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KR20070076221A - 전기 영동 표시 장치 - Google Patents

전기 영동 표시 장치 Download PDF

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KR20070076221A
KR20070076221A KR1020060005344A KR20060005344A KR20070076221A KR 20070076221 A KR20070076221 A KR 20070076221A KR 1020060005344 A KR1020060005344 A KR 1020060005344A KR 20060005344 A KR20060005344 A KR 20060005344A KR 20070076221 A KR20070076221 A KR 20070076221A
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gate
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thin film
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KR1020060005344A
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이용욱
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 전기 영동 표시 장치는 기판, 기판 위에 서로 교차하여 형성되어 있는 복수개의 게이트선 및 복수개의 데이터선, 데이터선과 평행하게 형성되어 있는 복수개의 감지 신호선, 게이트선과 데이터선에 의해 둘러싸여 형성된 복수개의 화소에 각각 형성된 복수개의 스위칭 소자, 감지 신호선에 연결되어 있으며 스위칭 소자의 동작에 따라 감지 신호선에 인가된 신호를 입력받는 감지 신호 처리부, 스위칭 소자와 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 상부 표시판, 박막 트랜지스터 표시판과 대향하며, 공통 전극이 형성되어 있는 대향 표시판, 박막 트랜지스터 표시판과 대향 표시판 사이에 형성되어 있는 미소 캡슐층을 포함하고, 미소 캡슐층은 양성 및 음성으로 대전된 안료 입자로 이루어진 복수개의 미소 캡슐을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 전기 영동 표시 장치는 터치 패널로 인해 전기 영동 표시 장치의 두께 및 무게가 증가되는 문제점을 방지한다.
전기영동표시장치, 터치패널, e-ink, TSP, 액정용량

Description

전기 영동 표시 장치{ELECTRO PHORETIC INDICATION DISPLAY}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 배치도이다.
도 4는 도 3의 전기 영동 표시 장치를 III-III 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5, 도 7, 도 9 및 도 11은 도 3의 전기 영동 표시 장치를 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 배치도이다.
도 6은 도 5의 전기 영동 표시 장치를 V-V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7의 전기 영동 표시 장치를 VII-VII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 10은 도 9의 전기 영동 표시 장치를 IX-IX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 12는 도 11의 전기 영동 표시 장치를 XI-XI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
3: 미소 캡슐층 31: 미소 캡슐
32: 검은색 안료 입자 33: 흰색 안료 입자
110: 하부 기판 121: 게이트선
124a, 124b, 124c: 게이트 전극 140: 게이트 절연막
154a, 154b, 154c: 반도체 163, 165: 저항성 접촉 부재
171: 데이터선 173a, 173b, 175c: 소스 전극
175a, 175b, 173c: 드레인 전극 180: 보호막
181, 182, 185a, 185b, 185c: 접촉 구멍 190: 화소 전극
본 발명은 전기 영동 표시 장치에 관한 것이다.
전기 영동 표시 장치(electro phoretic indication display, EPD)는 전자 책(e-book)에 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판, 이러한 두 장의 표시판 사이에 형성되어 있으며, 각각 흰색과 검은색을 띠고 있고 양성(positive) 및 음성(negative)으로 대전된 안료 입자를 가지는 전자 잉크(electric ink)를 포함하는 미소 캡슐(micro capsule)로 이루어진다.
전기 영동 표시 장치는 마주하는 두 전극에 전압을 인가하여 전극 양단에 전 위 차를 발생시킴으로서 검은색과 흰색을 띤 대전된 안료 입자들을 각각 반대 극성의 전극으로 이동시켜 화상을 표시한다.
이러한 전기 영동 표시 장치는 반사율(reflectivity)과 대비비가 높고 액정 표시 장치와는 달리 시야각(viewing angle)에 대한 의존성이 없어서 종이와 같이 편안한 느낌으로 화상을 표시할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 검은색과 흰색의 쌍안정(bi-stable)한 특성을 가지고 있어서 지속적인 전압의 인가없이 화상을 유지할 수 있어 소비 전력이 작다. 또한, 액정 표시 장치와 달리 편광판, 배향막, 액정 등이 필요하지 않아 가격 경쟁력 측면에서도 유리한 장점을 가지고 있다.
한편, 최근 입력 수단으로 터치 스크린 패널(touch screen panel, TSP)이 많이 이용되는데, 이는 사용자의 입력 동작을 좌표 값으로 읽어 정보를 입력하는 장치이다. 종래에는 전기 영동 표시 장치에 터치 스크린 기능을 부가하기 위해서 전기 영동 표시 패널의 표면에 별도의 터치 패널을 적층 접합하여 사용하는 것이 일반적이었다.
그러나, 전기 영동 표시 패널 위에 터치 패널을 접합한 구조의 전기 영동 표시 장치는 전기 영동 표시 패널 상에 재현된 화상의 표시광이 터치 패널을 투과하는 과정에서 발생하는 빛의 시차에 의해 화상의 부유감이 심하게 되어 양호한 화상을 제공할 수 없었다. 또한, 두 패널의 접합 공정을 필요로 하기 때문에 공정 수가 늘게 되어, 제작에 많은 시간이 소요되고 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 기술적 과제는 일체형 터치 패널을 가지는 전기 영동 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전기 영동 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 서로 교차하여 형성되어 있는 복수개의 게이트선 및 복수개의 데이터선, 상기 데이터선과 평행하게 형성되어 있는 복수개의 감지 신호선, 상기 게이트선과 데이터선에 의해 둘러싸여 형성된 복수개의 화소에 각각 형성된 복수개의 스위칭 소자, 상기 감지 신호선에 연결되어 있으며 상기 스위칭 소자의 동작에 따라 상기 감지 신호선에 인가된 신호를 입력받는 감지 신호 처리부, 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 상부 표시판, 상기 박막 트랜지스터 표시판과 대향하며, 공통 전극이 형성되어 있는 대향 표시판, 상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 대향 표시판 사이에 형성되어 있는 미소 캡슐층을 포함하고, 상기 미소 캡슐층은 양성 및 음성으로 대전된 안료 입자로 이루어진 복수개의 미소 캡슐을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트선은 당해 화소에 게이트 신호를 전달하는 당해 게이트선, 전단 화소에 게이트 신호를 전달하는 전단 게이트선, 전전단 화소에 게이트 신호를 전달하는 전전단 게이트선을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스위칭 소자는 상기 당해 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 상기 전단 게이트선 및 상기 감지 신호선에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 상기 전전단 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제3 스 위칭 소자를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 스위칭 소자는 그 드레인 전극이 화소 전극에 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터이고, 상기 제2 스위칭 소자는 그 소스 전극이 상기 화소 전극에 연결되어 있고, 그 드레인 전극이 상기 감지 신호선에 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터이고, 상기 제3 스위칭 소자는 그 드레인 전극이 상기 화소 전극에 연결되어 있는 제3 박막 트랜지스터인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제3 박막 트랜지스터는 전단 화소에 형성되어 있고, 상기 제3 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 당해 화소까지 연장되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 제조 방법은 기판 위에 제1 내지 제3 게이트 전극을 포함하는 게이트선을 형성하는 단계, 상기 게이트선을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 위에 제1 내지 제3 반도체를 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 및 상기 제1 내지 제3 반도체 위에 상기 게이트선과 교차하며 제1 내지 제3 소스 전극, 제1 내지 제3 드레인 전극을 포함하는 데이터선을 형성하는 단계, 상기 데이터선과 평행한 감지 신호선을 형성하는 단계, 상기 데이터선 및 감지 신호선을 덮고 상기 제1, 제2 드레인 전극 및 제3 소스 전극을 노출하는 접촉 구멍을 가지는 보호막을 형성하는 단계, 상기 보호막 위에 상기 제1, 제2 드레인 전극 및 제3 소스 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하여 박막 트랜지스터 표시판을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트선은 당해 화소에 게이트 신호를 전달하는 당해 게이트선, 전단 화소에 게이트 신호를 전달하는 전단 게이트선, 전전단 화소에 게이트 신호를 전달하는 전전단 게이트선을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스위칭 소자는 상기 당해 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 상기 전단 게이트선 및 상기 감지 신호선에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 상기 전전단 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 스위칭 소자는 그 드레인 전극이 화소 전극에 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터이고, 상기 제2 스위칭 소자는 그 소스 전극이 상기 화소 전극에 연결되어 있고, 그 드레인 전극이 상기 감지 신호선에 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터이고, 상기 제3 스위칭 소자는 그 드레인 전극이 상기 화소 전극에 연결되어 있는 제3 박막 트랜지스터인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제3 박막 트랜지스터는 전단 화소에 형성되고, 상기 제3 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 당해 화소에까지 연장되는 것이 바람직하다.
또한, 공통 전극이 형성되어 있는 대향 표시판을 형성하는 단계, 상기 공통 전극 위에 미소 캡슐층을 형성하는 단계, 상기 미소 캡슐층이 형성된 대향 표시판을 상기 박막 트랜지스터 표시판 위에 부착하는 단계를 더 포함하고, 상기 미소 캡슐층은 양성 및 음성으로 대전된 안료 입자로 이루어진 복수개의 미소 캡슐을 포함하는 것이 바람직하다.
그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
우선 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 개략적인 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치는 하부 기판(110) 및 그 위에 형성되어 있는 화소 전극(190)을 포함하는 하부 표시판(100), 하부 표시판(100)과 대향하고 있는 상부 기판(210) 및 그 위에 형성되어 있는 공통 전극(270)을 포함하는 상부 표시판(200), 하부 표시판(110) 및 상부 표시판(210) 사이에 배치되어 있으며 복수개의 미소 캡슐(31)을 포함하는 미소 캡슐층(3)으로 이루어진다.
미소 캡슐층(3)에는 각각 검은색과 흰색을 띠고 있으며 양성(positive)(32) 및 음성(negative)(33)으로 대전된 안료 입자를 가지는 복수개의 미소 캡슐(micro capsule)(31)이 배치되어 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 등가 회로도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치는 복수의 신호선(121, 171, 172), 이들에 연결되어 있으며 대략 행렬(matrix)의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다.
신호선은 게이트 신호(또는 주사 신호)를 전달하는 복수의 게이트선(gate line)(121)(Gn, Gn-1, Gn-2), 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(data line)(171) 및 감지 신호를 출력하는 복수의 감지 신호선(172)을 포함한다. 게이트선(121)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(171)과 감지 신호선(172)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX)는 스위칭 트랜지스터(switching transistor)(Qs), 축전 트랜지스터(condensing transistor)(Qc), 출력 트랜지스터(output transistor)(Qo), 미소캡슐 축전기(micro capsule capacitor)(Cmc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기(Cst)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 트랜지스터(Qs)는 제어 단자(control terminal), 입력 단자(input terminal) 및 출력 단자(output terminal)를 가지는데, 제어 단자는 당해 게이트선(121)(Gn)에 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(171)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 캡슐 축전기(Cmc) 및 유지 축전기(Cst)와 연결되어 있다.
캡슐 축전기(Ccm)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며, 두 전극(190, 270) 사이의 미소 캡슐층(3)은 유전체로 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 트랜지스터(Qs)와 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(210)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 캡슐 축전기(Ccm)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cst)는 하부 표시판(110)에 구비된 별개의 신호선과 화소 전극(190)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다.
이러한 캡슐 축전기(Ccm)는 미소 캡슐층(3)의 셀 갭(d) 변화에 따라 그 값이 변화되며, 이러한 캡슐 용량의 변화를 읽어내기 위해 축전 트랜지스터(Qc) 및 출력 트랜지스터(Qo)가 형성되어 있다.
축전 트랜지스터(Qc)는 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 전전단 게이트선(Gn-2)에 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(171)에 연결되어 있고, 출력 단자는 화소 전극(P)에 연결되어 있다. 그리고, 출력 트랜지스터(Qo) 또한 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 전단 게이트선(Gn-1)에 연결되어 있고, 입력 단자는 화소 전극(P)에 연결되어 있고, 출력 단자는 감지 신호선(172)에 연결되어 있다.
각 감지 신호선(172)은 감지 신호 처리부(173)에 연결되어 있다. 감지 신호 처리부(173)는 축전 트랜지스터(Qc) 및 출력 트랜지스터(Qo)의 동작에 의해 감지 신호선(172)에 인가된 신호를 기준 전압과 비교함으로써 해당 화소 위치에서 셀 갭 (d) 변화가 있는지의 여부를 감지하게 된다.
그러면, 이러한 전기 영동 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
전기 영동 표시 장치는 게이트 신호에 의해 복수의 게이트선(121)에 순차적으로 게이트 온 신호가 인가됨에 따라, 데이터 신호가 데이터선(171)에 인가되어 마주하는 화소 전극(190) 및 공통 전극(270) 양단에 전위차를 형성한다. 따라서, 미소 캡슐층(3)에 배치되어 있는 검은색과 흰색을 띤 대전된 안료 입자들(32, 33)이 각각 반대 극성의 전극으로 이동하여 화상을 형성한다.
터치 부재(80)를 이용하여 전기 영동 표시 장치의 특정 화소를 터치할 경우 미소 캡슐층(3)의 셀 갭(d)이 변화된다. 미소 캡슐층(3)의 변화된 셀 갭(d')은 해당 화소의 전기 용량의 변화를 가져온다. 이러한 화소의 전기 용량의 변화를 전기적 신호로 읽어내어 터치 스크린 기능을 구현한다.
이에 대해 이하에서 구체적으로 설명한다.
우선, 전전단 게이트선(Gn-2)에 게이트 온 신호가 인가됨에 따라 축전 트랜지스터(Qc)가 턴 온 되어 전전단 화소에 인가되는 데이터 전압이 해당 화소의 캡슐 축전기(Ccm)에 충전된다. 이때, 해당 화소의 캡슐 축전기(Ccm)에 충전되는 전하량(Q)은 일정하고 전하량은 전기 용량과 데이터 전압의 곱으로 정의되므로, 터치 등의 압력 수단에 의해 해당 화소에 셀 갭 변화가 일어난 경우, 미소 캡슐층(3)의 셀 갭의 변화에 따른 전기 용량의 변화에 따라 해당 화소의 캡슐 축전기에 충전된 데이터 전압은 변하게 된다.
다음으로, 전단 게이트선(Gn-1)에 게이트 온 신호가 인가됨에 따라 출력 트 랜지스터(Qo)가 턴 온 되어 해당 화소에 충전된 데이터 전압(이하 화소 전압)이 감지 신호선(172)으로 인가되어 감지 신호 처리부(173)로 입력된다. 이때, 감지 신호 처리부(173)는 감지 신호선(172)에 인가된 화소 전압을 기준 전압과 비교함으로써 해당 화소 위치에서 셀 갭(d) 변화가 있는지의 여부를 감지하게 된다.
다음으로, 당해 게이트선(Gn)에 게이트 온 신호가 인가됨에 따라 스위칭 트랜지스터(Qs)가 턴 온 되어 해당 화소에 인가되는 데이터 전압이 해당 화소의 캡슐 축전기(Ccm)에 화소 전압으로 충전된다. 만약, 해당 화소에 셀 갭 변화가 일어난 경우, 해당 화소의 셀 갭 변화를 읽어 내기 위해 전전단 게이트선(Gn-2)에 게이트 온 신호가 인가되어 전전단 화소에 충전되는 데이터 전압이 해당 화소에 일시적으로 충전되나, 이는 프레임 시간에 비해 아주 짧은 시간이므로 육안으로 식별할 수는 없다.
따라서, 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치는 별도의 터치 패널을 부착하지 않고도 출력 트랜지스터(Qo) 및 축전 트랜지스터(Qc)를 형성함으로써 셀 갭 변화에 따른 화소 전압의 변화를 인식할 수 있어, 터치 스크린 기능을 구현할 수 있다.
그러면 도 1 및 2에 도시한 전기 영동 표시 장치의 상세 구조에 대하여 도 3 및 도 4를 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 배치도이고, 도 4는 도 3의 전기 영동 표시 장치를 IV-IV 선을 따라 자른 단면도이다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 표시 신호 선인 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 아래 또는 위로 돌출한 제1 내지 제3 게이트 전극(gate electrode)(124a, 124b, 124c)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다.
여기서, 게이트선(121)은 설명의 편의를 위해 전단 게이트선(121') 및 전전단 게이트선(121")를 구분하여 표시하였다.
제1 게이트 전극(124a)은 당해 게이트선(121)에서 아래로 돌출되어 있고, 제2 게이트 전극(124b)은 전단 게이트선(121')에서 아래로 돌출되어 있고, 제3 게이트 전극(124c)은 전전단 게이트선(121")에서 아래로 돌출되어 있다.
게이트선(121)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항(resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 등으로 만들어진다. 이러한 조 합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트선(121)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 섬형 제1 내지 제3 반도체(154a, 154b, 154c)가 형성되어 있다. 제1 내지 제3 반도체(154a, 154b, 154c)는 각각 제1 내지 제3 게이트 전극(124a, 124b, 124c) 위에 위치한다.
제1 내지 제3 반도체(154a, 154b, 154c) 위에는 복수의 섬형 제1 내지 제3 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163a, 163b, 163c, 165a, 165b, 165c)가 형성되어 있다. 제1 내지 제3 저항성 접촉 부재(163a, 163b, 163c, 165a, 165b, 165c)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 제1 내지 제3 저항성 접촉 부재(163a, 163b, 163c, 165a, 165b, 165c)는 쌍을 이루어 각각 제1 내지 제3 반도체(154a, 154b, 154c) 위에 배치되어 있다.
제1 내지 제3 반도체(154a, 154b, 154c)와 제1 내지 제3 저항성 접촉 부재 (163a, 163b, 163c, 165a, 165b, 165c)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.
제1 내지 제3 저항성 접촉 부재(163a, 163b, 163c, 165a, 165b, 165c) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171), 복수의 제1 및 제2 드레인 전극(drain electrode)(175a, 175b), 복수의 제3 소스 전극(source electrode)(173c) 및 복수의 감지 신호선(172)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 뻗은 제1 및 제2 소스 전극(source electrode)(173a, 173b)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 이 때, 제2 소스 전극(173b)은 전전단 게이트선(121")에 형성된 제2 게이트 전극(124b)과 일부 중첩하며, 제2 드레인 전극(175b)은 전단 화소에서부터 해당 화소에까지 길게 연장되어 형성되어 있다.
감지 신호선(172)은 데이터선(171)과 평행한 방향으로 형성되어 있으며, 제3 게이트 전극(124c)을 향하여 뻗은 제3 드레인 전극(175c)을 포함한다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 스위칭 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 스위칭 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 제1 반도체(154a)에 형성된다. 마찬가지로, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 축적 트랜지스터(Qc)를 이루며, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)은 제3 반도체(154c)와 함께 출력 트랜지스터(Qo)를 이룬다.
데이터선(171), 감지 신호선(172) 및 제1 내지 제3 드레인 전극(175a, 175b, 175c)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171), 감지 신호선(172) 및 제1 내지 제3 드레인 전극(175a, 175b, 175c)은 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30° 내지 80° 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
제1 내지 제3 저항성 접촉 부재(163a, 163b, 163c, 165a, 165b, 165c)는 그 아래의 제1 내지 제3 반도체(154a, 154b, 154c)와 그 위의 데이터선(171) 및 제1 내지 제3 드레인 전극(drain electrode)(175a, 175b, 175c) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 반도체(154a, 154b, 154c)에는 소스 전극(173a, 173b, 173c)과 드레인 전극(175a, 175b, 175c) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175a, 175b, 175c)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하인 것이 바람직하다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179), 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b) 및 제3 소스 전극(173c)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185a, 185b, 185c)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
화소 전극(190)은 접촉 구멍(185a, 185b, 185c)을 통하여 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)과 제3 소스 전극(173c)과 물리적·전기적으로 연결되어 있다.
화소 전극(190) 위에는 상부 기판(210)이 대향하고 있으며, 상부 기판(210) 위에는 공통 전극(270)이 전면적으로 형성되어 있다. 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에는 복수개의 미소 캡슐(31)이 배치되어 있는 미소 캡슐층(3)이 형성되어 있다.
제1 드레인 전극(175a)으로부터 데이터 전압을 인가 받고, 데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(200)의 공통 전극(common electrode)(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 미소 캡슐층(3)에 배치되어 있는 검은색과 흰색을 띤 대전된 안료 입자들(32, 33)이 각각 반대 극성의 전극으로 이동하여 화상을 형성한다.
제2 드레인 전극(175b)으로부터 전전단 화소에 인가되는 데이터 전압을 인가 받고, 데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전극(270)과 함께 이 데이터 전압을 충전한다.
제3 드레인 전극(175c)으로부터 해당 화소에 충전된 데이터 전압이 감지 신호선(172)으로 인가되어 감지 신호 처리부(173)로 입력된다. 이때, 감지 신호 처리부(173)는 감지 신호선(172)에 인가된 화소 전압을 기준 전압과 비교함으로써 해당 화소 위치에서 셀 갭(d) 변화가 있는지의 여부를 감지하게 된다.
그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 제조 방법에 대하여 도 5 내지 도 12 및 도 3 및 도 4를 함께 참조하여 설명한다.
우선, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 투명한 유리등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴 (Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어진 도전막을 스퍼터링 증착하고 차례로 습식 또는 건식 식각하여 복수의 게이트 전극(124a, 124b, 124c) 및 끝 부분(129)을 포함하는 게이트선(121)을 형성한다.
다음으로, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 약 1,500-5,000Å 두께의 게이트 절연막(140), 약 500-2,000Å 두께의 진성 비정질 규소층(intrinsic amorphous silicon), 약 300-600Å 두께의 불순물 비정질 규소층(extrinsic amorphous silicon)의 삼층막을 연속하여 적층하고, 불순물 비정질 규소층과 진성 비정질 규소층을 사진식각하여 게이트 절연막(140) 위에 복수의 섬형 불순물 반도체(150)를 형성한다.
다음으로, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어진 도전막을 스퍼터링 등의 방법으로 1,500 Å 내지 3,000 Å의 두께로 증착한 다음 패터닝하여 복수의 소스 전극(173a, 173b, 173c)과 끝 부분(179)을 포함하는 복수의 데이터선(171) 및 복수의 드레인 전극(175a, 175b, 175c)을 형성한다.
이어, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175a, 175b, 175c)으로 덮이지 않고 노출된 불순물 반도체 부분을 제거함으로써 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(163a, 163b, 163c, 165a, 165b, 165c)를 완성하는 한편, 그 아래의 진성 반도체(154a, 154b, 154c) 부분을 노출시킨다.
다음으로, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 보호막(180)을 도포한 다음, 보호막(180)을 사진 식각하여 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b), 제3 소스 전극(175c)의 일부를 노출시키는 복수의 접촉 구멍(182, 185a, 185b, 185c)을 형성하고, 게이트선(121)의 끝 부분(129) 위에 위치한 게이트 절연막(140)의 부분을 노출시키는 복수의 접촉 구멍(181)을 형성한다.
다음으로, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 약 400-500Å 두께의 IZO막 또는 ITO막을 스퍼터링으로 적층하고 사진 식각하여 보호막(180), 게이트선(121)의 끝 부분(129)의 노출된 부분, 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b), 제3 소스 전극(175c), 데이터선(171)의 끝 부분(179)의 노출된 부분 위에 복수의 화소 전극(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다.
다음으로, 상부 기판(210) 위에 공통 전극(270) 및 미소 캡슐층(3)이 형성되어 있는 상부 표시판(100)을 화소 전극(190) 위에 라미네이션(lamination)하여 부착한다.
본 발명에 따른 전기 영동 표시 장치는 별도의 터치 패널을 부착하지 않고 출력 트랜지스터 및 축전 트랜지스터를 형성하여 셀 갭 변화에 따른 화소 전압의 변화를 인식할 수 있어, 터치 스크린 기능을 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실 시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (11)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 서로 교차하여 형성되어 있는 복수개의 게이트선 및 복수개의 데이터선,
    상기 데이터선과 평행하게 형성되어 있는 복수개의 감지 신호선,
    상기 게이트선과 데이터선에 의해 둘러싸여 형성된 복수개의 화소에 각각 형성된 복수개의 스위칭 소자,
    상기 감지 신호선에 연결되어 있으며 상기 스위칭 소자의 동작에 따라 상기 감지 신호선에 인가된 신호를 입력받는 감지 신호 처리부,
    상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 상부 표시판,
    상기 박막 트랜지스터 표시판과 대향하며, 공통 전극이 형성되어 있는 대향 표시판,
    상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 대향 표시판 사이에 형성되어 있는 미소 캡슐층
    을 포함하고,
    상기 미소 캡슐층은 양성 및 음성으로 대전된 안료 입자로 이루어진 복수개의 미소 캡슐을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 게이트선은 당해 화소에 게이트 신호를 전달하는 당해 게이트선,
    전단 화소에 게이트 신호를 전달하는 전단 게이트선,
    전전단 화소에 게이트 신호를 전달하는 전전단 게이트선을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 스위칭 소자는 상기 당해 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자,
    상기 전단 게이트선 및 상기 감지 신호선에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자,
    상기 전전단 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자
    를 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 스위칭 소자는 그 드레인 전극이 화소 전극에 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터이고,
    상기 제2 스위칭 소자는 그 소스 전극이 상기 화소 전극에 연결되어 있고, 그 드레인 전극이 상기 감지 신호선에 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터이고,
    상기 제3 스위칭 소자는 그 드레인 전극이 상기 화소 전극에 연결되어 있는 제3 박막 트랜지스터인 전기 영동 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제3 박막 트랜지스터는 전단 화소에 형성되어 있고, 상기 제3 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 당해 화소까지 연장되어 있는 전기 영동 표시 장치.
  6. 기판 위에 제1 내지 제3 게이트 전극을 포함하는 게이트선을 형성하는 단계,
    상기 게이트선을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 위에 제1 내지 제3 반도체를 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 및 상기 제1 내지 제3 반도체 위에 상기 게이트선과 교차하며 제1 내지 제3 소스 전극, 제1 내지 제3 드레인 전극을 포함하는 데이터선을 형성하는 단계,
    상기 데이터선과 평행한 감지 신호선을 형성하는 단계,
    상기 데이터선 및 감지 신호선을 덮고 상기 제1, 제2 드레인 전극 및 제3 소스 전극을 노출하는 접촉 구멍을 가지는 보호막을 형성하는 단계,
    상기 보호막 위에 상기 제1, 제2 드레인 전극 및 제3 소스 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하여 박막 트랜지스터 표시판을 형성하는 단계
    를 포함하는 전기 영동 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 게이트선은 당해 화소에 게이트 신호를 전달하는 당해 게이트선,
    전단 화소에 게이트 신호를 전달하는 전단 게이트선,
    전전단 화소에 게이트 신호를 전달하는 전전단 게이트선을 포함하는 전기 영동 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 스위칭 소자는 상기 당해 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자,
    상기 전단 게이트선 및 상기 감지 신호선에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자,
    상기 전전단 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자
    를 포함하는 전기 영동 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 스위칭 소자는 그 드레인 전극이 화소 전극에 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터이고,
    상기 제2 스위칭 소자는 그 소스 전극이 상기 화소 전극에 연결되어 있고, 그 드레인 전극이 상기 감지 신호선에 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터이고,
    상기 제3 스위칭 소자는 그 드레인 전극이 상기 화소 전극에 연결되어 있는 제3 박막 트랜지스터인 전기 영동 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 제3 박막 트랜지스터는 전단 화소에 형성되고, 상기 제3 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 당해 화소에까지 연장되는 전기 영동 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에서,
    공통 전극이 형성되어 있는 대향 표시판을 형성하는 단계,
    상기 공통 전극 위에 미소 캡슐층을 형성하는 단계,
    상기 미소 캡슐층이 형성된 대향 표시판을 상기 박막 트랜지스터 표시판 위에 부착하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 미소 캡슐층은 양성 및 음성으로 대전된 안료 입자로 이루어진 복수개의 미소 캡슐을 포함하는 전기 영동 표시 장치의 제조 방법.
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