KR100646810B1 - 발광형 전기습윤 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광형 전기습윤 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것으로, 상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치된 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하고, 적어도 하나의 유체는 도전성이나 극성을 갖고, 서로 섞이지 않는 제 1 및 제 2 유체와; 상기 제 1 및 제 2 유체에 각각 전압을 인가해 주는 제 1 및 제 2 전극과; 상기 제 2 유체와 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 절연막;을 포함하여 구성되고, 상기 제 1 기판은 내면에 칼라 패턴을 얻을 수 있도록 발광물질이 도포된 패턴을 구비한 발광층을 포함하여 구성함으로서, 조사되는 UV 광에 발광하는 형광체를 기판에 도포하고 전기습윤 현상을 이용하여 유체의 표면 사이즈를 조절하여 영상을 표시할 수 있게 되는 것이다.

발광, 전기습윤, 디스플레이, 기판, 절연막, 광원, 유체, 전극, 액정

Description

발광형 전기습윤 디스플레이 장치{Apparatus for emitting electrowetting display}

도 1은 종래 능동 발광형 액정표시 장치의 개략도이다.

도 2는 종래 전기습윤 현상을 이용한 표시장치의 개략도로서, (a)는 스위치 S1이 오프 상태에서의 착색 물방울의 정상상태(명 표시), (b)는 스위치 S1이 온 상태에서의 암 표시 상태를 각각 보인 개략도이다.

도 3은 본 발명이 적용되는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 개략도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 개략도이다.

도 5는 도 4에서 픽셀 오프 상태를 보인 개략도이다.

도 6은 도 4에서 픽셀 온 상태를 보인 개략도이다.

도 7은 도 4에서 칼라 구현 상태를 보인 개략도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 개략도이다.

도 9는 도 8에서 픽셀 온 상태를 보인 개략도이다.

도 10은 도 8에서 픽셀 오프 상태를 보인 개략도이다.

도 11은 도 8에서 칼라 구현 상태를 보인 개략도이다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 개략도이다.

도 13은 도 12에서 픽셀 오프 상태를 보인 개략도이다.

도 14는 도 12에서 픽셀 온 상태를 보인 개략도이다.

도 15는 도 12에서 칼라 구현 상태를 보인 개략도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 제 1 기판 111 : 블랙 매트릭스(BM)

112 : 발광층 200 : 제 2 기판

300 : 발광형 전기습윤부 311 : 제 1 유체

312 : 제 2 유체 313 : 격벽

321 : 제 1 전극 322 : 제 2 전극

331 : 절연막 400 : 광원

본 발명은 발광형 전기습윤(Electrowetting) 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 조사되는 UV(Ultraviolet, 자외선) 광에 발광하는 형광체를 기판에 도포하고 전기습윤 현상을 이용하여 유체의 표면 사이즈를 조절하여 영상을 표시하기에 적당하도록 한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 능동 발광형 액정표시 장치의 개략도로서, 대한민국 특허청 공 개번호 제 특1997-0016689 호의 기술이다.

이에 도시된 바와 같이, 액정표시소자(30)와; 상기 액정표시소자(30)의 배면에 설치되어 여기광을 생성하는 배면광원(21)과; 상기 액정표시소자(30)를 보호할 수 있도록 그 전면부에 설치된 전면유리(29); 및 상기 전면유리(29) 내면에 컬러 패턴을 얻을 수 있도록 도포된 능동발광부(27)를 구비한다.

상기 액정표시소자(30)는 상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치된 제 1 및 제 2 기판(31)(37)과; 상기 제 1 기판(31)의 내면에 서로 평행하게 배치된 복수개의 스트라이프상의 제 1 전극(32)과; 상기 제 2 기판(37)의 내면에 상기 제 1 전극(32)의 배열방향과 직교방향으로 서로 평행하게 배치된 복수개의 스트라이프상의 제 2 전극(36)과; 상기 제 1 기판(31)의 내면에 상기 제 1 전극(32)을 덮도록 형성된 제 1 배향막(33)과; 상기 제 2 기판(37)의 내면에 상기 제 2 전극(36)을 덮도록 형성된 제 2 배향막(35)과; 상기 제 1 및 제 2 배향막(33)(35) 사이에 주입되고 상기 제 1 및 제 2 배향막(33)(35)에 형성된 러빙 방향에 따라 배향하도록 된 액정분자(34)로 이루어져 있다.

이러한 종래기술은 LCD 구성요소 중 칼라필터를 대신하여 레이저 페인트를 도포하여 휘도, 컨트라스트 및 시야각 특성을 개선하였다.

그러나 이러한 종래기술은 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 편광판 2매를 사용하는 구조이기 때문에 기본적으로 광효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한 액정의 느린 응답속도가 광 응답속도가 빠른 발광물질의 특성을 저하시 키게 되는 문제점도 있었다.

더불어 액정이 조사되는 UV 광에 열화가 생기므로 특성이 저하되며 신뢰성에 문제가 있다.

도 2는 종래 전기습윤 현상을 이용한 표시장치의 개략도로서, (a)는 스위치 S1이 오프 상태에서의 착색 물방울의 정상상태(명 표시), (b)는 스위치 S1이 온 상태에서의 암 표시 상태를 각각 보인 개략도로서, 일본국 특허청 공개번호 제 특개2004-287008 호의 기술이다.

이에 도시된 바와 같이, 표시장치 최하층을 구성하는 제 1 투명기재(12)와; 상기 제 1 투명기재(12) 상에 설치되는 제 1 투명전극(14)과; 상기 제 1 투명전극(14) 위에 설치되는 절연막(16a)과 저 표면 에너지막(16b)으로 되는 절연층(16)과;; 상기 절연층(16) 위에 설치되는 제 2 투명전극(15)과; 상기 제 2 투명전극(15)을 간격을 두고 둘러싸는 캐비티(Cavity)(17)와; 상기 캐비티(17) 위에 설치되는 최상층을 구성하는 제 2 투명기재(18)와; 상기 캐비티(17)의 칸막이 내에 봉입되는 착색 물방울(W)과; 상기 착색 물방울(W)에 전계를 인가한 것에 의한 전기습윤(Electrowetting) 현상을 이용한 표시장치이다.

여기서 미설명부호 10은 표시장치이고, E는 직류전원이며, S1은 스위치이다.

그러나 이러한 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 전계를 가하지 않은 상태에서 물방울의 표면장력에 의하여 원형으로 모여있고, 전계를 가하면 표면이 퍼지는 원리를 제 1 의 유체로만 구현하여 물방울의 위치 조절이 어려운 문제점이 있었다.

또한 착색된 물방울이 빛을 차단하는 역할을 수행함으로써 단색 디스플레이 구조인 한계도 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 조사되는 UV 광에 발광하는 형광체를 기판에 도포하고 전기습윤 현상을 이용하여 유체의 표면 사이즈를 조절하여 영상을 표시할 수 있는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치는,

상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치된 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하고, 적어도 하나의 유체는 도전성이나 극성을 갖고, 서로 섞이지 않는 제 1 및 제 2 유체와; 상기 제 1 및 제 2 유체에 각각 전압을 인가해 주는 제 1 및 제 2 전극과; 상기 제 2 유체와 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 절연막;을 포함하여 구성되고, 상기 제 1 기판은 내면에 칼라 패턴을 얻을 수 있도록 발광물질이 도포된 패턴을 구비한 발광층을 포함하여 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

이하, 상기와 같은 본 발명, 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명이 적용되는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치된 제 1 및 제 2 기판(100)(200)과; 상기 제 1 및 제 2 기판(100)(200) 사이에 위치하고, 전기습윤 현상을 이용하여 유체의 표면 사이즈를 조절하여 영상을 표시하는 발광형 전기습윤부(300);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 발광형 전기습윤 디스플레이 장치는, 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)의 외면에 설치되어 여기광을 생성하는 광원(400)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치된 제 1 및 제 2 기판(100)(200)과; 상기 제 1 및 제 2 기판(100)(200) 사이에 위치하고, 적어도 하나의 유체는 도전성이나 극성을 갖고, 서로 섞이지 않는 제 1 및 제 2 유체(311)(312)와; 상기 제 1 및 제 2 유체(311)(312)에 각각 전압을 인가해 주는 제 1 및 제 2 전극(321)(322)과; 상기 제 2 유체(312)와 상기 제 2 전극(322) 사이에 위치하는 절연막(331);을 포함하여 구성되고, 상기 제 1 기판(100)은 내면에 칼라 패턴을 얻을 수 있도록 발광물질이 도포된 패턴을 구비한 발광층(112)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2 유체(311)(312)는, 하나의 유체는 빛을 차단하는 물질로 구성되고, 다른 하나의 유체는 빛을 통과시키는 물질로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 빛을 차단하는 물질은, 아연산화물, 티타늄이산화물, 철산화물, 마그네슘산화물 중에서 하나 또는 둘 이상이 조합된 물질로 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 발광형 전기습윤 디스플레이 장치는, 상기 제 1 유체(311) 또는 상기 제 2 유체(312)를 구분하는 높이로 형성되어, 각 화소마다 유체를 균일하게 분포시키는 격벽(313)을 더욱 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 격벽(313)은, 친수성(親水性) 물질로 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 발광층(112)은, R(Red, 레드), G(Green, 그린), B(Blue, 블루), C(Cyan, 시안), M(Magenta, 마젠타), Y(Yellow, 옐로), 화이트(White) 중에서 둘 이상의 조합으로 발광물질이 도포된 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 기판(100)은, 블랙 UV 차단막이 형성된 블랙 매트릭스(Black Matrix, BM)(111)를 더욱 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 발광형 전기습윤 디스플레이 장치는, 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)의 외면에 설치되어 여기광을 생성하는 광원(400)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 광원(400)은, UV 발광 다이오드로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치된 제 1 및 제 2 기판(100)(200)과; 상기 제 1 및 제 2 기판(100)(200) 사이에 위치하고, 적어 도 하나의 유체는 도전성이나 극성을 갖고, 서로 섞이지 않는 제 1 및 제 2 유체(311)(312)와; 상기 제 1 및 제 2 유체(311)(312)에 각각 전압을 인가해 주는 제 1 및 제 2 전극(321)(322)과; 상기 제 2 유체(312)와 상기 제 1 전극(321) 사이에 위치하는 절연막(331);을 포함하여 구성되고, 상기 제 1 및 제 2 유체 중 하나의 유체에는 발광물질이 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2 유체(311)(312)는, 하나의 유체는 빛을 차단하는 물질로 구성되고, 다른 하나의 유체는 빛을 통과시키는 물질로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 빛을 차단하는 물질은, 아연산화물, 티타늄이산화물, 철산화물, 마그네슘산화물 중에서 하나 또는 둘 이상이 조합된 물질로 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 발광형 전기습윤 디스플레이 장치는, 상기 제 1 유체(311) 또는 상기 제 2 유체(312)를 구분하는 높이로 형성되어, 각 화소마다 유체를 균일하게 분포시키는 격벽(313)을 더욱 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 격벽(313)은, 친수성(親水性) 물질로 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 발광물질이 혼합된 유체는, R(Red, 레드), G(Green, 그린), B(Blue, 블루), C(Cyan, 시안), M(Magenta, 마젠타), Y(Yellow, 옐로), 화이트(White) 중에서 둘 이상의 조합으로 발광물질이 혼합된 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 기판(100)은, 블랙 UV 차단막이 형성된 블랙 매트릭스(Black Matrix, BM)(111)를 더욱 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 발광형 전기습윤 디스플레이 장치는, 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)의 외면에 설치되어 여기광을 생성하는 광원(400)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 광원(400)은, UV 발광 다이오드로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치된 제 1 및 제 2 기판(100)(200)과; 상기 제 1 및 제 2 기판(100)(200) 사이에 위치하고, 적어도 하나의 유체는 도전성이나 극성을 갖고, 서로 섞이지 않는 제 1 및 제 2 유체(311)(312)와; 상기 제 1 및 제 2 유체(311)(312)에 각각 전압을 인가해 주는 제 1 및 제 2 전극(321)(322)과; 상기 제 2 유체(312)와 상기 제 2 전극(322) 사이에 위치하는 절연막(331)과; 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)의 외면에 설치되어 여기광을 생성하고, 각각의 화소와 매칭되는 R, G, B 패턴을 가지고 있는 광원(400);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2 유체(311)(312)는, 하나의 유체는 빛을 차단하는 물질로 구성되고, 다른 하나의 유체는 빛을 통과시키는 물질로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 빛을 차단하는 물질은, 아연산화물, 티타늄이산화물, 철산화물, 마그네슘산화물 중에서 하나 또는 둘 이상이 조합된 물질로 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 발광형 전기습윤 디스플레이 장치는, 상기 제 1 유체(311) 또는 상기 제 2 유체(312)를 구분하는 높이로 형성되어, 각 화소마다 유체를 균일하게 분포시키는 격벽(313)을 더욱 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 격벽(313)은, 친수성(親水性) 물질로 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 광원(400)은, R(Red, 레드), G(Green, 그린), B(Blue, 블루), C(Cyan, 시안), M(Magenta, 마젠타), Y(Yellow, 옐로), 화이트(White) 중에서 둘 이상의 조합으로 광원의 패턴이 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 광원(400)은, UV 발광 다이오드로 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명은 조사되는 UV 광에 발광하는 형광체를 기판에 도포하고 전기습윤 현상을 이용하여 유체의 표면 사이즈를 조절하여 영상을 표시하고자 한 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 개략도이다.

그래서 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치되어, 서로 일정 간격이 이격되도록 한다.

그리고 발광형 전기습윤부(300)는 제 1 및 제 2 기판(100)(200) 사이에 위치하고, 전기습윤 현상을 이용하여 유체의 표면 사이즈를 조절하여 영상을 표시하게 된다.

또한 광원(400)은 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)의 외면에 설치되어 여기광을 생성하게 된다.

이러한 본 발명의 구성 및 동작을 하기의 실시예를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

<실시예 1>

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 개략도이고, 도 5는 도 4에서 픽셀 오프 상태를 보인 개략도이며, 도 6은 도 4에서 픽셀 온 상태를 보인 개략도이고, 도 7은 도 4에서 칼라 구현 상태를 보인 개략도이다.

그래서 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치되도록 한다.

그리고 제 1 유체(311)와 제 2 유체(312)는 제 1 및 제 2 기판(100)(200) 사이에 위치하고, 적어도 하나의 유체는 도전성이나 극성을 갖고, 서로 섞이지 않도록 한다. 그래서 실시예 1에서는 제 1 유체(311)는 제 1 기판(100)의 하단에 위치시키고, 제 2 유체는 제 2 기판(200)의 상단에 위치시킨 예를 보였다.

또한 제 1 전극(321)과 제 2 전극(322)은 제 1 및 제 2 유체(311)(312)에 각각 전압을 인가해 주도록 한다. 그래서 실시예 1에서는 제 1 전극(321)은 제 1 기판(100)과 제 1 유체(311) 사이에 위치시켜 제 1 유체(311)에 전압을 인가해 줄 수 있도록 하고, 제 2 전극(322)은 제 2 기판(200)과 제 2 유체(312) 사이에 위치시켜 제 2 유체(312)에 전압을 인가해 주도록 할 수 있다. 그리고 이러한 전극 (321)(322)은 각 화소마다 유체를 균일하게 분포시키는 기능을 수행하게 된다. 또한 제 1 전극(321)과 제 2 전극(322)에 가해지는 전압의 크기를 조절하여 그레이 스케일(Gray Scale)을 구현한다.

또한 절연막(331)은 제 2 유체(312)와 제 2 전극(322) 사이에 위치시켜 절연기능을 수행하도록 한다.

또한 실시예 1에서는 발광층(112)을 포함하도록 하는데, 이러한 발광층(112)은 칼라 패턴을 얻을 수 있도록 제 1 기판(100)의 내면에 발광물질이 도포되도록 한다. 즉, 발광 형광체를 R, G, B로 코팅시킬 수 있다.

이러한 실시예 1에서 각각의 특징을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

1) 제 1 및 제 2 유체(311)(312)는 하나의 유체는 빛을 차단하는 물질로 구성되고, 다른 하나의 유체는 빛을 통과시키는 물질로 구성되도록 한다. 예를 들어 제 1 유체(311)는 빛을 통과시키는 물질로 구성하고, 제 2 유체(312)는 빛을 차단시키는 물질로 구성할 수 있다. 빛(예를 들면, UV 빛)을 차단하는 기능으로는 화학적 물질이 흡수하는 유형과 물리적으로 반사, 분산시키는 유형이 있다. 그래서 제 2 유체(312)를 구성하는 빛을 차단하는 물질은 아연산화물, 티타늄이산화물, 철산화물, 마그네슘산화물 등의 물질을 사용할 수 있는 데, 이는 물리적으로 UV 빛을 반사, 분산시키는 유형에 속한다.

2) 또한 격벽(313)은 제 1 유체(311) 또는 제 2 유체(312)를 구분하는 높이로 형성되어, 각 화소마다 유체를 균일하게 분포시킬 수 있다. 그래서 도 4 내지 도 7에서는 제 2 유체(312)를 균일하게 분포시키도록 격벽(313)을 형성한 예를 보 이고 있다. 이러한 격벽(313)은 친수성 물질로 구성한다. 그리고 격벽(313)은 제 2 유체(312)를 구분하는 높이로 설정할 수 있을 뿐만 아니라, 제 1 유체(311)와 제 2 유체(312)를 모두 격리하는 높이로 구성할 수도 있다. 이러한 물리적인 격벽(313) 없이도 본 발명을 구현하는 것 또한 가능하다.

3) 또한 실시예 1에서 발광층(112)은 R(레드), G(그린), B(블루), C(시안), M(마젠타), Y(옐로), 화이트(White) 중에서 둘 이상의 조합으로 발광물질이 도포된 패턴이 형성되도록 한다. 바람직하게는 RGB, CMY, RGBCMY, RGB + White, CMY + White, RGBCMY + White로 패턴이 형성되도록 한다. 이때 발광물질이 도포된 각각의 화소의 크기는 같거나 서로 다르게 구성할 수 있다.

4) 또한 제 1 기판(100)은 블랙 UV 차단막이 형성된 블랙 매트릭스(Black Matrix, BM)(111)를 더욱 포함하여 구성된다. 이러한 블랙 매트릭스(111)에 의해 발광층(112)에서 표시품질이 더욱 향상된다.

5) 광원(400)은 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)의 외면에 설치되어 여기광을 생성하게 된다. 도 4 내지 도 7에서는 제 2 기판(200)의 외면에 광원(400)이 설치되어 여기광을 생성한 예를 보였다. 이러한 광원(400)은 UV 발광 다이오드로 구성할 수도 있고, 면광원으로 구성할 수도 있다.

6) 그래서 실시예 1에서는 다음과 같이 동작하게 된다.

a) 픽셀 오프(pixel off)

전계를 가하지 않는 상태에서 제 2 유체(312)는 픽셀(pixel) 전면에 도포되어 있고, 광원(400)으로부터 조사된 UV LED의 빛이 제 2 유체(312)에 조사되어 차 단된다. (도 5 참조)

b) 픽셀 온(pixel on)

제 1 및 제 2 전극(321)(322)에 전계를 인가하면, 제 1 유체(311)의 표면장력에 영향을 받아서 제 2 유체(312)가 밀려서 이동하게 된다. 외부 광원(400)의 UV 빛이 통과되어 제 1 기판(100)에 코팅된 발광층(312)에 조사되고, 발광층(312)은 각각의 고유 파장을 방출한다. (도 6 참조)

<실시예 2>

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 개략도이고, 도 9는 도 8에서 픽셀 온 상태를 보인 개략도이며, 도 10은 도 8에서 픽셀 오프 상태를 보인 개략도이고, 도 11은 도 8에서 칼라 구현 상태를 보인 개략도이다.

그래서 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치되도록 한다.

그리고 제 1 유체(311)와 제 2 유체(312)는 제 1 및 제 2 기판(100)(200) 사이에 위치하고, 적어도 하나의 유체는 도전성이나 극성을 갖고, 서로 섞이지 않도록 한다. 그래서 실시예 2에서는 제 1 유체(311)는 제 2 기판(200)의 상단에 위치시키고, 제 2 유체는 제 1 기판(100)의 하단에 위치시킨 예를 보였다.

또한 제 1 전극(321)과 제 2 전극(322)은 제 1 및 제 2 유체(311)(312)에 각각 전압을 인가해 주도록 한다. 그래서 실시예 2에서는 제 1 전극(321)은 제 1 기판(100)과 제 2 유체(312) 사이에 위치시켜 제 2 유체(312)에 전압을 인가해 줄 수 있도록 하고, 제 2 전극(322)은 제 2 기판(200)과 제 1 유체(311) 사이에 위치시켜 제 1 유체(311)에 전압을 인가해 주도록 할 수 있다. 그리고 이러한 전극(321)(322)은 각 화소마다 유체를 균일하게 분포시키는 기능을 수행하게 된다. 또한 제 1 전극(321)과 제 2 전극(322)에 가해지는 전압의 크기를 조절하여 그레이 스케일(Gray Scale)을 구현한다.

또한 절연막(331)은 제 2 유체(312)와 제 1 전극(321) 사이에 위치시켜 절연기능을 수행하도록 한다.

또한 실시예 2에서는 제 1 및 제 2 유체 중 하나의 유체에는 발광물질이 혼합되도록 한다. 이러한 발광물질은 UV 빛의 조사시 R, G, B를 방출하는 물질로 조성되거나 또는 C, M, Y를 방출하는 물질로 조성할 수 있다.

이러한 실시예 2에서 각각의 특징을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

1) 제 1 및 제 2 유체(311)(312)는 하나의 유체는 빛을 차단하는 물질로 구성되고, 다른 하나의 유체는 빛을 통과시키는 물질로 구성되도록 한다. 예를 들어 제 1 유체(311)는 빛을 통과시키는 물질로 구성하고, 제 2 유체(312)는 빛을 차단시키는 물질로 구성할 수 있다. 빛(예를 들면, UV 빛)을 차단하는 기능으로는 화학적 물질이 흡수하는 유형과 물리적으로 반사, 분산시키는 유형이 있다. 그래서 제 2 유체(312)를 구성하는 빛을 차단하는 물질은 아연산화물, 티타늄이산화물, 철산화물, 마그네슘산화물 등의 물질을 사용할 수 있는 데, 이는 물리적으로 UV 빛을 반사, 분산시키는 유형에 속한다.

2) 또한 격벽(313)은 제 1 유체(311) 또는 제 2 유체(312)를 구분하는 높이 로 형성되어, 각 화소마다 유체를 균일하게 분포시킬 수 있다. 그래서 도 8 내지 도 11에서는 제 2 유체(312)를 균일하게 분포시키도록 격벽(313)을 형성한 예를 보이고 있다. 이러한 격벽(313)은 친수성 물질로 구성한다. 그리고 격벽(313)은 제 2 유체(312)를 구분하는 높이로 설정할 수 있을 뿐만 아니라, 제 1 유체(311)와 제 2 유체(312)를 모두 격리하는 높이로 구성할 수도 있다. 이러한 물리적인 격벽(313) 없이도 본 발명을 구현하는 것 또한 가능하다.

3) 또한 실시예 2에서 유체에 혼합되는 발광물질은 R(레드), G(그린), B(블루), C(시안), M(마젠타), Y(옐로), 화이트(White) 중에서 둘 이상의 조합으로 형성되도록 한다. 바람직하게는 RGB, CMY, RGBCMY, RGB + White, CMY + White, RGBCMY + White로 패턴이 형성되도록 한다. 이때 발광물질이 도포된 각각의 화소의 크기는 같거나 서로 다르게 구성할 수 있다.

4) 또한 제 1 기판(100)은 블랙 UV 차단막이 형성된 블랙 매트릭스(Black Matrix, BM)(111)를 더욱 포함하여 구성된다. 이러한 블랙 매트릭스(111)에 의해 발광층(112)에서 표시품질이 더욱 향상된다.

5) 광원(400)은 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)의 외면에 설치되어 여기광을 생성하게 된다. 도 8 내지 도 11에서는 제 2 기판(200)의 외면에 광원(400)이 설치되어 여기광을 생성한 예를 보였다. 이러한 광원(400)은 UV 발광 다이오드로 구성할 수도 있고, 면광원으로 구성할 수도 있다.

6) 그래서 실시예 2에서는 다음과 같이 동작하게 된다.

a) 픽셀 온(pixel on)

전계를 가하지 않는 상태에서 광원(400)의 UV LED의 빛이 발광물질이 혼합된 유체에 조사되고, 발광물질이 혼합된 유체는 각각의 파장의 빛을 방출한다. (도 9 참조)

b) 픽셀 오프(pixel off)

제 1 및 제 2 전극(321)(322)에 전계를 인가하면, 제 1 유체(311) 표면장력에 영향을 받아서 제 2 유체(312)가 밀려서 이동하게 된다. 그리고 외부 광원(400)의 UV 빛이 통과되어 제 1 기판(100)에 코팅된 블랙 UV 차단막이 형성된 블랙 매트릭스(111)에 흡수되어 블랙(Black)을 표시하게 된다. 한쪽으로 이동한 발광물질이 혼합된 유체는 블랙 매트릭스(111) 아래로 모인다. (도 10 참조)

<실시예 3>

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치의 개략도이고, 도 13은 도 12에서 픽셀 오프 상태를 보인 개략도이며, 도 14는 도 12에서 픽셀 온 상태를 보인 개략도이고, 도 15는 도 12에서 칼라 구현 상태를 보인 개략도이다.

그래서 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치되도록 한다.

그리고 제 1 유체(311)와 제 2 유체(312)는 제 1 및 제 2 기판(100)(200) 사이에 위치하고, 적어도 하나의 유체는 도전성이나 극성을 갖고, 서로 섞이지 않도록 한다. 그래서 실시예 3에서는 제 1 유체(311)는 제 1 기판(100)의 하단에 위치시키고, 제 2 유체는 제 2 기판(200)의 상단에 위치시킨 예를 보였다.

또한 제 1 전극(321)과 제 2 전극(322)은 제 1 및 제 2 유체(311)(312)에 각각 전압을 인가해 주도록 한다. 그래서 실시예 3에서는 제 1 전극(321)은 제 1 기판(100)과 제 1 유체(311) 사이에 위치시켜 제 1 유체(311)에 전압을 인가해 줄 수 있도록 하고, 제 2 전극(322)은 제 2 기판(200)과 제 2 유체(312) 사이에 위치시켜 제 2 유체(312)에 전압을 인가해 주도록 할 수 있다. 그리고 이러한 전극(321)(322)은 각 화소마다 유체를 균일하게 분포시키는 기능을 수행하게 된다. 또한 제 1 전극(321)과 제 2 전극(322)에 가해지는 전압의 크기를 조절하여 그레이 스케일(Gray Scale)을 구현한다.

또한 절연막(331)은 제 2 유체(312)와 제 2 전극(322) 사이에 위치시켜 절연기능을 수행하도록 한다.

또한 실시예 3에서는 광원(400)을 포함하도록 하는데, 이러한 광원(400)은 각각의 화소와 매칭되는 R, G, B 패턴을 가지고 있도록 하여, R, G, B가 각 화소 배면에 조사되도록 한다. 광원(400) 및 화소의 구조는 스트라이프, 델타, 벌집형 등으로 다양하게 구성하는 것이 가능하다.

이러한 실시예 3에서 각각의 특징을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

1) 제 1 및 제 2 유체(311)(312)는 하나의 유체는 빛을 차단하는 물질로 구성되고, 다른 하나의 유체는 빛을 통과시키는 물질로 구성되도록 한다. 예를 들어 제 1 유체(311)는 빛을 통과시키는 물질로 구성하고, 제 2 유체(312)는 빛을 차단시키는 물질로 구성할 수 있다. 빛(예를 들면, UV 빛)을 차단하는 기능으로는 화학적 물질이 흡수하는 유형과 물리적으로 반사, 분산시키는 유형이 있다. 그래서 제 2 유체(312)를 구성하는 빛을 차단하는 물질은 아연산화물, 티타늄이산화물, 철산화물, 마그네슘산화물 등의 물질을 사용할 수 있는 데, 이는 물리적으로 UV 빛을 반사, 분산시키는 유형에 속한다.

2) 또한 격벽(313)은 제 1 유체(311) 또는 제 2 유체(312)를 구분하는 높이로 형성되어, 각 화소마다 유체를 균일하게 분포시킬 수 있다. 그래서 도 12 내지 도 15에서는 제 2 유체(312)를 균일하게 분포시키도록 격벽(313)을 형성한 예를 보이고 있다. 이러한 격벽(313)은 친수성 물질로 구성한다. 그리고 격벽(313)은 제 2 유체(312)를 구분하는 높이로 설정할 수 있을 뿐만 아니라, 제 1 유체(311)와 제 2 유체(312)를 모두 격리하는 높이로 구성할 수도 있다. 이러한 물리적인 격벽(313) 없이도 본 발명을 구현하는 것 또한 가능하다.

3) 또한 실시예 3에서 광원(400)은 R(레드), G(그린), B(블루), C(시안), M(마젠타), Y(옐로), 화이트(White) 중에서 둘 이상의 조합으로 패턴이 형성되도록 하여 칼라 구현이 가능하도록 한다. 바람직하게는 RGB, CMY, RGBCMY, RGB + White, CMY + White, RGBCMY + White로 패턴이 형성되도록 한다. 이때 광원(400)의 패턴에 의해 구형된 각각의 화소의 크기는 같거나 서로 다르게 구성할 수 있다. 이러한 광원(400)은 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판(200)의 외면에 설치되어 여기광을 생성하게 된다. 도 12 내지 도 15에서는 제 2 기판(200)의 외면에 광원(400)이 설치되어 여기광을 생성한 예를 보였다. 이러한 광원(400)은 UV 발광 다이오드로 구성할 수도 있고, 면광원으로 구성할 수도 있다.

4) 그래서 실시예 3에서는 다음과 같이 동작하게 된다.

a) 픽셀 오프(pixel off)

전계를 가하지 않는 상태에서 제 2 유체(312)는 픽셀(pixel) 전면에 도포되어 있고, 광원(400)으로부터 조사된 빛이 제 2 유체(312)에 조사되어 차단된다. (도 13 참조)

b) 픽셀 온(pixel on)

제 1 및 제 2 전극(321)(322)에 전계를 인가하면, 제 1 유체(311)의 표면장력에 영향을 받아서 제 2 유체(312)가 밀려서 이동하게 된다. 그리고 외부 광원(400)에서 조사된 특정 파장의 빛이 투과되어 칼라를 표시하게 된다. (도 14 참조)

이처럼 본 발명은 조사되는 UV 광에 발광하는 형광체를 기판에 도포하고 전기습윤 현상을 이용하여 유체의 표면 사이즈를 조절하여 영상을 표시하게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 따라서 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 응용할 수 있고, 이러한 응용도 하기 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 발광형 전기습윤 디스플레이 장치는 조사되는 UV 광에 발광하는 형광체를 기판에 도포하고 전기습윤 현상을 이용하여 유체의 표면 사이즈를 조절하여 영상을 표시할 수 있는 효과가 있게 된다.

한편 종래의 표시소자로는 STN(Super Twisted Nematic) LCD, TFT(Thin-Film Transistor) LCD, PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), OLED(Organic Light Emitting Diode), 전기영동 디스플레이(Electrophoretic Display), 전자착색 디스플레이(Electrochromic display) 등의 다양한 소자들이 상용화 혹은 개발 중에 있다. 이중에서 특별히 LCD가 시장을 크게 차지하고 있지만 편광판을 이용하여 빛 효율이 낮으며 시야각 의존성이 있는 등의 문제가 있으며, PDP, OLED 등의 자발광 소자도 고해상도나 휘도, 소비전력, 수명 등의 문제가 있다. 이에 본 발명에서는 전기습윤(Electrowetting) 현상을 이용하여 유체의 표면 사이즈를 변화하여 개구부의 광량을 조절하는 디스플레이 방식에 관한 것으로 특히 발광형 구조에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 휘도, 시야각, 소비전력, 고해상도, 고명암대비(High Contrast Ratio) 등에 탁월하며, 동영상이 구현되며, 플렉시블(Flexible)한 기판에 적용하는 것도 가능한 장점이 있다.

또한 본 발명은 같은 발광형 소자인 PDP에 비하여 소비전력과 고해상도 면에서 우위이며, OLED에 비하여는 OLED의 발광물질이 습기나 공기에 노출되면 특성 저하가 심해지는 것에 비하여 탁월한 내구성을 지니고 있는 장점도 있다.

Claims (25)

1. 상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치된 제 1 및 제 2 기판과;

   상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하고, 적어도 하나의 유체는 도전성이나 극성을 갖고, 서로 섞이지 않는 제 1 및 제 2 유체와;

   상기 제 1 및 제 2 유체에 각각 전압을 인가해 주는 제 1 및 제 2 전극과;

   상기 제 2 유체와 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 절연막;을 포함하여 구성되고,

   상기 제 1 기판은 내면에 칼라 패턴을 얻을 수 있도록 발광물질이 도포된 패턴을 구비한 발광층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유체는,

   하나의 유체는 빛을 차단하는 물질로 구성되고, 다른 하나의 유체는 빛을 통과시키는 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 빛을 차단하는 물질은,

   아연산화물, 티타늄이산화물, 철산화물, 마그네슘산화물 중에서 하나 또는 둘 이상이 조합된 물질로 구성하는 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 발광형 전기습윤 디스플레이 장치는,

   상기 제 1 유체 또는 상기 제 2 유체를 구분하는 높이로 형성되어, 각 화소마다 유체를 균일하게 분포시키는 격벽을 더욱 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 격벽은,

   친수성 물질로 구성한 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 발광층은,

   R, G, B, C, M, Y, 화이트 중에서 둘 이상의 조합으로 발광물질이 도포된 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 기판은,

   블랙 UV 차단막이 형성된 블랙 매트릭스를 더욱 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광형 전기습윤 디스플레이 장치는,

   상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 외면에 설치되어 여기광을 생성하는 광원을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 광원은,

   UV 발광 다이오드로 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
10. 상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치된 제 1 및 제 2 기판과;

    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하고, 적어도 하나의 유체는 도전성이나 극성을 갖고, 서로 섞이지 않는 제 1 및 제 2 유체와;

    상기 제 1 및 제 2 유체에 각각 전압을 인가해 주는 제 1 및 제 2 전극과;

    상기 제 2 유체와 상기 제 1 전극 사이에 위치하는 절연막;을 포함하여 구성되고,

    상기 제 1 및 제 2 유체 중 하나의 유체에는 발광물질이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유체는,

    하나의 유체는 빛을 차단하는 물질로 구성되고, 다른 하나의 유체는 빛을 통과시키는 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 빛을 차단하는 물질은,

    아연산화물, 티타늄이산화물, 철산화물, 마그네슘산화물 중에서 하나 또는 둘 이상이 조합된 물질로 구성하는 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
13. 청구항 10에 있어서, 상기 발광형 전기습윤 디스플레이 장치는,

    상기 제 1 유체 또는 상기 제 2 유체를 구분하는 높이로 형성되어, 각 화소마다 유체를 균일하게 분포시키는 격벽을 더욱 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
14. 청구항 13 있어서, 상기 격벽은,

    친수성 물질로 구성한 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
15. 청구항 10에 있어서, 상기 발광물질이 혼합된 유체는,

    R, G, B, C, M, Y, 화이트 중에서 둘 이상의 조합으로 발광물질이 혼합된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
16. 청구항 10에 있어서, 상기 제 1 기판은,

    블랙 UV 차단막이 형성된 블랙 매트릭스를 더욱 포함하여 구성된 것을 특징 으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
17. 청구항 10 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광형 전기습윤 디스플레이 장치는,

    상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 외면에 설치되어 여기광을 생성하는 광원을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
18. 청구항 17에 있어서, 상기 광원은,

    UV 발광 다이오드로 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
19. 상호 나란하게 소정 간격 만큼 이격 배치된 제 1 및 제 2 기판과;

    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치하고, 적어도 하나의 유체는 도전성이나 극성을 갖고, 서로 섞이지 않는 제 1 및 제 2 유체와;

    상기 제 1 및 제 2 유체에 각각 전압을 인가해 주는 제 1 및 제 2 전극과;

    상기 제 2 유체와 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 절연막과;

    상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 외면에 설치되어 여기광을 생성하고, 각각의 화소와 매칭되는 R, G, B 패턴을 가지고 있는 광원;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
20. 청구항 19에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유체는,

    하나의 유체는 빛을 차단하는 물질로 구성되고, 다른 하나의 유체는 빛을 통과시키는 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
21. 청구항 20에 있어서, 상기 빛을 차단하는 물질은,

    아연산화물, 티타늄이산화물, 철산화물, 마그네슘산화물 중에서 하나 또는 둘 이상이 조합된 물질로 구성하는 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
22. 청구항 19에 있어서, 상기 발광형 전기습윤 디스플레이 장치는,

    상기 제 1 유체 또는 상기 제 2 유체를 구분하는 높이로 형성되어, 각 화소마다 유체를 균일하게 분포시키는 격벽을 더욱 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
23. 청구항 22에 있어서, 상기 격벽은,

    친수성 물질로 구성한 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
24. 청구항 19에 있어서, 상기 광원은,

    R, G, B, C, M, Y, 화이트 중에서 둘 이상의 조합으로 광원의 패턴이 형성되 도록 한 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.
25. 청구항 19 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은,

    UV 발광 다이오드로 구성된 것을 특징으로 하는 발광형 전기습윤 디스플레이 장치.

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