JP5189573B2 - 電気泳動表示素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は電気泳動表示素子及びその製造方法に関し、更に詳細には非アクティブ領域へ液状のシーラントが移動することを遮断する電気泳動表示素子及びその製造方法に関する。

通常の電気泳動表示素子(Electrophoretic Display Device : EDD)は、電荷を帯びている粒子が流体内に分散された状態で印加された電場によって移動する現象である電気泳動(Electrophoresis)現象を利用して、絵や文字を繰り返し記入したり消したりすることができる反射型表示装置である。

このような電気泳動表示素子は、年毎に使用量が増加する紙に代わることができる媒体として脚光を浴びている。その理由は、電気泳動表示素子が軽量薄型に製作可能で、更に紙のように曲げても表示性能をそのまま維持することができるフレキシブル(flexible)表示装置として活発な開発がなされているからである。また、紙のような視認性確保及び携帯が容易という長所もある。

図１ａは、従来技術による電気泳動表示素子を概略的に示した断面図である。
図１ａに示された電気泳動表示素子は、下部電極（図示せず）が具備された下部基板１０と、上部電極（図示せず）が具備された上部基板１２と、下部基板と上部基板間に位置して、前記上部電極と下部電極間に形成される垂直電界によって駆動される電気泳動浮遊粒子が具備された電気泳動フィルム１４とを含む。その際、上部基板１２と下部基板１０はフレキシブル(flexible)形態のプレートがベース基板である。

さらに、上部基板１２と下部基板１０の間に、電気泳動表示素子内部へ湿気が流入することを防ぐシーラント（sealant）１６が形成される。シーラント１６は、図１ｂに示すように、ディスペンス１８を利用したディスペンシング法によって下部基板上に液状のシーラント１６ａがディスペンシングされた後、電気泳動フィルム１４と上部基板１２の間の張力によって正方向D1へ流れることで形成される。

その際、前記のようにフレキシブル状態である下部基板１０上にディスペンシングされた液状のシーラント１６ａは、前記のように正方向D1へ流れるだけではなく、逆方向D2へも流れることがある。しかし、このように逆方向へ流れる液状のシーラントは、シーラント形成領域の以外の領域、例えば、駆動回路実装領域を含めた非アクティブ領域まで流れ、このように駆動回路実装領域まで液状のシーラントが流れると、以後に形成される駆動回路に不良が発生するという問題点がある。

従って、駆動回路の不良発生を防ぐために、駆動回路実装領域をパネル外郭方向へさらに移動する必要があるため、パネルのサイズが増加するという問題点がある。そして、不必要な領域までシーラントが形成されるため、シーラントの量が増加するという問題点が発生する。

上述した問題点を解決するための本発明の目的は、ディスペンシングされた液状のシーラントが非アクティブ領域へ移動することを遮断することができる電気泳動表示素子及びその製造方法を提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明による電気泳動表示素子は、アクティブ領域、非アクティブ領域、シーラント形成領域とに定義された第１基板と、前記アクティブ領域に形成された薄膜トランジスタアレイと、前記第１基板に対向される第２基板と、前記第１基板と第２基板の間に位置された電気泳動フィルムと、前記シーラント形成領域に形成されたシーラントと、前記シーラント形成領域内に形成されるシーラント遮断部とを具備し、前記シーラント遮断部は少なくとも二つのダムとその間に位置された溝で形成される。

前記シーラント形成領域は、前記アクティブ領域と非アクティブ領域の境界部に形成される。

前記固まる前のシーラントは、前記シーラント形成領域の一部分に、アクティブ領域と近いようにディスペンシングされる。

前記シーラント遮断部は、前記シーラント形成領域の一部分に、非アクティブ領域と近いように形成される。

前記第１及び第２基板等は柔軟性物質を各々含む。

前記第１基板は、ゲート絶縁膜、保護膜を更に含み、前記ダム等は、前記ゲート絶縁膜と前記保護膜と同一の物質で形成される。

上述した目的を達成するための本発明による電気泳動表示素子の製造方法はアクティブ領域と非アクティブ領域とシーラント形成領域を含む第１基板及び第２基板が提供される段階と、前記アクティブ領域の第１基板内にゲート電極、ゲートラインを形成する段階と、前記アクティブ領域とシーラント形成領域の第１基板の一部にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記ゲート絶縁膜上に半導体パターンとソース/ドレーン電極を形成する段階と、前記ソース/ドレーン電極及びシーラント形成領域が形成された第１基板上に保護膜を形成する段階と、前記ドレーン電極と接続する画素電極を形成する段階と、前記第１及び第２基板の間に電気泳動フィルムを形成する段階と、前記シーラント形成領域にシーラントをディスペンシングする段階を含めて、前記シーラント形成領域内に形成されたゲート絶縁膜及び保護膜は少なくとも二つのダムとそれらの間に形成された溝を提供するようにパターンされる。

前記ダムは、前記ゲート絶縁膜及び保護膜のパターニング工程後の前記保護膜及びゲート絶縁膜の残存領域で、前記シーラント遮断部の溝は、前記保護膜のパターニング工程後の前記ゲート絶縁膜及び保護膜の非残存領域である。

前記ダムは、前記ゲート絶縁膜及び保護膜が積層されて形成される。

前記保護膜は、前記ドレーン電極を露出するコンタクトホールを具備する。

前記シーラン形成領域に形成された前記保護膜とゲート絶縁膜は前記は、前記コンタクトホールに提供された保護膜をパターニングする際にパターンされる。

前記シーラント形成領域は、前記アクティブ領域と非アクティブ領域の間の周辺領域に形成される。

前記シーラントは、前記アクティブ領域に隣接した前記シーラント形成領域の一部分にディスペンシングされる。

前記ダム等と溝は、前記非アクティブ領域に隣接した前記シーラント形成領域の一部分にディスペンシングされる。

前記保護膜、前記第１及び第２基板は、柔軟性物質を各々含む。

上述のように、電気泳動表示素子及びその製造方法は、シーラント形成領域にシーラント遮断部を形成することで、下部プレートにディスペンシングされた液状シーラントが非アクティブ領域へ移動することを遮断し、これにより、不必要な領域に液状シーラントが形成されることを防ぐことができ、工程効率が増加する効果がある。

従って、本発明のような電気泳動表示素子及びその製造方法は、液状シーラントが非アクティブ領域へ移動することを遮断することで、駆動回路実装領域まで液状のシーラントが流れることを防止し、以後、形成される駆動回路の不良発生を防ぐことができる効果がある。

そして、本発明のような電気泳動表示素子及びその製造方法は、液状シーラントが非アクティブ領域へ移動すことを遮断することで、駆動回路実装領域をパネル外郭方向へさらに移動する必要も無く、パネルサイズが増加されることを防ぐことができる効果がある。

また、上述したところのような電気泳動表示素子のシーラント遮断部は、液状のシーラントが非アクティブ領域へ移動することを遮断するだけではなく、外部からアクティブ領域へ浸透する湿気もまた遮断する効果がある。

従来の技術による電気泳動表示素子を概略的に示した断面図である。 従来の技術による電気泳動表示素子を概略的に示した断面図である。 図２ａは本発明による本発明の第１実施例による電気泳動表示素子を示した平面図である。 図２ｂは図２ａのＩ−Ｉ´線上の断面図である。 図３は本発明の第１実施例による電気泳動表示素子で液状のシーラントがディスペンシングされた状態を示した図面である。 図４ａは本発明の実施例による電気泳動表示素子で液状のシーラントが移動される状態を示した図面である。 図４ｂは本発明の実施例による電気泳動表示素子で液状のシーラントが移動される状態を示した図面である。 図４ｃは本発明の実施例による電気泳動表示素子で液状のシーラントが移動される状態を示した図面である。

以下、添付された図面を参照して本発明による電気泳動表示素子及びその製造方法に対して詳細に説明する。

図２ａは、本発明による電気泳動表示素子を示した平面図であり、図２ｂは、図２ａのＩ-Ｉ´線上の断面図である。

図２ａ及び図２ｂに示された電気泳動表示素子は、下部基板２０及び上部基板３０、それらの間に位置された電気泳動フィルム９０で区分される。
その際、電気泳動フィルム９０とオーバーラップされる下部基板２０の領域は、アクティブ領域（AA）と定義し、シーラント形成領域（A）を除いたその以外の下部基板２０領域は非アクティブ領域（NAA）と定義する。

上部基板３０は、上部プレート８２上に形成された共通電極８４を具備する。上部プレート８２には、柔軟性を有するプラスチック、容易に曲げられるベースフィルム、または柔軟性を有する金属等を利用することができる。

電気泳動フィルム９０は、荷電染料粒子（charge pigment particle）を含むキャップセル９２と、キャップセル９２の上下に位置する上部及び下部保護層９６，９４で構成される。
キャップセル９２には、正極性電圧に反応するブラック染料粒子９２aと、負極性電圧に反応するホワイト染料粒子９２ｂと、ソルベント９２ｃとが含まれる。
上部及び下部保護層９６，９４は、球形のキャップセル９２の流動を遮断すると共に、キャップセル９２を保護する役割をする。このような、上部及び下部保護層９６，９４には、柔軟性を有するプラスチック、容易に曲げられるベースフィルム等からなる。

また、下部基板２０は、下部プレート４２上のアクティブ領域にゲート絶縁膜４４を間に置いて交差に形成されることで画素領域を定義するゲートライン（図示せず）及びデータライン（図示せず）と、その交差部毎に形成された薄膜トランジスタ（ Thin Film Transistor ； 以下"TFT"という）６と、その交差構造により設けられたセル領域に形成された画素電極１８とを具備する。下部プレート４２は、柔軟性を有するプラスチック、容易に曲げられるベースフィルム、または柔軟性を有する金属等からなる。

TFT６は、ゲート電圧が供給されるゲート電極８と、データラインに接続されたソース電極１０と、画素電極１８に接続されたドレーン電極１２と、ゲート電極８と重畳されてソース電極１０とドレーン電極１２の間にチャンネルを形成する活性層１４とを具備する。活性層１４は、ソース電極１０及びドレーン電極１２と重畳されるように形成され、ソース電極１０及びドレーン電極１２間のチャンネル部を更に含む。活性層１４の上には、ソース電極１０及びドレーン電極１２とオーミック接触のためのオーミック接触層４８が更に形成される。ここで、活性層１４及びオーミック接触層４８を半導体パターン４５と命名する。

画素電極１８は、TFT６を保護する保護膜５０を貫通してドレーン電極１２を露出させる接触ホール１７を通じてドレーン電極１２と接触される。
そして、このような構成を有する下部基板２０と電気泳動フィルム４０は、粘着剤（adhesive）８６によって合着される。

一方、上部基板３０と下部基板２０の間に電気泳動表示素子内部へ湿気が流入されることを防ぐシーラント（sealant）１００が形成される。
そして、下部プレート４２のシーラント形成領域（A）、即ちアクティブ領域（AA）と非アクティブ領域の境界部には、前記シーラント形成工程際のシーラントの流れを制御するシーラント遮断部が形成される。
前記シーラント１００は、図３に示すように、ディスペンス２８を利用したディスペンシング方によって下部基板２０上のシーラント形成領域（A）の所定の支点に液状のシーラント１００ａがディスペンシングされた後、硬化されることで形成される。

一方、液状のシーラント１００aがディスペンシングされるシーラント形成領域（A）の所定の支点は、アクティブ領域（AA）に近いように形成され、前記液状シーラントの流れを制御するシーラント遮断部は、非アクティブ領域（NAA）に近いように形成される。
その際、液状のシーラント１００aは、硬化される前に、フレキシブルの基板である下部プレートの曲がりの特性により、下部プレート（４２）のアクティブ領域（AA）だけではなく、非アクティブ領域（NAA）へも流れるようになる。しかし、シーラント形成領域（A）に、非アクティブ領域（NAA）の境界領域に近いようにシーラント遮断部を形成することで、液状のシーラント１００ａが非アクティブ領域（NAA）へ移動することを遮断する。

前記シーラント遮断部は、図３に示されたところのように、第１ダム１０２ａ、溝１０４、第２ダム１０２ｂの順序で配置されることができる。
図３に示されたシーラント遮断部を通じて、液状のシーラントの非アクティブ領域への移動が遮断されることについて説明する。

図３に示された下部基板にディスペンシングされた液状のシーラント１００ａは、図４ａ、図４ｂ、図４ｃに示すように、アクティブ領域（AA）方向と非アクティブ領域（NAA）方向へ各々移動する。
その際、アクティブ領域方向へ移動する液状のシーラント１００ａは、上部基板３０、下部基板２０及び電気泳動フィルム９０間を満たすように形成される。

そして、非アクティブ領域方向へ移動する液状のシーラント１００ａは、図４ａに示すように、第１ダム１０２ａの角等に生じる張力によって溝１０４へ移動することを遮断される。
また、第１ダム１０２ａによって遮断されず、非アクティブ領域方向へ移動する液状のシーラント１００ａは、図４ｂに示すように、溝１０４の角等に生じる張力によって第２ダム１０２ｂへ移動することを遮断される。
また、第１ダム１０２ａ及び溝１０４によって遮断されず、非アクティブ領域方向へ移動する液状のシーラント１００ａは、図４ｃに示すように、第２ダム１０２ｂの角等に生じる張力によって非アクティブ領域（NAA）へ移動することを遮断される。

このように、シーラント形成領域（A)に形成された第１ダム、第２ダム及び溝を通じて、シーラント形成工程際の液状のシーラントが非アクティブ領域（NAA）へ移動することを遮断する。

一方、前記ダム及び溝は、液状のシーラントが非アクティブ領域へ移動することを遮断するだけではなく、外部からアクティブ領域へ浸透する湿気もまた遮断することができる。さらに、外部からアクティブ領域へ浸透する湿気は、第１ダム、溝、第２ダムの経路を通じて移動するので、湿気の移動経路は第１ダム、溝、第２ダムが形成されない時より長くなる。

外部からの湿気は移動中に蒸発するので、湿気が移動する距離が長ければ長いほど、アクティブ領域へ浸透する確率が減る。従って、第１ダム、溝、第２ダムが形成されない時より、外部からアクティブ領域へ浸透する湿気を遮断することができるようになる。

このようなダム及び溝が形成された電気泳動表示素子の下部基板及び上部基板の製造方法について詳細に説明すると、次のようになる。
図２ｂの断面図を通して、電気泳動表示素子の下部基板及び上部基板の製造方法を説明する。

まず、下部基板２０は、図２ｂに示すように、下部プレート４２上にゲート用の金属膜を形成した後、パターニングし、ゲート電極８、ゲートライン（図示せず）を形成する。

そして、ゲート電極８及びゲートライン（図示せず）が形成された下部プレート４２前面にゲート絶縁膜４４を形成する。前記ゲート絶縁膜４４は、シリコン窒化膜等のような絶縁膜で形成され、前記アクティブ領域（AA）にゲート絶縁膜４４の形成工程の際、シーラント形成領域（A）にもゲート絶縁膜４４が形成される。

そして、前記ゲート絶縁膜４４が形成された下部プレート４２上に、非晶質シリコン膜、不純物の非晶質シリコン膜、データ用の金属膜を形成した後、パターニングして、活性層１４及びオーミック接触層４８が積層された半導体パターン４５とソース電極１０及びドレーン電極１２を形成する。その際、半導体パターン４５とソース電極１０及びドレーン電極１２の形成のためのパターニング工程は、非晶質シリコン膜/不純物の非晶質シリコン膜のパターニング工程後、データ用金属膜のパターニング工程を進行して二回のパターニング工程で遂行されることもでき、非晶質シリコン膜、不純物の非晶質シリコン膜、データ用の金属膜を一回のパターニング工程を通じて遂行されることもできる。

続いて、ソース電極１０及びドレーン電極１２が形成された下部プレート４２上に保護膜５０を形成して、前記保護膜５０をパターニングし、ドレーン電極１２が露出されるように接触ホール１７を形成する。前記保護膜５０はフォトアクリル（photoacryl）、BCB等のような有機絶縁膜で形成される。

前記アクティブ領域（AA）に保護膜５０を形成する工程の際、シーラント形成領域（A）にも保護膜５０が同時に形成される。この際、シーラント形成領域（A）に形成される保護膜５０の下部にはゲート絶縁膜４４が形成されている。

そして、前記アクティブ領域（AA）に保護膜５０をパターニングすることで形成される接触ホール１７の形成工程の際、シーラント形成領域（A）の保護膜５０及びゲート絶縁膜４４をパターニングし、第１及び第２ダム102a, 102b及び溝１０４を形成する。さらに、保護膜５０のパターニング工程後、保護膜５０及びゲート絶縁膜４４が残存する領域はダム102a, 102bとなり、保護膜５０及びゲート絶縁膜４４が残存しない領域は溝１０４となる。また、第１及び第２ダム102a, 102bの高さはゲート絶縁膜４４と保護膜５０をパターニングして形成されるので、ゲート絶縁膜４４と保護膜５０とを合わした高さと同一である。

続いて、前記接触ホール１７が形成された下部プレート４２の上部に透明導電膜を形成した後、パターニングによりドレーン電極１２と電気的に接触する画素電極１８を形成する。

図２ｂの断面図を通し、電気泳動表示素子の上部基板及びそれに付着する電気泳動フィルムの製造方法を説明する。

上部基板３０は、上部プレート８２上に透明導電膜の形成により、共通電極８４を形成して、上部プレート８２の共通電極８４上に電気泳動フィルム９０を付着する。
前記電気泳動フィルム９０は、荷電染料粒子が形成されたキャップセル９２とキャップセル９２の上下に位置する上部及び下部保護層９６，９４により形成される。

本発明はダム、溝、ダムを通じて具現されるところに限って上述したところのように説明しているが、これに限ることではない。シーラント遮断部は二つ以上のダム、二つのダムのそれぞれの間に形成された溝を含む。例えば、本発明の実施例では第１ダム、溝、第２ダムが配列されて、これらが更に繰り返して形成されてこともできる。

以上説明した内容を通じて当業者であると、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能であることが分かれるだろう。従って、本発明の技術範囲は明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されることではなく、特許請求の範囲によって定めなければならない。

６：TFT
８：ゲート電極
１０：ソース電極
１２：ドレーン電極
１４：活性層
１７：接触ホール
１８：画素電極
２０：下部基板
２８：ディスペンス
３０：上部基板
４２：下部プレート
４４：絶縁膜
４５：半導体パターン
５０：保護膜
８６：粘着剤
９０：電気泳動フィルム
９２：キャップセル
９２a：ブラック染料粒子
９２ｂ：ホワイト染料粒子
９２ｃ：ソルベント
９４，９６：上部及び下部保護層
１０２ a：第１ダム
１０２ｂ：第２ダム
１０４：溝

Claims (15)

1. アクティブ領域と非アクティブ領域、シーラント形成領域とに定義された第１基板と、
   前記アクティブ領域に形成された薄膜トランジスタアレイと、
   前記第１基板に対向される第２基板と、
   前記第１基板と第２基板の間に位置された電気泳動フィルムと、
   前記シーラント形成領域に形成されたシーラントと、
   前記シーラント形成領域内に形成されたシーラント遮断部とを具備し、
   前記シーラント遮断部は、少なくとも二つのダムとその間に位置される溝からなることを特徴とする電気泳動表示装置。
2. 前記シーラント形成領域は、
   前記アクティブ領域と非アクティブ領域との境界部に形成されることを特徴とする請求項１記載の電気泳動素子。
3. 固まる前の前記シーラントは、
   前記シーラント形成領域の一部分に、アクティブ領域と近いようにディスペンシングされることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示素子。
4. 前記シーラント遮断部は、
   前記シーラント形成領域の一部分に、非アクティブ領域と近いように形成されることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示素子。
5. 前記第１及び第２基板は
   柔軟性を有することを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示素子。
6. 前記第１基板は、ゲート絶縁膜、保護膜を更に含み、
   前記ダムは、前記ゲート絶縁膜と前記保護膜と同一の物質で形成されることを特徴とする請求項１記載の電気泳動表示素子。
7. アクティブ領域と非アクティブ領域とシーラント形成領域とを含む第１基板、及び第２基板が提供される段階と、
   前記アクティブ領域内にゲート電極、ゲートラインを形成する段階と、
   前記アクティブ領域とシーラント形成領域の一部にゲート絶縁膜を形成する段階と、
   前記ゲート絶縁膜上に半導体パターンとソース／ドレーン電極を形成する段階と、
   前記ソース／ドレーン電極及びシーラント形成領域が形成された第１基板上に保護膜を形成する段階と、
   前記ドレーン電極と接続する画素電極を形成する段階と、
   前記第１及び第２基板の間に電気泳動フィルムを形成する段階と、
   前記シーラント形成領域にシーラントをディスペンシングする段階とを含み、
   前記シーラント形成領域内に形成されたゲート絶縁膜及び保護膜は、少なくとも二つのダムと、それらの間に形成された溝を提供するようにパターンニングされることを特徴とする電気泳動表示素子の製造方法。
8. 前記ダムは、前記ゲート絶縁膜及び保護膜のパターニング工程後の前記保護膜及びゲート絶縁膜の残存領域で、
   前記シーラント遮断部の溝は、前記保護膜のパターニング工程後の前記ゲート絶縁膜及び保護膜の非残存領域であることを特徴とする請求項７記載の電気泳動表示素子の製造方法。
9. 前記ダムは、前記ゲート絶縁膜及び保護膜が積層されて形成されることを特徴とする請求項７記載の電気泳動表示素子の製造方法。
10. 前記保護膜は、前記ドレーン電極を露出するコンタクトホールを具備することを特徴とする請求項７記載の電気泳動表示素子の製造方法。
11. 前記シーラント形成領域に形成された前記保護膜とゲート絶縁膜は、前記保護膜をパターニングすることによりコンタクトホールを形成する際にパターンニングされることを特徴とする請求項１０記載の電気泳動表示素子の製造方法。
12. 前記シーラント形成領域は、前記アクティブ領域と非アクティブ領域の間の周辺領域に形成されることを特徴とする請求項７記載の電気泳動素子の製造方法。
13. 前記シーラントは、前記アクティブ領域に隣接した前記シーラント形成領域の一部分にディスペンシングされることを特徴とする請求項７記載の電気泳動素子の製造方法。
14. 前記ダムと溝は、前記非アクティブ領域に隣接した前記シーラント形成領域の一部分に形成されることを特徴とする請求項７記載の電気泳動素子の製造方法。
15. 前記保護膜、前記第１及び第２基板は、柔軟性を有することを特徴とする請求項７記載の電気泳動表示素子の製造方法。

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