KR100972471B1 - Electrophoretic display and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 셀 구조를 갖는 전기 영동 디스플레이 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 영동 디스플레이 소자는, 제 1 전극이 형성된 제 1 기판, 상기 제 1 기판에 대향하며 제 2 전극이 형성된 제 2 기판; 및 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치되는 복수의 전기 영동 셀들을 포함하며, 상기 전기 영동 셀들은, 복수의 마이크로 채널들을 포함하는 격막; 상기 격막에 의해 분리되고, 상기 복수의 마이크로 채널들에 의해 서로 연통되는 제 1 및 제 2 공간들; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극에 인가되는 전위차에 의해, 상기 마이크로 채널들을 통하여 상기 제 1 공간과 상기 제 2 공간 사이를 이동하는 복수의 전기 영동 입자들을 포함한다.The present invention relates to an electrophoretic display device having a cell structure and a method of manufacturing the same. An electrophoretic display device according to an embodiment of the present invention includes a first substrate having a first electrode formed thereon, a second substrate facing the first substrate and having a second electrode formed thereon; And a plurality of electrophoretic cells disposed between the first substrate and the second substrate, wherein the electrophoretic cells comprise: a diaphragm comprising a plurality of microchannels; First and second spaces separated by the diaphragm and in communication with each other by the plurality of micro channels; And a plurality of electrophoretic particles moving between the first space and the second space through the microchannels by a potential difference applied to the first electrode and the second electrode.
Description
본 발명은 전기 영동 디스플레이 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 셀 구조를 갖는 전기 영동 디스플레이 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrophoretic display device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an electrophoretic display device having a cell structure and a method of manufacturing the same.
최근, 반도체 제조 기술과 정보 통신 기술 등의 발달에 수반하여, 휴대 전화기를 비롯한 개인용 컴퓨터, 비주얼 엔터테인먼트 시스템, 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 및 휴대용 동영상 재생 장치와 같은 전자 제품의 시장이 확대되고 있다. 이들 전자 제품에는 액정 디스플레이(LCD), 전계 방출 디스플레이(FED), 전기 영동 디스플레이(EPD), 유기ㆍ무기 발광 소자(electro-luminance device) 및 자기 볼 디스플레이와 같은 다양한 디스플레이 소자가 적용된다. In recent years, with the development of semiconductor manufacturing technology and information communication technology, the market for electronic products such as personal computers, visual entertainment systems, personal digital assistants (PDAs), and portable video reproducing apparatuses including mobile phones is expanding. These electronic products are applied with various display elements such as liquid crystal displays (LCDs), field emission displays (FEDs), electrophoretic displays (EPDs), organic / inorganic light emitting devices, and magnetic ball displays.
이들 디스플레이 소자들 중 전기 영동 디스플레이 소자는 대전된 착색 안료 입자의 분포 상태를 전기장에 의해 변경시키는 메커니즘을 이용한 장치이다. 전기 영동 디스플레이 소자는 넓은 시야각 및 낮은 소비 전력의 특성을 가지며, 가요성(flexible) 표시 장치를 쉽게 구현할 수 있어 차세대 디스플레이 장치로서 주목 을 받고 있다.Among these display elements, an electrophoretic display element is a device using a mechanism for changing the distribution state of charged colored pigment particles by an electric field. Electrophoretic display devices are attracting attention as next-generation display devices because they have a wide viewing angle and low power consumption, and can easily implement a flexible display device.
일반적으로, 전기 영동 디스플레이 소자는 한 쌍의 전극들 사이에 액상 분산 매질과 하전된 안료 입자들을 포함하는 전기 영동 분산 용액을 포함한다. 상기 전극에 인가되는 전압의 극성, 진폭, 파형, 인가 시간 및 주파수 등을 제어함으로써, 하전된 안료 입자들이 상기 전극들 중 어느 하나의 전극 측으로 이동되면서, 액상 분산 매질의 색상 또는 상기 입자의 색상이 나타나면서 소정의 정보가 화면 상에 표시된다. 전기 영동 디스플레이 소자는 전원이 제거된 상태에서도 그 화면 상에 디스플레이된 정보가 유지되는 메모리 특성을 가질 수 있는데, 이것은 분산용액과 상기 입자들과의 밀도 제어, 상기 전극의 잔류 전하 또는 상기 입자들과 전기 영동 셀의 벽 사이의 분자간력(또는 van der Waals interaction)에 의해 달성된다. In general, an electrophoretic display element comprises an electrophoretic dispersion solution comprising a liquid dispersion medium and charged pigment particles between a pair of electrodes. By controlling the polarity, amplitude, waveform, application time and frequency of the voltage applied to the electrode, the charged pigment particles are moved to one of the electrodes, so that the color of the liquid dispersion medium or the color of the particles is changed. Appears and predetermined information is displayed on the screen. The electrophoretic display element may have a memory characteristic in which the information displayed on the screen is maintained even when the power is removed, which may control density of the dispersion solution and the particles, residual charge of the electrode or the particles. This is achieved by intermolecular forces (or van der Waals interaction) between the walls of the electrophoretic cell.
그러나, 전술한 이점에도 불구하고, 종래의 전기 영동 디스플레이 소자는 상기 하전 안료 입자들의 엉김(flocculation) 및 침전(sediment)과 같은 콜로이드적 불안정성과 장시간에 걸친(long-term) 응집(agglomeration) 현상으로 인하여, 디스플레이 품질이 점차 열화될 뿐만 아니라, 상기 메모리 특성도 열화된다. 이러한 전기 영동 디스플레이 소자의 단점은 상용화에 큰 걸림돌이 되고 있다.However, in spite of the above advantages, the conventional electrophoretic display device is characterized by colloidal instability such as flocculation and sedimentation of the charged pigment particles and long-term agglomeration phenomenon. Due to this, not only the display quality deteriorates gradually, but also the memory characteristics deteriorate. The disadvantages of such electrophoretic display devices have been a major obstacle to commercialization.
이러한 문제를 해결하기 위한 기술로서, 하전된 안료 입자와 액상 분산 매질을 캡슐화한 마이크로 캡슐을 이용한 전기 영동 디스플레이 소자가 제안된 바 있다. 이에 관하여는, 미국 특허 제5,961,804 및 5,930,026에 개시되어 있다. 다른 시도로서, 마이크로 컵 구조를 갖는 전기 영동 디스플레이 소자가 제안된 바 있으며, 이에 관하여는 미국 출원 제09/518,488 및 09/759,212를 참조할 수 있다. 또 다른 시도로서, 액상 분산 매질 대신에 에어로졸 상태의 분말 입자를 이용한 토너 디스플레이 소자가 제안된 바 있으며, 이에 관하여는 미국 특허 공개 공보 제2006/0089425호를 참조할 수 있다.As a technique for solving this problem, an electrophoretic display device using a microcapsule encapsulating charged pigment particles and a liquid dispersion medium has been proposed. In this regard, US Pat. Nos. 5,961,804 and 5,930,026 are disclosed. As another attempt, an electrophoretic display device having a microcup structure has been proposed, with reference to US applications 09 / 518,488 and 09 / 759,212. As another attempt, a toner display device using aerosol powder particles instead of a liquid dispersion medium has been proposed, which may be referred to US Patent Publication No. 2006/0089425.
그러나, 전술한 종래 기술의 전기 영동 디스플레이 소자들에서도, 인쇄물과 동일한 수준의 색 대비도, 넓은 시야각, 안료 입자의 안정성 및 응답 속도의 향상은 여전히 요구되고 있다. 특히, 종래의 전기 영동 디스플레이 소자는, 동일한 공간 내에 서로 반대되는 극성으로 하전된 다른 색상을 가진 안료 입자들을 사용하기 때문에, 구동시 반대 극성의 입자들이 서로 충돌하면서, 서로 엉기게 되어 입자들의 전하량이 감쇄하거나 소멸되고, 이로 인하여 디스플레이 소자의 수명이 단축된다. However, even in the above-mentioned electrophoretic display elements of the prior art, there is still a need for improvement of the same level of color contrast, wide viewing angle, stability of pigment particles, and response speed as printed materials. In particular, since the conventional electrophoretic display device uses pigment particles having different colors charged with opposite polarities in the same space, the particles of opposite polarities collide with each other during driving, causing them to entangle with each other so that the amount of charge of the particles is increased. Attenuation or extinction, which shortens the life of the display element.
또한, 전기 영동 디스플레이 소자들이, 높은 색상 포화도와 해상도를 갖는 액정 디스플레이 소자 및 유기ㆍ무기 발광 소자와 같은 다른 디스플레이 소자와 경쟁을 하기 위해서는, 구동 전압의 문턱값을 확보하고, 계조를 구현하는 것이 바람직하다.In addition, in order for the electrophoretic display devices to compete with other display devices such as liquid crystal display devices and organic / inorganic light emitting devices having high color saturation and resolution, it is desirable to secure thresholds of driving voltages and implement gradations. Do.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전기 영동 입자의 안정성을 확보할 수 있는 전기 영동 디스플레이 소자를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 우수한 표시 품질을 확보하기 위하여 고속 응답성, 문턱값 및 계조를 제공할 수 있는 전기 영동 디스플레이 소자를 제공하는 것이다. Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide an electrophoretic display device capable of ensuring the stability of the electrophoretic particles. In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide an electrophoretic display device capable of providing high-speed response, threshold and gradation in order to secure excellent display quality.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 전술한 이점을 갖는 전기 영동 디스플레이 소자를 경제적이고, 간단한 방법으로 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a manufacturing method capable of producing an electrophoretic display device having the above-mentioned advantages in an economical and simple manner.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 전기 영동 디스플레이 소자는, 제 1 전극이 형성된 제 1 기판, 상기 제 1 기판에 대향하며 제 2 전극이 형성된 제 2 기판; 및 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치되는 복수의 전기 영동 셀들을 포함한다. 상기 전기 영동 셀들은, 복수의 마이크로 채널들을 포함하는 격막; 상기 격막에 의해 분리되고, 상기 복수의 마이크로 채널들에 의해 서로 연통되는 제 1 및 제 2 공간들; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극에 인가되는 전위차에 의해, 상기 마이크로 채널들을 통하여 상기 제 1 공간과 상기 제 2 공간 사이를 이동하는 복수의 전기 영동 입자들을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrophoretic display device including: a first substrate having a first electrode formed thereon, and a second substrate facing the first substrate and having a second electrode formed thereon; And a plurality of electrophoretic cells disposed between the first substrate and the second substrate. The electrophoretic cells may include: a diaphragm including a plurality of micro channels; First and second spaces separated by the diaphragm and in communication with each other by the plurality of micro channels; And a plurality of electrophoretic particles moving between the first space and the second space through the microchannels by a potential difference applied to the first electrode and the second electrode.
상기 전기 영동 셀들은 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 적어도 어느 하 나와 상기 격막 사이에 배치되고 화소를 정의하는 격벽을 더 포함할 수 있다. 상기 격벽들의 높이는 1 ㎛ 내지 100 ㎛ 일 수 있다. 또한, 상기 격벽들 중 적어도 하나의 단면 프로파일은, 수직형, 테이퍼형 또는 역 테이퍼형을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 격벽들 중 적어도 일부가 생략되어, 인접하는 2 이상의 상기 전기 영동 셀들이 상기 제 1 및 상기 제 2 공간 중 어느 하나를 공유할 수도 있다.The electrophoretic cells may further include a partition wall disposed between at least one of the first substrate and the second substrate and defining the pixel. The height of the partitions may be 1 μm to 100 μm. In addition, the cross-sectional profile of at least one of the partitions may have a vertical, tapered or inverse tapered shape. In some embodiments, at least some of the partitions may be omitted, such that two or more adjacent electrophoretic cells share one of the first and second spaces.
상기 격막의 두께는 1 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다. 상기 격막은 상기 격벽의 재료와 동일한 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 격막은 고분자 재료, 절연물질로 코팅된 금속 재료, 무기질 재료 또는 이들 중 2 이상의 조합, 예를 들면, 절연물질로 코팅된 금속 입자를 포함한 고분자 재료 또는 무기질 입자를 포함한 고분자 재료일 수 있으며, 상기 격막은 부직포를 포함할 수 있다. The thickness of the diaphragm may be 1 μm to 50 μm. The barrier may be formed of the same material as the material of the barrier. In some embodiments, the diaphragm may be a polymeric material, a metallic material coated with an insulating material, an inorganic material, or a combination of two or more thereof, for example, a polymeric material including an inorganic material or a polymeric material including inorganic particles. The diaphragm may include a nonwoven fabric.
상기 격막의 상기 마이크로 채널들의 폭은 5 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다. 또한, 상기 마이크로 채널들의 종횡비는 상기 복수의 전기 영동 입자들의 유동 특성을 고려하여 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 격막의 표면은 친수성 또는 소수성을 가질 수 있다. 상기 격막의 표면은 반사면 또는 배경 색상을 가질 수도 있다.The width of the microchannels of the diaphragm may be 5 μm to 50 μm. In addition, the aspect ratio of the microchannels may be determined in consideration of the flow characteristics of the plurality of electrophoretic particles. In some embodiments, the surface of the diaphragm may be hydrophilic or hydrophobic. The surface of the diaphragm may have a reflective surface or a background color.
상기 제 1 및 제 2 공간은 유전성 분산 용매 또는 유전성 가스로 충전된다. 상기 유전성 분산 용매는 투명하거나 착색된 것일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 유전성 분산 용매의 비중과 상기 복수의 전기 영동 입자들의 비중은 동일할 수 있다.The first and second spaces are filled with a dielectric dispersion solvent or dielectric gas. The dielectric dispersion solvent may be transparent or colored. In some embodiments, the specific gravity of the dielectric dispersion solvent and the specific gravity of the plurality of electrophoretic particles may be the same.
상기 복수의 전기 영동 입자들은 단일한 극성으로 하전된 입자들만을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서는, 상기 전기 영동 셀들이 전기적 중성 입자들을 더 포함할 수도 있다. 상기 복수의 전기 영동 입자들의 직경은 0.003 ㎛ 내지 10 ㎛ 일 수 있다. 상기 복수의 전기 영동 입자들은, 금속계 입자, 세라믹계 입자, 폴리머계 입자, 토너 입자, 액상 분말 또는 이들 중 2 이상의 조합, 예를 들면, 폴리머 내부에 세라믹 입자가 포함된 입자 또는 폴리머 내부에 금속계 입자가 포함된 입자일 수 있다.The plurality of electrophoretic particles may include only particles charged with a single polarity. In some embodiments, the electrophoretic cells may further comprise electrically neutral particles. The diameter of the plurality of electrophoretic particles may be 0.003 ㎛ to 10 ㎛. The plurality of electrophoretic particles may include metal particles, ceramic particles, polymer particles, toner particles, liquid powder, or a combination of two or more thereof, for example, particles containing ceramic particles in a polymer or metal particles in a polymer. It may be a particle containing.
일부 실시예에서, 상기 전기 영동 디스플레이 소자는 상기 전기 영동 셀들에 광조사를 하기 위한 광원을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 전기 영동 디스플레이 소자는 상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간 중 어느 하나에서 상기 복수의 전기 영동 입자들을 강제 분산시키기 위한 제 3 전극을 더 포함할 수도 있다. In some embodiments, the electrophoretic display element may further include a light source for irradiating the electrophoretic cells. In addition, the electrophoretic display element may further include a third electrode for forcibly dispersing the plurality of electrophoretic particles in any one of the first space and the second space.
일부 실시예에서, 상기 전기 영동 디스플레이 소자는 상기 전기 영동 셀을 구동하기 위한 능동 매트릭스층을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 전기 영동 디스플레이 소자는 멀티 컬러 구현을 위해 컬러 필터를 더 포함할 수도 있다.In some embodiments, the electrophoretic display element may further comprise an active matrix layer for driving the electrophoretic cell. In addition, the electrophoretic display device may further include a color filter to implement a multi-color.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 전기 영동 디스플레이 소자의 제조 방법은, 1 전극이 형성된 제 1 기판을 제공하는 단계; 제 1 공간을 정의하기 위해 배열된 제 1 개구 패턴들을 갖는 상부 격벽 재료층을 제공하는 단계; 제 2 공간을 정의하기 위해 배열된 제 2 개구 패턴들을 갖는 하부 격벽 재료층을 제공하는 단계; 상기 상부 격벽 채료층과 상기 하부 격벽 재료층 사이에, 상기 제 1 공간과 상기 제 2 공간을 서로 연통시키는 마이크로 채널들을 포함하는 격막 재료층을 제공하는 단계; 상기 제 1 공간과 상기 제 2 공간 내에, 복 수의 전기 영동 입자들이 분산된 유전성 분산 용매 또는 유전성 가스로 충전하는 단계; 상기 제 1 기판과 대향 배치되어, 상기 상부 격벽 재료층, 상기 하부 격벽 재료층, 상기 격막 재료층을 실링하는, 제 2 전극이 형성된 제 2 기판을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 전기 영동 디스플레이 소자의 제조 방법은 멀티 컬러 구현을 위한 컬러 필터층을 제공하는 단계를 더 수행할 수도 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrophoretic display device, the method including: providing a first substrate on which one electrode is formed; Providing a top barrier material layer having first opening patterns arranged to define a first space; Providing a lower partition material layer having second opening patterns arranged to define a second space; Providing a diaphragm material layer between the upper partition wall layer and the lower partition wall material layer, the diaphragm material layer comprising microchannels communicating the first space and the second space with each other; Filling in the first space and the second space with a dielectric dispersion solvent or dielectric gas having a plurality of electrophoretic particles dispersed therein; The method may include providing a second substrate having a second electrode disposed to face the first substrate to seal the upper partition material layer, the lower partition material layer, and the partition material layer. In some embodiments, the method of manufacturing the electrophoretic display device may further perform a step of providing a color filter layer for implementing a multi-color.
본 발명의 전기 영동 디스플레이 소자는, 전기 영동 셀 내에 배치된 격막의 마이크로 채널들을 통하여 전기 영동 입자들이 이동함으로써 콜로이드적 안정성을 확보할 수 있으며, 격막에 의해 색 대비도와 같은 표시 품질 뿐만이 아니라, 전기 영동 입자들에 임계적 거동 특성을 부여하고, 계조 표현이 가능한 전기 영동 디스플레이 소자를 제공할 수 있다. 또한, 전기 영동 입자들이 단일한 극성으로 하전된 입자만을 포함하는 경우, 장기적인 콜로이드적 안정성을 확보할 수 있는 이점이 있다. The electrophoretic display device of the present invention can secure colloidal stability by moving the electrophoretic particles through the microchannels of the diaphragm disposed in the electrophoretic cell, and electrophoresis as well as display quality such as color contrast by the diaphragm. It is possible to provide an electrophoretic display device capable of imparting critical behavior characteristics to particles and capable of expressing gradation. In addition, when the electrophoretic particles include only particles charged with a single polarity, there is an advantage in ensuring long-term colloidal stability.
또한, 본 발명의 전기 영동 디스플레이 소자의 제조 방법에 따르면, 전술한 이점을 갖는 전기 영동 디스플레이 소자를 경제적이고, 간단한 방법으로 제조할 수 있는 제조 방법을 제공할 수 있다.Moreover, according to the manufacturing method of the electrophoretic display element of this invention, the manufacturing method which can manufacture the electrophoretic display element which has the above-mentioned advantage by an economical and simple method can be provided.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the inventive concept to those skilled in the art.
이하의 설명에서 어떤 층이 다른 층의 위에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 층의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.In the following description, when a layer is described as being on top of another layer, it may be directly on top of another layer, and a third layer may be interposed therebetween. In addition, the thickness or size of each layer in the drawings is exaggerated for convenience and clarity, the same reference numerals in the drawings refer to the same elements. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" may include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. Also, as used herein, "comprise" and / or "comprising" specifies the presence of the mentioned shapes, numbers, steps, actions, members, elements and / or groups of these. It is not intended to exclude the presence or the addition of one or more other shapes, numbers, acts, members, elements and / or groups.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers, and / or parts, these members, parts, regions, layers, and / or parts are defined by these terms. It is obvious that not. These terms are only used to distinguish one member, part, region, layer or portion from another region, layer or portion. Thus, the first member, part, region, layer or portion, which will be discussed below, may refer to the second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to any particular shape of the regions illustrated herein, including, for example, variations in shape resulting from manufacturing.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 영동 디스플레이 소자(100)의 구조 및 동작 메커니즘을 도시하는 단면도들이다. 도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 격막(33)을 도시하는 평면도이다.1A and 1B are cross-sectional views showing the structure and operating mechanism of the
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 전기 영동 디스플레이 소자(100)는 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 사이에 배치되는 전기 영동 셀(30)을 포함한다. 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 상에는 서로 대향하는 제 1 및 제 2 전극(11, 21)이 각각 형성된다. 필요에 따라, 제 3 전극(미도시)이 형성될 수도 있다. 이에 관하여는 도 3a 및 3b를 참조하여 설명하도록 한다. 선택적으로는, 제 1 및 제 2 전극(11, 21) 상에 보호막(12, 22)이 형성될 수도 있다. 기판들(10, 20)은 전기 영동 디스플레이 소자(100)의 외부 표면으로서 기능할 수 있다. 1A and 1B, the
기판들(10, 20) 중 적어도 어느 하나, 예를 들면, 제 1 기판(10)은 투명하고, 다른 하나인 제 2 기판(20)은 투명하지 않을 수도 있다. 다른 실시예에서는, 제 1 및 제 2 기판(10, 20)이 모두 투명할 수도 있다. 기판들(10, 20)은 가요성을 가질 수도 있다. 이 경우, 기판들(10, 20)은 수지계 재료로 형성될 수 있다. 상기 수지계 재료는, 예를 들면, 각종 셀룰로오스계 수지; 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN)과 같은 폴리에스테르 수지; 폴리에틸렌 수지; 염화 폴리비닐 수지; 폴리카보네이트(PC); 폴리에테리 술폰(PES); 폴리에테르 에테르케톤(PEEK); 및 황화 폴리페닐렌(PPS) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 그러나, 전술한 예들은 예시적일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 전기 영동 디스플레이 소자(100)에 가요성이 요구되지 않는 경우, 기판들(10, 20)은 유리 기판, 단결정 또는 다결정 조직을 갖는 무기 재료로 형성될 수도 있다. 기판들(10, 20)의 두께는 재료 및 기능을 고려하여 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들면, 20 ㎛ 내지 1 mm, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 700 ㎛ 일 수 있다.At least one of the
제 1 및 제 2 전극(11, 12)은 도시된 바와 같이 각 전기 영동 셀(30)마다 개별적으로 할당되거나, 제 1 및 제 2 전극(11, 12) 중 어느 하나, 예를 들면, 제 1 전극(11)은 복수의 인접하는 셀들(30)에 의해 공유되는 공통 전극일 수도 있다. 제 1 및 제 2 전극(11, 12) 중 적어도 어느 하나는 투명 전극일 수 있다. 도시된 실시예에서는, 제 1 전극(11)이 투명 전극일 수 있다. 상기 투명 전극은, 예를 들면, 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide; ITO), 불화 주석 산화물(Fluorinated tin Oxide; FTO), 인듐 산화물(indium oxide; IO) 및 주석 산화물(tin oxide; SnO2)과 같은 투명한 금속 산화물, 폴리아세틸렌(polyacetylene)과 같은 투명한 도전성 수지 또는 도전성 금속 미립자를 함유하는 도전성 수지 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다.The first and
전기 영동 셀(30)은 상부 및 하부 격벽(partition wall 또는 rib; 31, 32)을 포함한다. 이들 격벽(31, 32)은 격벽 재료막을 형성한 후, 스크린 프린팅, 샌드블라스트, 그라비아 인쇄 또는 포토리소그래피 공정에 의해 상기 격벽 재료막을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 또는, 이들 격벽(31, 32)은 그리드 형태로 천공된 필름 형태의 격벽 재료층으로부터 제공될 수도 있다. 상기 격벽 재료층에 관하여는 도 5를 참조하여 후술하도록 한다. 이들 격벽은, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트와 같은 고분자 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 격벽은 세라믹과 같은 절연성 무기 재료 또는 절연물질로 코팅된 금속 재료 또는 전술한 재료들 중 2 이상의 조합, 예를 들면, 절연물질로 코팅된 금속 입자를 포함한 고분자 재료 또는 무기질 입자를 포함한 고분자 재료로 형성될 수 있다.The
상부 격벽(31)에 의해 전기 영동 디스플레이 소자(100)의 화소가 정의된다. 상부 격벽(31)에 의해 정의되는 화소는 원형, 타원형, 삼각형, 사각형 또는 오각형과 같은 다각형을 가질 수 있으며, 이들 격벽들(31)은 그리드, 벌집, 라인 타입으로 배열될 수 있다. 하부 격벽(32)은 상부 격벽(31)과 동일하거나 다른 형태를 가질 수 있다. The
격벽들(31, 32)의 폭(w1, w2) 및/또는 높이(h1, h2)는 기계적ㆍ광학적 특성 및/또는 전기 영동 입자들(S)의 유동 특성을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 이들 격벽(31, 32)의 폭(w1, w2)은 2 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있다. 이들 격벽(31, 32)의 높이(h1, h2)는 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는, 20 ㎛ 내지 40 ㎛일 수 있다. 상부 격벽(31)과 하부 격벽(32)의 높이(h1, h2)는 동일하거나 다를 수 있다. The widths w1 and w2 and / or the heights h1 and h2 of the
일부 실시예에서, 격벽들(31, 32)의 단면 프로파일은 실질적으로 수직할 수 있다. 또는, 도시된 바와 같이, 상부 격벽(31)의 단면 프로파일은 폭(w1)이 관측면(viewing side) 쪽으로 점차 증가되는 역 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상부 격벽(31)의 단면 프로파일은 폭(w1)이 관측면(viewing side) 쪽으로 점차 감소되는 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 하부 격벽(32)도 상부 격벽(31)에 관하여 예시된 바와 같은, 다양한 단면 프로파일을 가질 수 있다. In some embodiments, the cross-sectional profile of the
전기 영동 셀(30)은 상부 격벽(31)과 하부 격벽(32) 사이에 격막(diaphragm 또는 membrane; 33)을 포함한다. 격막(33)은 평탄한 층 구조를 가질 수 있다. 격막(33)의 두께(t)는 1 ㎛ 내지 50 ㎛, 바람직하게는, 10 ㎛ 내지 40 ㎛ 이다. 격막(t)은 격벽(31, 32)의 재료와 동일하거나 다른 재료로 형성될 수 있다. 격막(33)은 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트 및 폴리이미드와 같은 고분자 물질, 절연물질로 코팅된 금속 재료, 세라믹과 같은 무기질 재료 또는 이들 중 2 이상의 조합, 예를 들면, 절연물질로 코팅된 금속 입자를 포함한 고분자 재료 또는 무기질 입자를 포함한 고분자 재료로 형성될 수 있다. 또는, 격막(2)은 부직포로 형성될 수도 있다. The
격막(33)은 전기 영동 입자들(S)이 통과할 수 있는 복수의 마이크로 채널들(h)을 포함한다. 마이크로 채널들(h)은 원형, 타원형 또는 삼각형, 사각형 및 육각형과 같은 임의의 다각형 패턴을 가지는 관통구이며, 그리드 또는 어레이 형태로 배열될 수 있다. 예를 들면, 격막(33)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 원형 관통구(h)를 가지며, 관통구(h)는 규칙적으로 배열될 수 있다. 격막(33)의 표면(33a) 상에 도시된 점선은 상부 격벽(31)이 배치되는 영역(31A)을 도시한다. 도시된 격벽 영역(31A)은 사각형을 갖는 화소를 예시하고 있다. 마이크로 채널들(h)은 격막 재료층에 대하여 포토리소그래피 공정, 습식 또는 건식 식각 공정, 스크린 프린트, 드릴 비트, 임프린트(imprint), 소프트리소그래피(softlithography) 또는 레이저 드릴링 공정에 의하여 패터닝함으로써 형성될 수 있다.The
격막 표면에 대한 마이크로 채널들(h)의 면적비는 대비도와 같은 표시 품질을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 마이크로 채널들(h)의 종횡비(aspect ratio, 즉, a(깊이)/b(폭))는 전기 영동 입자들(S)의 유동 특성을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 채널들(h)의 종횡비가 클수록, 전기 영동 입자들(S)이 마이크로 채널들(h)을 통과하는 것은 어려워진다. 역으로, 상기 종횡비가 작아지면, 전기 영동 입자들(S)이 마이크로 채널들(h)을 통과하는 것은 쉬워진다. 마이크로 채널들(h)의 폭(b)은 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 바람직하게는, 10 ㎛ 내지 35 ㎛이며, 상기 종횡비는 1/50 내지 10일 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐 본 발명이 이 에 제한되는 것은 아니다.The area ratio of the microchannels h to the diaphragm surface may be determined in consideration of display quality such as contrast. In addition, the aspect ratio (ie, a (depth) / b (width)) of the microchannels h may be determined in consideration of flow characteristics of the electrophoretic particles S. For example, the larger the aspect ratio of the microchannels h, the more difficult it is for the electrophoretic particles S to pass through the microchannels h. Conversely, as the aspect ratio becomes smaller, it becomes easier for the electrophoretic particles S to pass through the microchannels h. The width b of the microchannels h is 5 μm to 50 μm, preferably 10 μm to 35 μm, and the aspect ratio may be 1/50 to 10. However, this is merely illustrative and the present invention is not limited thereto.
상기 종횡비에 따른 전기 영동 입자들(S)의 유동 특성으로 인하여, 격막(33)은 전기 영동 입자들(S)의 임계적(threshold) 거동이 가능하게 할 수 있다. 이것은 디스플레이된 화상 정보의 대비도가 현저히 향상될 수 있음을 의미한다. 즉, 격막(33)의 마이크로 채널들(h)은 전기 영동 셀(30)에 인가되는 전위차에 따라 전기 영동 입자들(S)의 거동을 제한할 수 있다. 전술한 임계적 거동과 그 제한은 구동 전압의 문턱값과 계조 표현을 가능하게 할 수 있으며, 그 결과, 전기 영동 디스플레이 소자들의 색상 포화도와 해상도가 개선될 수 있다.Due to the flow characteristics of the electrophoretic particles S according to the aspect ratio, the
격막(33)의 표면(33a)은 사용되는 전기 영동 입자들(S)의 콜로이드적 안정성과 유동 특성을 고려하여, 친수성 또는 소수성을 가질 수 있다. 또한, 격막(33)의 표면(33a)은, 광학적 관점에서, 반사면을 제공할 수 있다. 상기 반사면은 전력의 소모 없이 전기 영동 디스플레이 소자(100)의 휘도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 다른 실시예에서, 격막(33)의 표면(33a)는 백색 또는 후술하는 전기 영동 입자들(S)의 색상과 대비되는 배경 색상(background color)을 제공할 수도 있다.The
전기 영동 셀(30) 내에는, 격막(33)에 의해 분리된 제 1 및 제 2 공간(V1, V2)이 형성된다. 제 1 및 제 2 공간(V1, V2)은 격막(33)의 마이크로 채널들(h)에 의해 서로 연통된다. 제 1 및 제 2 공간(V1, V2)은 유전성 분산 용매(dielectric dispersion liquid)로 충전될 수 있다. 상기 유전성 분산 용매의 점성과 유전 상수는 전기 영동 입자들(S)의 이동성을 고려하여 결정될 수 있다. 상기 유전성 분 산 용매의 유전 상수는 약 1 내지 약 30일 수 있으며, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 5일 수 있다. In the
적합한 유전성 분산 용매의 예로서, decahydronaphthalene(DECALIN), 5-ethylidene-2-norbornene, 지방산 에스테르 및 파라핀유와 같은 탄화수소를 함유한 용매, 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), phenylxylylylethane, dodecylbenzene 및 alkylnaphtalene과 같은 방향족 탄화 수소를 함유한 용매, perfluorodecalin, perfluorotoluene, perfluoroxylene, dichlorobenzotrifluoride, 3,4,5-trichlorobenzotrifluoride, chloropentafluro-benzene, dichlorononane 및 pentachlorobenzene과 같은 할로겐화 용매가 사용될 수 있다. 이들 용매은 예시적일 뿐, 이에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다. Examples of suitable dielectric dispersion solvents include solvents containing hydrocarbons such as decahydronaphthalene (DECALIN), 5-ethylidene-2-norbornene, fatty acid esters and paraffin oils, toluene, xylene, phenylxylylylethane, dodecylbenzene and alkylnaphtalene; Solvents containing such aromatic hydrocarbons, halogenated solvents such as perfluorodecalin, perfluorotoluene, perfluoroxylene, dichlorobenzotrifluoride, 3,4,5-trichlorobenzotrifluoride, chloropentafluro-benzene, dichlorononane and pentachlorobenzene can be used. These solvents are exemplary only, and the present invention is not limited thereby.
상기 유전성 분산 용매는 투명하거나, 전기 영동 입자들(S)의 색상과 대비되는 색상을 가질 수도 있다. 유전성 분산 용매를 착색하기 위하여, 염료 또는 안료가 첨가될 수 있다. 예를 들면, 비이온성 아조(azo), 안드라퀴논(anthraquinone), 프타로시아닌(phthalocyanine)과 같은 염료 또는 안료가 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 공간(V1, V2)은, 건식 전기 영동 디스플레이 소자를 구현하기 위해 질소 또는 공기와 같은 유전 분산 가스(dielectric dispersion gas)로 충전될 수도 있다.The dielectric dispersion solvent may be transparent or have a color that contrasts with the color of the electrophoretic particles (S). To color the dielectric dispersion solvent, dyes or pigments may be added. For example, dyes or pigments such as nonionic azo, andhraquinone, phthalocyanine can be used. In another embodiment, the first and second spaces V 1 , V 2 may be filled with a dielectric dispersion gas, such as nitrogen or air, to implement a dry electrophoretic display device.
상기 유전성 분산 용매 또는 유전 분산 가스 내에, 단일한 극성으로 하전된 전기 영동 입자들(S)이 분산된다. 전기 영동 입자들(S)은 영구 대전되거나, 마찰 등에 의해 가역적으로 대전될 수 있는 미립자이다. 전기 영동 셀(30) 내에 단일한 극성의 전하를 갖는 전기 영동 입자들이 현탁된 경우, 서로 다른 극성의 전하를 갖는 전기 영동 입자를 모두 갖는 전기 영동 셀에 비하여, 상기 입자들의 엉김 및 침전과 같은 콜로이드적 불안정성과 장시간에 걸친 응집 현상이 효과적으로 개선될 수 있다.In the dielectric dispersion solvent or the dielectric dispersion gas, electrophoretic particles S charged with a single polarity are dispersed. The electrophoretic particles S are fine particles that can be permanently charged or reversibly charged by friction or the like. When electrophoretic particles having a single polarity of charge are suspended in the
그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라, 전기 영동 셀(30) 내에 전기적으로 중성인 입자들(미도시)이 함께 존재할 수도 있다. 상기 중성 입자들은 하전된 전기 영동 입자들(S)과 충돌하면서 전기 영동 입자들(S)의 거동을 제어하거나, 콜로이드적 안정성에 기여할 수 있다. 또는, 전기 영동 입자(S)의 비중과 유전성 분산 용매의 비중을 실질적으로 동일하게 함으로써, 상기 입자들의 엉김, 침전 및 응집 현상을 개선할 수도 있다.However, the present invention is not limited thereto, and if necessary, electrically neutral particles (not shown) may be present in the
전기 영동 입자들(S)의 직경은 0.003 ㎛ 내지 10 ㎛, 바람직하게는 0.03 ㎛ 내지 3 ㎛일 수 있다. 전기 영동 입자들(S)은 금속계 입자, 세라믹계 입자 및 폴리머계 입자, 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 입자, 예를 들면, 폴리머 내부에 세라믹 입자가 포함된 입자 또는 폴리머 내부에 금속계 입자가 포함된 입자일 수 있다. 또는, 전기 영동 입자들(S)은 당해 기술 분야에 잘 알려진 바와 같이, 수지와 안료의 결합체로 형성된 토너 입자일 수 있다. 또는, 전기 영동 입자들(S)은 입자성과 액체성을 모두 갖는 중간적 성질의 액상 분말(liquid powder)일 수도 있다. 상기 액상 분말은 예를 들면, 일본 동경 소재의 브리지스톤사(Bridgestone, Corporation)로부터 상업적으로 입수할 수 있다. The diameter of the electrophoretic particles S may be 0.003 μm to 10 μm, preferably 0.03 μm to 3 μm. Electrophoretic particles (S) are metal particles, ceramic particles and polymer particles, particles consisting of a combination of two or more of these, for example, particles containing ceramic particles in the polymer or metal particles in the polymer May be particles. Alternatively, the electrophoretic particles S may be toner particles formed of a combination of a resin and a pigment, as is well known in the art. Alternatively, the electrophoretic particles S may be a liquid powder of intermediate nature having both particle and liquidity. The liquid powder is commercially available, for example, from Bridgestone, Corporation, Tokyo, Japan.
전기 영동 입자들(S)은 암(dark) 표시를 위한 차광성 입자일 수 있다. 또는, 전기 영동 입자들(S)은 배경 색상과 대비되는 정보를 표시하기 위해, 예를 들면, 백색, 또는 흑색과 같은 유색 입자일 수 있다. 또는, 컬러 표현이 가능한 전기 영동 표시 소자를 구현하기 위해, 전기 영동 입자들(S)은 적색, 녹색 및 청색 또는 사이안색, 마젠타색 및 황색 등의 색상을 가질 수도 있다.The electrophoretic particles S may be light blocking particles for dark display. Alternatively, the electrophoretic particles S may be colored particles such as white or black, for example, to display information contrasting with the background color. Alternatively, in order to implement an electrophoretic display device capable of color expression, the electrophoretic particles S may have colors such as red, green, and blue or cyan, magenta, and yellow.
유색의 전기 영동 입자들(S)은 그 내부 또는 표면 상의 색상 발현 물질에 의해 구현될 수 있다. 상기 색상 발현 물질은 염료 및 안료일 수 있다. 그러나, 이들 예들은 예시적일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 전기 영동 입자들(S)은 그 내부 또는 표면 상에 형광 또는 인광 물질을 포함할 수도 있다. 상기 형광 또는 인광 물질은 예를 들면, 각종 알칼리토금속의 산화물, 황화물, 질화물 또는 이들의 혼합 조성물일 수 있다.Colored electrophoretic particles S may be embodied by color expression materials on or inside the surface. The color expression material may be a dye and a pigment. However, these examples are illustrative only and the present invention is not limited thereto. For example, the electrophoretic particles S may include fluorescent or phosphorescent materials therein or on their surfaces. The fluorescent or phosphorescent material may be, for example, oxides, sulfides, nitrides, or mixtures thereof of various alkaline earth metals.
전기 영동 입자들(S)은 고유의 전하를 갖는 염료 및 안료에 의해 하전될 수 있다. 또는, 이온성 또는 비이온성의 계면 활성제와 같은 전하 조절제(charge control agent)를 첨가함으로써 전기 영동 입자들(S)을 하전시킬 수도 있다. 또는, 전기 영동 입자들(S)은 유전성 분산 용매 내에 현탁되면서 하전될 수도 있다.The electrophoretic particles S may be charged by dyes and pigments having inherent charges. Alternatively, the electrophoretic particles S may be charged by adding a charge control agent such as an ionic or nonionic surfactant. Alternatively, the electrophoretic particles S may be charged while suspended in the dielectric dispersion solvent.
다시 도 1a 및 도 1b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 영동 셀(30)의 동작 메커니즘에 대하여 상술한다. 설명의 편의를 위하여, 전기 영동 셀(30)의 흑백 표시를 위한 동작 관점에서 상술하기로 한다. 흑백 표시 동작을 위하여, 전기 영동 입자들(S)은 +로 대전된 흑색 하전 입자이고, 격막(2)의 표면(2a)은 전기 영동 입자들(S)의 흑색과 대비되는 백색 표면이며, 제 1 및 제 2 공간(V1, V2)은 투명한 유전성 분산 용매가 충전된 것으로 가정할 수 있다.Referring again to FIGS. 1A and 1B, the operation mechanism of the
도 1a를 참조하면, 제 1 전극(11)에 양의 전위가 인가되고, 제 2 전극(21)에 음의 전위가 인가되면, 유전성 분산 용매에 분산된 전기 영동 입자들(S)는 제 2 공간(V2) 내로 빠르게 이동하여, 제 2 전극(21) 상에 부착된다. 전원이 제거된 상태에서도 분자간력에 의해 전기 영동 입자들(S)의 분포 상태가 유지될 수 있다. 이 경우, 제 1 기판(10)을 통하여 제 1 공간(V1) 내부로 입사한 광(R1)은 격막(33)의 표면(33a)으로부터 반사된다. 이러한 상태에서, 전기 영동 셀(30)은 관찰자에게 백색으로 표시된다.Referring to FIG. 1A, when a positive potential is applied to the
도 1b를 참조하면, 반대로 제 1 전극(11)에 음의 전위가 인가되고, 제 2 전극(21)에 양의 전위가 인가되면, 제 2 공간(V2)에 누적된 전기 영동 입자들(S)은 격막(33)의 마이크로 채널들(h)을 통과하여 제 1 공간(V1)으로 이동한다. 제 1 공간(V1)으로 이동된 전기 영동 입자들(S)은 제 1 전극(11) 상에 부착된다. 이 경우, 제 1 기판(10)을 통과한 광(R2)은 전기 영동 입자들(S)에 의해 차단되거나 흡수된다. 이 경우, 전기 영동 셀(30)은 관찰자에게 흑색으로 표시된다. 또한, 전원이 제거된 상태에서도, 제 1 기판(B1)과 전기 영동 입자들(S) 사이의 분자간력에 의해 전기 영동 입자들(S)의 분포 상태가 유지되므로, 표시 정보는 그대로 유지될 수 있다.Referring to FIG. 1B, when a negative potential is applied to the
상술한 바와 같이, 관찰자 측(viewing side)에 배치되는 제 1 공간(V1)은 화 소 구성에 실질적인 기여를 하는 광학 활성 공간(optical active space)임을 알 수 있다. 이와 대조적으로, 격막(33)을 기준으로 제 1 공간(V1)과 반대 쪽에 배치되는 제 2 공간(V2)은 전기 영동 입자들(S)이 감춰질 수 있는 입자 저장 공간일 수 있다. 상기 입자 저장 공간은 격막(33)에 의해 전기 영동 셀(30)의 외부로부터 입사되는 유해한 자외선 등을 차단하여 전기 영동 입자들(S)의 변색과 이로 인한 표시 품질의 열화를 방지 또는 감소시킬 수 있다.As described above, it can be seen that the first space V 1 disposed on the viewing side is an optical active space that contributes substantially to the pixel configuration. In contrast, the second space V 2 disposed opposite to the first space V 1 based on the
선택적으로, 전기 영동 디스플레이 소자(100)는 제 2 기판(20) 측에, 전기 영동 셀들(30)에 광조사를 하기 위한 광원(40)을 더 포함할 수도 있다. 광원(40)은, 예를 들면, 유기 발광 다이오드(OLED), 무기 발광 다이오드 또는 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL)일 수 있다. 광원(40)으로부터 출사된 광은 제 2 공간(V2)을 투과하여, 제 1 공간(V1)으로 입사될 수 있다. 또한, 상기의 경우 상부 및 하부 격벽(31, 32)과 격막(33) 중 적어도 어느 하나는 현광 또는 인광 재료를 포함할 수 있다. 이 경우에 격벽들(31, 32)과 격막(33)은 한 종류 이상의 형광 재료를 포함할 수 있다.Optionally, the
전술한 실시예들에서는, 제 1 기판(10) 측이 화상 정보를 표시하는 화면을 제공했으나, 당업자에게 있어서, 별도의 기술을 부가하지 않고서도 제 2 기판(20) 측도 화면을 제공할 수 있음은 자명하다. 이 경우, 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 양측에 정보가 표시되는 양면 디스플레이 소자를 제공할 수도 있다.In the above-described embodiments, the
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 영동 전기 영동 디스 플레이 소자(200)의 구조 및 동작 메커니즘을 단면도들이다. 이들 도면의 구성 부재 중 도 1a 및 도 1b의 구성 부재와 동일한 참조 부호를 구성 부재는 도 1a 및 도 1b를 참조하여 상술한 개시 사항을 참조할 수 있다. 도시된 실시예에 따른 전기 영동 셀들(30)은 제 1 공간(V1)과 제 2 공간(V2)이 일대일로 대응되지 아니하는 점에서 도 1a 및 도 1b에 도시된 전기 영동 디스플레이 소자(100)와 상이하다.3A and 3B are cross-sectional views illustrating the structure and operation mechanism of the electrophoretic
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 전기 영동 디스플레이 소자(200)는 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 사이에 배치되는 전기 영동 셀(30)을 포함한다. 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 상에는 서로 대향하는 제 1 및 제 2 전극(11, 21)이 각각 형성된다. 제 1 전극(11)은 전기 영동 셀들(30)마다 개별적으로 할당되거나, 도시된 실시예와 같이 공통 전극일 수 있다. 제 2 전극(21a)은 각 전기 영동 셀들(30)마다 개별적으로 제공될 수 있다. 제 1 전극(11)이 공통 전극인 경우, 제 1 전극(11)과 각각의 제 2 전극(21a) 사이에 유기되는 전계에 의해 전기 영동 입자들(S)이 이동하여 정보를 표시하게 된다. 소정의 화면 정보를 표시하기 위한 전기 영동 셀들(20)의 동작 메커니즘은 도 1a 및 도 1b를 참조하여 개시한 사항을 참조할 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B, the
전기 영동 셀(30)은 상부 및 하부 격벽(31, 32)을 포함한다. 상부 격벽(31)에 의해 전기 영동 표시 소자(200)의 화소가 정의된다. 상부 격벽(31)에 의해 정의되는 화소는 사각형, 삼각형, 직선형, 원형 또는 벌집 형을 가지며, 이들은 어레이 또는 그리드 형태로 배열될 수 있다. The
도시된 실시예에서, 하부 격벽(32)은, 도 1a 및 도 1b와 달리, 인접하는 전기 영동 셀들(30) 사이에서 생략될 수 있다. 그에 따라, 전기 영동 디스플레이 소자(200)에서는, 제 1 공간(V1)은 각 전기 영동 셀마다 할당되지만, 제 2 공간(V2)은 서로 인접하는 2 개의 전기 영동 셀들에 의하여 공유될 수 있다. 필요에 따라, 제 2 공간(V2)은 3 개 이상의 인접하는 전기 영동 셀들(30)에 의하여 공유될 수도 있다. 결과적으로, 전기 영동 입자들(S)도 인접하는 전기 영동 셀들(30)에 의해 공유된다. In the illustrated embodiment, the
일부 실시예에서, 전기 영동 디스플레이 소자(200)는 제 2 공간(V2) 내에서 전기 영동 입자들(S)을 강제 분산시키기 위한 제 3 전극(21c)을 가질 수 있다. 예들 들면, 제 3 전극(21b)은 도시된 바와 같이 제 2 기판(20) 상에 형성되어, 제 2 전극들(21a)과 동일 평면상에 존재할 수 있다. 또한, 제 3 전극(21b)은 제 2 전극들(21a) 사이에 배치될 수 있다. 제 2 전극들(21a)과 제 3 전극(21b) 사이에 예를 들면, 약 120 hz 이상의 주파수를 갖는 교류 전압을 인가하면, 전기 영동 입자들(S)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제 2 전극(21a)과 제 3 전극(21b) 상에서 왕복 이동하면서 강제 분산된다. 그 결과, 전기 영동 입자들(S)에서 나타나는 엉김 및 침전과 같은 콜로이드적 불안정성과 장시간에 걸친 응집 현상은 제거되거나 개선할 수 있으며, 균일한 분산 상태를 유도할 수도 있다.In some embodiments, the
도 4a 내지 4d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 멀티 컬러 전기 영동 디스플레이 소자들(300, 400, 500, 600)을 도시하는 단면도이다. 도시된 실시예들에 서, 제 2 기판(20)은 화소 전극으로 기능하는 제 2 전극(22)에 전압을 인가하기 위한 구동 소자층(AML)를 포함할 수 있다. 구동 소자층(AML)은, 대형화에 유리하고 계조 표시가 가능한 능동 매트릭스를 구현할 수 있는 박막 트랜지스터들(thin film transistor; TFT)을 포함할 수 있다.4A through 4D are cross-sectional views illustrating multi-color
상기 박막 트랜지스터는 제 2 기판 상에 형성된 채널 영역(CH) 및 소오스/드레인 영역(S/D)을 구비하는 반도체층(2) 및 반도체층(2) 상에 순차적으로 적층된 게이트 절연막(3) 및 게이트 전극(4)을 포함할 수 있다. 반도체 층(2)은 비정질 실리콘 또는 폴리실리콘일 수 있다. 또는, 반도체 층(2)은 유기 반도체 재료일 수도 있다. 유기 반도체 재료의 예로는, 펜타신(pentacene) alc 폴리티오펜(polythiophene)과 같은 올리고머가 있다. 유기 반도체 재료는 잉크젯 프린팅 등에 의해 형성될 수 있으므로, 박막 트랜지스터를 경제적으로 제조할 수 있는 이점이 있다. 전술한 반도체 층(2)의 재료는 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시예에서는, 제 2 기판(20)과 반도체층(2) 사이에 버퍼층인 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막과 같은 하지층(1)이 형성될 수도 있다. The thin film transistor includes a
게이트 전극(4) 상에는, 플라즈마 CVD법 등에 의해 형성된 실리콘 산화막 등으로 이루어진 층간 절연막(5)이 형성될 수 있다. 층간 절연막(5) 상에는 반도체층(2) 내에 형성된 소오스/드레인 영역(S/D)에 전기적으로 연결되는 소오스/드레인 전극(6)이 형성될 수 있다. 소오스/드레인 전극(6) 상에는 실리콘 질화막과 같은 패시베이션막(7)이 형성된다. On the
패시베이션막(7) 상에는, 복수의 제 2 전극들(21)이 화소 단위(PX1, PX2, PX3)로 이격되어 나란히 배열될 수 있다. 제 2 전극(21)은 패시베이션막(7) 내에 형성된 비아(8)를 통하여, 소오스/드레인 전극(6)에 전기적으로 연결될 수 있다. 패시베이션막(7) 상에는 제 2 전극(21)을 보호하기 위한 보호층(22)이 형성되고, 보호층(22) 상에는 화소(PX1, PX2, PX3)를 구성하는 전기 영동 셀들(30)이 배치된다.On the
통상적으로 소형 디스플레이 소자의 경우, 수동 매트릭스(passive matrix)를 통하여 구동되지만, 대형 디스플레이 소자의 경우, 수동 매트릭스는 적합하지 않다. 게이트 전극(4)과 소오스/드레인 전극(6)이 복수의 행들 × 복수의 열들로 이루어진 어레이 형태로 배치되면, 주소 접근이 가능한 능동 매트릭스(active matrix) 구동을 구현할 수 있다. 그에 따라, 전기 영동 디스플레이 소자(300)의 대면적화가 가능해진다.Typically for small display devices, it is driven through a passive matrix, but for large display devices, a passive matrix is not suitable. When the
게이트 전극(4)에는 주사 신호선(미도시)이 연결되고, 소오스/드레인 전극(6)에는 영상 신호선(미도시)이 연결될 수 있다. 제 2 전극(21)은 드레인 전극(6)으로부터 데이터 전압을 수신하고, 상기 데이터 전압이 인가된 제 2 전극(21)은 공통 전압이 인가된 제 1 전극(11)과 함께 각 전기 영동 셀(30)에 전계를 형성한다. 상기 전계에 의해, 격막(33)의 마이크로 채널(h)을 통하여 전기 영동 입자들(S)이 제 1 전극(11) 또는 제 2 전극(21)으로 이동함으로써, 가색법 또는 감색벅에 의해 소정의 컬러 화상을 표시하게 된다. 일부 실시예에서, 제 2 기판(20)은 발광 부재(미도시)를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 제 2 전극(21) 상에, OLED와 같은 발광 부재가 배치될 수도 있다Scan signal lines (not shown) may be connected to the
도 4a를 참조하면, 각 전기 영동 셀들(30)의 제 1 및 제 2 공간(V1, V2)에 투명한 유전성 분산 매질 또는 유전성 가스가 충전될 수 있다. 멀티 컬러 구현을 위해, 각 전기 영동 셀(30)의 전기 영동 입자들(S)은 서로 다른 색상, 예를 들면, 적색, 녹색 및 청색, 또는 사이안색, 마젠타색 및 황색 등의 색상을 가질 수 있다. 도시된 실시예에서, 전기 영동 입자들(S)은 각 화소(PX1, PX2, PX3) 별로 각각, 적색, 녹색 및 청색 입자들이며, 격막(33)의 표면(33a)은 백색 또는 흑색과 같은 배경 색상을 가질 수 있다. 도시된 실시예와 같이, 전기 영동 입자들(S)이 분포하는 경우, 화면은 녹색으로 나타난다.Referring to FIG. 4A, a transparent dielectric dispersion medium or a dielectric gas may be filled in the first and second spaces V 1 and V 2 of the respective
도 4b를 참조하면, 각 전기 영동 셀들(30)의 제 1 및 제 2 공간(V1, V2)에 유색의 유전성 분산 매질 또는 유전성 가스가 충전될 수 있다. 예를 들면, 유전성 분산 매질을 사용한 경우, 각 화소(PX1, PX2, PX3)별로 적색, 녹색 및 청색 염료를 첨가하여 상기 유전성 분산 매질을 적색, 녹색 및 청색으로 착색시킬 수 있다. 전기 영동 입자들(P)은 백색 또는 흑색일 수 있다. 도시된 실시예와 같이, 전기 영동 입자들(S)이 분포하는 경우, 화면은 사이안색으로 나타난다.Referring to FIG. 4B, a colored dielectric dispersion medium or a dielectric gas may be filled in the first and second spaces V 1 and V 2 of each of the
도 4c를 참조하면, 각 전기 영동 셀들(30)의 제 1 및 제 2 공간(V1, V2)에 투명한 유전성 분산 매질 또는 유전성 가스가 충전될 수 있다. 멀티 컬러 구현을 위해, 각 전기 영동 셀(30)의 격막(33)은 서로 다른 색상, 예를 들면, 적색, 녹색 및 청색, 또는 사이안색, 마젠타색 및 황색 등의 배경 색상을 가질 수 있다. 도시된 실시예에서, 전기 영동 셀(30)의 격막(33)은 각 화소(PX1, PX2, PX3) 별로 각 각, 적색, 녹색 및 청색의 배경 색상을 가지며, 전기 영동 입자들(S)은 백색 또는 검정색일 수 있다. 도시된 실시예와 같이, 전기 영동 입자들(S)이 분포하는 경우, 화면은 마젠타색으로 나타난다.Referring to FIG. 4C, a transparent dielectric dispersion medium or a dielectric gas may be filled in the first and second spaces V 1 and V 2 of each of the
도 4d를 참조하면, 각 전기 영동 셀들(30)의 제 1 및 제 2 공간(V1, V2)에 투명한 유전성 분산 매질 또는 유전성 가스가 충전될 수 있다. 멀티 컬러 구현을 위해, 전기 영동 디스플레이 소자(600)는 컬러 필터(50)를 포함할 수도 있다. 컬러 필터(50)는, 예를 들면, 제 1 기판(10)의 외부 표면에, 또는 도시된 바와 같이, 전기 영동 셀(30)과 제 1 기판(10) 사이에 배치될 수도 있다. 또는, 전기 영동 디스플레이 소자(600)가 발광 부재(미도시)를 포함하는 경우, 구동 소자층(AML) 상에 컬러 필터(50)를 배치함으로써, 구동 소자 및 데이터 배선과 컬러 필터 사이의 오정렬 문제가 개선된 컬러 필터 온 어레이(Color Filter On Array; COA) 타입의 전기 영동 디스플레이 소자가 얻어질 수도 있다. 또는, 컬러 필터(40)가 충분한 기계적 강도를 가진 경우, 컬러 필터(40) 자체가 기판(10, 20)을 구성할 수도 있다.Referring to FIG. 4D, transparent dielectric dispersion medium or dielectric gas may be filled in the first and second spaces V 1 and V 2 of each of the
컬러 필터(50)는 가색법 또는 감색법에 의해 컬러를 구현할 수 있다. 도시된 실시예에서는, 컬러 필터(50)는 도시된 실시예에서와 같이, 각 화소(PX1, PX2, PX3) 별로 적색 영역(R), 녹색 영역(G) 및 청색 영역(B)을 가질 수 있다. 또는, 컬러 필터(50)는, 각 화소(PX1, PX2, PX3) 별로 사이안색, 마젠타색 및 황색 영역을 가질 수도 있다. 컬러 필터(50)은 이들 화소 영역 사이에, 블랙 매트릭스 구현을 위한 블랙 영역(BM)을 더 포함할 수도 있다. 각 전기 영동 셀(30)의 격막(33) 은 반사 표면을 가질 수 있다. 전기 영동 입자들(S)은 검은색 또는 백색일 수 있다. 도시된 실시예와 같이, 전기 영동 입자들(S)이 분포하는 경우, 화면은 마젠타색으로 나타난다.The
컬러 필터(50)는, 당해 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 염색법(dye method), 염료 분산법(pigment dispersion) 및 전착법(electro-deposition method) 등에 의해 제조될 수 있다. 그러나, 전술한 컬러 필터의 제조 방법은 색상 별로 별도의 사진식각공정 또는 전착 공정을 요구하기 때문에 다소 복잡한 문제가 있다. 3 가지 색상을 하나의 인쇄 공정에서 일괄적으로 형성할 수 있는 잉크젯법에 의해 컬러 필터를 형성할 수도 있다. 또는, 본 출원과 동시 계류 중인 한국 특허 출원 제2007-0096231호 또는 2008-0025306호에 개시된 바와 같이, 감광성 필름을 이용한 사진인화법에 의해 컬러 필터를 형성할 수도 있다. 이들 특허 출원의 개시 사항은 본 명세서에 참조에 의해 그 전체가 포함된다.As is well known in the art, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 영동 디스플레이 소자(700)의 제조 방법을 도시하는 분해 사시도이다.5 is an exploded perspective view illustrating a method of manufacturing the
도 5를 참조하면, 전술한 상부 격벽(31)과 하부 격벽(33)은 각각 층 구조를 가질 수 있다. 격막(33)도 층 구조를 가질 수 있다. 상부 격벽 재료층(31L)은 제 1 공간(V1)을 정의하기 위해 배열된 제 1 개구 패턴들(H1)을 포함하고, 하부 격벽 재료층(33L)은 제 2 공간(V2)을 정의하기 위해 배열된 개구 패턴들(H2)을 포함할 수 있다. 격막 재료층(33L)은 마이크로 채널들(h)을 포함한다. 전술한 제 1 및 제 2 개구 패턴들 그리고 마이크로 채널들은 재료층(31L, 32L, 33L)에 대해 펀칭, 식각, 샌드블라스팅, 실크스크린, 포토리소그래피, 소프트 리소그래피, 임프린트법 또는 레이저 드릴링 공정에 의해 형성될 수 있다. Referring to FIG. 5, the above-described
상부 및 하부 격벽 재료층(31L, 32L)의 개구 패턴들(H1, H2)과 격막 재료층(33L)의 마이크로 채널들(h)을 잘 정렬시킨 후, 적합한 접착 부재등을 이용하여 이들 재료층들(31L, 32L, 33L)을 결합시킴으로써, 본 발명의 실시예에 따른 전기 영동 셀을 형성할 수 있다. 이후, 전기 영동 셀 내에 전기 영동 입자들이 분산된 유전성 분산 용매 또는 유전성 가스를 충전하고, 제 1 기판과 제 2 기판을 실링함으로써, 전기 영동 디스플레이 소자(700)를 제조할 수 있다. 일부 실시예에서는, 제 1 기판(10)과 제 2 기판(20) 사이에 컬러 필터층(40L)을 삽입할 수도 있다. 그러나, 컬러 필터층(40L)은, 제 1 기판(10)의 외부 표면 상에 배치될 수도 있으며, 컬러 필터층(40L) 자체가 기판(10, 20)을 구성할 수도 있다.After aligning the opening patterns H1 and H2 of the upper and lower barrier
본 발명의 실시예는 전술한 공정 순서에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 하나를 상기 격벽층과 실링한 이후에, 유전성 분산 용매 또는 유전성 가스와 전기 영동 입자를 충전하고, 상기 다른 기판을 실링할 수도 있다. 또한, 기판들(10, 20), 재료층들(31L, 32L, 33L)이 가요성 재료인 경우, 롤-투-롤 방식에 의해 패터닝 공정 및/또는 각 층들의 라미네이팅 공정이 수행되어, 대면적 공정이 가능하다.Embodiments of the present invention are not limited to the above-described process sequence. For example, after sealing one of the first substrate and the second substrate with the barrier layer, the dielectric dispersion solvent or the dielectric gas and the electrophoretic particles It may be charged, and the other substrate may be sealed. In addition, when the
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 또한, 각 실시예들에서 언급된 특징은 다른 실시예에서도 선택되어 실시되거나, 조합되어 실시될 수 있음을 이해하여야 한다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and alterations are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention, which are common in the art. It will be apparent to those who have knowledge. In addition, it is to be understood that the features mentioned in each embodiment may be selected and implemented in other embodiments, or may be implemented in combination.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 영동 디스플레이 소자의 구조 및 동작 메커니즘을 도시하는 단면도들이다. 1A and 1B are cross-sectional views showing the structure and operating mechanism of an electrophoretic display device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 격막을 도시하는 평면도이다.FIG. 2 is a plan view showing the diaphragm shown in FIGS. 1A and 1B.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 저머늄 온 절연체형 웨이퍼의 제조 방법을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a method of manufacturing a germanium on insulator wafer according to a first embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 영동 전기 영동 디스플레이 소자의 구조 및 동작 메커니즘을 단면도들이다. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating a structure and an operating mechanism of an electrophoretic electrophoretic display device according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 멀티 컬러 전기 영동 디스플레이 소자들을 도시하는 단면도이다.4A-4D are cross-sectional views illustrating multi-color electrophoretic display elements according to various embodiments of the invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 영동 디스플레이 소자의 제조 방법을 도시하는 분해 사시도이다.5 is an exploded perspective view showing a method of manufacturing an electrophoretic display device according to an embodiment of the present invention.
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