KR20100083624A - 유전 영동을 이용하는 디스플레이 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

유전 영동을 이용하는 디스플레이 장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

유전 영동을 이용하는 디스플레이 장치 및 이의 제조방법이 개시된다. 개시된 디스플레이 장치는 셀 영역을 채우는 유전매질 내에 분산된 비대전입자들과 유전매질 내에 비균일한 전기장을 형성할 수 있는 형태로 마련된 패턴 전극부를 구비하는 디스플레이 화소를 포함한다. 디스플레이 화소는 전기장 구배(gradient)에 따른 비대전입자들의 유전영동에 의해 광 투과율이 조절된다.

Description

유전 영동을 이용하는 디스플레이 장치 및 이의 제조방법{Display apparatus using dielectrophoresis and method of manufacturing the display apparatus}
개시된 디스플레이 장치 및 이의 제조방법은 유전 영동 현상을 디스플레이 기술에 응용한 디스플레이 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 등 휴대기기의 보급이 확대됨에 따라 저전력 소모, 뛰어난 야외 시인성을 요구하는 디스플레이가 요구되고 있다.
액정 디스플레이는 가장 널리 사용되는 디스플레이 중의 하나이지만, 입사광의 편광 상태를 이용하는 계조 조절 원리 때문에 기본적으로 광효율이 매우 낮으며, 시야각이나 휘도 등에도 한계가 있어 이를 대체할 수 있는 다양한 디스플레이에 대한 연구가 활발하다.
마이크로 입자를 이용하는 디스플레이로서, 대전입자의 전기장 내에서의 이동을 이용하는 전기영동 디스플레이소자는 넓은 시야각, 저소비전력의 특징을 갖는 차세대 디스플레이 소자이다. 그러나, 색상 구현이 용이하지 않으며, 반응 속도가 느리다는 점이 문제된다.
따라서, 광효율이 높고 색상 표현이 용이한 디스플레이에 대한 연구가 필요하다.
상술한 필요성에 따라 본 발명의 실시예들은 유전 영동을 이용한 디스플레이 화소, 디스플레이 장치 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 화소는 셀 영역을 채우는 유전매질 내에 분산된 비대전입자들; 상기 유전매질 내에 비균일한 전기장을 형성할 수 있는 형태로 마련된 패턴 전극부;를 포함하며, 전기장 구배(gradient)에 따른 상기 비대전입자들의 유전영동에 의해 광 투과율이 조절된다.
상기 패턴 전극부에 전압이 인가될 때, 상기 비대전입자들이 국소적으로 분포되어 입사광을 투과시키고, 상기 패턴 전극부에 전압이 인가되지 않을 때, 상기 비대전입자들이 상기 셀 영역의 일면에 고르게 분포되어 입사광을 차단한다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 화소는, 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판; 상기 제1기판 위에 형성된 소수성절연층; 상기 소수성절연층 위에 형성된 것으로, 전압 인가에 따라 비균일한 전기장을 형성할 수 있는 형태의 소수성 패턴전극부; 상기 제1 및 제2기판 사이의 공간에 주입된 친수성 유전매질 및 소수성 비대전입자들;을 포함한다.
상기 소수성 패턴전극부는, 전기적으로 분리된 복수의 전극영역을 구비하며 서로 이웃하는 전극영역 사이에 상대적으로 큰 전기장 구배가 형성되도록 하는 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 패널은 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판; 상기 제1기판 위에 형성된 소수성절연층; 상기 소수성절연층 상의 영역을 복수의 화소 영역으로 나눌 때, 상기 복수의 화소 영역 각각에 전압 인가에 따라 비균일한 전기장을 형성할 수 있는 형태로 마련된 소수성 패턴전극부; 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 공간에 주입된 친수성 유전매질 및 소수성 비대전입자들; 상기 제2기판의 일면에 마련된 컬러 필터;를 포함한다.
상기 소수성절연층 상에 상기 복수의 화소 영역을 구획하는 친수성 그리드가 형성될 수 있다.
상기 소수성 패턴전극부는, 전기적으로 분리된 복수의 전극영역을 구비하며 서로 이웃하는 전극영역 사이의 영역에 상대적으로 큰 전기장 구배가 형성되도록 하는 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치 제조방법은, 소수성 절연층 위에 복수의 화소 영역을 정하고, 상기 복수의 화소 영역 각각에, 전압 인가에 따라 비균일한 전기장을 형성할 수 있는 형태의 소수성 패턴전극부를 형성하는 단계; 상기 복수의 화소 영역 각각에 소수성 비대전입자가 분산된 유전 매질을 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치는 유전영동에 의한 입자 이동을 이용하는 디스플레이로서, LCD에 비해 광효율이 높으며 색 표현이 가능하다. 또한, 입자 이동시 이동 잔류물이 남지 않으며 재료변성이 없어 신뢰성이 높다. 또한, 플 렉서블 디스플레이나 대형 디스플레이로 응용하기에 적합하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 화소, 디스플레이 장치는 유전영동(dielectrophoresis) 현상을 이용하고 있으므로, 본 발명의 실시예를 설명하기 전에 먼저, 이를 간략히 설명하기로 한다.
유전영동 현상은 비균일한 전기장이 걸려있는 유전 매질 내에 놓여있는 대전되지 않은 유전입자가 유도 쌍극자 모멘트를 가지게 되고, 유전입자의 유전상수와 유전매질의 유전상수의 차이에 의해 유전입자에 가해지는 힘이 발생되어, 전기장 구배(gradient)가 큰 영역 또는 작은 영역으로 이동하게 되는 현상이다. 유전매질의 유전상수보다 큰 유전상수를 갖는 유전입자는 전기장 구배가 큰 영역으로 이동하고, 유전매질의 유전상수보다 작은 유전상수를 갖는 유전입자는 전기장 구배가 작은 영역으로 이동한다.
본 발명의 실시예들은 화상 형성을 위해 입사광을 투과 또는 차단시킴에 있어서 상술한 원리의 유전영동 현상을 이용하고 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 화소를 개략적으로 보이는 단면도로서, 각각 광이 차단되는 모드와 광이 투과되는 모드를 보이며, 도 2는 도 1b의 광투과모드에서 형성된 전기장 구배가 큰 영역을 보이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 화소에 채용되는 소수성 패턴전극부의 실시예들에 대한 평면도이다.
본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 화소(100)는 유전매질(121) 내에 분산된 비대전입자들(118)과 유전매질(121) 내에 비균일한 전기장을 형성할 수 있는 형태로 마련된 패턴전극부(112)를 포함하여, 전기장 구배(gradient)에 따른 비대전입자(118)들의 유전영동에 의해 광 투과율이 조절되는 구성을 갖는다.
이를 위한 구체적인 구성으로서, 디스플레이 화소(100)는 서로 마주보며 이격된 제1기판(103) 및 제2기판(124), 제1기판(103) 위에 형성된 소수성절연층(109), 소수성절연층(109) 위에 형성된 소수성 패턴전극부(112)를 포함하며, 제1기판(103)과 제2기판(124) 사이의 공간에 친수성 유전매질(121)과 소수성 비대전입자들(118)이 마련되어 있다.
제1 및 제2기판(103,124)의 광투과성 재질로서 예를 들어, 글래스, PEN, PET와 같은 재질로 형성될 수 있으며, 소수성 절연층(109)은 BCB(Benzocyclobutene)나 poly(vinyl cinnamate)와 같은 재질로 형성될 수 있다. 소수성 패턴전극부(112)는 EDOT(Ethylenedioxythiophene), PEDOT-PSS (Polyethylene(3,4-dioxythiophene)/polystyrene sulfonate), polyaniline, ITO (Indum Tin Oxide)등의 재질로 형성될 수 있다. 친수성 유전매질(121)로는 탈이온수(DI water)와 같이 전도도가 낮은 액상 매질이, 소수성 비대전입자(118)로는 폴리스티렌(polystyrene)과 같은 폴리머 입자가 사용될 수 있다.
소수성 패턴전극부(112)는 전압 인가에 따라 비균일한 전기장을 형성할 수 있도록 마련된 것으로, 전기적으로 분리된 복수의 전극영역을 구비하며, 서로 이웃하는 전극영역 사이의 영역에 상대적으로 큰 전기장 구배가 형성되도록 하는 패턴을 갖는다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 점선으로 전기력선이 표시된 영역, 즉, 이웃하는 전극영역 사이의 영역에 전기장 구배가 크게 형성되고, 다른 영역은 이에 비해 전기장 구배가 작게 형성된다. 이러한 전기장 구배를 형성할 수 있는 소수성 패턴전극부(112)의 구체적인 구성으로, 도 3에 평면도로 도시한 바와 같이, 복수의 전극영역이 콤(comb) 형상으로 교번된 패턴이 될 수 있다. 또는, 도 4에 도시된 바와 같이 소수성 패턴전극부(112')는 복수의 전극영역이 도트 패턴을 이루는 형태일 수 있다. 이 경우, 도트 형태의 전극영역 사이에 점선으로 표시한 영역이 전기장 구배가 상대적으로 큰 영역이 된다.
소수성 전극패턴부(112)의 전극영역 일단은 화소전극단자(106)에 연결되어, 이를 통해 소수성 전극패턴부(112)에 전압이 인가된다.
또한, 디스플레이 화소(100)의 테두리를 둘러싸는 친수성 그리드(115)가 더 형성될 수 있다. 친수성 그리드(155)는 디스플레이 화소(100)를 2차원 어레이로 배열하여 디스플레이 패널을 형성하고자 할 때, 각 화소 영역에 마련된 소수성 비대전입자(118)들을 효과적으로 분리하기 위해 마련된다. 즉, 소수성 비대전입자(118)들은 친수성 그리드(115)에 친하지 않아 이를 피해 소수성절연층(109)이나 소수성 패턴전극부(112) 쪽에 위치되므로, 인접한 화소 영역으로 넘어가지 않는다.
도 1a는 디스플레이 화소(100)가 입사광을 차단시키는 모드를 보인다. 화소전극단자(106)에 전압이 인가되지 않아 친수성 유전매질(121)내에 전기장 이 형성되어 있지 않다. 소수성 비대전입자(118)들은 친수성 유전매질(121)과의 반발력으로 소수성 절연층(109)과 소수성 패턴전극부(112) 위에 밀착되어 화소 영역의 일면을 거의 전체적으로 덮게 된다. 따라서, 이러한 상태의 디스플레이 화소(100)는 입사광을 투과시키지 못하고 차단한다.
도 1b는 디스플레이 화소(100)가 입사광을 투과시키는 모드를 보인다. 화소전극단자(106)에 전압이 인가되고 친수성 유전매질(121)내에 전기장이 형성된다. 이 때, 유전매질(121) 내에서, 인접한 전극영역 사이의 영역에 상대적으로 큰 전기장 구배가 형성된다. 소수성 비대전입자(118)들은 이 영역에 국소적으로 밀집된다. 따라서, 소수성 비대전입자(118)들이 국소적으로 밀집된 영역을 제외한 나머지 영역으로는 광이 투과될 수 있어, 광투과모드가 된다.
이와 같은 작용의 설명에 있어서, 소수성 비대전입자(118)의 유전상수가 친수성 유전매질(121)의 유전상수 보다 큰 것을 가정하여, 소수성 비대전입자(118)가 전기장 구배가 큰 영역으로 밀집되는 것으로 설명하였다. 그러나, 이는 예시적인 것이며, 소수성 비대전입자(118)의 유전상수가 친수성 유전매질(121)의 유전상수보다 작게 형성되고 전기장 구배가 작은 영역으로 소수성 비대전입자(118)가 밀집되게 하는 구성도 가능하다. 어느 경우나, 광투과모드에서 소수성 비대전입자(118)가 밀집되는 영역은 보다 국소적인 것이 바람직하므로, 소수성 패턴전극부(112)의 구체적인 형상은 소수성 비대전입자(118)와 유전매질(121)의 유전상수 차이 및 전기장 구배 분포를 고려하여 적절히 결정한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치(500)의 개략적인 분리 사 시도이고, 도 6a 및 도 6b는 도 5의 디스플레이 장치(500)에서 하나의 화소 영역(PA)을 상세히 보이는 단면도이며, 각각 광이 차단되는 모드와 광이 투과되는 모드를 보인다. 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치(500)는 디스플레이 패널과 디스플레이 패널에 화상 형성을 위한 광을 제공하는 백라이트 유닛(300)을 포함한다.
디스플레이 패널은 유전 영동 현상을 이용하여 광을 투과시키거나 차단하는 복수의 화소영역(PA)을 구비한다. 복수의 화소영역(PA)은 예를 들어, 적색, 녹색, 청색을 각각 형성하는 서브 화소 영역들을 포함하며, 복수의 화소영역(PA)은 도시된 바와 같이 이차원 어레이로 배열될 수 있다.
백라이트 유닛(300)은 디스플레이 패널에 화상 형성을 위한 광을 제공하는 것으로, 예를 들어, 광원과 도광판을 포함하는 구성을 가진다.
디스플레이 패널의 구체적인 구성을 살펴보면 다음과 같다. 디스플레이 패널은 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(203,224), 제1기판(203) 위에 형성된 소수성 절연층(209), 소수성 절연층(209) 위에 형성된 소수성 패턴전극부(212) 및 제1기판(203)과 제2기판(224) 사이의 공간에 주입된 친수성 유전매질(221) 및 소수성 비대전입자(218)들을 포함한다. 소수성 절연층(209) 위의 영역은 복수의 화소영역(PA)으로 구획되며, 예를 들어, 친수성 그리드(215)에 의해 2차원 어레이 형태로 복수의 화소영역(PA)이 구획된다. 또한, 소수성 절연층(209)의 테두리에는 복수의 화소영역(PA) 전체를 둘러싸는 스페이서(216)가 마련될 수 있다. 복수의 화소영역(PA) 각각은 컬러필터(227)의 색상 영역들(R, G, B) 각각과 대응된다. 친수성 그리드(215)는 각 화소영역(PA)에 마련된 소수성 비대전입자(218)들을 효과적으로 분 리하기 위해 마련되는 것이다. 즉, 소수성 비대전입자(218)들은 친수성 그리드(215)에 친하지 않아 이를 피해 소수성절연층(209)이나 소수성 패턴전극부(212) 쪽에 위치되므로, 인접한 화소영역(PA)으로 넘어가지 않는다.
소수성 패턴전극부(212)는 비균일한 전기장을 형성하기 위해 복수의 화소 영역(PA) 각각에 형성된다. 소수성 패턴전극부(212)는 복수의 전극영역을 구비하며 이웃하는 전극영역 사이의 영역에 상대적으로 큰 전기장 구배가 형성되게 하는 형상을 가지며, 도 3 및 도 4에서 예시한 소수성 패턴전극부(112, 112')의 형상을 가질 수 있다. 소수성 패턴전극부(212)의 전극영역 일단은 제1기판(203)에 마련된 화소전극단자(206)에 연결된다. 각 화소영역에 대응하는 화소전극단자(206)들은 화상 신호에 따라 능동 매트릭스 방식 또는 수동 매트릭스 방식으로 화소를 구동하며, 이를 위한 구체적인 구성요소의 도시는 생략하고 있다.
제2기판(224)의 일면에는 컬러 형성을 위한 컬러필터(227)가 마련될 수 있다. 컬러필터(227)는 복수의 색상영역을 포함하며, 예를 들어, 입사광 중 해당하는 색상의 광만을 투과시키고 나머지는 흡수하는 R, G, B 색상영역이 이차원적으로 배열된 구조를 갖는다.
도 6a는 디스플레이 장치(500)에서 디스플레이 패널의 화소영역(PA)이 입사광을 차단시키는 모드를 보인다. 이 모드에서는 화소전극단자(206)에 전압이 인가되지 않으며, 따라서, 친수성 유전매질(221)내에 전기장이 형성되어 있지 않다. 소수성 비대전입자(218)들은 친수성 유전매질(221)과의 반발력으로 소수성 절연층(209)과 소수성 패턴전극부(212) 위에 밀착되어 화소영역(PA)의 일면을 거의 전 체적으로 덮게 된다. 따라서, 백라이트 유닛(300)에서 제공된 광은 소수성 비대전입자(218)에 흡수되어 화소영역(PA)으로부터 출사되지 않는다.
도 6b는 디스플레이 장치(500)에서 디스플레이 패널의 화소영역(PA)이 입사광을 투과시키는 모드를 보인다. 입사광을 투과시키는 모드에서는, 화소전극단자(206)에 전압이 인가되고 친수성 유전매질(221)내에 전기장이 형성된다. 이 때, 유전매질(221) 내에서, 인접한 전극영역 사이의 영역에 상대적으로 큰 전기장 구배가 형성된다. 소수성 비대전입자(218)들은 이 영역에 국소적으로 밀집된다. 따라서, 소수성 비대전입자(218)들이 국소적으로 밀집된 영역을 제외한 나머지 영역으로는 광이 투과될 수 있다. 이 때, 화소전극단자206)에 인가되는 전압을 조절하여 소수성 비대전입자(218)의 국소적 분포의 정도를 조절할 수 있으며, 즉, 화소영역(PA)에 대한 투과율을 조절할 수 있다. 백라이트 유닛(300)에서 제공된 광은 화소영역(PA)을 투과하고 컬러필터(227)를 지나며 대응하는 컬러를 갖게 된다.
도 6a 및 도 6b는 각각 하나의 화소영역(PA)에 대해 광이 차단되는 모드와 광이 투과되는 모드를 보이고 있지만, 디스플레이 패널은 복수의 화소 영역의 어레이를 포함하므로, 광을 투과시키는 화소와 광을 차단시키는 화소의 조합에 의해 화상을 형성하게 된다.
도 7a 내지 도 7i는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치 제조방법을 설명하는 도면들이다. 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치 제조방법은 소수성 절연층(209) 위에 복수의 화소 영역을 정하고, 복수의 화소 영역 각각에, 전압 인가에 따라 비균일한 전기장을 형성할 수 있는 형태의 소수성 패턴전극부(212)를 형성하는 단계 및 상기 복수의 화소 영역 각각에 소수성 비대전입자가 분산된 유전 매질을 형성하는 단계를 포함한다. 보다 구체적으로 이 과정을 살펴보기로 한다.
먼저, 도 7a와 같이 화소전극단자(206)가 마련된 제1기판(203)을 준비한다. 제1기판(203)은 광투과성 재질로 형성되며, 예를 들어, 글래스 재질 또는 PEN이나 PET와 같은 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 도면에서는 하나의 화소 영역만을 예시하여 도시하고 있다. 제1기판(203)에는 구체적으로 도시되지는 않았으나, 각 화소 영역에 대응하는 화소전극단자(206)들을 화상 신호에 따라 능동 매트릭스 방식 또는 수동 매트릭스 방식으로 구동하기 위한 구성요소가 더 구비되어 있을 수 있다.
도 7b와 같이 소수성 절연층(209)을 형성한다. 소수성 절연층(209)은 또는 BCB 또는 poly(vinyl cinnamate)를 코팅하여 형성할 수 있다.
도 7c는 화소전극단자(206)와 이후에 제조될 소수성 패턴전극부(212)와의 연결을 위해 비아홀(via hole)을 형성하는 단계이다. 비아홀 형성은 포토리소그라피(photolithography)나 RIE(reactive ionic etching) 공정에 의해 행해질 수 있다.
다음, 도 7d와 같이, 소수성 전도성 물질로 소수성 패턴전극부(212)를 형성한다. 소수성 전도성 물질로는 EDOT, PEDOT-PSS, polyaniline, ITO 등을 사용할 수 있다. 소수성 패턴전극부(212)는 비균일한 전기장을 형성할 수 있도록 정해진 소정 패턴을 갖도록 한다.
다음, 도 7e와 같이 화소 영역을 구획하는 친수성 그리드(215)를 형성한다. 예를 들어, 실리콘 나이트라이드(Silicon Nitride, SiNx)를 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depostion)로 형성하거나, 또는 SU-8을 사용한 포토리소그라피 공정에 의하여 친수성 그리드(215)를 형성할 수 있다.
다음, 도 7f와 같이 복수의 화소 영역의 테두리 부분에 스페이서(216)를 형성한다. 스페이서(216)는 복수의 화소 영역 전체에 대한 테두리를 둘러싸는 형상이지만, 다음 단계에서 유전매질 주입을 위해 테두리를 완전하게 둘러싸지는 않는 형상이 될 수 있다. 스페이서(216)의 재질로는 에폭시 수지, 열경화성 아크릴레이트(acrylate) 수지, 이소시아네이트(isocyanate) 수지, 페놀 수지, 아크릴레이트계 올리고머(oligomer) 등이 사용될 수 있다.
다음, 도 7g와 같이 스페이서(216)에 제2기판(224)을 부착한다. 제2기판(224)은 광투과성의 재질로, 글래스 재질 또는 PEN, PET와 같은 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 제2기판(224)의 일면에는 컬러필터(227)가 형성되어 있을 수 있다.
다음, 도 7h와 같이 소수성 비대전입자(218)가 분산된 유전매질(221)을 제1기판(203), 스페이서(216), 제2기판(224)에 의해 형성된 공간 내에 주입한다. 유전매질(221)로는 탈이온수(deionized water, DI water)와 같이 전도도가 낮은 액상 매질이 사용될 수 있고, 소수성 비대전입자(218)는 흑색 착색된(black dyed) 폴리스티렌(polystyrene)과 같은 폴리머 입자로 이루어질 수 있다.
여기서, 제2기판(224)을 스페이서(216) 위에 형성한 후 소수성 비대전입자(218)와 유전매질(221)을 주입하는 것으로 설명하였지만, 복수의 화소 영역 전체 의 테두리를 스페이서(216)로 둘러싼 후, 소수성 비대전입자(218)와 유전매질(221)을 주입하고 스페이서(216) 위에 제2기판(224)을 부착하는 순서에 의하는 것도 가능하다.
다음, 도 7i와 같이 제1기판(203)의 하부에 화상 형성을 위한 광을 제공하는 백라이트 유닛(300)을 부착한다. 여기서, 백라이트 유닛(300)을 제1기판(203)에 부착하는 단계는 다른 단계에서 행해지는 것도 가능하다. 예를 들어, 제1기판(203)을 준비하는 단계에서 행해질 수 있으며, 즉, 도 7a의 단계에서 제1기판(203)의 하부에 백라이트 유닛(300)을 부착하고, 다음 과정들이 행해지거나, 또는 소수성 비대전입자(218)가 분산된 친수성 유전매질(221)을 주입하기 직전 단계에서 행해질 수도 있다.
이러한 본원 발명인 디스플레이 화소, 디스플레이 장치 및 이의 제조방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 화소를 개략적으로 보이는 단면도이며, 각각 광이 차단되는 모드와 광이 투과되는 모드를 보인다.
도 2는 도 1b의 소수성 패턴전극부에 의해 형성된 전기장 구배가 큰 영역을 보인다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 화소에 채용되는 소수성 패턴전극부에 대한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 화소에 채용되는 다른 실시예의 소수성 패턴전극부에 대한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 보이는 분리 사시도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5의 디스플레이 장치의 하나의 화소 영역을 상세히 보인 단면도이며, 각각 광이 차단되는 모드와 광이 투과되는 모드를 보인다.
도 7a 내지 도 7i는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치 제조방법을 설명하는 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...디스플레이 화소 300...백라이트 유닛
500...디스플레이 장치 103,203...제1기판
106,206...화소전극단자 109,209...소수성절연층
112,112',212...소수성 패턴전극부 115,215...친수성 그리드
118,218...소수성 비대전입자 121,221...유전매질
124,224...제2기판 227...컬러필터

Claims (31)

  1. 셀 영역을 채우는 유전매질 내에 분산된 비대전입자들;
    상기 유전매질 내에 비균일한 전기장을 형성할 수 있는 형태로 마련된 패턴 전극부;를 포함하며,
    전기장 구배(gradient)에 따른 상기 비대전입자들의 유전영동에 의해 광 투과율이 조절되는 디스플레이 화소.
  2. 상기 패턴 전극부에 전압이 인가될 때, 상기 비대전입자들이 국소적으로 분포되어 입사광을 투과시키고,
    상기 패턴 전극부에 전압이 인가되지 않을 때, 상기 비대전입자들이 상기 셀 영역의 일면에 고르게 분포되어 입사광을 차단하는 디스플레이 화소.
  3. 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판;
    상기 제1기판 위에 형성된 소수성절연층;
    상기 소수성절연층 위에 형성된 것으로, 전압 인가에 따라 비균일한 전기장을 형성할 수 있는 형태의 소수성 패턴전극부;
    상기 제1 및 제2기판 사이의 공간에 주입된 친수성 유전매질 및 소수성 비대전입자들;을 포함하는 디스플레이 화소.
  4. 제3항에 있어서
    상기 소수성 패턴전극부는,
    전기적으로 분리된 복수의 전극영역을 구비하며 서로 이웃하는 전극영역 사이의 영역에 상대적으로 큰 전기장 구배가 형성되도록 하는 패턴을 갖는 디스플레이 화소.
  5. 제4항에 있어서
    상기 소수성 패턴전극부는 상기 복수의 전극영역이 콤 형상으로 교번된 패턴으로 된 디스플레이 화소.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 소수성 패턴전극부는 상기 복수의 전극영역이 도트 패턴으로 된 디스플레이 화소.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 화소의 테두리를 둘러싸는 친수성 그리드가 형성된 디스플레이 화소.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 친수성 그리드는 실리콘 나이트라이드(Silicon Nitride, SiNx) 또는 SU-8로 형성된 디스플레이 화소.
  9. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 친수성 유전매질은 탈이온수(DI water)이고,
    상기 소수성 비대전입자는 폴리스티렌(polystyrene)으로 이루어진 디스플레이 화소.
  10. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소수성 절연층은 BCB(Benzocyclobutene) 또는 poly(vinyl cinnamate)로 이루어진 디스플레이 화소.
  11. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소수성 패턴전극부는 EDOT(Ethylenedioxythiophene), PEDOT-PSS (Polyethylene(3,4-dioxythiophene)/polystyrene sulfonate), polyaniline, ITO (Indum Tin Oxide) 중 어느 하나의 재질로 이루어진 디스플레이 화소.
  12. 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판;
    상기 제1기판 위에 형성된 소수성절연층;
    상기 소수성절연층 상의 영역을 복수의 화소 영역으로 나눌 때, 상기 복수의 화소 영역 각각에 전압 인가에 따라 비균일한 전기장을 형성할 수 있는 형태로 마 련된 소수성 패턴전극부;
    상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 공간에 주입된 친수성 유전매질 및 소수성 비대전입자들;
    상기 제2기판의 일면에 마련된 컬러 필터;를 포함하는 디스플레이 패널.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 소수성절연층 상에 상기 복수의 화소 영역을 구획하는 친수성 그리드가 형성된 디스플레이 패널.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 친수성 그리드는 실리콘 나이트라이드(Silicon Nitride, SiNx) 또는 SU-8로 형성된 디스플레이 패널.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 소수성 패턴전극부는,
    전기적으로 분리된 복수의 전극영역을 구비하며 서로 이웃하는 전극영역 사이의 영역에 상대적으로 큰 전기장 구배가 형성되도록 하는 패턴을 갖는 디스플레이 패널.
  16. 제15항에 있어서
    상기 소수성 패턴전극부는 상기 복수의 전극영역이 콤 형상으로 교번된 패턴으로 된 디스플레이 패널.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 소수성 패턴전극부는 상기 복수의 전극영역이 도트 패턴으로 된 디스플레이 패널.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 친수성 유전매질은 탈이온수(DI water)이고,
    상기 소수성 비대전입자는 폴리스티렌(polystyrene)으로 이루어진 디스플레이 패널.
  19. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소수성 절연층은 BCB(Benzocyclobutene) 또는 poly(vinyl cinnamate)로 이루어진 디스플레이 패널.
  20. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소수성 패턴전극부는 EDOT(Ethylenedioxythiophene), PEDOT-PSS (Polyethylene(3,4-dioxythiophene)/polystyrene sulfonate), polyaniline, ITO (Indum Tin Oxide) 중 어느 하나의 재질로 이루어진 디스플레이 패널.
  21. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항의 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널에 화상 형성을 위한 광을 제공하는 백라이트 유닛;을 포함하는 디스플레이 장치.
  22. 소수성 절연층 위에 복수의 화소 영역을 정하고, 상기 복수의 화소 영역 각각에, 전압 인가에 따라 비균일한 전기장을 형성할 수 있는 형태의 소수성 패턴전극부를 형성하는 단계;
    상기 복수의 화소 영역 각각에 소수성 비대전입자가 분산된 친수성 유전 매질을 형성하는 단계;를 포함하는 디스플레이 장치 제조방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 소수성 패턴전극부를 형성하는 단계는,
    제1기판 상에 상기 소수성절연층을 형성하는 단계;
    상기 복수의 화소 영역 각각에, 전압 인가에 따라 비균일한 전기장을 형성할 수 있는 형태의 소수성 패턴전극부를 형성하는 단계;
    상기 복수의 화소 영역을 구획하는 친수성 그리드를 형성하는 단계;를 포함하는 디스플레이 장치 제조방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 친수성 그리드는 실리콘 나이트라이드(Silicon Nitride, SiNx) 또는 SU-8로 형성된 디스플레이 장치 제조방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 소수성 비대전입자가 분산된 친수성 유전 매질을 형성하는 단계는,
    상기 복수의 화소 영역 전체에 대한 테두리 일부를 둘러싸는 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 스페이서 위에 제2기판을 형성하는 단계;
    상기 제1기판, 스페이서, 제2기판에 의해 형성된 내부 공간에 상기 소수성 비대전입자가 분산된 친수성 유전 매질을 주입하는 단계;를 포함하는 디스플레이 장치 제조방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 스페이서는 에폭시 수지, 열경화성 아크릴레이트(acrylate) 수지, 이소시아네이트(isocyanate) 수지, 페놀 수지, 아크릴레이트계 올리고머(oligomer) 중 어느 하나의 재질로 형성되는 디스플레이 장치 제조방법.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 제2기판의 일면에 컬러 필터를 부착하는 단계;를 더 포함하는 디스플레이 장치 제조방법.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 복수의 화소 영역에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 상기 제1기판에 부착하는 단계;를 더 포함하는 디스플레이 장치 제조방법.
  29. 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 친수성 유전매질은 탈이온수(DI water)이고,
    상기 소수성 비대전입자는 폴리스티렌(polystyrene)으로 이루어진 디스플레이 장치 제조방법.
  30. 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소수성 절연층은 BCB(Benzocyclobutene) 또는 poly(vinyl cinnamate)로 형성되는 디스플레이 장치 제조방법.
  31. 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소수성 패턴전극부는 EDOT(Ethylenedioxythiophene), PEDOT-PSS (Polyethylene(3,4-dioxythiophene)/polystyrene sulfonate), polyaniline, ITO (Indum Tin Oxide) 중 어느 하나로 형성되는 디스플레이 장치 제조방법.
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