cr, Ti, Ta 등의 물질을 사용하며, 다중층으로 형성할 수도 있다.　
또한, 상기 데이터배선(미도시)은 상기 게이트배선(미도시)과 서로 교차되게 형성되어 있으며, 상기 소스전극(115)과 드레인전극(117)은 그 아래의 액티브층(111) 및 게이트전극(107)과 함께 스위칭소자인 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
그리고, 상기 박막트랜지스터(T)의 채널은 상기 소스전극(115)과 드레인전극(117)사이의 액티브층(111)내에 형성된다.
이어서, 상기 데이터배선(미도시)과 소스/드레인전극(115, 117)을 포함한 하부기판(101) 전면에 평탄화 특성이 우수하며 감광성을 가지는 유기물질, 저유전율 특성을 가지는 절연물질, 또는 무기물질인 질화 규소로 이루어진 보호막(119)을 형성한다.
그다음, 도 4c에 도시된 바와 같이, 감광성 칼라수지를 전면 증착한후 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통해 패터닝하여 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(121)를 형성한다. 이때, 상기 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(121) 각각은 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 사용한다.
이렇게 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 이용하여 상기 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(121) 각각을 형성하는 공정에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 보호막(119)상에 적색(R)의 감광성 칼라수지를 전면 증착한후, 마스크를 이용하여 적색(R)의 감광성 칼라수지에 대한 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통한 패터닝을 수행하므로써 적색(R) 컬러필터를 형성한다.
그다음, 적색 컬러필터가 형성된 보호막(119)상에 녹색(G)의 감광성 칼라수지를 전면 증착한후, 마스크를 이용하여 녹색(G)의 감광성 칼라수지에 대한 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통한 패터닝을 수행하므로써 녹색(G) 컬러필터를 형성한다.
이어서, 적색 컬러필터 및 녹색 컬러필터가 형성된 보호막 (119)상에　청색(B)의 감광성 칼라수지를 전면 증착한후, 마스크를 이용하여 청색(B)의 감광성 칼라수지에 대한 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통한 패터닝을 수행하므로써 청색(B) 컬러필터를 형성함으로써 최종적으로 컬러필터(121)을 완성한다.
그다음, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터(121)를 포함한 보호막(119)상에 평탄화 특성이 우수하며 감광성을 가지는 유기물질, 저유전율 특성을 가지는 절연물질, 또는 무기물질인 질화 규소로 이루어진 평탄화막(123)을 형성한 다.
이어서, 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 평탄화막(123)과 그 아래의 컬러필터(121) 일부분을 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통해 선택적으로 패터닝하여 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(117) 일부분을 노출시키는 드레인콘택홀(125)을 형성한다.
그다음, 도 4f에 도시된 바와 같이, 상기 드레인콘택홀(125)을 포함한 평탄화막(123)상에 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO (indium zinc oxide) 등의 투명한 도전물질으로 이루어진 금속물질층(미도시)을 스퍼터링 방법으로 증착한후 이를 포토리소그라피 공정 및 식각공정에 의해 선택적으로 제거하여 상기 드레인전극(117)과 전기적으로 연결되는 화소전극(127)을 형성하므로써 하부기판(101)상에 하부어레이기판 제조를 완성한다.
이때, 상기 화소전극(127)에 데이터전압이 인가되면, 공통전압 (common voltage)을 인가받은 공통전극(미도시)과 함께 전기장을 생성 하므로써 화소전극(127)과 공통전극(미도시)사이의 전기영동필름(140)내의 블랙입자와 화이트입자들이 이동하게 되므로써 하부기판(101)과 상부기판(151)측으로부터 화상이 구현된다.
한편, 도 4g에 도시된 바와 같이, 하부기판(101)상부에는 전기영동필름(140)을 배치한다. 이때, 상기 전기영동필름(140)은 전기영동입자 (미도시)와 용매로 형성된 마이크로캡슐(141)과, 바인더 (미도시)로 이루어져 있다.
여기서, 상기 전기영동입자는 빛을 흡수하는 블랙입자(145a)와 빛을 반사시 키는 화이트입자(145b)로 이루어져 있다. 이때, 상기 블랙입자는 음전하로 대전될 수 있으며, 상기 화이트입자는 양전하로 대전될 수 있다.
그다음, 상기 전기영동필름(140)상에 투명전극이 형성된 상부기판 (151)을 배치하므로써 전기영동표시장치 제조를 완성한다. 이때, 상기 투명전극은 외부의 환경에 대해 내구성 및 내식성이 있는 도전물질, 예를들어 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO (indium zinc oxide)로 이루어지는 것이 바람직하다.
이렇게 하여, 상기 하부기판(101)상에 마련된 화소전극(127)과 상부기판(151)의 투명전극(미도시)사이에서 발생하는 전계에 의해, 상기 전기영동필름(140)내에 함유된 전기영동입자, 즉 블랙입자(145a)와 화이트입자(145b)가 이동하여, 상부기판(151)측으로는 단색 화상이 구현되고, 하부기판(101)상으로는 컬러 화상이 구현된다.
즉, 상기 각 화소지역에 마련된 화소전극(127)에 양의 전압을 인가하면, 상기 상부기판(151)의 투명전극(미도시)은 상대적으로 음의 전위를 가지게 된다. 이로써, 음전하로 대전된 블랙입자는 상기 화소전극(127)으로 이동하게 되고, 반면에 양전하로 대전된 화이트입자는 상기 상부기판(151)의 투명전극(미도시)으로 이동하게 된다.
따라서, 외부광이 상기 전기영동표시장치로 조사하게 되면, 상기 화이트 입자에 의해 입사된 외부광을 반사시켜, 화이트를 구현한다. 이때, 상기 외부광이 하부기판(101)측으로부터 입사되는 경우에 컬러 화상이 구현되게 된다.
이와 반대로, 상기 화소전극(127)에 음의 전압을 인가하면, 상기 상부기 판(151)의 투명전극(미도시)은 상대적으로 양의 전위를 가지게 된다. 이로써, 음전하로 대전된 블랙입자(145a)는 상기 투명전극(미도시)으로 이동하게 되고, 반면에 양전하로 대전된 화이트입자는 상기 화소전극(127)으로 이동하게 된다. 이로써, 외부광이 상기 전기영동표시장치로 조사하게 되면, 상기 블랙입자에 의해 입사된 외부광은 흡수되어, 블랙을 구현한다.
따라서, 하부기판 제조시에 게이트전극을 형성하기 전 공정에서 블랙매트릭스패턴을 박막트랜지스터 형성할 지역과 대응되는 위치에 형성하므로써 외부광이 박막트랜지스터의 배선재료, 예를 들어 게이트전극, 화소전극 또는 소스/드레인전극에 입사되는 것을 억제시켜 주므로써 빛에 의해 산란되면서 발생하는 빛의 반사가 방지되므로 색재현율이 증가하게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 전기영동표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2(a)는 화소전극(23)에 중간치 전압을 인가했을 때의 블랙입자(+)와 화이트 입자(-)의 분포도를 나타낸 것이고, 도 2(b)는 화소전극(12)에 부(-) 전압을 인가했을 때의 블랙입자(+)와 화이트입자(-)의 분포도를 나타낸 것이며, 도 2(c)는 화소전극(23)에 정(+) 전압을 인가했을 때의 블랙입자(+)와 화이트 입자(-)의 분포도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기영동표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명에 따른 전기영동표시장치 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
101: 하부기판　　　　　　　　　　　　　　　　　103 : 블랙매트릭스
105 : 절연막　　　　　　　　　　　　　　　　　　107 : 게이트전극
109 : 게이트절연막　　　　　　　　　　 111 : 액티브층
113 : 오믹콘택층 　　　　　　　　　115 : 소스전극
117 : 드레인전극　　　 　　　　　　　　　　119 : 보호막
121 : 컬러필터층　　　　　　　　　　　　　　123 : 평탄화막
125 ; 드레인콘택홀　　　　　　　　　　　　127 : 화소전극
131 : 접착층 　　　　　　　　　 140 : 전기영동필름
141 : 마이크로캡슐　　　　　　　　　　　　143 : 용매
145a : 블랙입자 145b : 화이트 입자
151 : 상부기판

Claims (10)

  1. 다수의 화소영역이 정의된 하부기판;
    상기 하부기판상에 형성되고, 박막트랜지스터 형성지역과 대응되는 위치에 배치된 블랙매트릭스;
    상기 블랙매트릭스를 포함한 하부기판상에 형성된 절연막;
    상기 절연막상에 형성되고 상기 블랙매트릭스와 대응되는 박막트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결된 제1전극;
    상기 제1전극상에 배치된 전기영동필름; 및
    상기 전기영동필름상에 형성된 제2전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 카본블랙계열, 다공성물질, 비투과물질 또는 광흡수물질중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 블랙매트릭스 폭은 박막트랜지스터의 폭과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는 게이트전극, 게이트절연막, 액티브층 및 소스/드레인전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터가 형성된 하부기판상에 컬러필터층이 형성된 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치.
  6. 다수의 화소영역이 정의된 하부기판에 박막트랜지스터 형성지역과 대응되는 위치에 배치되는 블랙매트릭스를 형성하는 단계;
    상기 블랙매트릭스를 포함한 하부기판상에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막상에 상기 블랙매트릭스와 대응되도록 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막트랜지스터를 포함한 하부기판상에 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 제1전극을 형성하는 단계;
    상기 제1전극상에 전기영동필름을 형성하는 단계; 및
    상기 전기영동필름상에 제2전극을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 카본블랙계열, 다공성물질, 비투과물질 또는 광흡수물질중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 블랙매트릭스 폭은 박막트랜지스터의 폭과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치 제조방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는 게이트전극, 게이트절연막, 액티브층 및 소스/드레인전극을 형성하는 단계를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치 제조방법.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 박막트랜지스터가 형성된 하부기판상에 컬러필터층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치 제조방법.
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