일렉트로 웨팅 디스플레이 소자 document_id A220623017804

본 발명은 평판표시장치에 관한 것이며, 특히 전기적 젖음성을 이용한 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display)에 관한 것이다. 최근에 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 경량 박형의 특징을 갖는 평판 디스플레이(display) 장치가 가장 일반적인 표시장치인 CRT를 대체하고 있다. 이러한 경량 박형을 갖는 평판 표시장치 중 하나로써 전기적 젖음성 특성을 이용한 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display)가 최근 주목받고 있다. 상기 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자는 극성액체의 전기적 젖음성(electro wetting) 특성을 광 스위칭 도구로 적용한 것을 특징으로 한다. 도 1은 전기적 젖음성(electro wetting) 특징을 설명하기 위한 도면이다. 전기적 젖음성(electro wetting)이란 계면에 존재하는 전하에 의하여 계면의 표면장력이 변하여 상기 계면 상부에 형성되는 액상의 물질의 상기 계면과의 접촉각이 변하는 현상이다. 도시한 바와 같이, 기판(10)상의 전면에 형성된 전극(11)위로 형성된 소수성 특성을 갖는 즉, 소수성막(12)에 H2O와 같이 극성을 띠는 액체(15a)를 떨어뜨리면 상기 소수성막(12)과 젖음 특성이 좋지 않아 큰 접촉각(θ1)을 가지면 상기 소수성막(12)에 형성된다. 하지만, 이러한 소수성막(12)에 전계를 걸어주면 자체적인 젖음성 특성이 증가하여 도시한 바와 같이 소수성막(12)에 대해 작은 접촉각(θ2 003c# θ1)을 가지며 넓게 퍼져 그 표면이 비교적 평평한 상태를 유지하며 상기 극성 액체막(15b)이 형성되게 된다. 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display)는 이러한 전계 인가에 의한 젖음성 특성이 변화되는 것을 이용한 것을 특징으로 하고 있다. 도 2는 종래의 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자의 다수의 화소영역을 포함하는 영역에 대한 단면도이다. 도시한 바와같이, 종래의 일레트로 웨팅 디스플레이 소자(21)는 상부의 컬러필터 기판(51)과 하부의 어레이 기판(31)으로 구성되고 있다. 우선, 하부의 어레이 기판(31)의 구조를 살펴보면, 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 서로 교차하며 형성되어 있으며, 이들 두 배선(미도시)으로 둘러싸여 화소영역(P)이 정의되고 있으며, 상기 화소영역(P)에는 도면에 나타나지 않았지만 스위칭 소자인 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있으며, 상기 박막트랜지스터(미도시)의 일전극과 연결되며 화소전극(33)이 각 화소영역(P)별로 형성되어 있다. 또한, 상기 화소전극(33) 상부로 전면에는 소수성 특징을 갖는 소수성막(37)이 형성되어 있으며, 상기 소수성막(37) 상부로 각 화소영역(P)의 경계에 상기 화소영역(P) 각각을 테두리하며 격벽(39)이 형성되고 있으며, 상기 격벽(39) 내측으로 상기 소수성막(37) 상부에는 무극성 특성을 가지며 인가되는 전압에 의해 빛을 투과를 개폐하는 블랙 오일층(41a, 41b)이 형성되고 있다. 다음, 상기 어레이 기판(31)과 마주하는 컬러필터 기판(51)을 단면 구조를 살펴보면, 기판(51) 하부로 각 화소영역(P)에 대응하여 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(55a, 55b, 55c)을 갖는 컬러필터층(55)이 형성되어 있다. 또한, 상기 컬러필터층(55) 하부로 전면에 공통전극(58)이 형성되어 있다. 또한, 상기 어레이 기판(31)과 상기 컬러필터 기판(51) 사이에는 극성 특성을 갖는 액체 예를들어 H2O로써 극성 액체층(70)이 형성되어 있으며, 도면에는 나타나지 않았으나 상기 어레이 기판(31) 및 컬러필터 기판(51)의 테두리를 따라 상기 극성의 액체층(70)이 외부로 새는 것을 방지하며, 이들 두 기판(31, 51)이 하나의 패널상태를 유지하도록 하기 위해 씰패턴(미도시)이 형성되어 있다. 또한, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 어레이 기판(31)의 외측면으로는 백라이트(back-light)(미도시)가 구비되어 빛을 공급하는 바, 상기 게이트 배선(미도시)으로 상기 박막트랜지스터(미도시)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(33)에 상기 데이터 배선(미도시)의 화상신호가 전달되면 상부의 공통전극(58)과의 수직전계에 의해 상기 무극성의 블랙 오일(41a, 41b)이 각 화소영역(P)에서 개폐됨으로써 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다. 이러한 구성을 갖는 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자의 구동에 대해 설명하면, 전압 오프(off) 상태일 경우(청색 컬러필터 패턴을 갖는 화소영역 참조)에는 상기 어레이 기판(31)의 최상층에 소수성막(37)이 형성되고 있는 바, 상기 무극성의 블랙 오일(41b)이 상기 어레이 기판(31)의 화소영역(P)을 완전히 덮는 형태를 갖게 됨으로써 하부의 백라이트(미도시)로부터 나온 빛을 투과시키지 않게 된다. 한편, 전압 온(on) 상태의 경우(적색 컬러필터 패턴을 갖는 화소영역 참조)에는, 전압이 인가되어 상기 화소전극(33)과 공통전극(58) 사이에 전계가 형성되면 상기 소수성막(37)이 전기적 젖음성(electro wetting) 현상에 의해 친수성 특성을 갖게 되며, 이로인해 상기 무극성의 블랙 오일(41a) 상부에 존재하던 극성의 액체(H2O)층(70)가 상기 블랙 오일(41a)을 측면으로 밀어내게 되어 개구영역(op)을 형성함으로써 하부의 백라이트로(미도시)부터 나온 빛을 통과시키게 됨으로써 화상을 표시하기 된다. 전술한 구조를 갖는 일렉트로 웨팅 디스플레이(electro wetting display) 소자(21)는 전압을 인가하여 상기 극성의 액체층(70)이 상기 소수성막(37)과 접촉함으로써 블랙 오일(41a)을 측면으로 밀었을 때, 상기 측면으로 밀려짐으로해서 상기 소수성막(37)과의 접촉 면적이 줄어들게 되지만 그 두께는 줄어든 접촉 면적에 비례하여 크게 증가하게 되는 바,이를 충분히 수용하기 위해서 상기 컬러필터 기판(51) 어레이 기판(31)과의 간격(이를 이하 셀갭이라 함)을 통상 10㎛ 내지 30㎛로 형성하고 있다. 하지만, 셀갭이 증가함에 따라, 전압을 인가하여 개구(op)를 갖도록 하게되면, 상기 블랙 오일(41a)이 측면으로 밀리게 되어 형성된 상기 개구(op)를 통과한 빛이 이웃한 화소영역(P)의 컬러필터 패턴(55b)을 통과하게 되는 바, 측면 시야각에서 이웃한 화소영역(P)의 색깔이 보이게 되는 현상이 발생하여 표시품질을 저하시키는 문제가 발생하고 있다. 즉, 도면에 있어서 녹색 컬러필터 패턴(55b)에 대응하는 화소영역(P)에 전압을 인가하여 온(on) 시켰으며, 이웃한 청색 컬러필터 패턴(55c)에 대해서는 오프(off)상태를 갖도록 구동하였으나, 상기 녹색 컬러필터 패턴(55b)에 대응하는 화소영역(P)을 투과하여 나온 일부 빛이 상기 청색 컬러필터 패턴(55c)을 통과하게 됨으로써 혼색이 발생하여 표시품질을 저하시키고 있다.