KR20090125502A - 전기영동표시장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

전기영동표시장치 및 이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기영동표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 박막트랜지스터의 상부면에 컬러필터층을 구성하고, 컬러필터층이 각각 형성된 각 화소영역의 출력모드를 다르게 구동하는 것이다.
이를 통해, 백색 표현은 백색의 하전입자, 흑색표현은 흑색의 하전입자 그리고, 컬러색상 표현은 적, 녹, 청의 컬러필터를 통해 구현함으로써, 보다 선명한 백색, 흑색, 컬러색상을 구현할 수 있다.
특히, 컬러필터층을 박막트랜지스터가 형성된 제 1 기판 상에 형성함으로써, 외부광이 컬러필터층을 통과하지 않으므로 본 발명의 전기영동표시장치는 고휘도를 갖게 된다.
또한, 본 발명의 전기영동표시장치는 컬러색상을 표현할 때 백색 또는 흑색을 동시에 구현하여, 보다 선명한 컬러색상을 구현할 수 있다.
Figure P1020080051645
전기영동, 컬러필터, 고휘도

Description

전기영동표시장치 및 이의 구동방법{Electrophoretic display device and driving method of the same}
본 발명은 전기영동표시장치에 관한 것으로, 특히, 고휘도를 갖는 전기영동표시장치에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전하고 있다.
이에 부응하여 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 보유한 여러 가지 다양한 평판표시장치(Flat Panel Display device : FPD)가 소개되어 기존의 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있다.
구체적인 예로 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD) 등을 들 수 있다.
한편, 최근 소개된 전기영동표시장치(electrophoretic display device)는 기존의 평판표시장치와 비교하여 생산단가가 훨씬 저렴하고 별도의 배경조명이 불필요하여 아주 적은 에너지로도 구동 가능하며, 선명하고 시야각이 넓으면서도 가장 중요하게는 해상력(resolution)과 콘트라스트(contrast) 변화 없이 종이처럼 반복적으로 구부릴 수 있는 특징을 나타낸다.
이에, 현재 휴대용 컴퓨터나 전자신문 또는 스마트카드 등에 적용되고 있으며 머지않은 장래에 책, 신문, 잡지 등과 같은 전통적인 인쇄매체를 폭 넓게 대체할 차세대 표시장치로 기대되고 있다.
이 같은 전기영동표시장치의 구동원리는 전자잉크의 전기영동 상태에 따른 계조차를 이용하는 것이다. 즉, 전자잉크는 전하를 띤 적어도 한 종의 파티클(particle)을 소정 유체 내에 부유 가능하도록 침지시켜 구성한 후, 이에 전기장을 가해 파티클을 인위적으로 전기 영동시킴으로서 일예로 흑, 백의 대비되는 두 계조를 표현하게 된다.
이에 대해 도 1a ~ 1b를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 1a ~ 1b는 전기영동표시장치의 서로 다른 전기영동 상태를 나타낸 개략도이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 상부전극(6)이 -V, 하부전극(8)이 +V로 대전되었을 경우에 양전하를 띤 백색의 하전입자(13)는 상부전극(6) 방향으로 끌려 치우치는 반면 음전하를 띤 흑색의 하전입자(15)는 하부전극(8) 방향으로 집중된다.
그 결과 상부전극(6) 외부에서 바라볼 때 백색 계조가 발현된다.
반면 도 1b는 이와 반대되는 경우로서 상부전극(6)이 +V, 하부전극(8)이 -V로 대전되어 있고, 그 결과 음전하를 띤 흑색의 하전입자(15)는 상부전극(6) 방향으로 집중되는 반면 양전하를 띤 백색의 하전입자(13)는 하부 투명전극(8) 방향으로 집중되며, 그 결과 외부로 흑색 계조가 나타난다.
이때, ㅁ V는 각각 소정 크기의 전압값으로서 백색 및 흑색 하전입자(13, 15)를 전기영동 시키기에 충분한 정도를 나타낸다.
도 2는 이러한 전기영동표시장치의 구조를 간략하게 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 유리 또는 플라스틱의 투명 절연물질로 이루어진 제 1 및 제 2 투명기판(2, 4)이 서로 대면되어 있고, 이들의 서로 마주보는 면으로는 각각 투명 전도성 물질로 이루어진 상, 하부 투명전극(6, 8)이 형성되어 있다.
그리고 이들 상, 하부 투명전극(6, 8) 사이로는 착색된 유전체 용매층(10)이 위치하는데, 유전체 용매층(10) 내에는 양(+) 또는 음(-)의 전하를 띠는 하전입자(13, 15)들이 분산되어 있다.
여기서, 하전입자(13, 15)는 일예로 양전하를 띠는 백색의 안료입자(13)일 수 있으며, 음전하를 띠는 흑색 안료입자(15)일 수 있다. 이들은 상, 하부 투명전극(6, 8) 사이의 전기장에 의해 전기영동 되어 각각 백, 흑의 계조를 표시하게 된다.
이때, 상부 투명전극(6)의 상단에는 전기영동표시장치의 색상을 구현하기 위해 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터(40)가 구비되며, 유전체 용매층(10)은 각 적, 녹, 청의 컬러필터(40) 별로 격벽(43)을 통해 서로 격리됨으로써 각각의 화소를 이 루게 된다.
이와 같은 구조에 의해 컬러 화상은 인접 배치된 적, 녹, 청의 컬러필터(40)를 투과해 나오는 빛들의 색섞임으로 이루어진다.
그러나, 이렇게 컬러필터(40)를 이용하여 컬러 화상을 구현하고자 할 경우, 백색의 하전입자(13)를 사용하여 백색을 표현하는 흑백 전기영동표시장치의 백색과 비교하여 볼 때, 컬러필터(40)를 이용한 전기영동표시장치는 상대적으로 컬러필터(40)에 의해 빛의 2/3가 소모되게 된다.
즉, 컬러필터(40)에 의해 빛이 소모되므로 결국 우리 눈으로 들어오는 빛의 양은 최초양으로부터 1/3로 감소하게 된다.
이렇게 빛의 휘도가 감소하게 되므로 휘도가 높은 백색을 표현할 수 없게 되어, 화면의 명암비(Contrast Ratio)가 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광효율이 향상된 전기영동표시장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 격벽을 통해 각각 다른 색상이 구현하도록 정의된 제 1 내지 제 3 화소와; 상기 제 1 화소의 제 1 기판 내 면에 형성된 제 1 내지 제 3 박막트랜지스터와; 상기 제 1 내지 제 3 박막트랜지스터와 각각 연결되어, 별도로 구동하는 제 1 내지 제 3 화소전극과; 상기 제 1 내지 제 3 화소전극 상에 형성된 녹의 컬러필터층과; 상기 제 1 기판과 대향 합착되며, 내면에 공통전극이 형성된 제 2 기판과; 상기 제 1 내지 제 3 화소전극과 상기 공통전극 사이에 충진되고, 서로 다른 전기적 특성을 가지는 제 1 및 제 2 하전입자을 포함하는 유전체 용매층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치를 제공한다.
상기 제 1 및 제 3 화소 내에는 각각 적, 청의 컬러필터층이 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 내지 제 3 화소는 각각 다른 계조를 구현하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 하전입자는 백색을 띠며, 상기 제 2 하전입자는 흑색을 띠는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 적, 녹, 청의 컬러필터층이 형성된 제 1 기판과 공통전극이 형성된 제 2 기판이 대향 합착되며, 상기 적, 녹, 청의 컬러필터층 별로 제 1 내지 제 3 화소가 정의되어, 각 화소 내에는 개별 구동되는 제 1 내지 제 3 화소전극과 서로 다른 전기적 특성을 가지는 제 1 및 제 2 하전입자를 포함하는 유전체 용매층이 구성된 전기영동표시장치에 있어서, 상기 제 1 및 제 3 화소의 공통전극에 +V 전압을 인가하고 제 1 내지 제 3 화소전극에 -V전압을 인가하는 단계와; 상기 제 1 및 제 3 화소의 사이에 위치하는 제 2 화소의 제 1 내지 제 3 화소전극 중 제 1 및 제 3 화소전극에 각각 +V 전압과 -V 전압을 인가하는 단계를 포함하는 전기영동표 시장치의 구동방법을 제공한다.
상기 제 1 및 제 3 화소는 흑색계조를 구현하며, 상기 제 2 화소는 적, 녹, 청의 컬러필터 중 하나의 컬러색상을 구현하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 및 제 3 화소의 상기 제 1 하전입자는 상기 공통전극쪽으로 치우져 위치하며 상기 제 2 하전입자는 상기 제 1 내지 제 3 화소전극쪽으로 치우져 위치하며, 상기 제 2 화소의 상기 제 1 및 제 2 하전입자는 각각 상기 제 2 및 제 3 화소전극쪽으로 치우져 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 및 제 3 화소는 백색 계조를 구현하며, 상기 제 2 화소는 적, 녹, 청의 컬러색상 중 하나의 컬러색상을 구현하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 및 제 3 화소의 상기 제 2 하전입자는 상기 공통전극쪽으로 치우져 위치하며 상기 제 1 하전입자는 상기 제 1 내지 제 3 화소전극쪽으로 치우져 위치하며, 상기 제 2 화소의 상기 제 1 및 제 2 하전입자는 각각 상기 제 2 및 제 3 화소전극쪽으로 치우져 위치하는 것을 특징으로 한다.
위에 상술한 바와 같이, 박막트랜지스터의 상부면에 컬러필터층을 구성하고, 컬러필터층 각각 형성된 각 화소영역의 출력모드를 다르게 함으로써, 보다 선명한 백색, 흑색, 컬러색상을 구현할 수 있는 효과가 있다.
특히, 컬러필터층을 박막트랜지스터의 상부면에 형성함으로써, 외부광이 컬러필터층을 통과하지 않으므로 고휘도를 갖는 효과가 있다.
또한, 컬러색상을 표현할 때 백색 또는 흑색을 동시에 구현함으로써, 보다 선명한 컬러색상을 구현할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기영동표시장치를 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 전기영동표시장치(100)는 대향 합착된 제 1 및 제 2 기판(112, 114)과 제 1 및 제 2 기판(112, 114) 사이에 개재된 유전체 용매층(110)으로 구성된다.
이때, 제 1 및 제 2 기판(112, 114)은 유연성 있는 재료로 이루어지는데, 플렉서블(flexible) 유리기판 또는 플라스틱, 스테인리스 스틸(stainless steel) 종류의 유연성 있는 재료가 선택될 수 있다.
여기서, 제 2 기판(114)과 마주보는 제 1 기판(112) 상에는 정의된 화소영역(P) 별로 적어도 3개의 박막트랜지스터(T)가 각각 형성되어 있으며, 박막트랜지스터(T) 상부에는 보호층(117)이 형성되어 있다.
보호층(117) 상부에는 각 화소영역(P) 별로 제 1 내지 제 3 화소전극(118)이 형성되어 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 하나의 화소영역(P) 내에는 제 1 기판(112) 상에 게이트전극(121)이 형성되어 있으며, 게이트전극(121) 상부에는 게이트절연막(123), 반도체층(125) 그리고 소스 및 드레인전극(127, 129)이 순차적으로 형성되어 있다.
이들을 통틀어 박막트랜지스터(T)라 하는데, 하나의 화소영역(P) 내에는 이러한 박막트랜지스터(T)가 적어도 3개가 구비된다.
그리고, 반도체층(125)은 순수비정질실리콘(a-si:H)으로 이루어진 액티브층과 불순물을 포함하는 비정질실리콘(n+ a-si:H)으로 이루어진 오믹콘택층으로 이루어진다.
또한, 각각의 박막트랜지스터(T) 상부에는 각각의 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(129)의 일부를 노출시키는 콘택홀을 갖는 보호층(117)이 형성되어 있다.
그리고, 보호층(117) 상부에는 각 박막트랜지터(T) 별로 콘택홀을 통해 각각의 드레인전극(129)과 접촉하는 제 1 내지 제 3 화소전극(118a, 118b, 118c)이 형성된다.
이렇듯 각 화소영역(P) 별로 적어도 3개의 박막트랜지스터(T)를 포함하는 제 1 기판(112)을 어레이기판(120)이라 한다.
그리고 제 1 기판(112)과 마주보는 제 2 기판(114) 상에는 공통전극(116)이 형성되어 있으며, 공통전극(116)의 상단에는 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터(140a, 140b, 140c)와 각 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터(140a, 140b, 140c)에 의해 정의되는 RGB 셀을 구분하는 격벽(143)이 형성된다.
이때, 공통전극(116)은 각 RGB 셀에 전압을 인가하게 되며, 격벽(143)은 RGB 셀을 정의하는 동시에 광차단 역할을 한다.
그리고 각 RGB 셀 내에는 유전체 용매층(110)이 위치하는데, 각각의 유전체 용매층(110) 내에는 양(+) 또는 음(-)의 전하를 띠는 하전입자(113, 115)들이 분산되어 있다.
여기서, 하전입자(113, 115)는 일예로 양전하를 띠는 백색의 안료입자(113)와 음전하를 띠는 흑색 안료입자(115)일 수 있다.
한편, 흑색 및 백색의 하전입자(113, 115)는 서로 대전량의 크기가 다를 수 있는데, 상대적으로 대전량의 크기가 큰 하전입자(113, 115)는 대전량의 크기가 작은 하전입자(113, 115) 보다 낮은 전압에서도 전기영동하게 된다. 따라서, 인가전압을 조절하여 대전량의 크기가 큰 하전입자(113, 115)를 선택적으로 전기영동 시킬 수 있다.
또한, 이러한 흑색 및 백색의 하전입자(113, 115)의 구성은 크게 제한되지 않으나 건식 하전입자(113, 115)인 것이 바람직하고, 전하조절제 및 흑색 및 백색을 내기 위한 착색제를 포함하는 고분자 수지의 외각에 외첨제가 피복되어 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 고분자 수지는 제 2 기판(113)과의 부착력을 제어할 수 있는 아크릴우레탄 수지(acryl urethane resin), 아크릴 실리콘 수지(acryl silicone resin), 아크릴불소 수지(acryl fluoride resin), 아크릴우레탄실리콘 수지(acryl urethane silicone resin), 아크릴우레탄불소 수지(acryl urethane fluoride resin), 불소 수지(fluoride resin), 실리콘 수지(silicone resin)가 적합하다.
그리고, 착색제는 안료나 염료로서 안료, 중합체, 레이크화 안료 또는 이들의 몇몇 조합물일 수 있다. 흑색의 하전입자(115)의 흑색안료로서는 카본 블 랙(carbon black), 산화구리(copper oxide), 이산화망간(manganese dioxide), 아닐린 블랙(aniline black), 활성탄(active carbon) 등이 있으며, 백색의 하전입자(113)의 백색안료로서는 타이타늄옥사이드(TiO2)를 사용할 수 있다.
그리고, 전하조절제는 전기이동 입자에 양호한 이동성을 제공하기 위해 사용되는데, 전하조절제는 금속비누, OLOA 계열, ganex 계열 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.
한편, 이러한 전기영동표시장치(100)는 박막트랜지스터(T)가 형성된 어레이기판(120)과 유전체 용매층(110)을 포함하는 하전기판(130)을 합착함으로써 형성하는데, 이하, 도 4a ~ 4f와 도 5a ~ 도 5b를 참조하여 본 발명의 전기영동표시장치의 제조방법을 설명하도록 하겠다.
도 4a ~ 4f는 본 발명의 전기영동표시장치의 어레이기판 제조방법을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 스위칭영역을 포함하는 화소영역(도 3의 P)이 정의된 제 1 기판(112)의 전면에 도전성 금속을 포토리소그라피 공정을 통해 증착하고 패턴하여, 게이트전극(121)을 형성한다.
이때, 도전성 금속으로는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등을 포함하는 도전성 금속 그룹 중 선택하여 사용할 수 있다.
다음으로, 도 4b에 도시한 바와 같이 게이트전극(121) 상부에 게이트절연막(123)을 형성하고, 그 상부에 순수 비정질 실리콘층(a-Si:H)와 불순물 비정질 실 리콘층(n+ a-Si:H)을 순차적으로 증착한 후, 포토리소그라피 공정을 통해 불순물 비정질 실리콘층(미도시) 및 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 패터닝하여 반도체층(125)을 형성한다.
여기서, 게이트절연막(123)은 질화실리콘(SiNx)과 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 하나 이상의 물질을 증착하여 형성한다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 반도체층(125) 상부에 앞서 언급한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 금속물질을 증착하고, 포토리소그라피 공정을 통해 패터닝하여 소스 및 드레인전극(127, 129)을 형성한다.
다음으로, 도 4d에 도시한 바와 같이 소스 및 드레인전극(127, 129) 상부에 앞서 언급한 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 증착하거나 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴계 수지(acryl resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 보호층(117)을 형성하고, 이를 패터닝하여 드레인전극(129)의 일부를 노출하는 콘택홀을 형성한다.
다음으로 도 4e에 도시한 바와 같이 앞서 언급한 도전성 금속그룹 중 반사율이 뛰어난 하나 또는 그 이상의 금속물질 또는 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 금속물질 중 선택된 하나의 금속물질을 증착하고 포토리소그라피 공정을 통해 패터닝 하여 드레인전극(129)과 접촉하는 화소전극(118)을 형성한다.
이때, 화소전극(118)은 제 1 내지 제 3 화소전극(118a, 118b, 118c)으로 나뉘어 구성되는데, 제 2 및 제 3 화소전극(118b, 118c)은 제 1 화소전극(118a)을 사이에 두고 양측으로 일정간격 이격하여 구성된다.
따라서, 화소전극(118)을 반사율이 뛰어난 금속물질로 구성하면, 제 1 기판(112)의 하부면으로는 외부광이 입사되지 못하고 제 2 기판(도 3의 114)의 상부로부터 외부광이 입사되어 화소전극(118)에 의해 반사된다.
즉, 본 발명의 전기영동표시장치(100)는 제 2 기판(도 3의 114)의 상부로 영상을 구현하게 된다.
한편, 투명 도전성 금속물질로 화소전극(118)을 형성할 때 화소전극(118) 상부에 별도의 반사판(미도시)을 더욱 구비해야 한다.
다음으로, 도 4f에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(112)의 화소전극(118) 상부에 평탄화층(131)을 형성하고, 평탄화층(131)의 상부에 적, 녹, 청의 컬러필터(140a, 140b, 140c)로 구성된 컬러필터층(140)을 형성한다.
평탄화층(131)은 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴계 수지(acryl resin)를 포함하는 유기절연물질을 도포하여 형성할 수 있다. 그리고 컬러필터층(140)은 다수의 화소영역에 순차적으로 적, 녹, 청 컬러필터(140a, 140b, 140c)를 구성하여 형성하며, 각 컬러층(140a, 140b, 140c)의 배치는 다양하게 변형할 수 있다.
이로써, 어레이기판(120)을 완성한다.
이하, 도 5a ~ 도 5b를 참조하여, 어레이기판(120)과 합착하는 유전체 용매층(110)을 포함하는 하전기판(130)의 제조방법을 설명하도록 하겠다.
도 5a에 도시한 바와 같이 제 2 기판(114) 상에 공통전극(116)을 형성한 후, 공통전극(116) 상부의 각 화소영역 사이에 격벽(143)을 형성한다.
공통전극(116)은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 금속물질로 이루어지며, 격벽(143)은 제 2 기판(114)과 같은 재질도 가능하며 보다 정확한 형상을 위하여 필름형태의 감광성 재료를 사용하는 것이 바람직한데, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리이더술폰(PES) 또는 폴리이미드 필름과 같은 폴리머가 선택될 수 있다.
다음으로, 도 5b에 도시한 바와 같이 격벽(143) 사이에 양(+) 또는 음(-)의 전하를 띠는 하전입자(113, 115)들이 분산되어 있는 유전체 용매층(110)을 형성하여, 하전기판(130)을 완성한다.
전술한 바와 같이 제작된 어레이기판(120)과 하전기판(130)을 합착하여, 본 발명에 따른 전기영동표시장치(100)를 제작할 수 있다.
이와 같은 전기영동표시장치(100)는 인접 배치된 적, 녹, 청의 컬러필터(140a, 140b, 140c)를 투과해 나오는 빛들의 혼색을 통해 컬러 화상을 구현한다.
이때, 제 1 및 제 2 기판(112, 114)은 유연성 있는 재료로 이루어지는데, 플렉서블(flexible) 유리기판 또는 플라스틱, 스테인리스 스틸(stainless steel) 종류의 유연성 있는 재료가 선택될 수 있다.
여기서, 본 발명의 전기영동표시장치(100)의 전압인가에 의한 출력모드를 도 6a ~ 6c를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 6a ~ 6c는 본 발명의 실시예에 따른 전기영동표시장치의 출력모드를 개략 적으로 도시한 단면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 각 화소영역 별로 구성된 각각의 박막트랜지스터(도 4f의 T)를 선택적으로 제어하여, 제 1 기판(도 4f의 112) 상에 형성된 제 1 내지 제 3 화소전극(118a, 118b, 118c)을 모두 +V 전압으로 그리고 제 2 기판(114) 상에 형성된 공통전극(116)을 -V 전압으로 대전한다.
이에, 양전하를 띤 백색의 하전입자(113)는 공통전극(116) 방향으로 끌려 치우치는 반면 음전하를 띤 흑색의 하전입자(115)는 제 1 내지 제 3 화소전극(118a, 118b, 118c) 방향으로 집중된다.
따라서 외부로부터 입사된 빛은 백색의 하전입자(113)들에 의해 반사되어, 공통전극(116) 외부에서 바라볼 때 백색 계조가 발현된다.
반면 도 6b는 이와 반대되는 경우로서 공통전극(116)에 +V, 제 1 내지 제 3 화소전극(118a, 118b, 118c)을 -V로 대전하였을 경우, 음전하를 띤 흑색의 하전입자(115)는 공통전극(116) 방향으로 집중되는 반면 양전하를 띤 백색의 하전입자(113)는 제 1 내지 제 3 화소전극(118a, 118b, 118c) 방향으로 집중된다.
따라서, 외부로부터 입사된 빛은 흑색의 하전입자(115)들에 의해 흡수되어, 그 결과 외부로 흑색 계조가 나타난다.
그리고, 도 6c에 도시한 바와 같이, 제 1 화소전극(118a)의 양측으로 위치하는 제 2 및 제 3 화소전극(118b, 118c)을 각각 -V, +V 전압으로 대전하여, 양전하를 띠는 백색의 하전입자(113)는 -V 전압이 걸린 제 2 화소전극(118b) 측으로 끌려 치우쳐 이동하게 되고, 음전하를 띠는 흑색의 하전입자(115)는 +V 전압이 걸린 제 3 화소전극(118c) 측으로 끌려 이동하게 된다.
따라서, 외부로부터 입사된 빛은 유전체 용매층(110)을 거쳐 컬러필터(140a)에 반사되어, 컬러색상을 발현하게 된다.
이때, ㅁ V는 각각 소정 크기의 전압값으로서 백색 및 흑색 하전입자(113, 115)를 전기영동 시키기에 충분한 정도를 나타낸다.
따라서, 본 발명은 백색 표현은 백색의 하전입자(113), 흑색표현은 흑색의 하전입자(115) 그리고, 컬러색상 표현은 컬러필터(140a)를 통해 구현함으로써, 보다 선명한 백색, 흑색, 컬러색상을 구현할 수 있다.
특히, 본 발명의 전기영동표시장치는 박막트랜지스터의 상부면에 컬러필터층(140)이 위치하는 COT(color filter on TFT)구조로 풀 컬러를 구현함으로써, 외부광이 컬러필터층(140)을 통과하지 않으므로, 본 발명의 전기영동표시장치(100)는 고휘도를 갖게 된다.
즉, 외부광은 컬러필터층(140)을 통과하는 과정에서 빛의 2/3을 잃게 되어, 결국 우리 눈으로 들어오는 빛의 양은 최초 양에서 1/3로 감소하게 되는데, 본 발명은 이러한 문제점이 발생되지 않는 것이다.
이로 인하여, 고휘도의 적, 녹, 청색 그리고 흑색 및 백색을 포함하는 모든 컬러들을 모두 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 전기영동표시장치(도 3의 100)는 컬러색상을 표현할 때 백색 또는 흑색을 동시에 구현하여, 보다 선명한 컬러색상을 구현할 수 있게 된다.
이에 대하여 도 7a ~ 7b를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 7a ~ 도 7b는 전기영동표시장치의 각 화소영역의 출력모드에 따라 보다 선명한 영상을 가질 수 있는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도시한 바와 같이, 적, 녹, 청의 컬러필터(140a, 140b, 140c)가 각각 형성된 각 화소영역(A1, A2, A3)의 출력모드를 다르게 함으로써, 보다 선명한 컬러색상을 구현할 수 있다.
여기서, 설명의 편의를 위하여 적, 녹, 청의 컬러필터(140a, 140b, 140c)가 형성된 각 화소영역을 순차적으로 제 1 내지 제 3 화소영역(A1, A2, A3)이라 정의하도록 하겠다.
일예로, 도 7a에 도시한 바와 같이 녹색의 컬러색상이 보다 선명하게 표현된 영상을 구현하기 위해서, 녹의 컬러필터(140b)가 형성된 제 2 화소영역(A2)의 양측에 위치하는 제 1 및 제 3 화소영역(A1, A3)을 흑색의 계조를 발현시키는 것이다.
즉, 제 2 화소영역(A2)은 제 1 화소전극(118a)의 양측으로 위치하는 제 2 및 제 3 화소전극(118b, 118c)에 각각 -V, +V 전압을 인가하여, 양전하를 띠는 백색의 하전입자(113)는 -V 전압이 걸린 제 2 화소전극(118b) 측으로 끌려 치우쳐 이동하게 하고, 음전하를 띠는 흑색의 하전입자(115)는 +V 전압이 걸린 제 3 화소전극(118c) 측으로 끌려 이동하게 한다.
따라서, 제 2 화소영역(A2)은 외부로부터 입사된 빛은 유전체 용매층(110)을 거쳐 녹의 컬러필터(140b)에 반사되어, 녹색의 컬러색상을 발현하게 된다.
그리고, 이와 동시에 제 1 및 제 3 화소영역(A1, A3)은 공통전극(116)에 +V, 제 1 내지 제 3 화소전극(118a, 118b, 118c)에 -V로 전압을 인가하여, 음전하를 띤 흑색의 하전입자(115)가 공통전극(116) 방향으로 집중되도록 하고 반면 양전하를 띤 백색의 하전입자(113)는 제 1 내지 제 3 화소전극(118a, 118b, 118c) 방향으로 집중되도록 한다.
따라서, 제 1 및 제 3 화소영역(A1, A3)은 외부로부터 입사된 빛은 흑색의 하전입자(115)들에 의해 흡수되어, 그 결과 외부로 흑색 계조가 나타나도록 한다.
따라서, 제 2 화소영역(A2)에서 발현되는 녹색의 컬러색상은 제 1 및 제 3 화소영역(A1, A3)에 의해 주위 대비 더욱 선명해 보이게 된다.
또는 아주 밝은 고휘도의 녹색의 컬러색상이 표현된 영상을 구현할 수 있다.
이는 도 7b에 도시한 바와 같이 제 2 화소영역(A2)에 녹색의 컬러색상을 발현하도록 하고, 제 2 화소영역(A2)에 인접한 제 1 및 제 3 화소영역(A1, A3)의 제 1 내지 제 3 화소전극(118a, 118b, 118c)에 모두 +V 전압을 그리고 공통전극(116)에 -V 전압을 인가하여, 양전하를 띤 백색의 하전입자(113)는 공통전극(116) 방향으로 끌려 치우치는 반면 음전하를 띤 흑색의 하전입자(115)는 제 1 내지 제 3 화소전극(118a, 118b, 118c) 방향으로 집중되도록 한다.
이에, 제 1 및 제 3 화소영역(A1, A3)은 외부로부터 입사된 빛은 백색의 하전입자(113)들에 의해 반사되어, 공통전극(116) 외부에서 바라볼 때 백색 계조가 발현되도록 한다.
따라서, 제 2 화소영역(A2)에서 발현되는 녹색의 컬러색상은 제 1 및 제 3 화소영역(A1, A3)에 의해 발현되는 백색 계조에 의해, 아주 밝은 고휘도의 녹색의 컬러색상이 표현되게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 전기영동표시장치(도 3의 100)는 박막트랜지스터(도 3의 T)의 상부면에 컬러필터층(도 3의 140)이 위치하는 COT(color filter on TFT)구조로 구성하고, 적, 녹, 청의 컬러필터(도 7b의 140a, 140b, 140c)가 각각 형성된 각 화소영역(도 7b의 A1, A2, A3)의 출력모드를 다르게 함으로써, 보다 선명하고 고휘도의 컬러색상을 구현할 수 있다.
즉, 발명의 전기영동표시장치(도 3의 100)는 백색 표현은 백색의 하전입자(도 7b의 113), 흑색표현은 흑색의 하전입자(도 7b의 115) 그리고, 컬러색상 표현은 컬러필터(도 7b의 140a, 140b, 140c)를 통해 구현함으로써, 보다 선명한 백색, 흑색, 컬러색상을 구현할 수 있다.
특히, 컬러필터층(도 3의 140)을 박막트랜지스터(도 3의 T)가 형성된 제 1 기판(도 3의 112) 상에 형성함으로써, 외부광이 컬러필터층(도 3의 140)을 통과하지 않으므로 본 발명의 전기영동표시장치(도 3의 100)는 고휘도를 갖게 된다.
또한, 본 발명의 전기영동표시장치(도 3의 100)는 컬러색상을 표현할 때 백색 또는 흑색을 동시에 구현하여, 보다 선명한 컬러색상을 구현할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1a ~ 1b는 전기영동표시장치의 서로 다른 전기영동 상태를 나타낸 개략도.
도 2는 이러한 전기영동표시장치의 구조를 간략하게 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기영동표시장치를 도시한 단면도.
도 4a ~ 4f는 본 발명의 전기영동표시장치의 어레이기판 제조방법을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도.
도 5a ~ 도 5b는 하전기판의 제조방법을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도.
도 6a ~ 6c는 본 발명의 실시예에 따른 전기영동표시장치의 출력모드를 개략적으로 도시한 단면도.
도 7a ~ 도 7b는 전기영동표시장치의 각 화소영역의 출력모드에 따라 보다 선명한 영상을 가질 수 있는 구조를 설명하기 위한 도면.

Claims (9)

  1. 격벽을 통해 각각 다른 색상이 구현하도록 정의된 제 1 내지 제 3 화소와;
    상기 제 1 화소의 제 1 기판 내면에 형성된 제 1 내지 제 3 박막트랜지스터와;
    상기 제 1 내지 제 3 박막트랜지스터와 각각 연결되어, 각각 별도로 구동하는 제 1 내지 제 3 화소전극과;
    상기 제 1 내지 제 3 화소전극 상에 형성된 녹의 컬러필터층과;
    상기 제 1 기판과 대향 합착되며, 내면에 공통전극이 형성된 제 2 기판과;
    상기 제 1 내지 제 3 화소전극과 상기 공통전극 사이에 충진되고, 서로 다른 전기적 특성을 가지는 제 1 및 제 2 하전입자를 포함하는 유전체 용매층
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 3 화소 내에는 각각 적, 청의 컬러필터층이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 화소는 각각 다른 계조를 구현하는 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 하전입자는 백색을 띠며, 상기 제 2 하전입자는 흑색을 띠는 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치.
  5. 적, 녹, 청의 컬러필터층이 형성된 제 1 기판과 공통전극이 형성된 제 2 기판이 대향 합착되며, 상기 적, 녹, 청의 컬러필터층 별로 제 1 내지 제 3 화소가 정의되어, 각 화소 내에는 개별 구동되는 제 1 내지 제 3 화소전극과 서로 다른 전기적 특성을 가지는 제 1 및 제 2 하전입자를 포함하는 유전체 용매층이 구성된 전기영동표시장치에 있어서,
    상기 제 1 및 제 3 화소의 공통전극에 +V 전압을 인가하고 제 1 내지 제 3 화소전극에 -V전압을 인가하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 3 화소의 사이에 위치하는 제 2 화소의 제 1 내지 제 3 화소전극 중 제 1 및 제 3 화소전극에 각각 +V 전압과 -V 전압을 인가하는 단계
    를 포함하는 전기영동표시장치의 구동방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 3 화소는 흑색계조를 구현하며, 상기 제 2 화소는 적, 녹, 청의 컬러필터 중 하나의 컬러색상을 구현하는 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치의 구동방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 3 화소의 상기 제 1 하전입자는 상기 공통전극쪽으로 치우져 위치하며 상기 제 2 하전입자는 상기 제 1 내지 제 3 화소전극쪽으로 치우져 위치하며, 상기 제 2 화소의 상기 제 1 및 제 2 하전입자는 각각 상기 제 2 및 제 3 화소전극쪽으로 치우져 위치하는 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치의 구동방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 3 화소는 백색 계조를 구현하며, 상기 제 2 화소는 적, 녹, 청의 컬러색상 중 하나의 컬러색상을 구현하는 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 3 화소의 상기 제 2 하전입자는 상기 공통전극쪽으로 치우져 위치하며 상기 제 1 하전입자는 상기 제 1 내지 제 3 화소전극쪽으로 치우져 위치하며, 상기 제 2 화소의 상기 제 1 및 제 2 하전입자는 각각 상기 제 2 및 제 3 화소전극쪽으로 치우져 위치하는 것을 특징으로 하는 전기영동표시장치의 구동방법.
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