KR20090074518A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20090074518A KR1020080000328A KR20080000328A KR20090074518A KR 20090074518 A KR20090074518 A KR 20090074518A KR 1020080000328 A KR1020080000328 A KR 1020080000328A KR 20080000328 A KR20080000328 A KR 20080000328A KR 20090074518 A KR20090074518 A KR 20090074518A
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Abstract

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 표시 영역을 가지는 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 제1 전압이 인가되는 제1 전극, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 전압과 반대의 극성을 가지는 제2 전압이 인가되는 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 위에 형성되어 있는 절연막, 그리고 상기 절연막 위에 형성되어 있으며 전기적으로 고립되어 있고 상기 제1 전압 및 제2 전압의 인가에 의해 유도 전하가 발생하는 고립 부재를 포함하고, 상기 제1 및 2 전압의 인가에 따라 광 투과율이 제어된다. 이렇게 하면 고립 부재에 전압을 인가하기 위한 신호선이 필요 없으므로 표시 장치가 단순한 구조를 가질 수 있다.
표시 장치, 고립 부재, 가동 부재, 고정 전극, 정전기 유도

Description

표시 장치{Display device}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정전기 유도 현상을 이용하여 영상을 구현하는 표시 장치에 관한 것이다.
널리 사용되는 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(liquid crystal display), 플라스마 표시 장치(plasma display panel) 및 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display) 등이 있다.
액정 표시 장치는 전기장의 세기에 따라 광투과도가 달라지는 액정의 전기-광학적 특성을 이용하여 영상을 구현하는 표시 장치이다. 플라스마 표시 장치는 기체 방전에 의해 생성된 플라스마를 이용하여 영상을 구현하는 표시 장치이다. 유기 발광 표시 장치는 음극(전자주입전극)과 양극(정공주입전극)으로부터 각각 전자와 정공을 유기 발광층 내로 주입시켜 이 전자와 정공이 결합하여 생성되는 엑시톤(exiton)이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광하는 표시 장치이다.
최근에는 상술한 표시 장치들과 같은 성능을 가지면서 아울러 더욱 간단한 구조로 만들 수 있는 표시 장치의 개발이 활발히 진행되고 있다. 이 중에서도 정전기력 및 탄력을 통해 개폐기를 열고 닫아 화소의 온(ON)/오프(OFF)를 조절하는 표시 장치가 연구되고 있다.
정전기력을 발생시키기 위해서는 개폐기에 높은 전압이 인가되어야 하는데, 전기 신호 전달선의 너비가 작을 경우 높은 전압을 견디지 못해 신호 전달선이 타버리는 경우가 발생한다. 그러므로 신호 전달선은 일정 크기 이상의 너비를 가져야 한다. 그러나 신호 전달선의 너비가 큰 경우 신호선이 차지하는 면적이 커지게 되고 결국 개구율이 작아진다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신호선에 의해 개구율이 감소되지 않으며, 기존 표시 장치보다 단순한 구조를 가지는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 표시 영역을 가지는 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 제1 전압이 인가되는 제1 전극, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 전압과 반대의 극성을 가지는 제2 전압이 인가되는 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 위에 형성되어 있는 절연막, 그리고 상기 절연막 위에 형성되어 있으며 전기적으로 고립되어 있고 상기 제1 전압 및 제2 전압의 인가에 의해 유도 전하가 발생하는 고립 부재를 포함하고, 상기 제1 및 2 전압의 인가에 따라 광 투과율이 제어된다.
상기 고립 부재는 상기 유도 전하가 발생함에 따라 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과의 정전기적 인력에 의해 변형되는 가동 부재일 수 있다.
상기 가동 부재의 중앙부는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 위치하고 상기 절연막 위에 고정되어 있으며, 상기 중앙부를 제외한 다른 부분은 상기 절연막과 떨어져 있을 수 있다.
상기 가동 부재는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 부분적으로 중첩하는 곡면 상태에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 완전히 중첩하는 평면 상태까지 변형될 수 있다.
상기 가동 부재가 평면 상태가 아닌 경우에 상기 가동 부재의 단면은 반원 또는 반타원 모양일 수 있다.
상기 제1 전극과 제2 전극에 서로 반대 극성의 전압이 인가되면, 상기 제1 전극과 중첩되는 부분의 가동 부재는 상기 제1 전극과 반대 극성의 전하가 유도되고, 상기 제2 전극과 중첩되는 부분의 가동 부재는 상기 제2 전극과 반대 극성의 전하가 유도되어 상기 가동 부재가 변형될 수 있다.
상기 제1 전극 및 제2 전극에 인가된 전압이 제거되면 상기 가동 부재는 탄성에 의해 상기 곡면 상태로 복귀할 수 있다.
상기 가동 부재에 상기 정전기적 인력이 발생되지 않으면 광이 투과되고, 상기 정전기적 인력이 발생되면 광이 차단될 수 있다.
상기 가동 부재는 탄성을 가지는 금속 또는 화합물로 만들어질 수 있다. 상기 가동 부재는 알루미늄, 금, 니켈, 티타늄, 알루미늄 합금 및 질화 티타늄으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.
상기 고립 부재는 상기 절연막 상에 고정되어 있는 고정 전극일 수 있으 며, 상기 표시 장치는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 연결되며 상기 고정 전극과의 정전기적 인력에 의해 변형되는 가동 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 가동 부재는 한쪽 끝이 상기 표시 영역의 가장자리에 고정되고 다른 쪽 끝이 구부러진 곡면 형상을 가져 상기 표시 영역을 가릴 수 있으며, 상기 고정 부재와의 정전기적 인력에 의해 상기 표시 영역을 개방할 수 있다.
상기 가동 부재는 상기 제1 전극과 연결되는 제1 부재 및 상기 제1 부재와 간격을 두고 위치하며 상기 제2 전극과 연결되는 제2 부재를 포함할 수 있다.
상기 제1 부재와 상기 제2 부재에 서로 반대 극성의 전압이 인가되면, 상기 제1 부재와 인접한 상기 고정 전극의 한 쪽 부분에 상기 제1 부재와 반대 전하가 유도되고 상기 제2 부재와 인접한 상기 고정 전극의 다른 쪽 부분에 상기 제2 부재와 반대 전하가 유도되어, 상기 가동 부재가 상기 고정 전극과의 정전기적 인력에 의해 펴질 수 있다.
상기 가동 부재에 인가된 전압이 제거되면 상기 가동 부재는 탄성에 의해 한쪽 끝이 상기 표시 영역의 가장자리에 고정되고 다른 쪽 끝이 구부러진 곡면 형상으로 복귀할 수 있다.
상기 가동 부재는 금속 또는 화합물로 만들어질 수 있다. 상기 가동 부재는 알루미늄, 금, 니켈, 티타늄, 알루미늄 합금 및 질화 티타늄으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.
상기 가동 부재는 각 표시 영역에 적어도 두 개가 배치될 수 있다.
상기 고립 부재는 각 표시 영역에 적어도 한 개 이상 배치될 수 있다.
상기 절연막은 색필터를 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 분리막을 더 포함할 수 있다. 또한 상기 표시 장치는 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극과 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 고립 부재에 전압을 인가하기 위한 신호선이 필요 없으므로 표시 장치가 단순한 구조를 가질 수 있다. 나아가 고립 부재에 연결되는 신호선이 차지하는 공간을 없앨 수 있기 때문에 개구율을 높일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참 고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 표시 장치를 II-II 선에 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 표시 장치(10)는 복수의 제1 전극(121)과 복수의 제2 전극(151) 및 고립 부재인 복수의 가동 부재(191)를 포함한다.
제1 전극(121)은 기판(110) 위에 형성되어 있으며 한 방향으로 뻗어 있다. 이웃하는 두 개의 제1 전극(121)은 간격을 두고 서로 평행하게 배열되어 있다. 제1 전극(121)의 위에는 분리막(140)이 형성되어 있다. 분리막(140)은 무기 물질로 만들어질 수 있다.
제2 전극(151)은 분리막(140) 위에 형성되어 있으며, 각 제2 전극(151)은 줄기선(152)과 이로부터 돌출된 복수의 돌출 전극(154)을 포함한다. 줄기선(152)은 제1 전극(121)과 교차하는 방향으로 뻗어 있으며, 돌출 전극(154)은 제1 전극(121)과 중첩되지 않도록 두 개의 제1 전극(121) 사이에 위치한다.
돌출 전극(154)은 인접한 제1 전극(121)의 일부분과 함께 단위 표시 영역(PA)을 형성한다. 단위 표시 영역에서 돌출 전극(154)과 제1 전극(121)은 소정 거리(s)만큼 떨어져 있다. 제1 및 제2 전극(121, 151)은 전원부(400)와 연결되어 이로부터 소정 크기의 전압을 인가 받는다. 제1 및 제2 전극(121, 151)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 제1 및 제2 전극(121, 151)은 도핑된 실리콘, 전도성 폴리머 및 금속 등으로 만들어질 수도 있으며, 불투명할 수도 있다.
제2 전극(151) 위에는 절연막(180)이 형성되어 있다. 절연막(180)은 단일막 구조를 가진다. 그러나 절연막(180)은 무기막과 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다. 절연막(180)은 안료를 포함한 유기 물질로 만들어진 색필터일 수 있다. 이 경우 색필터는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 색필터는 절연막(180) 위에 떨어져 별도로 구비될 수 있다.
가동 부재(191)는 절연막(180) 위에 위치하며 탄성을 가진다. 가동 부재(191)는 대략 직사각형인데 도 1에서와 같이 휘어져 곡면을 이루는 상태로 있을 수도 있고, 완전히 펴진 상태로 있을 수도 있다. 가동 부재(191)의 중앙부는 절연막(180)에 고정되어 있고, 돌출 전극(154)과 제1 전극(121)의 사이에 위치한다. 중앙부를 제외한 가동 부재(191)의 다른 부분은 절연막(180)에 고정되지 않는다.
가동 부재(191)는 전기적으로 고립되어 있다. 가동 부재(191)는 외부로부터의 정전기적 인력이 없는 경우 휘어진 상태에 있으며 특히 가동 부재(191)의 종단면이 대략 반원 모양일 수 있다. 그러나 제1 및 제2 전극(121, 151)에 각기 반대 극성을 가지는 소정 전압이 인가되면 정전기 유도에 의해 가동 부재(191)와 제1 및 제2 전극(121, 151) 사이에 인력이 생긴다. 그러면 가동 부재(191)의 중앙부를 중심으로 양쪽 부분이 절연막(180)으로 접근한다. 충분한 인력이 생기면 가동 부재(191)의 전면이 절연막에 접촉하여 단위 표시 영역(PA)을 전부 가린다. 다시 제1 및 제2 전극(121, 151)에 인가된 전압이 제거되면 가동 부재(191)는 탄성에 의해 원위치로 복귀한다.
가동 부재(191)는 불투명하며 탄성을 가진 금속으로 만들어진다. 예컨대, 가동 부재(191)는 알루미늄, 금, 니켈, 티타늄 또는 알루미늄 합금으로 만들어질 수 있다. 또한 가동 부재(191)는 질화 티타늄으로 만들어질 수 있다. 가동 부재(191)의 표면에는 산화 규소(SiO2) 또는 산화 알루미늄(Al2O3) 따위로 만들어진 절연막이 형성될 수 있고, 아래 쪽에서 입사된 빛이 위로 투과하는 투과형 표시 장치인 경우 반사 방지 물질층이, 위쪽에서 입사된 빛이 반사되는 반사형 표시 장치인 경우 반사 향상 물질층이 더 형성될 수 있다. 투과형 표시 장치인 경우 제1 및 제2 전극(121, 151)이 투명해야 함은 물론이다.
한편, 도 3에서 보는 바와 같이 표시 장치(20)는 능동(active matrix) 구동 방식을 사용할 수도 있다. 즉 표시 장치(20)는 전극(121, 151) 중 적어도 하나에 연결되어 이에 인가되는 전압을 개별적으로 스위칭하기 위한 적어도 하나의 스위칭 소자를 구비할 수 있다.
예를 들면 기판(110) 위에 위치하고 제1 전극(121)과 연결되어 있는 박막 트랜지스터(170)를 스위칭 소자로 둔다. 이 경우 박막 트랜지스터(170)를 온/오프 하기 위한 주사 신호를 전달하는 게이트선(도시하지 않음)과 전극(121, 151)에 인가되는 전압을 전달하는 데이터선(도시하지 않음)이 서로 교차하는 형태로 기판(110) 위에 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터(170)는 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극 및 반도체를 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터(170)가 연결되지 않는 제2 전극(151)에는 공통 전압이 인가될 수 있다. 그러나 제1 전극(121)과 제2 전극(151)의 역할이 바뀔 수도 있다.
이와는 달리 두 개의 박막 트랜지스터(170)가 배치되어 각각 제1 및 제2 전극(121, 151)에 연결될 수도 있다. 이와 같이 박막 트랜지스터(170)를 사용하여 능동 구동 방식으로 구동하면 전극(121, 151)에 인가되는 전압을 정밀하게 제어할 수 있다.
기판(110)의 하부에는 광원부(도시하지 않음)가 배치될 수 있다. 광원부는 광원, 도광판 및 반사 부재 등을 포함할 수 있다. 도광판은 광원으로부터 조사된 광을 유도하며, 반사 부재는 도광판으로부터 반사된 광을 단위 표시 영역 방향으로 향하게 하여 광손실을 줄인다. 반사형 표시 장치의 경우 광원부를 없앨 수 있다.
기판(110)의 상부에는 빛샘을 방지하는 차광 부재가 배치될 수 있다. 차광 부재는 다른 기판 위에 형성될 수 있으며, 색필터도 함께 형성될 수 있다.
다음, 도 1 및 도 2의 구조를 가지는 표시 장치(10)의 구동 방법에 대하여 도 4 및 도 5를 참고하여 설명한다.
도 4 및 도 5는 표시 장치의 단위 표시 영역을 나타내는 도면으로 도 4는 화이트 상태를 나타내고 있으며 도 5는 블랙 상태를 나타내고 있다.
도 4에서 보는 바와 같이 제1 전극(121) 및 돌출 전극(154)에 충분한 전위 차가 없으면 가동 부재(191)는 곡면을 가지는 원 상태를 유지하여 단위 표시 영역(PA)을 개방한다. 따라서 광원으로부터 조사된 빛은 단위 표시 영역(PA)을 통과하므로, 단위 표시 영역(PA)은 화이트 상태가 된다.
도 5에서 보는 바와 같이 제1 전극(121)에 (-) 전압이 인가되고 돌출 전극(154)에 (+) 전압이 인가되어 충분한 전위 차가 생기면, 제1 전극(121)에 가까운 가동 부재(191)의 한쪽 부분에는 (+) 전하가 유도되고, 돌출 전극(154)에 가까운 가동 부재(191)의 다른 쪽 부분에는 (-) 전하가 유도된다. 이로 인해 제1 전극(121)/돌출 전극(154)과 가동 부재(191) 간 인력이 가동 부재(191)를 움직여 절연막(180)에 접촉시킨다. 따라서 광원으로부터 조사된 빛은 가동 부재(191)에 의해 차단되어 단위 표시 영역(PA)을 통과하지 못하므로, 단위 표시 영역(PA)은 블랙 상태가 된다. 제1 전극(121) 및 돌출 전극(154)에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써 가동 부재(191)의 위치를 결정할 수 있다. 가동 부재(191)의 위치에 따라 계조 조절이 가능하다. 제1 전극(121) 및 돌출 전극(154)에 인가된 전압이 제거되면 가동 부재(191)는 탄력에 의해 원위치로 복귀할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 표시 장치(10)는 가동 부재(191)의 탄력과 정전기 유도를 통한 정전기적 인력을 이용하여 단위 표시 영역(PA)의 화이트/블랙 상태를 조절한다.
다음, 도 1 및 도 2의 구조를 가지는 표시 장치(10)의 제조 방법에 대하여 도 6 내지 도 12를 도 1 및 도 2와 함께 참고하여 설명한다.
도 6 내지 도 12는 표시 장치(10)의 제조 공정을 차례로 나타낸 단면도이다.
우선, 도 6에서 보는 바와 같이 기판(110) 위에 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 제1 전극(121)을 형성한다.
다음으로 도 7에서 보는 바와 같이 제1 전극(121) 위에 산화 규소 또는 질화 규소 등의 물질로 분리막(140)을 형성한다. 이어서 도 8에서 보듯이 분리막(140) 위에 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 줄기선(152)과 돌출 전극(154)을 포함 하는 제2 전극(151)을 형성한다.
다음으로 도 9에서 보는 바와 같이 제2 전극(151) 및 분리막(140) 위에 감광성 물질을 도포하고, 이를 노광 및 현상하여 오목부(72)를 가지는 제1 감광성 부재(71)를 형성한다.
다음으로 도 10에서 보는 바와 같이 제1 감광성 부재(71) 위에 도전체층(190)을 적층한다. 이어서 도 11에서 보듯이 감광성 물질을 도포, 노광 및 현상하여 오목부(72)와 중첩하는 제2 감광성 부재(81)를 형성한다.
다음으로 도 12에서 보는 바와 같이 제2 감광성 부재(81)로 덮여 있지 않은 도전체층(190)의 노출된 부분을 식각으로 제거하여 전기적으로 고립된 가동 부재(191)를 형성한다. 이후 제2 감광성 부재(81)를 제거한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 가동 부재(191)는 전기적으로 고립되는 구조를 가지기 때문에 이와 연결되는 신호선을 만드는 공정이 필요 없다. 따라서 표시 장치(10)의 제조 공정을 신속하고 단순화할 수 있다. 또한 가동 부재(191)와 연결되는 신호선으로 인해 개구율이 감소하는 것을 예방할 수 있다.
다음, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 도13 및 도 14를 참고하여 설명한다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이고, 도 14는 도 13의 표시 장치를 XIV-XIV 선에 따라 자른 단면도이다.
도 13 및 도 14를 참고하면, 표시 장치(30)는 복수의 제1 전극(121), 복수의 제2 전극(151), 고립 부재인 고정 전극(221) 및 가동 부재(291)를 포함한다.
제1 전극(121)은 기판(110) 위에 형성되어 있으며 어느 한 방향으로 뻗어 있다. 이웃하는 두 개의 제1 전극(121)은 간격을 두고 서로 평행하게 배열되어 있다. 제1 전극(121)의 위에는 분리막(140)이 형성되어 있다. 분리막(140)은 무기 물질로 만들어질 수 있다.
제2 전극(151)은 분리막(140) 위에 형성되어 있다. 제2 전극(151)은 제1 전극(121)과 교차하는 방향으로 뻗어 있으며, 제1 전극(121)과 실질적으로 동일한 모양을 가진다. 이웃하는 두 개의 제2 전극(151)은 간격을 두고 서로 평행하게 배열된다. 이웃하는 두 개의 제2 전극(151)과 이웃하는 두 개의 제1 전극(121)에 의해 단위 표시 영역(PA)이 정의된다.
제1 및 제2 전극(121, 151)은 전원부(400)와 연결되어 이로부터 소정 크기의 전압을 인가 받는다. 제1 및 제2 전극(121, 151)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 제1 및 제2 전극(121, 151)은 도핑된 실리콘, 전도성 폴리머 및 금속 등으로 만들어질 수도 있으며, 불투명할 수도 있다.
제2 전극(151) 위에는 절연막(180)이 형성되어 있다. 절연막(180)은 단일막 구조를 가진다. 그러나 절연막(180)은 무기막과 유기막의 이중막 구조를 가질 수도 있다. 절연막(180)은 안료를 포함한 유기 물질로 만들어진 색필터일 수 있다. 색필터는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다. 색필터는 절연막(180) 위에 떨어져 별도로 구비될 수도 있다. 절연막(180)에는 제2 전극(151)을 노출하는 제1 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다. 절연막(180) 및 분리막(140)에는 제1 전극(121)을 노출하는 제2 접촉 구멍(181)이 형 성되어 있다.
절연막(180) 위에는 고정 전극(221)과 가동 부재(291)가 고정되어 있다.
고정 전극(221)은 단위 표시 영역(PA)의 가장 자리에 위치하며, 전기적으로 고립되어 있다. 고정 전극(221)은 도전체 또는 유전체 따위의 물질로 만들어질 수 있으며, 대략 사각 형상의 단면을 가진다. 그러나 고정 전극(221)의 단면은 여러 가지 다른 모양일 수 있다.
고정 전극(221)의 표면에는 산화 규소(SiO2) 또는 산화 알루미늄(Al2O3) 따위로 만들어진 절연 피복(210)이 형성되어 있다.
가동 부재(291)는 제1 부재(291a)와 제2 부재(291b)를 포함한다. 제1 부재(291a)와 제2 부재(291b)는 고정 전극(221)과 절연되어 있으며, 제1 부재(291a) 및 제2 부재(291b)의 한 쪽 끝이 동일한 고정 전극(221) 옆에 나란하게 위치한다. 제1 부재(291a)와 제2 부재(291b)는 단위 표시 영역에 대응하는 크기를 가지며, 일정한 간격을 두고 서로 떨어져 있어 전기적으로 분리된다. 제1 부재(291a)는 제1 접촉 구멍(185)을 통하여 제2 전극(151)과 연결되어 있으며, 제2 전극(151)으로부터 (+) 전압을 인가 받는다. 제2 부재(291b)는 제2 접촉 구멍(181)을 통하여 제1 전극(121)과 연결되어 있으며, 제1 전극(121)으로부터 (-) 전압을 인가 받는다. 제1 전극(121) 및 제2 전극(151)의 극성은 반대일 수 있다.
가동 부재(291)는 곡면을 가지고 있다. 특히 본 실시예에서 가동 부재(291)의 종단면은 대략 반원 모양이다. 가동 부재(291)의 종단면은 대략 반원 또는 반 타원 모양일 수 있다. 그러나 제1 및 제2 전극(121, 151)을 통해 제1 부재(291a)과 제2 부재(291b)에 각기 반대 극성을 가지는 충분한 전압이 인가되면 정전기 유도에 의해 고정 전극(221)과 가동 부재(291) 사이에 인력이 생긴다. 그러면 가동 부재(291)는 고정 전극(221)으로 접근한다. 충분한 인력이 생기면 가동 부재(291)의 전면이 절연 피복(210)에 접촉하여 단위 표시 영역(PA)을 개방한다. 다시 가동 부재(291)에 인가된 전압이 제거되면 가동 부재(291)은 탄력에 의해 원위치로 복귀한다.
가동 부재(291)는 탄성을 가진 금속으로만들어진다. 예컨대, 가동 부재(291)는 알루미늄, 금, 니켈, 티타늄 또는 알루미늄 합금으로 만들어질수 있다. 또한 가동 부재(291)는 질화 티타늄으로 만들어질 수 있다. 본 실시예에 따른 표시 장치(30)는 투과형이므로 가동 부재(291)는 불투명하게 만들어진다. 가동 부재(291)의 표면에도 절연 피복이 형성될 수도 있으며, 반사 방지 물질층이 더 형성될 수도 있다. 가동 부재(291)는 반사형 표시 장치에도 적용될 수 있으며, 이때 가동 부재(291)의 표면에는 반사 향상 물질층이 형성될 수 있다.
한편, 표시 장치는 박막 트랜지스터를 사용한 능동(active matrix) 구동 방식을 사용할 수도 있다.
도 1 내지 도 3에 도시한 실시예에서 살펴본 많은 특징들이 본 실시예에 적용될 수 있다.
다음, 도 13 및 도 14의 구조를 가지는 표시 장치(30)의 구동 방법에 대하여 도 15 및 도 16을 참고하여 설명한다.
도 15 및 도 16은 표시 장치의 단위 표시 영역을 개략적으로 나타내는 사시도로 도 15는 블랙 상태를 나타내고 있으며 도 16은 화이트 상태를 나타내고 있다.
단위 표시 영역(PA)에는 고정 전극(221)의 일부분과 제1 부재(291a)와 제2 부재(291b)를 포함하는 하나의 가동 부재(291)가 위치한다.
도 15에서 보는 바와 같이 가동 부재(291)에 전압이 인가되지 않으면 가동 부재(291)는 곡면을 가지는 원 상태를 유지하며 단위 표시 영역(PA)으로 빛이 통과하는 것을 차단한다.
도 16에서 보는 바와 같이 가동 부재(291)의 제1 부재(291a)에 (+) 전압이 인가되고 제2 부재(291b)에 (-) 전압이 인가되면, 제1 부재(291a)에 가까운 고정 전극(221)의 한 쪽 부분에는 (-) 전하가 유도되고 제2 부재(291b)에 가까운 고정 전극(221)의 다른 쪽 부분에는 (+) 전하가 유도된다. 이로 인한 가동 부재(291)와 고정 전극(221) 간의 인력이 가동 부재(291)를 움직인다. 가동 부재(291)에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써 가동 부재(291)의 위치를 결정할 수 있다. 가동 부재(291)의 위치에 따라 계조 조절이 가능하다. 가동 부재(291)에 인가된 전압이 제거되면 가동 부재(291)는 탄력에 의해 원위치로 복귀할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 표시 장치(30)는 가동 부재(291)의 탄력과 정전기 유도를 통한 정전기적 인력을 이용하여 단위 표시 영역(PA)의 화이트/블랙 상태를 조절한다.
다음, 도 13 및 도 14의 구조를 가지는 표시 장치(30)의 제조 방법에 대하여 도 17 내지 도 22를 도 13 및 도 14와 함께 참고하여 상세하게 설명한다.
도 17 내지 도 22는 표시 장치의 제조 공정을 차례로 나타낸 단면도이다.
우선, 도 17에서 보는 바와 같이 기판(110) 위에 제1 전극(121), 분리막(140) 및 제2 전극(151)을 차례로 형성한다.
다음으로 도 18에서 보는 바와 같이 제2 전극(151) 및 분리막(140) 위에 절연막(180)을 적층하고, 이어서 제2 전극(151)을 노출하는 제1 접촉 구멍(185) 및 제1 전극(121)을 노출하는 제2 접촉 구멍(181)을 형성한다.
다음으로 도 19에서 보는 바와 같이 감광성 물질을 도포하고 이를 노광 및 현상하여 단면이 대략 사각 형상인 제3 감광성 부재(91)를 만든다. 이어서 도 20에서 보는 바와 같이 제3 감광성 부재(91)에 열을 가하면서 리플로우(reflow) 하여, 제3 감광성 부재(91)의 단면이 대략 반원 또는 반타원 형상을 가지도록 한다. 그런 후 제3 감광성 부재(91) 위에 불투명한 금속층(290)을 전해 도금, 무전해 도금 및 스퍼터링 등의 방법으로 적층한다.
다음으로 도 21에서 보는 바와 같이 감광성 물질 등으로 만들어진 마스크를 사용하여 금속층(290)의 일부를 식각하여 제거한다. 그런 다음 제3 감광성 부재(91)를 제거한다. 이로써 종단면이 대략 반원 또는 반타원 모양을 가지는 가동 부재(291)가 완성된다.
다음으로 도 22에서 보는 바와 같이 고정 전극(221)과 이를 감싸는 절연 피복(210)을 형성한다. 이 공정은 도 19에서와 같이 절연막(180) 위에 감광 물질을 도포하는 공정 전에 만들 수도 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 고정 전극(221)은 전기적으로 고립되는 구조를 가지기 때문에 이와 연결되는 전극 또는 신호선을 만드는 공정이 필요 없다. 따라서 표시 장치(30)의 제조 공정을 신속하고 단순화할 수 있다. 또한 고정 전극(221)과 연결되는 전극 또는 신호선으로 인해 개구율이 감소하는 것을 예방할 수 있다.
다음, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 도 23을 참고하여 설명한다.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 23을 참고하면, 표시 장치(40)는 기판(110), 복수의 제1 전극(121), 분리막(140), 복수의 제2 전극(151), 절연막(180), 고립 부재인 고정 전극(221), 전원부(400) 및 가동 부재(391)를 포함한다.
기판(110)위에 형성되어 있는 제1 전극(121), 2 전극(151), 제1 전극(121)과 제2 전극(151)을 절연하는 분리막(140), 제1 전극(121) 및 제2 전극(151)과 연결되어 있는 전원부(400), 제2 전극(151) 위에 형성되어 있는 절연막(180) 및 절연막(180) 위에 형성되어 있는 고정 전극(221)의 구조는 도 13 및 도 14에 도시한 실시예의 구조와 대체로 동일하다.
다만, 본 실시예에 따른 표시 장치(40)는 도 13 및 도 14에 도시한 표시 장치(30)와는 달리 단위 표시 영역(PA)에 두 개의 가동 부재(391)가 마주하며 위치한다. 두 개의 가동 부재(391)는 이웃하는 두 개의 고정 전극(221) 옆에 각각 위치하며, 각기 제1 전극(121) 및 제2 전극(151)에 연결되어 있다. 하나의 가동 부재(391)의 종단면은 대략 4분원 모양이며, 두 개의 가동 부재(391)를 함께 보면 대 략 중간이 끊어진 반원 모양이다.
두 개의 가동 부재(391)에 전압이 인가되지 않으면, 단위 표시 영역(PA)을 가려 빛이 통과하는 것을 차단한다. 그러나 두 개의 가동 부재(391)에 전압이 인가되면 두 개의 가동 부재(391)는 각기 바로 옆에 위치한 고정 전극(221) 방향으로 접근하여 단위 표시 영역(PA)을 개방한다. 가동 부재(391)에 인가되는 전압의 크기를 조절하여 빛의 투과량을 제어할 수 있다. 가동 부재(391)는 탄성을 가진 불투명한 금속으로 만들어진다. 가동 부재(391)의 표면에는 반사 방지 물질층이 더 형성될 수도 있다. 그러나 반사형 표시 장치의 경우에는 가동 부재(391)의 표면에 반사 향상 물질층이 형성될 수 있다.
도 13 및 도 14에 도시한 실시예에서 살펴본 많은 특징들이 본 실시예에 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이고,
도 2는 도 1의 표시 장치를 II-II 선에 따라 자른 단면도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이고,
도 4 및 도 5는 도 1 및 도 2에 도시한 표시 장치의 단위 표시 영역을 나타낸 단면도이고,
도 6 내지 도 12는 도 1 및 도 2에 도시한 표시 장치의 제조 공정을 차례로 나타낸 단면도이고,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이고,
도 14는 도 13의 표시 장치를 XIV-XIV 선에 따라 자른 단면도이고,
도 15 및 도 16은 도 13 및 도 14에 도시한 표시 장치의 단위 표시 영역을 개략적으로 나타낸 사시도이고,
도 17 내지 도 22는 도 13 및 도 14에 도시한 표시 장치의 제조 공정을 차례로 나타낸 단면도이고,
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
<도면 부호의 설명>
10, 20, 30, 40: 표시 장치
71, 81, 91: 감광성 부재 110: 기판
121, 151: 전극 140: 분리막
170: 박막 트랜지스터 180: 절연막
181, 185: 접촉 구멍 191: 가동 부재
210: 절연 피복 221: 고정 전극
291, 391: 가동 부재 291a: 제1 부재
291b: 제2 부재 400: 전원부

Claims (22)

  1. 표시 영역을 가지는 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 제1 전압이 인가되는 제1 전극,
    상기 기판 위에 형성되어 있으며 상기 제1 전압과 반대의 극성을 가지는 제2 전압이 인가되는 제2 전극,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 위에 형성되어 있는 절연막, 그리고
    상기 절연막 위에 형성되어 있으며 전기적으로 고립되어 있고 상기 제1 전압 및 제2 전압의 인가에 의해 유도 전하가 발생하는 고립 부재
    를 포함하고,
    상기 제1 및 2 전압의 인가에 따라 광 투과율이 제어되는 표시장치.
  2. 제1항에서,
    상기 고립 부재는 상기 유도 전하가 발생함에 따라 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과의 정전기적 인력에 의해 변형되는 가동 부재인 표시장치.
  3. 제2항에서,
    상기 가동 부재의 중앙부는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 위치하고 상기 절연막 위에 고정되어 있으며, 상기 중앙부를 제외한 다른 부분은 상기 절연막과 떨어져 있는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 가동 부재는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 부분적으로 중첩하는 곡면 상태에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 완전히 중첩하는 평면 상태까지 변형되는 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 가동 부재가 평면 상태가 아닌 경우에 상기 가동 부재의 단면은 반원 또는 반타원 모양인 표시 장치.
  6. 제4항에서,
    상기 제1 전극과 제2 전극에 서로 반대 극성의 전압이 인가되면, 상기 제1 전극과 중첩되는 부분의 가동 부재는 상기 제1 전극과 반대 극성의 전하가 유도되고, 상기 제2 전극과 중첩되는 부분의 가동 부재는 상기 제2 전극과 반대 극성의 전하가 유도되어 상기 가동 부재가 변형되는 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극에 인가된 전압이 제거되면 상기 가동 부재는 탄성에 의해 상기 곡면 상태로 복귀하는 표시 장치.
  8. 제2항에서,
    상기 가동 부재에 상기 정전기적 인력이 발생되지 않으면 광이 투과되고, 상기 정전기적 인력이 발생되면 광이 차단되는 표시 장치.
  9. 제2항에서,
    상기 가동 부재는 탄성을 가지는 금속 또는 화합물로 만들어진 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 가동 부재는 알루미늄, 금, 니켈, 티타늄, 알루미늄 합금 및 질화 티타늄으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 고립 부재는 상기 절연막 상에 고정되어 있는 고정 전극이고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 연결되며 상기 고정 전극과의 정전기적 인력에 의해 변형되는 가동 부재를 더 포함하는 표시장치.
  12. 제11항에서,
    상기 가동 부재는 한쪽 끝이 상기 표시 영역의 가장자리에 고정되고 다른 쪽 끝이 구부러진 곡면 형상을 가져 상기 표시 영역을 가리고 있으며, 상기 고정 부재와의 정전기적 인력에 의해 상기 표시 영역을 개방하는 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 가동 부재는
    상기 제1 전극과 연결되는 제1 부재, 그리고
    상기 제1 부재와 간격을 두고 위치하며 상기 제2 전극과 연결되는 제2 부재를 포함하는
    표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 부재와 상기 제2 부재에 서로 반대 극성의 전압이 인가되면, 상기 제1 부재와 인접한 상기 고정 전극의 한 쪽 부분에 상기 제1 부재와 반대 전하가 유도되고 상기 제2 부재와 인접한 상기 고정 전극의 다른 쪽 부분에 상기 제2 부재와 반대 전하가 유도되어, 상기 가동 부재가 상기 고정 전극과의 정전기적 인력에 의해 펴지는 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 가동 부재에 인가된 전압이 제거되면 상기 가동 부재는 탄성에 의해 한쪽 끝이 상기 표시 영역의 가장자리에 고정되고 다른 쪽 끝이 구부러진 곡면 형상으로 복귀하는 표시 장치.
  16. 제11항에서,
    상기 가동 부재는 금속 또는 화합물로 만들어진 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 가동 부재는 알루미늄, 금, 니켈, 티타늄, 알루미늄 합금 및 질화 티타늄으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 표시 장치.
  18. 제11항에서,
    상기 가동 부재는 각 표시 영역에 적어도 두 개가 배치되어 있는 표시 장치.
  19. 제1항에서,
    상기 고립 부재는 각 표시 영역에 적어도 한 개 이상 배치되는 표시 장치.
  20. 제1항에서,
    상기 절연막은 색필터를 포함하는표시 장치.
  21. 제1항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 분리막을 더 포함하는 표시 장치.
  22. 제1항에서,
    상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극과 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 더 포함하는 표시 장치.
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