KR20130070169A

KR20130070169A - 전기습윤 표시장치와 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20130070169A
Application number: KR1020110137364A
Authority: KR
Inventors: 박영경; 이상현; 권도형; 박기창; 이종서; 지랄도 안드레아; 버거온 니콜라스
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2013-06-27
Also published as: US8810883B2; KR101882514B1; US20130155480A1; US20140355102A1; US9607557B2

Abstract

전기습윤 표시장치는 계조 전압을 수신하는 제1 전극 및 상기 제1 전극과 절연되도록 이격되며 기준 전압을 수신하는 제2 전극을 갖는 제1 기판, 제2 기판, 유체층, 컬러 필터를 포함한다. 상기 컬러 필터는 상기 제1 전극에 대응하는 영역에서 제1 두께를 갖고, 상기 제2 전극에 대응하는 영역에서 제2 두께를 가지며, 상기 제1 두께는 상기 제2 두께 보다 크다. 이로 인해, 표시장치의 셀갭이 줄어들고, 각 계조 단계의 휘도 변화 없이 색 재현율을 높일 수 있다.

Description

전기습윤 표시장치와 그 제조 방법{ELECTROWETTING DISPLAY DEVICE AND FABRICATION METHOD OF THE SAME}

본 발명은 전기습윤 표시장치와 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컬러 필터를 포함하는 전기습윤 표시장치와 그 제조 방법에 관한 것이다.

전기습윤(Electrowetting) 현상이란 유체에 인가되는 전압에 의해 계면 장력이 변화되어 유체의 이동 또는 변형을 초래하는 현상을 말한다. 상기 전기습윤 현상을 이용한 표시장치를 전기습윤 표시장치라고 한다.

상기 전기습윤 표시장치는 응답속도가 빠르고, 저전압에서 작동하며, 얇고 평평한 디스플레이로 만들 수 있다는 장점을 갖는다.

상기 전기습윤 표시장치는 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판 및 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 제공된 블랙 잉크층을 포함한다. 상기 전기습윤 표시장치는 컬러를 구현하기 위해 상기 블랙 잉크층과 인접한 상기 제2 기판의 일면 상에 컬러필터를 더 포함한다.

본 발명의 목적은 셀갭을 줄이고, 크로스토크가 감소된 전기습윤 표시장치를 제공하는 것이다. 또한, 각 계조 단계의 휘도 변화 없이 색 재현율을 높힐 수 있는 전기습윤 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 전기습윤 표시장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치는 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 제공된 유체층, 상기 유체층과 인접한 상기 제2 기판의 일면 상에 구비된 컬러 필터를 포함한다.

상기 제1 기판은 적어도 하나의 화소 영역을 정의하며, 계조 전압을 수신하는 제1 전극, 상기 제1 전극과 절연되도록 이격되며 기준 전압을 수신하는 제2 전극을 포함한다. 상기 제1 기판은 상기 화소영역의 가장자리에 배치되는 격벽을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 전극은 상기 화소영역의 일측에 배치될 수 있다.

상기 유체층은 블랙 유체층과 투명 유체층을 포함하며, 상기 계조 전압 및 상기 기준 전압의 전압차에 따라 이동된다.

상기 컬러 필터는 상기 제1 전극에 대응하는 영역에서 제1 두께를 갖고, 상기 제2 전극에 대응하는 영역에서 제2 두께를 가지며, 상기 제1 두께는 상기 제2 두께 보다 크다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 제조방법은 제1 기판을 형성하는 단계, 제2 기판을 마련하는 단계, 상기 제2 기판 상에 상기 화소영역의 일측에서 상기 일측과 마주하는 타측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 컬러 필터를 형성하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 유체층을 채워넣는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.

상기 컬러 필터를 형성하는 단계는 상기 제2 기판 배면에 컬러 필터층을 도포하는 단계, 복수의 슬릿들이 형성된 하프톤 마스크를 상기 제2 기판 상면 상에 제공하는 단계, 상기 하프톤 마스크를 통해 상기 컬러 필터층을 노광시키는 단계, 상기 컬러 필터층의 노광된 부분을 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치는 화소영역의 일측에서 타측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 컬러 필터를 포함하여, 블랙 유체층의 높이는 컬러 필터와 제1 기판 상면 사이의 최단거리 보다 크므로 상기 표시장치의 셀갭이 줄어든다.

또한, 셀갭이 줄어들면서 외부에서 입사된 광이 입사각과 반사각에 의해 의도하지 않은 화소영역으로 새어 나가는 것을 방지함으로써 상기 표시장치의 크로스토크가 감소한다.

또한, 줄어든 셀갭에 의해 반사량이 증가하면서 각 계조 단계의 휘도가 상승하고, 광이 투과되는 컬러 필터의 두께가 증가하여 색 재현율을 높아진다.

본 발명의 컬러 필터는 두께가 일정한 컬러 필터에 비해 컬러 필터층의 재료가 적게 들어 제조원가가 절감된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 표시장치의 일부를 확대하여 도시한 확대 사시도이다.
도 3a는 도 2의 표시장치가 블랙 계조를 나타내는 경우, I-I’ 에 따른 단면도이다.
도 3b는 도 2의 표시장치가 화이트 계조를 나타내는 경우, I-I’ 에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치를 나타낸 부분 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 컬러 필터를 형성하는 단계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 기존 표시장치와 본 발명의 표시장치의 계조 단계 변화에 따른 휘도 변화를 도시한 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 7은 기존 표시장치와 본 발명의 표시장치의 계조 단계 변화에 따른 색 재현율 변화를 도시한 시뮬레이션 결과 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 전기습윤 표시장치(10)는 복수의 화소영역(PA)이 정의된 제1 기판(100), 상기 제1 기판(100)과 마주하는 제2 기판(200), 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(200) 사이에 개재되는 유체층(300), 및 상기 유체층(300)과 인접한 상기 제2 기판(200)의 일면 상에 구비된 컬러 필터(400)을 포함한다. 상기 유체층(300)은 극성 유체층과 비극성 유체층을 포함한다.

도 2는 도 1의 표시장치의 일부를 확대하여 도시한 확대 사시도이다.

상기 제1 기판(100)에는 상기 화소영역들(PA)이 정의된다. 상기 화소영역들(PA)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 도 2에는 4ⅹ3 매트릭스 형태로 배열된 상기 화소영역들(PA)을 도시하였다. 상기 화소영역들(PA)은 동일한 구성을 가지므로, 이하 상기 화소영역들(PA) 중 하나의 화소영역(PA)에 대해서 설명한다.

상기 제1 기판(100)은 절연 기판(10), 제1 전극(PE), 제2 전극(NE), 반사층(REF), 절연막(20), 및 격벽(WA)을 포함한다.

도면에는 도시하지 않았으나, 상기 절연 기판(10) 상에는 게이트 라인, 데이터 라인, 스위칭 소자가 더 구비될 수 있다. 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인은 서로 절연되며 교차되도록 배치된다. 상기 스위칭 소자는 박막 트랜지스터(TFT)일 수 있고, 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극, 및 드레인 전극을 포함할 수 있다.

상기 제1 전극(PE)은 상기 절연 기판(10) 상에 상기 화소영역(PA)의 적어도 일부에 대응하게 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(PE)은 상기 드레인 전극과 연결되어 상기 데이터 라인으로부터 계조 전압을 수신한다.

상기 제2 전극(NE)은 상기 절연 기판(10) 상에 배치되고, 상기 제1 전극(PE)과 이격되어 전기적으로 절연된다. 상기 제2 전극(NE)은 상기 화소 영역의 일측에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(NE)은 기준 전압을 수신한다. 상기 기준 전압은 일정한 전압 레벨을 가질 수 있다. 상기 기준 전압은 상기 계조 전압과 전압 레벨이 다를 수 있다.

한편, 상기 반사층(REF)은 상기 제1 전극(PE) 및 상기 제2 전극(NE) 상에 배치될 수 있다. 상기 반사층(REF)은 외부에서 제1 기판(100) 방향으로 입사되어 상기 화소영역(PA)를 통과한 광을 반사할 수 있다.

상기 절연막(20)은 상기 절연기판(10), 제1 전극(PE), 제2 전극(NE), 및 반사층(REF)을 커버하도록 배치된다. 상기 절연막(20)은 소수성 물질로 이루어질 수 있다.

상기 격벽(WA)은 상기 절연막(20) 상에 배치되며, 상기 화소영역(PA)의 가장자리에 배치된다. 상기 격벽(WA)의 측면은 소수성 물질로 이루어 지고, 상기 격벽(WA)의 상면은 친수성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 격벽(WA)은 블랙 유체층(BO)을 수용하여 상기 블랙 유체층(BO)이 인접한 화소영역으로 이동하는 것을 방지한다.

상기 제2 기판(200)은 상기 제1 기판(100)과 마주하게 배치된다. 상기 제2 기판은 절연 기판일 수 있으며, 투명한 재질로 이루어질 수 있다.

상기 제1 기판(100)과 상기 제2 기판(200) 사이에는 적어도 하나의 스페이서(미도시)가 구비되어, 상기 스페이서 의해서 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(200) 사이의 간격이 유지될 수 있다.

상기 유체층(300)은 상기 제1 기판(100)과 상기 제2 기판(200) 사이에 구비되며, 블랙 유체층(BO) 및 투명 유체층(TP)를 포함한다.상기 블랙 유체층(BO)은 상기 화소영역(PA) 상에 제공되며 소수성 및 비극성을 갖는 물질(예를 들어, 오일)로 이루어질 수 있다. 상기 블랙 유체층(BO)은 블랙 컬러를 갖는 염료를 포함하거나 광을 흡수하는 물질로 이루어져, 외부로부터 상기 제1 기판(100) 방향으로 입사되는 광을 흡수하는 역할을 수행한다.

상기 투명 유체층(TP)는 친수성 및 극성을 갖는 물질(예를 들어, 물)로 이루어질 수 있다. 상기 투명 유체층(TP)은 투명한 물질로 이루어져 상기 입사되는 광을 통과시킬 수 있다.

상기 블랙 유체층(BO) 및 상기 투명 유체층(TP)은 서로 다른 비중을 갖고 서로 섞이지 않으며, 일정한 경계면을 기준으로 서로 분리되어 존재한다.

상기 컬러 필터(400)는 상기 제2 전극(NE)이 배치된 상기 화소영역(PA)의 일측에서 상기 일측과 마주하는 타측으로 갈수록 두께가 두꺼워질 수 있다. 상기 컬러 필터(400)의 상기 제1 기판(100)과 대향하는 일면은 상기 제1 기판(100)에 대해 일정한 각도로 경사질 수 있다.

사용자는 상기 반사층(REF)에 의해 반사된 외부 광이 상기 컬러 필터(400)를 통과함으로써 컬러를 인식할 수 있다.

이하, 도 3a와 도 3b를 참조하여, 상기 전기습윤 표시장치의 동작과 컬러 필터(400)의 관계에 대해 구체적으로 설명한다.

도 3a는 도 2의 표시장치가 블랙 계조를 나타내는 경우, I-I’에 따른 단면도이다. 도 3b는 도 2의 표시장치가 화이트 계조를 나타내는 경우, I-I’에 따른 단면도이다.

도 3a를 참조하면, 표시장치가 블랙 계조를 표시할 경우, 상기 제2 전극(NE)은 기준 전압을 수신하고, 상기 제1 전극(PE)은 블랙 계조에 대응하는 계조 전압을 수신한다. 상기 블랙 계조에 대응하는 계조 전압은 상기 기준 전압과 동일한 전압 레벨을 가질 수 있다.

상기 제1 전극(PE)과 상기 제2 전극(NE) 사이에 전압 차가 존재하지 않으므로, 상기 제1 전극(PE)과 상기 제2 전극(NE) 사이에 전계가 형성되지 않는다. 상기 블랙 유체층(BO)은 소수성 물질로 이루어진 상기 절연막(20) 상에 퍼져 상기 화소영역(PA) 전체를 커버한다.

따라서, 상기 화소영역(PA)으로 공급된 광은 상기 블랙 유체층(BO)에 의해서 흡수되고, 그 결과 사용자에게 시인되는 광이 없으므로, 블랙 계조를 표현할 수 있다.

상기 컬러 필터(400)는 상기 유체층(300)과 인접한 상기 제2 기판(200)의 일면 상에 구비된다. 상기 컬러 필터(400)는 상기 제1 전극(PE)에 대응하는 제1 영역(AR1)의 적어도 일부에서 제1 두께(W1)를 갖는다. 상기 제1 두께(W1)는 상기 제1 영역(AR1) 내에서 가변적일 수 있다. 상기 컬러 필터(400)는 상기 제2 전극(PE)에 대응하는 제2 영역(AR2)의 적어도 일부에서 제2 두께(W2)를 갖는다. 상기 제2 두께(W2)는 제2 영역(AR2) 내에서 가변적일 수 있다. 상기 제1 두께(W1)는 상기 제2 두께(W2) 보다 크다.

도 3b를 참조하면, 상기 표시장치가 화이트 계조를 표시할 경우, 상기 제2 전극(NE)은 기준 전압을 수신하고, 상기 제1 전극(PE)은 화이트 계조에 대응하는 계조 전압을 수신한다. 상기 화이트 계조에 대응하는 계조 전압은 상기 기준 전압과 다른 전압 레벨을 갖는다.

상기 제1 전극(PE)과 상기 제2 전극(NE) 사이에 전압 차가 존재하므로, 상기 제1 전극(PE)과 상기 제2 전극(NE) 사이에 전계가 형성된다. 상기 투명 유체층(TP)을 이루는 극성 유체 분자들은 상기 전계에 따라 소수성 물질로 이루어진 상기 절연층(20)의 표면에 대한 낮은 친화도에도 불구하고 상기 제1 전극(PE)쪽으로 이동한다.

상기 블랙 유체층(BO)은 비극성을 가지고, 상기 극성 유체층(TP)의 극성 유체 분자와 상기 블랙 유체층(BO)의 비극성 유체 분자는 서로 섞이지 않으므로, 상기 블랙 유체층(BO)이 상기 투명 유체층(TP)에 의해 밀려나게 된다. 따라서, 상기 블랙 유체층(BO)은 상기 제2 전극(NE)이 배치된 상기 화소영역(PA)의 일측으로 모인다.

상기 모인 블랙 유체층(BO)에 의해 상기 화소영역(PA)으로 공급된 광의 적어도 일부는 상기 화소영역(PA)을 통과하여 상기 반사층(REF)에 의해 반사될 수 있다. 상기 반사된 광은 상기 컬러 필터(400)를 통과하여 사용자에게 시인될 수 있다.

상기 컬러 필터(400)는 상기 유체층(300)과 인접한 상기 제2 기판(200)의 일면 상에 구비된다. 상기 컬러 필터(400)는 상기 제1 전극(PE)에 대응하는 제1 영역(AR1)의 적어도 일부에서 제1 두께(W1)를 갖는다. 상기 제1 두께(W1)는 상기 제1 영역(AR1) 내에서 가변적일 수 있다. 상기 컬러 필터(400)는 상기 제2 전극(PE)에 대응하는 제2 영역(AR2)의 적어도 일부에서 제2 두께(W2)를 갖는다. 상기 제2 두께(W2)는 상기 제2 영역(AR2) 내에서 가변적일 수 있다. 상기 제1 두께(W1)는 상기 제2 두께(W2) 보다 크다.

상기 블랙 유체층(BO)은 상기 격벽(WA) 보다 큰 높이를 가질 수 있다. 상기 블랙 유체층(BO)은 제1 높이(d1)를 갖고, 상기 격벽(WA)은 제2 높이(d2)를 가지며, 상기 제1 높이(d1)는 상기 제2 높이(d2) 보다 크다. 상기 격벽(WA)의 측면은 소수성 물질로 이루어지고, 상기 격벽(WA)의 상면은 친수성 물질로 이루어진다. 따라서, 상기 블랙 유체층(BO)이 상기 격벽(WA) 보다 높은 높이를 갖더라도, 상기 격벽(WA)의 상면 보다 상기 격벽(WA)의 측면에 친화력이 높기 때문에 상기 격벽(WA)을 넘어 인접하는 화소영역 측으로 이동하지 않는다.

또한, 상기 블랙 유체층(BO)의 높이(d1)는 상기 컬러 필터(400)와 상기 제1 기판(100) 상면 사이의 최단거리(d3) 보다 클 수 있다.

상기 제2 영역(AR2)의 적어도 일부에 대응하는 상기 컬러 필터(400)는 상기 블랙 유체층(400)의 높이(d1)와 상기 화소영역(PA)에 의해 정의되는 화소공간(PG) 내부로 삽입될 수 있다. 반면, 본 발명과 달리 일정한 두께를 갖는 컬러 필터를 포함하는 기존 표시장치의 경우, 상기 일정한 두께를 갖는 컬러 필터는 블랙 유체층과 이격되어야 하므로 최소한의 셀갭이 요구된다.

따라서, 상기 컬러 필터(400)에 의해 최대 상기 기존 표시장치의 컬러 필터 두께만큼 셀갭은 감소될 수 있다.

도 3a 와 도 3b는 표시장치가 블랙 계조와 화이트 계조를 나타내는 경우를 도시하고 있으나, 계조 전압과 기준 전압의 전압 차가 클수록 상기 제1 전극(PE) 측으로 이동하는 극성 유체 분자의 수가 증가하고, 이로 인해 더 많은 양의 블랙 유체층(BO)이 상기 제2 전극(NE)쪽으로 밀려난다. 다시 말해, 상기 표시장치는 상기 제1 전극(PE)에 인가되는 전압을 조절하여 상기 화소영역(PA)를 덮는 블랙 유체층(BO)의 표면적을 제어함으로써, 다양한 계조를 표현할 수 있다.

도 2, 도 3a, 도 3b 에 도시된 본 발명의 일 실시예에서는 상기 반사층(REF)을 구비하여 외부 광을 반사하여 영상을 표시하는 반사형 전기습윤 표시장치에 대해서 설명하고 있으나, 본 발명의 실시예는 여기에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명은 내부 광을 발생하는 백라이트 유닛(미도시)을 상기 제1 기판(100) 하측에 구비하고, 화소영역을 덮는 블랙 유체층의 표면적을 제어하여 상기 내부 광의 투과도를 조절하여 영상을 표시하는 투과형 전기습윤 표시장치도 적용될 수 있다. 그러기 위해, 상기 투과형 전기습윤 표시장치는 상기 반사형 전기습윤 표시장치와는 달리 상기 반사층(REF)를 포함하지 않는다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기습윤 표시장치를 나타낸 부분 단면도이다.

도 4에 도시된 표시장치는 도 2, 도 3a, 및 도 3b에 도시된 컬러 필터(400)와 다른 형태를 갖는 컬러 필터(410)를 구비한다는 점을 제외하고, 도 2, 도 3a, 및 도 3b에 도시된 표시장치와 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 이하에서는 상기 컬러 필터(410)에 대해서 자세히 설명하고, 나머지 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.

상기 컬러 필터(410)는 상기 유체층(300)과 인접한 상기 제2 기판(200)의 일면 상에 구비된다. 상기 컬러 필터(410)는 상기 제1 전극(PE)에 대응하는 제1 영역(AR1)의 적어도 일부에서 제1 두께(w1)를 갖는다. 상기 제1 두께(w1)는 상기 제1 영역(AR1) 내에서 가변적일 수 있다. 상기 컬러 필터(410)는 상기 제2 전극(PE)에 대응하는 제2 영역(AR2)의 적어도 일부에서 제2 두께(w2)를 갖는다. 상기 제2 두께(w2)는 상기 제2 영역(AR2) 내에서 가변적일 수 있다. 상기 제1 두께(w1)는 상기 제2 두께(w2) 보다 크다.

상기 컬러 필터(410)는 상기 제2 전극(NE)이 배치된 상기 화소영역(PA)의 일측에서 상기 일측과 마주하는 타측으로 갈수록 두께가 두꺼워질 수 있다. 상기 컬러 필터(410)의 상기 제1 기판(100)과 대향하는 일면은 굴곡진 곡면을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치는 아래의 과정을 통해 제조된다.

다시 도 2를 참조하면, 먼저, 적어도 하나의 화소영역(PA)이 정의되고, 상기 화소영역(PA)에 구비되며 계조 전압을 수신하는 제1 전극(PE) 및 상기 제1 전극(PE)과 절연되도록 이격되며 기준 전압을 수신하는 제2 전극(NE)이 배치된 제1 기판(100)을 형성한다. 다음, 상기 제1 기판(100)에 마주하는 제2 기판(200)을 마련하고, 상기 제2 기판(200) 상에 상기 화소영역(PA)의 일측에서 상기 일측과 마주하는 타측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 컬러 필터(400)를 형성한다. 이후, 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(200) 사이에 블랙 유체층(BO)과 투명 유체층(TP)을 채워넣고, 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(200)을 합착시킨다. 이로써, 상기 전기습윤 표시장치가 완성된다.

도 5a 내지 도 5c는 전기습윤 표시장치의 제조 과정 중 컬러 필터를 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

먼저 도 5a를 참조하면, 상기 제2 기판(210) 배면에는 컬러 필터층(420)이 도포된다. 상기 컬러 필터층(420)은 상기 화소영역에 대응하여 적어도 하나 이상의 컬러를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 컬러 필터층(420)은 일정한 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 상기 컬러 필터층(420)은 광에 대해 음성(negative) 반응 물질로 이루어 질 수 있다.

도 5b를 참조하면, 상기 제2 기판(210) 상면 상에 복수의 슬릿들(SL) 이 형성된 하프톤 마스크(MASK)를 제공한다. 상기 하프톤 마스크(MASK)는 상기 화소 영역에 대응하게 제공된다. 상기 슬릿들(SL)은 상기 화소영역의 상기 일측과 평행하게 형성될 수 있다. 또한, 상기 슬릿들(SL)은 상기 화소영역의 상기 일측에서 상기 타측으로 갈수록 상기 슬릿들(SL)의 면적이 커지도록 형성될 수 있다. 상기 슬릿들(SL)은 서로 동일한 간격으로 이격될 수 있다.

상기 하프톤 마스크(MASK)를 통해 상기 컬러 필터층(420)을 노광시킨다. 상기 컬러 필터층(420)은 상기 화소영역의 상기 일측에서 상기 타측으로 갈수록 상기 슬릿들(SL)의 면적이 커지므로 광의 투과량도 많아지며, 경화가 더 많이 진행된다.

이후, 상기 노광된 컬러 필터층(420)을 에칭하면 상기 컬러 필터층(420)의 상기 화소영역의 상기 일측은 상기 타측에 비해 더 많이 식각된다. 그 결과, 상기 컬러 필터층(420)은 상기 화소영역의 상기 일측에서 상기 타측으로 갈수록 두께가 두꺼워진다.

도 5b에서는 하나의 화소영역에 대응하는 컬러 필터를 형성하는 과정을 도시하였다. 동일한 컬러를 갖는 컬러 필터는 단일 단계에서 형성할 수 있다. 이후 도 5a 및 도 5b의 과정을 반복하여 다른 컬러를 갖는 컬러 필터를 순차적으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 레드, 그린, 블루, 화이트 컬러를 갖는 컬러 필터를 형성하는 경우, 레드 컬러를 갖는 컬러 필터를 단일 단계에서 형성할 수 있다. 이후 그린, 블루, 화이트 컬러를 갖는 컬러 필터를 순차적으로 형성할 수 있다.

도 5c를 참조하면, 도 5a 및 5b의 결과로 상기 화소영역의 일측에서 상기 타측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 컬러 필터(430)가 형성된다. 상기 컬러 필터(430)의 하면은 상기 제2 기판(200)에 대해 일정한 각도로 경사질 수 있다.

도 6은 두께가 일정 컬러 필터를 포함하는 전기습윤 표시장치(이하, 기존 표시장치)와 본 발명의 일 실시예에 따른 전기습윤 표시장치(이하, 본 발명의 표시장치)의 계조 단계 변화에 따른 휘도 변화를 도시한 시뮬레이션 결과 그래프이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 기존 표시장치와 각 계조 단계에서 휘도 차이가 거의 없는 것을 알 수 있다. 상기한 바와 같이 본 발명의 표시장치는 컬러 필터 형상으로 인해, 셀갭을 줄일 수 있다. 반사형 표시장치에서는 셀갭이 줄어든 만큼 반사층에 의한 반사광이 증가하여 전체적으로 휘도가 상승한다. 다만, 반사광이 통과하는 영역의 컬러 필터의 두께는 기존 표시장치의 컬러 필터의 두께 보다 두꺼울 수 있고, 본 발명의 표시장치는 기존 표시장치에 비해 광 투과율이 낮을 수 있다. 결과적으로, 기존의 표시장치와 본 발명의 표시장치는 휘도에 있어서는 큰 차이가 없다.

도시하지는 않았으나, 본 발명의 표시장치는 셀갭이 줄어들면서 크로스토크(Crosstalk)가 감소한다. 크로스토크는 외부에서 입사된 광이 반사되어 외부로 출사되면서, 입사각과 반사각에 의해 의도하지 않은 화소영역으로 광이 새어 나가는 현상을 의미한다.

도 7은 기존 표시장치와 본 발명의 표시장치의 계조 단계 변화에 따른 색 재현율 변화를 도시한 시뮬레이션 결과 그래프이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 기존 표시장치 보다 각 계조 단계에서 색 재현율이 높은 것을 알 수 있다. 컬러 필터의 색 재현율과 투과율은 상충(tradeoff) 관계가 있으므로, 두께가 두꺼운 컬러 필터에 의해 투과율이 낮아진 만큼 색 재현율은 높아진다. 화이트 계조를 기준으로, 본 발명의 표시장치는 기존 표시장치 보다 약 30%의 색 재현율 향상 효과 가졌다.

또한, 본 발명의 표시장치의 컬러 필터는 기존 표시장치의 컬러 필터 보다 적은 양의 재료로 형성된다. 그 결과, 제조원가를 절감할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

100: 제1 기판 200: 제2 기판
300: 유체층 400: 컬러 필터
BO: 블랙 유체층 320: 투명 유체층
PE: 제1 전극 NE: 제2 전극
10: 절연 기판 20: 절연층
WA: 격벽 PA: 화소영역

Claims

적어도 하나의 화소영역이 정의되고, 상기 화소영역에 구비되며 계조 전압을 수신하는 제1 전극 및 상기 제1 전극과 절연되도록 이격되며 기준 전압을 수신하는 제2 전극을 갖는 제1 기판;
상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판;
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이의 상기 화소영역 상에 제공되며 상기 계조 전압 및 상기 기준 전압의 전압차에 따라 이동되는 블랙 유체층; 및
상기 블랙 유체층과 인접한 상기 제2 기판의 일면 상에 구비된 컬러 필터를 포함하고,
상기 컬러 필터는 상기 제1 전극에 대응하는 영역의 적어도 일부에서 제1 두께를 갖고, 상기 제2 전극에 대응하는 영역의 적어도 일부에서 제2 두께를 가지며, 상기 제1 두께는 상기 제2 두께 보다 큰 전기습윤 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 전극은 상기 화소영역의 일측에 배치된 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
제2항에 있어서,
상기 컬러 필터는 상기 화소영역의 상기 일측에서 상기 일측과 마주하는 타측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
제3항에 있어서,
상기 컬러 필터의 상기 제1 기판과 대향하는 일면은 상기 제1 기판에 대해 일정한 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 기판은 상기 화소영역의 가장자리에 배치되며 상기 블랙 유체층을 수용하는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 기판은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 상에 배치되며, 외부로부터 입사된 광을 반사하는 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
제6항에 있어서,
상기 블랙 유체층은 상기 계조 전압 및 상기 기준 전압에 따라 상기 제2 전극이 배치된 상기 화소영역의 상기 일측으로 모이는 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
제7항에 있어서,
상기 계조 전압이 화이트 계조에 대응하는 전압 레벨을 갖는 경우, 상기 블랙 유체층은 상기 격벽 보다 더 큰 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
제7항에 있어서,
상기 계조 전압이 화이트 계조에 대응하는 전압 레벨을 갖는 경우, 상기 블랙 유체층의 높이는 상기 컬러 필터와 상기 제1 기판 상면 사이의 최단거리 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
제3항에 있어서,
상기 컬러 필터의 상기 제1 기판과 대향하는 일면은 굴곡진 곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 블랙 유체층은 비극성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 제공되고, 상기 블랙 유체층과 접촉하는 투명 유체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
제12항에 있어서,
상기 투명 유체층은 극성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치.
적어도 하나의 화소영역이 정의되고, 상기 화소영역에 구비되며 계조 전압을 수신하는 제1 전극 및 상기 제1 전극과 절연되도록 이격되며 기준 전압을 수신하는 제2 전극이 배치된 제1 기판을 형성하는 단계;
상기 제1 기판에 마주하는 제2 기판을 마련하는 단계;
상기 제2 기판 상에 상기 화소영역의 일측에서 상기 일측과 마주하는 타측으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 컬러 필터를 형성하는 단계;
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 블랙 유체와 투명 유체를 채워넣는 단계; 및
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 합착하는 단계를 포함하는 전기습윤 표시장치의 제조방법.
제14항에 있어서,
상기 컬러 필터를 형성하는 단계는,
상기 제2 기판 배면에 컬러 필터층을 도포하는 단계;
복수의 슬릿들이 형성된 하프톤 마스크를 상기 제2 기판 상면 상에 제공하는 단계;
상기 하프톤 마스크를 통해 상기 컬러 필터층을 노광시키는 단계; 및
상기 노광된 컬러 필터층을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치의 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 슬릿들은 상기 화소영역의 상기 일측과 평행하게 형성되며, 상기 화소영역의 상기 일측에서 상기 타측으로 갈수록 상기 슬릿들의 면적이 커지도록 형성된 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치의 제조방법.
제16항에 있어서,
상기 슬릿들은 서로 동일한 간격으로 이격된 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치의 제조방법.
제16항에 있어서,
상기 컬러 필터층은 광에 대해서 음성 반응 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기습윤 표시장치의 제조방법.