KR100693728B1 - 폭이 다른 칸막이벽 구조를 갖는 전자종이 표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폭이 다른 형태의 칸막이벽이 교차로 형성되어 격자형태의 칸막이벽 구조를 갖는 전자종이 표시소자에 관한 것으로, 종래의 전자종이는 칸막이벽의 폭이 일정했기 때문에 부착력은 뛰어났을지라도 개구율과 고정세화를 높이기에는 한계가 있었는바, 본 발명에 따라 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 하부기판과 상부기판; 상기 기판에 각각 내접하는 하부전극과 상부전극; 상기 하부전극과 상부전극에 당접하며 화소를 분할하여 화소공간을 형성하는 격자형태의 칸막이벽; 및 상기 화소공간에 봉입되는 다수의 대전입자가 포함되어 이루어지고, 상기 격자형태의 칸막이벽은 상협하광(上狹下廣) 형태의 폭(width)을 가진 칸막이벽과 상광하협(上廣下狹) 형태의 폭을 가진 칸막이벽이 교차로 형성된 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자에 의하는 경우, 기판과 칸막이벽의 부착력이 거의 감소되지 않으면서도 감소된 칸막이벽 폭에 의해 개구율이 증가하고 고정세화도 가능한 효과를 제공할 수 있는 것이다.

전자종이, 칸막이벽, 격자형태

Description

폭이 다른 칸막이벽 구조를 갖는 전자종이 표시소자{Electronic Paper Display Device Having Partition Wall Structure With Different Width}

도 1은 종래 기술에 따른 전자종이 표시소자의 셀 구조를 도시한 단면도이고,

도 2는 종래 기술에 따른 전자종이 표시소자의 칸막이벽이 기판 및 전극에 부착되는 상태를 나타내는 모식도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 표시소자의 전극이 기판에 부착되는 상태를 나타내는 사시도이고,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 표시소자의 칸막이벽 구조를 나타내는 사시도이고,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 표시소자의 칸막이벽이 기판 및 전극에 부착되는 상태를 나타내는 사시도이고,

도 6은 도 9의 A-A' 부분을 나타내는 구조 단면도이고,

도 7은 도 9의 B-B' 부분을 나타내는 구조 단면도이고,

도 8은 도 9의 B-B' 부분을 나타내는 다른 형태의 구조 단면도이고,

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 표시소자의 셀 구조를 도시한 단면도이다.

**도면의 주요부분에 대한 기호의 설명**

1: 하부기판 2: 하부전극

3: 하부절연층 4: 칸막이벽

5: 상부전극 6: 상부기판

7: 상부절연층 8: 대전입자

본 발명은 폭이 다른 형태의 칸막이벽이 교차로 형성되어 격자형태의 칸막이벽 구조를 갖는 전자종이 표시소자에 관한 것으로, 상기 격자형태의 칸막이벽은 상협하광(上狹下廣) 형태의 폭(width)을 가진 칸막이벽과 상광하협(上廣下狹) 형태의 폭을 가진 칸막이벽이 교차로 형성된 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자이다.

전자종이는 박형의 플라스틱과 같은 유연한 기판 사이에 뿌려져 있는 수백만개의 구슬에 의해 문자나 영상을 표시할 수 있도록 한 디스플레이 소자로서, 수백만번을 재생해 쓸 수 있으며 장래에 책, 신문, 잡지 등 기존의 인쇄매체를 대체할 재료로 기대된다.

전자종이 표시소자는 플렉서블(flexible)(또는 페이퍼)한 디스플레이 구현에 핵심이 되는 소자이고, 도전성 물질에 전자기장을 가하여 운동성을 갖게 한다는 전기영동학(Electrophoresis)에 기초를 둔 것으로, 박형의 플렉서블한 기판들 사이에 도전성을 가진 미립자들을 분포시킨 후 전자기장의 극성변화에 의한 미립자들의 방향 배치 변화로 데이터를 표현한다.

전자종이 구현을 위한 기술적 접근 방식은 크게 액정을 이용한 방법, 유기 EL, 반사 필름 반사형 표시, 전기영동, 트위스트 볼, 미케니컬 반사형 표시등이 있으며, 이중에서 현재 가장 주목받고 있는 기술은 전기영동현상을 이용한 전자종이 표시소자이다. 전기영동현상은 어떤 입자가 매체(분산 매체)에 현탁된 경우에 입자가 전기적으로 하전되고, 또한 전계가 하전입자에 인가되는 경우에 그들이 대향 전하를 가진 전극에 분산매체를 통해서 이동하는 현상이다. 이 현상을 이용한 전기영동 표시소자의 대표도를 도 1에 도시하였으며 간략히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 전자종이 표시소자의 셀 구조를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 그 구조는 플라스틱 또는 유리로 형성된 상부 및 하부기판(70, 10)과, 상기 상부 및 하부기판 상에 소자의 구동 전압을 인가하도록 투명전극(ITO)으로 형성된 상부 및 하부전극(80, 20)과, 상기 상부 및 하부 전극에 선택적으로 코팅된 상부 및 하부절연층(90, 30)과, 셀과 셀을 분리 시키는 칸막이벽(40)과, 상 기 두 전극 사이에 존재하여 백색의 정(+)대전입자(50)와 흑색의 부(-)대전입자(60)로 구성된다.

상기 하부기판과 상부기판의 두께는 제약이 없으나, 정전기력으로 흑백의 대전입자들(50, 60)을 움직여야 하므로 실제 칸막이벽(40)의 두께나 대전입자들의 크기는 대단히 미소하다는데 주의한다. 그리고, 상기 상,하부기판(70, 10)들의 두께에 비해서 투명한 상,하부전극(80, 20)들의 두께는 표현된 것보다 훨씬 얇고, 상기 전극들과 대전입자들(50, 60)의 접촉에 의한 전자이동을 방지하도록 상기 전극들에 코팅된 절연층(90, 30)의 두께 또한 얇다는데 주의한다. 또한, 이러한 절연층(90, 30)은 필요에 따라 선택적으로 부가될 수 있는 것이다.

상기와 같은 구조로 이루어진 전자종이 표시소자는 상부전극(80)과 하부전극(20)에 충분한 전압이 인가되면 인가된 전극 극성에 따라 대전되는 대전입자들(50, 60)이 각 전극으로 끌려간다. 예컨대, 상부전극(80)에 -전압을 인가하고 하부전극(20)에 +전압을 인가하면 쿨롱력에 의해 정(+)대전된 백색 대전입자(50)는 상부기판(70)쪽으로 이동하고, 부대전된 흑색 대전입자(60)는 하부기판(10)쪽으로 이동한다. 상부기판(70)쪽에 백색 대전입자(50)가 위치하고 있으므로, 외부에서 관찰하는 경우 백색으로 보이게 된다. 반대로, 상부전극(80)에 +전압을 인가하고 하부전극(20)에 -전압을 인가하면 부대전된 흑색 대전입자(60)는 상부기판(70)쪽으로 이동하고, 정대전된 백색 대전입자(50)는 하부기판(10)쪽으로 이동하여 흑색으로 표시되게 된 다. 따라서, 처음에 모든 셀이 백색으로 보이도록 전압을 가한 후, 원하는 셀만 반대 전압을 가해 흑색으로 보이도록 하는 것으로 그림이나 문자 등을 표현할 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 종래 기술에 따른 전기영동형 전자종이 표시소자에는 대전입자가 기판의 평행 방향으로 이동되는 것을 저지하기 위하여 대향하는 기판에 수직으로 연결되는 칸막이벽(40)이 형성되고, 상기 칸막이벽으로 구분되는 복수의 표시 셀에 의해 전자종이의 표시부가 이루어지는 전자종이 표시장치이다.

상술한 방법으로 칸막이벽이 형성된 종래의 전자종이 표시소자에는 도 2에 나타난 바와 같이 상부전극(80)과 상부기판(70)이 형성된다. 도 2는 상기한 종래 기술에 따른 전자종이 표시소자의 칸막이벽이 기판 및 전극에 부착되는 상태를 나타내는 모식도이다. 여기에 도시된 바와 같이, 전자종이 표시소자의 상판은 상부기판(70)에 투명한 상부전극(80) 및 상부절연층(도시되지 않음)이 형성되어 이루어지며, 하판은 하부기판(10)에 하부전극(20) 및 하부절연층(도시되지 않음)이 형성됨으로써 이루어지는 것이다. 여기서, 상기 상부 및 하부절연층은 생략되어도 구동에 문제가 없지만, 대전입자가 전극에 부착되어 이동하는 것을 줄이기 위해 선택되는 것이 바람직하다. 이 때 상부전극(80) 역시 도 1에 나타난 하부전극(20)과 같은 구조를 가질 수 있으며, 상기 상부전극(80)의 방향은 하부전극과의 사이에 칸막이벽(40)을 두고 하부전극(20)과 수직한 방향으로 적층된다.

이러한 전자종이 표시장치의 내부에는 칸막이벽(40)이 존재하고, 상기 칸막이벽(40)은 화소와 화소를 구분 지으며, 상판과 하판의 갭을 일정하게 유지하는 역할을 한다. 전자종이 표시소자에 있어서, 상판과 하판의 사이에 적층되는 칸막이벽(40)은 칸막이벽 상단의 일정한 넓이에 따른 상하판과의 부착력이 있어야 하므로 어느 정도의 폭을 가지고 있어야 한다. 그러나 종래의 칸막이벽은 도 2에 나타난 바와 같이 수평방향과 수직방향으로 이루어진 칸막이벽이 교차되어 격자형태를 가지고 있으면서, 상기 칸막이벽의 상단부 및 하단부 폭은 똑같은 길이로 일정한 형태를 가지고 있는 것이 일반적이었다.

종래와 같이 칸막이벽의 폭이 일정한 형태는 상기 폭이 일정하기 때문에 칸막이벽의 상단부 및 하단부는 일정한 넓이를 가지고 있어서, 부착력은 뛰어났을지라도 개구율과 고정세화를 높이기에는 한계가 있다. 즉, 전자종이 표시소자에 있어서, 칸막이벽의 폭 길이는 화소에서 방출되는 빛이 투과되는 영역의 크기를 좌우하는 것이기 때문에, 칸막이벽의 폭 길이가 두꺼울수록 각 화소에서 방출되는 빛의 개구율(Aperture)은 떨어지고, 칸막이벽의 폭 길이가 얇을수록 방툴되는 빛의 양은 많아져서 개구율은 증가하게 되는 것이다.

정리하면, 전자종이 표시소자에 있어서 칸막이벽의 구조는 상하판과의 적층을 위해 일정한 넓이에 따른 부착력을 가져야 하고, 그러기 위해서 상기 칸막이벽은 일정한 부착력을 가질 수 있는 폭 길이를 유지해야 한다. 이와 더불어, 전자종이 표시소자는 기판, 전극, 칸막이벽으로 이루어진 각 화소공간으로부터 방출되는 빛의 투과에 의해 다양한 화상을 표시하는 것이므로, 각 화소공간으로부터 빛이 방출되는 개구율 또한 높아야 전자종이 표시소자의 고정세화가 가능한 것이다. 즉, 전자종이 표시소자에 있어서 화소공간을 구분하는 칸막이벽은 상하판과의 적층을 위해 일정한 폭 길이에 따른 부착력을 가지는 것과 동시에, 화질의 고정세화를 위해 개구율 또한 우수한 칸막이벽 형태가 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 폭이 다른 격자형태의 칸막이벽 구조를 갖는 전자종이 표시소자에 있어서, 상기 격자형태의 칸막이벽은 상협하광(上狹下廣) 형태의 폭(width)을 가진 칸막이벽과 상광하협(上廣下狹) 형태의 폭을 가진 칸막이벽이 교차로 형성된 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자를 제공하기 위한 것이다.

이를 통해 본 발명에 따라 상단부 및 하단부의 폭이 다른 형태의 칸막이벽 구조에 의해, 기판과 칸막이벽의 부착력이 거의 감소되지 않으면서도 감소된 칸막이벽 폭에 의해 개구율이 증가하고 고정세화도 가능한 전자종이 표시소자를 제조하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.

본 발명은 폭이 다른 형태의 칸막이벽이 교차로 형성되어 격자형태의 칸막이벽 구조를 갖는 전자종이 표시소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 하부기판과 상부기판; 상기 기판에 각각 내접하는 하부전극과 상부전극; 상기 하부전극과 상부전극에 당접하며 화소를 분할하여 화소공간을 형성하는 격자형태의 칸막이벽; 및 상기 화소공간에 봉입되는 다수의 대전입자가 포함되어 이루어지고, 상기 격자형태의 칸막이벽은 상협하광(上狹下廣) 형태의 폭(width)을 가진 칸막이벽과 상광하협(上廣下狹) 형태의 폭을 가진 칸막이벽이 교차로 형성된 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자이다.

여기서, 본 발명은 상단부 및 하단부의 폭이 다른 형태의 칸막이벽 구조를 특징으로 하는바, 상기 상협하광 형태의 폭을 가진 칸막이벽은 하부전극의 패터닝 형상 배열에 평행한 방향이고, 상기 상광하협 형태의 폭을 가진 칸막이벽은 하부전극의 패터닝 형상 배열에 수직한 방향인 것이 바람직하다.

더욱 구체적으로, 상기 상협하광의 폭길이는 상단의 폭길이가 하단의 폭길이보다 1.2배 내지 2배 작은 것일 수 있고, 상기 상광하협의 폭길이는 상단의 폭길이가 하단의 폭길이보다 1.2배 내지 2배 긴 것이 가능하다.

본 발명의 다른 특징으로 상기 격자형태는 정사각형 또는 직사각형 단위 형상이 가 로세로 같은 간격으로 규칙 있게 반복된 구조이고, 상기한 본 발명에 따른 대전입자는 건식방식의 충돌대전형 대전입자가 가장 바람직하여 본 발명은 충돌대전형 전자종이 표시소자에 관한 것일 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 상기 전자종이 표시소자는 상기 하부전극과 상부전극의 측벽에 화소공간을 보호하는 절연층이 더 포함된 구조도 가능하고, 상기 칸막이벽의 재질은 폴리머 수지를 포함하는 것이 바람직하며, 이러한 상기 폴리머는 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리이더술폰(PES) 및 폴리이미드 필름으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상이 선택된 유연성 있는 재료로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.

더불어서, 본 발명의 또 다른 특징은 상기 칸막이벽의 두께가 상부 및 하부 기판의 접착강도 및 개구율에 따라 10 ~ 500μm 범위 내인 것이 가능하고, 이러한 상기 칸막이벽은 포토리소그래피법, 스크린 인쇄법, 감광체 페이스트법 또는 에디티브법에 의해 형성된 것을 특징으로 할 수 있는 전자종이 표시소자에 관한 것이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참고로 하여 구체적으로 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 표시소자의 전극이 기판에 부착되는 상태를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 표시소자의 칸막이벽 구조를 나타내는 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 표시소자의 칸막이벽이 기판 및 전극에 부착되는 상태를 나타내는 사시도이다. 여기서, 도면 식별번호 1은 하부기판, 2는 하부전극, 3은 하부절연층, 4는 칸막이벽, 5는 상부전극, 6은 상부기판, 7은 상부절연층 그리고 8은 대전입자를 의미한다.

먼저, 도 3에 나타난 바와 같이 하부기판(1) 상부에 투명한 하부전극(2)과 하부절연층(3)을 차례로 형성한다. 상기 전기영동형 디스플레이 장치의 기본 전극 구조는 매트릭스 구조이므로 상기 하부전극(2)은 도 7의 우측에 도시된 바와 같은 형태를 가진다. 상기 투명한 하부전극(2)은 ITO 인 것이 바람직하며, 그 상부에 적용되는 하부절연층(3)은 생략되어도 구동에는 문제가 없으나, 대전된 입자들이 전극에 밀착되면서 전자 이동이 발생하게 되면 메모리 효과가 감소되어 새로운 전원 인가없이 영상을 오랫동안 보존하기 어려울 수 있으므로 적용되는 것이 바람직하다.

그리고, 도 4에 나타난 바와 같이 상단부 및 하단부 폭이 다른 형태의 칸막이벽이 교차로 형성되어 이루어진 격자형태의 칸막이벽(4)을 준비한다. 본 발명에 따른 전자종이 표시소자는 격자형태의 칸막이벽을 가지고 있고, 상기 격자형태의 칸막이 벽은 상협하광(上狹下廣) 형태의 폭(d'')을 가진 칸막이벽과 상광하협(上廣下狹) 형태의 폭(d')을 가진 칸막이벽이 교차로 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.

전자종이 표시소자에 있어서, 상판과 하판의 사이에 적층되는 칸막이벽(40)은 칸막이벽 상단의 일정한 넓이에 따른 상하판과의 부착력이 있어야 하므로 어느 정도의 폭을 가지고 있어야 한다. 그러나 종래의 칸막이벽은 도 2에 나타난 바와 같이 수평방향과 수직방향으로 이루어진 칸막이벽이 교차되어 격자형태를 가지고 있으면서, 상기 칸막이벽의 상단부 및 하단부 폭은 똑같은 길이로 일정한 형태를 가지고 있는 것이 일반적이었다. 종래와 같이 칸막이벽의 폭이 일정한 형태는 상기 폭이 일정하기 때문에 칸막이벽의 상단부 및 하단부는 일정한 넓이를 가지고 있어서, 부착력은 뛰어났을지라도 개구율과 고정세화를 높이기에는 한계가 있다.

그러나, 본 발명에 따라 상협하광 형태의 폭(d'')과 상광하협 형태의 다른 폭(d')을 가지는 칸막이벽에 의하는 경우 이러한 문제점을 한번에 해결할 수 있다. 본 발명에서 제안하는 칸막이벽은 다음과 같은 특징을 가지고 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 표시소자의 칸막이벽이 기판 및 전극에 부착되는 상태를 나타내는 사시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전자종이는 스트라이프상으로 패턴 되어 있는 투명한 상하부 전극과 상기 전극이 부착되어진 상하부 기판을 포함한다. 이러한 두 기판 사이에 정방형 혹은 직사각형 형상의 격자형태를 가진 칸막이벽이 존재하는 것이다.

도 5의 격자형태 칸막이벽 구조에 나타낸 바와 같이 상기 격자형태의 수평방향, 즉 하부전극의 패터닝 형상과 평행이 되는 방향을 따라서는 격벽의 폭(d'')이 작도록 되어 있고, 상기 격자형태의 수직방향, 즉 하부전극과 수직이 되는 방향을 따라서는 격벽의 폭(d')이 넓다. 격벽의 하부 쪽도 마찬가지로 하부전극의 방향에 따라 격벽의 폭이 좁거나 넓게 이루어진 것이 본 발명의 특징이다.

여기서, 상하기판과 칸막이벽의 부착은 주로 전극 패터닝의 방향과 수직으로 배치되어 있는 칸막이벽의 면을 이용한다. 이러한 본 발명에 따른 수직방향의 칸막이벽과 종래의 칸막이벽을 비교했을 때 칸막이벽 폭의 변화가 없기 때문에 부착력은 거의 변함이 없다. 그렇지만 전극 패터닝과 평행한 방향의 칸막이벽의 폭이 감소하였기 때문에, 이를 통한 가시광선의 통과가 넓어져 개구율은 증가하고 고해상도의 디스플레이 제조가 가능한 것이다. 또한, 칸막이벽으로 둘러싸인 상층과 하층의 면적은 같기 때문에 입자의 수직운동에 영향을 주지도 않는다.

즉, 전자종이 표시소자에 있어서 칸막이벽의 구조는 상하판과의 적층을 위해 일정한 크기의 부착력을 가져야 하고, 그러기 위해서 상기 칸막이벽은 일정한 부착력을 가질 수 있는 폭 길이를 유지해야 한다. 이와 더불어, 전자종이 표시소자는 기판, 전극, 칸막이벽으로 이루어진 각 화소공간으로부터 방출되는 빛의 투과에 의해 다양한 화상을 표시하는 것이므로, 각 화소공간으로부터 빛이 방출되는 개구율 또한 높아야 전자종이 표시소자의 고정세화가 가능하다. 다시 말해서, 본 발명에 따라 상단부 및 하단부의 폭이 다른 형태의 칸막이벽에 의하는 경우, 상하판 사이에 적층되는 칸막이벽은 넓은 폭 길이에 의해 종래보다 일부 감소한 크기의 부착력을 가지는 것과 동시에 좁은 폭 길이에 의해 화질의 고정세화 및 개구율 또한 우수한 효과를 달성할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명은 수평방향과 수직방향의 폭이 다른 형태의 칸막이벽 구조를 특징으로 하는바, 상기 수평방향 칸막이벽은 상협하광(上狹下廣) 형태의 폭(d'')을 가지고, 상기 수직방향 칸막이벽은 상광하협(上廣下狹) 형태의 폭(d')을 가진다. 여기서, 상기 상협하광 및 상과하협 형태는 도 6 내지 도 8에 나타난 바와 같다. 도 6은 도 5의 A-A' 부분을 나타내는 구조 단면도이고, 도 7은 도 5의 B-B' 부분을 나타내는 구조 단면도이며, 도 8은 도 5의 B-B' 부분을 나타내는 다른 형태의 구조 단면도이다.

도 6은 도 5의 A-A' 부분을 나타내는 구조 단면도로써, 본 발명에 따른 전자종이 표시소자를 수평방향으로 절단한 단면도이다. 이것은 수평방향으로 절단하였는바, 본 발명에 따른 표시소자의 수직방향 칸막이벽 형태를 나타낸다. 여기에 도시된 상기 수직방향 칸막이벽은 단면의 상단부 폭이 크고, 하단으로 갈수록 폭이 작아지는 상광하협 형태를 보여주고 있다. 바람직하게 상기 상광하협의 폭길이는 상단의 폭길이가 하단의 폭길이보다 1.2배 내지 2배 긴 것이 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 전자종이 표시소자에서 상광하협 형태를 가진 수직방향 칸막이벽은 상단부 폭이 큰 수직방향 칸막이벽을 사용함으로써 기판 및 전극과의 부착력을 향상시키는 것이다.

또한, 도 7은 도 5의 B-B' 부분을 나타내는 구조 단면도이며, 도 8은 도 5의 B-B' 부분을 나타내는 다른 형태의 구조 단면도로써, 본 발명에 따른 전자종이 표시소자를 수직방향으로 절단한 단면도이다. 이것은 수직방향으로 절단하였는바, 본 발명에 따른 표시소자의 수평방향 칸막이벽 형태를 나타낸다. 여기에 도시된 상기 수평방향 칸막이벽은 단면의 상단부 폭이 작고, 하단으로 갈수록 폭이 커지는 상협하광 형태를 보여주고 있다. 바람직하게 상기 상협하광의 폭길이는 상단의 폭길이가 하단의 폭길이보다 1.2배 내지 2배 작은 것이 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 전자종이 표시소자에서 상협하광 형태를 가진 수평방향 칸막이벽은 상단부 폭이 작은 수평방향 칸막이벽을 사용함으로써 화소공간의 크기를 넓히어 개구율을 증가시키기 위한 것이다.

그리고, 이러한 본 발명은 칸막이벽이 상하부 기판 및 상하부 전극 사이에 적층되는 전기동형 전자종이에 관한 것인바, 상기 수평방향 칸막이벽은 도 7에 나타난 바와 같이 하부전극 사이에서 기판에 바로 부착될 수 있으며, 도 8에 나타난 바와 같이 하부전극 사이 기판 위에 위치할 수도 있다. 기판의 두께에 비해 투명한 상하 부 전극의 두께는 수나노미터 크기에 불과하므로, 전극에 의한 간격 차이는 어느형태도 가능할 수 있는 것이다.

한편, 이와 같은 본 발명은 전자종이 표시소자에 있어서, 상단부 및 하단부 폭이 다른 격자형태의 칸막이벽을 특징으로 하는바, 칸막이벽 구조를 가진 모든 전자종이 표시소자에 적용될 수 있는 것이고, 칸막이벽 없이 전해질 유체에 포함된 마이크로 캡슐을 이용하는 전자종이에는 적용될 여지가 없는 것이다. 그러나, 이러한 마이크로 캡슐을 이용한 습식형 전자종이 모두에 적용이 제한되는 것은 아니고, 습식형 전자종이일지라도 칸막이벽 구조를 가지고 있는 전자종이에는 적용될 수 있으며, 본 발명에 따른 전자종이 표시소자는 대전입자가 전기영동에 의해 이동하는 건식방법의 충돌대전형 전자종이 표시소자에 적용되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따라 상기 하부전극과 상부전극에 당접하며 화소공간을 형성하는 격자형태의 칸막이벽에 있어서, 상기 격자형태는 정사각형 또는 직사각형 단위 형상이 가로, 세로 방향으로 규칙 있게 반복된 구조를 말하는 것이고, 이러한 반복구조는 같은 간격으로 규칙있게 반복된 구조가 바람직하다. 이러한 반복구조를 가진 격자형태의 칸막이벽은 가로 방향 및 세로 방향으로 배열된 칸막이벽 구조를 가지고 있으며, 본 발명에 있어서 상기 수평방향 및 수직방향이라 함은 어느 일측을 기준으로 하였을때 수평한 가로방향을 수평방향이라 하였고, 상기 일측에 수직한 세로방향을 수직방향으로 하였다. 그러므로, 본 발명에 있어서 수평방향, 수직방 향이라는 것은 기준으로 하는 어느 일측의 방향에 따라서 다르게 설정될 수 있는 것이고, 본 발명의 다른 특징은 상기 격자형태의 수직방향 칸막이벽이 상협하광의 폭길이를 가지며, 상기 격자형태의 수평방향 칸막이벽은 상광하협의 폭길이를 가지는 것도 가능한 것이다.

본 발명의 바람직한 하나의 실시형태로 하부전극의 패터닝 형상 배열을 기준으로 하는 경우, 상기 상협하광 형태의 폭을 가진 칸막이벽은 하부전극의 패터닝 형상 배열에 평행한 방향이 되고, 상기 상광하협 형태의 폭을 가진 칸막이벽은 하부전극의 패터닝 형상 배열에 수직한 방향이 되는 것이다. 본 발명에 따른 전자종이 표시소자에 있어서 상부전극과 하부전극은 수직 방향으로 배열될 수 있고, 본 발명의 바람직한 다른 하나의 실시형태는 상부전극의 패터닝 형상 배열을 기준으로 할 수도 있는 것이다. 이 경우, 상기 수직방향은 상부전극의 패터닝 형상 배열에 평행한 방향이 되고, 상기 수평방향은 상부전극의 패터닝 형상 배열에 수직한 방향이 되는 것이다.

상술한 본 발명에 따은 칸막이벽은 셀 단위를 구분하기 위한 용도로 사용되는 것이므로 그 재료는 폴리머, 무기질 소재 등이 다양하게 적용될 수 있다. 본 발명에 있어서 상기 칸막이벽을 구성하기 위한 방법으로는 포토레지스트를 이용하는 포토리소그래피 방법, 감광성 폴리머를 이용하는 방법, 미리 만들어진 재료를 잘라서 사용하는 라미네이팅 방법 등이 바람직하며, 접착의 경우 자외선 접착제와 자외선 조사 등의 방식으로 기 형성된 하판 상에 적용될 수 있다.

본 발명에 있어서, 이러한 칸막이벽용 페이스트로는 적어도 무기분체 및 수지를 함유하고, 기타로써 용제, 첨가제 등이 포함된다. 상기 무기 분체란 세라믹 분체나 유리 분체이고, 1 종 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 상기한 칸막이벽용 페이스트에 함유되는 수지는 전술한 무기 분체를 함유할 수 있고, 소정의 칸막이벽 형상을 형성할 수 있는 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 반응성 수지를 들 수 있지만, 요구되는 칸막이벽 물성을 고려하여, 분자량이 크고, 가능한 한 유리전이점(Tg)이 높은 것이 일반적이다. 예시하면, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리이더술폰(PES) 및 폴리이미드 필름으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상이 선택된 유연성 있는 재료를 들 수 있고, 특히 아크릴계, 에폭시계, 우레탄계, 폴리에스테르계가 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 상기 흰색 칸막이벽의 형상은 표시에 관한 픽셀이 사이즈에 의해 적절히 최적 설정되며 일률적으로 한정되지는 않지만, 칸막이벽의 두께는 요구되는 상하판의 접착강도를 고려하여 접촉면적을 가급적 넓게 하면 유리하다. 그러나 접촉면적에 따라서 그만큼 개구율이 낮아지는 단점도 있으므로 칸막이벽의 상부 두께는 약 10 ~ 500μm 범위 내인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 칸막이벽의 형성방법을 예시하면, 스크린 인쇄법, 샌드 블라스트 법, 감광체 페이스트법, 애디티브법을 들 수 있고, 이하에서는 구체적으로 설명한다.

스크린 인쇄법의 구체적 과정로는, (1)칸막이벽 재료가 되는 페이스트를 제작하고, (2)칸막이벽 패턴을 인쇄할 수 있는 스테인리스 메시, 폴리에스테르 메시 등으 로 이루어지는 제판을 준비한다. (3)편측의 기판 (필요에 따라 상기 서술한 전극 패턴을 형성한 기판) 위에 제판을 통하여 페이스트를 도포 전사한다. (4)가열 등에 의해 경화시킨다. (5)(3)∼(4)과정을 소정 두께(칸막이벽의 두께에 상당)가 될 때까지 반복하여 원하는 칸막이벽 형상을 제작한다. 여기에서 제판은 소정 칸막이벽 패턴을 인쇄할 수 있다면 어느 것이든 되며, 예를 들어 높은 텐션을 확보하기 위해 도금 처리한 메시, 고장력 재료 메시 등의 금속 메시, 폴리에스테르 메시, 테트론 메시 등의 화학섬유 메시, 혹은 판 프레임과 인쇄 영역 사이에 폴리에스테르 메시를 접합한 콤비네이션 타입 메시 등을 사용할 수 있다.

스크린 인쇄에는 통상의 스크린 인쇄기를 사용할 수 있으며, 상기 서술한 제판을 통하여 페이스트를 스퀴지, 스크레이퍼를 사용하여 기판 위에 전사시킨다. 이 경우, 스퀴지의 어택 각도는 10∼30도, 바람직하게는 15∼25도, 스퀴지 속도는 5∼500㎜/sec, 바람직하게는 20∼100㎜/sec, 스퀴지 인압은 0.1∼10㎏/㎠, 바람직하게는 0.5∼3㎏/㎠ 으로 하는 것이 바람직하다.

샌드 블라스트법의 구체적 과정으로는 (1)칸막이벽 재료가 되는 페이스트를 제작하고,(2)편측의 기판 (필요에 따라 상기 서술한 전극 패턴을 형성한 기판) 위에 페이스트를 도포하여, 건조 경화시킨다. (3)그 위에 드라이 필름 포토레지스트를 부착한다. (4)노광, 에칭에 의해 칸막이벽이 되는 패턴 부분만을 남긴다. (5) 레지스트가 제거된 패턴 부분을 샌드 블라스트에 의해 소정의 리브 형상이 될 때까지 에칭한다. 또한, 샌드 블라스트하는 경우에 유의해야 할 것은, 연마재에 가하는 에어 압력과 연마재의 분사량의 밸런스를 조정하여 샌드 블라스트 장치의 노즐로부터 분사되는 연마재의 직진성을 가능한 한 확보하는 것으로, 이것에 의해 연마재의 여분의 확산이 적어지기 때문에 특히 칸막이벽의 사이드 에지가 적어져, 형성되는 칸막이벽의 최종 형상이 깔끔하게 된다. 샌드 블라스트에 사용하는 연마재는, 유리비드, 탤크, 탄산칼슘, 금속분체 등도 사용할 수 있다.

감광체 페이스트법의 구체적 과정으로는 (1)감광성 수지를 함유하는 감광성 페이스트를 제작한다. (2)한쪽의 기판(필요에 따라 전술한 전극 패턴을 형성한 기판) 위에 감광성 페이스트를 도포한다. (3)포토마스크를 사용하여 칸막이벽에 상당하는 부위에만 노광하여, 감광 페이스트를 경화시킨다(필요에 따라, 목적하는 칸막이벽 높이가 될 때까지 상기 (2), (3)과정을 반복한다). (4)현상하여 비경화 부분을 제거한다. (5) 필요에 따라 경화 부분을 소성한다. 또한, 감광성 페이스트는 적어도 무기 분체, 감광성 수지, 광개시제를 함유하고, 기타로서 용제, 수지, 첨가제로 이루어진다.

애디티브법의 구체적 과정으로는 (1)기판 상에 포토레지스트 필름을 부착한다. (2)노광 에칭에 의해, 형성시키고 싶은 칸막이벽과 칸막이벽의 사이가 되는 부분에만 포토레지스트 필름을 남긴다. (3)칸막이벽 재료가 되는 페이스트를 제작하여, 경화시킨다. (4)포토레지스트 필름을 제거하여, 소정의 칸막이벽 형상을 형성한다.

이어서, 상술한 방법으로 칸막이벽이 형성된 본 발명에 따른 디스플레이 장치에는 도 13에 나타난 바와 같이 상부전극(5)과 상부기판(6)이 형성된다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 표시소자의 셀 구조를 도시한 단면도이다. 여기에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자종이 표시소자의 상판은 상부기판(6)에 투명한 상부전극(5) 및 상부절연층(7)이 형성되어 이루어지며, 하판은 하부기판(1)에 하부전극(2) 및 하부절연층(3)이 형성됨으로써 이루어지는 것이다. 여기서, 상기 상부 및 하부절연층은 생략되어도 구동에 문제가 없지만, 대전입자가 전극에 부착되어 이동하는 것을 줄이기 위해 선택되는 것이 바람직하다. 이후, 필요하다면 각 전극에 반대전압을 교변하여 반복 인가하는 것으로 대전입자(8)들을 움직여 서로 충돌시킴으로써 각각 음 혹은 향으로 대전되도록 한다.

도시된 바와 같이, 그 구조는 적어도 한편이 투명한 대향하는 상부 및 하부기판(6, 1)과, 상기 상부 및 하부기판(6, 1) 상에 소자의 구동 전압을 인가하도록 투명전극(ITO)으로 형성된 상부 및 하부전극(5, 2)과, 상기 상부 및 하부전극(5, 2) 사이에 존재하는 흑색 및 백색 대전입자(8)와, 상기 상부 및 하부기판(6, 1) 사이에서 셀과 셀을 분리시키는 칸막이벽(4)으로 이루어진다. 상기와 같은 구조로 이루어진 충돌대전형 전자종이 표시소자는 상부전극(5)과 하부전극(2)에 충분한 전압이 인가되면 인가된 전극 극성에 따라 대전되는 대전입자들(8)이 각 전극으로 끌려가도록 구성된 것이다. 또한, 도시되지는 않았지만 각 픽셀별로 적색, 녹색, 청색을 구현하기 위해 상판에 컬러필터를 구비할 수 있으며, 상기 대전입자들로부터 투과되는 광을 필터링하여 원하는 색상을 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 폭이 다른 격자형태의 칸막이벽 구조를 갖는 전자종이 표시소자에 있어서 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 하부기판과 상부기판; 상기 기판에 각각 내접하는 하부전극과 상부전극; 상기 하부전극과 상부전극에 당접하며 화소를 분할하여 화소공간을 형성하는 격자형태의 칸막이벽; 및 상기 화소공간에 봉입되는 다수의 대전입자가 포함되어 이루어지고, 상기 격자형태의 칸막이벽은 상협하광(上狹下廣) 형태의 폭(width)을 가진 칸막이벽과 상광하협(上廣下狹) 형태의 폭을 가진 칸막이벽이 교차로 형성된 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자를 제공할 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하는 경우, 종래의 전자종이 표시소자에서 칸막이벽의 폭이 일정했기 때문에 부착력은 뛰어났을지라도 개구율(Aperture)과 고정세화를 높이기에는 한계가 있었던 문제점을 해결하였다. 즉, 본 발명에 따라 상단부 및 하단부의 폭이 다른 형태의 칸막이벽 구조로 기판과 칸막이벽의 부착력이 거의 감소되지 않으면서도 감소된 칸막이벽 폭에 의해 개구율이 증가하고 고정세화도 가능한 전자종이 표시소자를 제조할 수 있는 것이다.

Claims (11)

1. 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 하부기판과 상부기판;

   상기 기판에 각각 내접하는 하부전극과 상부전극;

   상기 하부전극과 상부전극에 당접하며 화소를 분할하여 화소공간을 형성하는 격자형태의 칸막이벽; 및

   상기 화소공간에 봉입되는 다수의 대전입자가 포함되어 이루어지고,

   상기 격자형태의 칸막이벽은 상협하광(上狹下廣) 형태의 폭(width)을 가진 칸막이벽과 상광하협(上廣下狹) 형태의 폭을 가진 칸막이벽이 교차로 형성된 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 상협하광 형태의 폭을 가진 칸막이벽은 하부전극의 패터닝 형상 배열에 평행한 방향이고, 상기 상광하협 형태의 폭을 가진 칸막이벽은 하부전극의 패터닝 형상 배열에 수직한 방향인 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 격자형태는 정사각형 또는 직사각형 단위 형상이 가로세로 같은 간격으로 규칙 있게 반복된 구조인 것을 특징으로 하는 전자 종이 표시소자.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상협하광의 폭 길이는 상단의 폭길이가 하단의 폭길이보다 1.2배 내지 2배 작은 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상광하협의 폭 길이는 상단의 폭길이가 하단의 폭길이보다 1.2배 내지 2배 긴 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 대전입자는 건식방식의 충돌대전형 대전입자인 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하부전극과 상부전극의 측벽에 화소공간을 보호하는 절연층이 더 포함된 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 칸막이벽은 폴리머 수지를 포함한 것을 특 징으로 하는 전자종이 표시소자.
9. 제8항에 있어서, 상기 폴리머는 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리이더술폰(PES) 및 폴리이미드 필름으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상이 선택된 유연성 있는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 칸막이벽의 두께는 상부 및 하부 기판의 접착강도 및 개구율에 따라 10 ~ 500μm 범위 내인 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 칸막이벽은 포토리소그래피법, 스크린 인쇄법, 감광체 페이스트법 또는 에디티브법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자.

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