KR101015615B1 - 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치 및 그 제조방법 - Google Patents

테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치에 관한 것으로서, 소정의 간격을 두고 대향 배치된 상부기판과 하부기판 사이에 셀을 형성하는 격벽과, 상기 셀 내부에 대전입자가 충진된 전자종이 디스플레이장치에 있어서, 상기 상부기판과 상기 하부기판 중 적어도 어느 하나에 접하여 형성된 전극; 적어도 하나의 홀(hole)을 포함하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 위치하고, 상기 상부기판 및 상기 하부기판 각각에 대향배치된 제 1격벽; 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에서 화소를 분할하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 연결하는 제 2격벽; 상기 제 1격벽과 상기 제 2격벽에 의해 형성된 셀 내부에 충진된 대전입자; 상기 대전입자는 용매와 용매 100중량부에 대하여, 모노머 5 내지 20 중량부, 중합개시제 0.1 내지 3 중량부, 테트라놀말부틸티타네이트 0.5 내지 2 중량부, 실리카 0.7 내지 3 중량부를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의한 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치에 따르면, 합성 개시제 및 실리카 나노합성물 등을 적절하게 합성하여, 결합의 내구성이 우수하고, 테트라놀말부틸티타네이트를 사용함으로써, 반사율이 월등히 향상된 유동성 단일 입자를 이용함으로써, 장치의 내구성을 증가시킨 전자종이 디스플레이장치를 제공하며, 단일입자를 이용하면서도 표시장치의 개구율 및 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.
단일입자, 전자종이, 격벽, 돌기, 테트라놀말부틸티타네이트, 실란처리

Description

테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치 및 그 제조방법 {ELECTRONIC PAPER DISPLAY APPARATUS BY USING Ti(0bu)4 FLUENT PARTICLE AND MANUFACTURING PROCESS THEREOF}
본 발명은 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고분자에 이산화티타늄(TiO2) 및 실리카(SiO2) 등을 결합한 유동성 입자를 분산중합에 의해 생성함으로써, 반사율을 향상시키고, 낮은 초기구동전압을 갖는 우수한 유동성 입자을 제조하고, 단일입자를 이용하며, 격벽의 형태를 다양화함으로써, 정전기적 인력에 의한 입자 뭉침 현상을 방지하고, 전자종이 디스플레이 장치의 내구성을 증가시키며, 표시소자의 개구율 및 콘트라스트를 향상시키고, 임프린트법을 이용하여 격벽을 용이하게, 다양한 형태로 형성하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래부터 액정표시장치(LCD)를 대체하는 화상표시장치로서, 전기영동방식, 일렉트로크로믹 방식, 서멀 방식, 2색 입자 회전방식에 의해 제조되는 전자종이가 제안되어 있다. 이러한 전자종이는 LCD에 비하여 통상의 인쇄물에 가까운 넓은 시야각이 얻어지고, 소비전력이 작으며, 메모리 기능을 가지고 있어, 저렴한 화상표시장치에 사용할 수 있는 기술로써, 휴대단말용 화상표시 등에 적용될 것으로 기대되고 있다.
이러한 전자종이 기술은 전기장에 의한 마이크로 입자의 빠른 이동을 이용하여, 일정한 공간 내에 부유하는 대전된 입자를 정전기적으로 이동시켜 색을 표시하는 기술로서, 어떠한 극에서든 이동이 일어난 후에는 메모리 효과로 인해 전압을 제거해도 입자들의 위치변화가 없기 때문에 이미지가 사라지지 않아, 마치 종이에 잉크로 인쇄된 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 자체적인 발광은 하지 않지만, 시각피로도가 대단히 낮아 실제 책을 보는 것과 같은 편안한 감상이 가능하며, 패널의 유연성이 뛰어나, 구부릴 수 있는 정도가 높으며, 그 두께 역시 대단히 얇게 형성할 수 있어 미래형 평판 표시장치 기술로서 큰 기대를 모으고 있다. 또한, 언급한 바와 같이, 한번 표시된 이미지가 패널을 리셋하지 않는 한 오랜 시간 유지되기 때문에 소비전력이 극히 낮아 휴대용 표시장치로서의 활용성이 뛰어나다. 특히, 간단한 공정 및 저가 재료에 의한 낮은 가격은 전자종이의 대중화에 기여할 것으로 예상되고 있다.
일반적으로 사용되고 있는 전자종이 기술로는, 분산입자와 착색용액으로 이루어지는 분산액을 마이크로 캡슐화하여 대향하는 기판 사이에 배치하고, 분산액 속에서 입자가 영동하도록 하는 전기영동방식과, 용액을 사용하지 않고, 적어도 일방이 투명한 2장의 기판 사이에 색 및 대전 특성이 다른 2종류 이상의 입자를 봉입하고, 기판의 일방 또는 양방에 형성한 전극으로부터 상기 입자에 전계를 가하고 쿨롱력에 의하여 극성이 다른 대전 입자를 서로 다른 방향으로 비상·이동시켜 화상을 표시하는 충돌 대전 방식이 제안되어 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 충돌 대전형 전자종이 디스플레이장치에 대한 셀 구조를 도시한 단면도이다. 도 1a에서 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 충돌 대전형 전자종이 디스플레이장치는, 상기 플라스틱 또는 유리 중 어느 하나로 형성된 상부기판(10) 및 하부기판(11)과, 상기 기판 상에 소자의 구동 전압을 인가하고, 투명전극으로 형성된 상부전극(12) 및 하부전극(13)과, 상부기판(10) 및 하부기판(11) 사이의 간격을 일정하게 유지하고, 셀과 셀을 분리시키는 격벽(14)으로 구성된다.
이러한 종래 기술에 따른 충돌 대전형 전자종이 디스플레이장치에 대해 설명하면, 상부전극(12)과 하부전극(13)에 충분한 전압이 인가되면 인가된 전극 극성에 따라 대전되는 대전입자들(15),(16)이 각 전극으로 끌려간다. 예컨대, 하부전극(13)에 음(-) 전압을 인가하고, 상부전극(12)에 양(+) 전압을 인가하면 쿨롱력에 의하여 양(+)으로 대전된 흑색 대전입자(15)는 하부기판(11) 쪽으로 이동하고, 음(-)으로 대전된 백색 대전입자(16)는 상부기판(10) 쪽으로 이동한다. 이로써, 상부기판(10) 쪽에 백색 대전입자(16)가 위치하고 있으므로, 외부에서 관찰하는 경우에 백색으로 보이게 된다. 반대로, 하부전극(13)에 양(+) 전압을 가하고, 상부전 극(12)에 음(-) 전압을 인가하면, 흑색 대전입자(15)가 상부기판(10) 쪽으로 이동하여, 흑색으로 보이게 된다.
상기 전기영동방식과 충돌 대전방식 중 어떠한 방식을 사용하더라도, 유동성 을 갖춘 대전입자(이하 '유동성 입자'라고 한다)의 형성을 위한 기술이 동반되어야 하며, 이러한 유동성 입자는 일반적으로 도 1b에 도시된 바와 같이, 전하제어제(2), 색소/염료(3)를 포함하는 고분자 입자(1)의 표면에 실리콘 입자, 커플링제와 같은 무기질 외첨제(4)가 코팅되어 있는 구조를 나타낸다.
상기 유동성 입자는 고분자 입자(1), 전하제어제(2), 색소/염료(3)를 포함하는 분산용제에 외첨제(4)를 첨가시켜 믹서 등으로 외첨 혼합(external blending)하는 방식이 사용되고 있다. 이러한 방식에 의한 유동성 입자는, 고분자 입자(1)와 외첨제(4)가 물리적으로 결합되는데, 이러한 물리적 결합의 내구성의 한계로 인하여 외첨된 성분이 쉽게 떨어지는 문제점이 있다. 이와 같이 외첨제(4)가 쉽게 떨어지면, 대전입자는 동일한 인가 전압에 대하여 충분히 응답할 수 없으며, 대전 특성도 쉽게 변하기 때문에, 화질이 저하되는 문제점이 발생한다. 아울러, 이러한 외첨제 이탈로 인하여 사용시간이 길어질수록 입자 상호 간 응집 발생 확률이 높아지는 문제점이 발생한다.
한편, 종래 기술에 따른 전기영동형 전지종이 디스플레이장치 또한 기본적인 구조는 상기 종래 기술에 따른 충돌 대전형 전자종이 디스플레이 장치와 유사하다.
이러한 종래 기술에 따른 전자종이 디스플레이 장치는, 2종류 이상의 서로 다른 대전특성을 갖는 입자가 하나의 셀 안에 모두 충진되기 때문에 이들의 정전기 적 인력에 따른 입자뭉침 및 입자충돌현상이 발생하기 쉬운 문제점이 있다.
또한, 이에 따라 입자의 이동속도가 늦어져 전자종이의 반응속도가 늦어지며, 구동수명 또한 단축되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 전자종이 디스플레이장치의 격벽은 일반적으로 직사각형 형태를 가지기 때문에, 각 모서리 부분에서 대전입자가 정체되거나 격벽사이를 채우기 위해 대전입자가 많이 필요하고, 반응시간이 늦어지는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라, 2종류 이상의 서로 다른 대전특성을 갖는 입자를 사용하기 때문에, 단일입자를 이용하는 경우에는 일반적인 격벽의 형태로는 구동될 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 전자종이 디스플레이장치의 전극은 일반적으로 상부기판 및 하부기판에 내접하여 형성되기 때문에, 셀을 구분하는 격벽에 대해서도 전력이 소비되는 문제가 있었다.
뿐만 아니라, (+),(-)전극을 모두 형성하기 때문에, 상호간의 간섭현상 및 그로 인해 제품의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.
이와 더불어, 종래에 격벽을 형성하는 방법은 포토레지스트(PR)를 이용하는 포토리소그래피 방법에 의하였는 바, 도 2a 내지 도 2d에 나타난 바와 같다. 즉, 도 2a에 도시된 바와 같이 전극(200)이 형성된 기판(100)위에 격벽을 형성하기 위한 재료로 포토레지스트(300)를 도포하고, 도 2b에 도시된 바와 같이 격벽이 형성될 영역을 구분하기 위하여 상기 포토레지스트(300) 위에 기 제작된 포토마스크 등 으로 빛을 차단하는 패턴(400)을 형성한다. 그 후, 도 2c에서 도시된 바와 같이 빛을 이용하여 노광시키는 과정을 거치면 패턴(400)에 의해 구별되는 영역만 에칭되어 도 2d에 나타난 바와 같은 격벽(500)이 형성되는 것이다. 이와 같은 포토리소그래피 방법에 의한 격벽(500)형성방법은 별도의 빛을 이용한 노광공정을 거쳐야 하는 바, 제조방법이 복잡하고, 노광공정을 위해서는 별도의 노광장치가 필요하여, 격벽 형성에 많은 시간이 소요되고 제작절차가 번거로운 문제점이 있다.
또한, 지금까지의 격벽은 주로 포토공정에 의해 식각되는 과정이 수반되었기 때문에, 격벽 재료로는 주로 포토레지스트(PR)가 가장 널리 사용되어 왔고, 여기에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET),폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP)과 같은 폴리머이거나 무기질 재료가 더 포함될 수 있었다.
그러나, 포토레지스트를 비롯한 종래의 무기질 또는 폴리머 재료 등은 기판 또는 전극과의 접착력이 부족했다. 격벽에 접착제를 도포하더라도 기판 또는 전극과의 접착력이 떨어져 디스플레이 장치의 모양이 변형되어 구부러지는 경우, 격벽이 들뜨게 되는 경우가 빈번하게 발생하였다. 이것은 곧 디스플레이 장치의 전체적인 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
이러한 이유로, 전자종이 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 있어서, 격벽을 더욱 용이하고 간편하게 형성할 수 있으면서도 기판이나 전극과의 접착이 쉽게 떨어지지 않는 격벽 형성 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 모노머에 이산화티타늄(TiO2) 및 실리카(SiO2)를 화학적으로 결합시킴으로써, 종래와 달리 화학적 결합에 의하므로, 결합의 내구성이 우수하고, 유동성이 뛰어난 유동성 입자를 제조하고, 이러한 유동성 입자를 단일입자로 이용하여, 서로 다른 대전특성의 입자간의 충돌현상 및 정전기적 인력에 의한 입자간의 뭉침현상을 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 테트라놀말부틸티타네이트를 사용함으로써, 반사율이 월등히 향상되며, 최적의 pH로 조절하여 입자분포를 용이하게 컨트롤할 수 있으며, 분산안정제를 사용함으로써, 입자의 분산 안정성을 높이고, 입자 간 응집 발생을 제어하는 것을 목적으로 한다.
또한, 단일 입자를 이용함으로써, 장치의 내구성을 증가시킨 전자종이 디스플레이장치를 제공하며, 단일입자를 이용하면서도 표시장치의 개구율 및 콘트라스트비를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 전극의 위치, 크기 및 대전특성을 조절함으로써, 전하 상호간의 간섭현상을 억제하는 것을 목적으로 한다. 뿐만 아니라, 소비전력을 감소시키고, 구성을 단순화하여 장치의 내구성을 증가시켜, 단일입자를 이용하는 효과를 극대화시킨 전자종이 디스플레이장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 별도의 몰드를 이용하여 격벽을 형성함 으로서, 종래와 같이 복잡하고 어려운 포토공정 작업 없이도, 격벽을 신속하고 대량으로 형성하고자 하는 것이며, 경화성 조성물에 의해 격벽을 형성함으로서, 높은 탄력성을 가지며, 기판 및 전극과도 높은 합착강도를 가진 전자종이 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치는, 소정의 간격을 두고 대향 배치된 상부기판과 하부기판 사이에 셀을 형성하는 격벽과, 상기 셀 내부에 대전입자가 충진된 전자종이 디스플레이장치에 있어서, 상기 상부기판과 상기 하부기판 중 적어도 어느 하나에 접하여 형성된 전극; 적어도 하나의 홀(hole)을 포함하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 위치하고, 상기 상부기판 및 상기 하부기판 각각에 대향배치된 제 1격벽; 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에서 화소를 분할하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 연결하는 제 2격벽; 상기 제 1격벽과 상기 제 2격벽에 의해 형성된 셀 내부에 충진된 대전입자; 상기 대전입자는 용매와 용매 100중량부에 대하여, 모노머 5 내지 20 중량부, 중합개시제 0.1 내지 3 중량부, 테트라놀말부틸티타네이트 0.5 내지 2 중량부, 실리카 0.7 내지 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부기판 표면에 형성되며, 상기 제 1격벽에 형성된 홀과 대향 배치되는 돌기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 중합개시제는 2,2'-아조비스(아이소부티라미딘)하이드로클로라이드 (2,2'-azobis(isobutyramidine)hydrochloride)인 것을 특징으로 하며, 상기 대전입자는 동일한 대전 특성을 가진 단일 입자이고, 수소이온지수(pH)가 8 내지 13인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1격벽에 형성된 홀은 가장 넓은 부분의 폭이 2 내지 5㎛이며, 가장 좁은 부분의 폭은 1 내지 2㎛인 것을 특징으로 하며, 상기 제 1격벽에 형성된 홀의 내부는 직경이 중심부로 갈 수록 좁아지도록 형성되며, 상기 제 1격벽에 형성된 홀의 단면은 부드러운 곡선형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법은, 소정의 간격을 두고 대향배치된 상부기판과 하부기판 사이에 셀을 형성하는 격벽과, 상기 셀 내부에 대전입자가 충진된 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법에 있어서, 상기 상부기판과 상기 하부기판 중 적어도 어느 하나의 기판에 전극을 형성하는 전극형성단계; 적어도 하나의 홀(hole)을 포함하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 위치하고, 상기 상부기판 및 상기 하부기판 각각에 대향배치된 격벽을 형성하는 제 1격벽 형성단계; 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에서 화소를 분할하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 연결하는 격벽을 형성하는 제 2격벽 형성단계; 상기 대전입자를 형성하는 입자 형성단계; 상기 제 1격벽과 상기 제 2격벽에 의해 형성된 셀에 상기 대전입자를 충진하는 충진단계; 상기 상부기판과 상기 하부기판이 대향하도록 상기 상부기판을 상기 하부기판과 합착시키는 합착단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부기판 표면에 형성되고, 상기 제 1격벽에 형성된 홀과 대향 배치되는 돌기(Projection)를 형성하는 돌기 형성단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1격벽형성단계는, 몰드를 준비하고, 상기 몰드 위에 경화성 조성물을 도포하는 도포단계; 상기 도포된 경화성 조성물에 자외선을 조사하거나 열을 가하여 경화시키는 경화단계; 경화된 상기 경화성 조성물을 몰드와 분리시켜 격벽을 형성하는 분리단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2격벽형성단계는, 몰드를 준비하고, 상기 몰드 위에 경화성 조성물을 도포하는 도포단계; 상기 도포된 경화성 조성물과 상기 하부기판이 마주보도록 하부기판을 위치시킨 뒤, 상기 경화성 조성물에 자외선을 조사하거나 열을 가하여 경화시키는 경화단계; 상기 경화된 경화성 조성물과 상기 하부기판을 몰드와 분리시켜 격벽을 형성하는 분리단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입자 형성단계는, 용매와 용매 100중량부에 대하여, 모노머 5 내지 20 중량부, 중합개시제 0.1 내지 3 중량부를 혼합하여 코어를 형성시키는 코어형성단계; 에탄올(EtOH)에 테트라놀말부틸티타네이트를 용해시키는 용해단계; 상기 코어에 실리카를 상기 용매 100 중량부에 대하여 0.7 내지 3 중량부 혼합하여 제 1혼합용액을 제조하는 제 1혼합단계; 상기 제 1혼합용액에 테트라놀말부틸티타네이 트를 상기 용매 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2 중량부 혼합하여 제 2혼합용액을 제조하는 제 2혼합단계; 상기 제 2혼합용액을 40 내지 90℃의 온도에서 30 내지 50시간 중합하여 유동성 입자를 제조하는 중합단계; 상기 유동성 입자를 건조하는 건조단계; 실란으로 상기 유동성 입자의 표면을 처리하는 표면처리단계; 상기 제 1혼합단계 또는 상기 제 2혼합단계에서, 상기 제 1혼합용액 또는 상기 제 2혼합용액에 산 또는 알칼리 용액을 첨가하여 수소이온지수(pH)를 8 내지 13으로 조절하는 pH조절단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 충진단계에서, 상기 대전입자는 동일한 대전 특성을 가진 단일 입자이며, 수소이온지수(pH)가 8 내지 13인 것을 특징으로 하며, 상기 제 1격벽형성단계에서, 상기 제 1격벽에 형성된 홀의 내부는 직경이 중심부로 갈 수록 좁아지도록 형성되며, 상기 제 1격벽에 형성된 홀의 단면은 부드러운 곡선형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1격벽형성단계에서, 상기 제 1격벽에 형성된 홀은 가장 넓은 부분의 폭이 2 내지 5㎛이며, 가장 좁은 부분의 폭은 1 내지 2㎛인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치 및 그 제조방법에 따르면, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 모노머에 이산화티타늄(TiO2) 및 실리카(SiO2)를 화학적으 로 결합시킴으로써, 종래와 달리 화학적 결합에 의하므로, 결합의 내구성이 우수하고, 유동성이 뛰어난 유동성 입자를 제조할 수 있고, 이러한 유동성 입자를 단일입자로 이용하여, 서로 다른 대전특성의 입자간의 충돌현상 및 정전기적 인력에 의한 입자간의 뭉침현상을 방지하는 장점이 있다.
또한, 테트라놀말부틸티타네이트를 사용함으로써, 반사율이 월등히 향상되며, 최적의 pH로 조절하여 입자분포를 용이하게 컨트롤할 수 있으며, 분산안정제를 사용함으로써, 입자의 분산 안정성을 높이고, 입자 간 응집 발생을 제어할 수 있는 장점이 있다.
또한, 단일 입자를 이용함으로써, 장치의 내구성을 증가시킨 전자종이 디스플레이장치를 제공하며, 단일입자를 이용하면서도 표시장치의 개구율 및 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.
또한, 전극의 위치, 크기 및 대전특성을 조절함으로써, 전하 상호간의 간섭현상을 억제하는 것을 목적으로 한다. 뿐만 아니라, 소비전력을 감소시키고, 구성을 단순화하여 장치의 내구성을 증가시켜, 단일입자를 이용하는 효과를 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
아울러, 별도의 몰드를 이용하여 격벽을 형성함으로서, 종래와 같이 복잡하고 어려운 포토공정 작업 없이도, 격벽을 신속하고 대량으로 형성하고자 하는 것이며, 경화성 조성물에 의해 격벽을 형성함으로서, 높은 탄력성을 가지며, 기판 및 전극과도 높은 합착강도를 갖는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 의한 전자종이 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 대하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 3는 본 발명의 제 일실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치를 나타내는 단면도 및 평면도이며, 도 4는 본 발명의 제 일실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제 1격벽을 나타내는 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 전자종이 디스플레이 장치는, 소정의 간격을 두고 대향 배치된 상부기판(20)과 하부기판(28), 상기 상부기판(20)과 상기 하부기판(28) 중 적어도 어느 하나에 접하여 형성된 전극(21a, 21b), 적어도 하나의 홀(hole)(22)을 포함하며, 상기 상부기판(20)과 상기 하부기판(28) 사이에 위치하고, 상기 상부기판(20) 및 상기 하부기판(28) 각각에 대향배치된 제 1격벽(23), 상기 상부기판(20)과 상기 하부기판(28) 사이에서 화소를 분할하며, 상기 상부기판(20)과 상기 하부기판(28)을 연결하는 제 2격벽(24), 상기 제 1격벽(23)과 상기 제 2격벽(24)에 의해 형성된 셀(25) 내부에 충진된 대전입자(26), 상기 하부기판(28) 표면에 형성되며, 상기 제 1격벽(23)에 형성된 홀(22)과 대향 배치되는 돌기(27)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 전극(21a,21b)은 상기 상부기판(20)에 접하는 상부전극(21a)과 상기 하부기판(27)에 접하는 하부전극(21b)으로 나누어진다. 상기 상부전극(21a)은 상기 대전입자(26)와 반대의 대전 특성을 가짐으로써, 상기 대전입자(26)를 끌어당기는 역할을 하며, 상기 하부전극(21b)은 상기 대전입자(26)와 같은 대전 특성을 가짐으로써, 상기 대전입자(26)를 밀어내는 역할을 한다. 상기 전극에 가하는 전하량의 크기를 조절함으로써, 상기 상부전극(21a)과 상기 하부전극(21b)을 모두 설치하거나 상기 상부전극(21a) 또는 상기 하부전극(21b) 중 어느 하나만을 설치할 수도 있다.
이렇게 전극(21)을 상기 상부전극(21a) 또는 상기 하부전극(21b) 중 어느 한 쪽에만 설치함으로써, 장치의 제조공정이 줄어들며, 투명전극에 들어가는 재료비도 감소함에 따라, 전체적인 제조단가가 감소하는 경제적인 장점이 있으며, 장치의 구동을 단순화함으로써, 장치수명이 증가되는 장점이 있다. 즉, 단일입자를 이용하는 장점을 전극형성을 통해 극대화시키는 효과가 있다.
또한, 격벽은 제 1격벽(23)과 제 2격벽(24)으로 구성되며, 상기 제 1격벽(23)은 적어도 하나의 홀(hole)(22)을 포함하며, 상기 상부기판(20)과 상기 하부기판(28) 사이에 위치하고, 상기 상부기판(20) 및 상기 하부기판(28) 각각에 대향배치된다. 상기 홀(22)은 하나 또는 그 이상이 될 수 있으며, 많을수록 대전입자(26)의 이동은 원활하나, 돌기(27)도 그만큼 많이 만들어야 하므로, 제조비용이 상승할 뿐만 아니라, 표시장치의 콘트라스트비가 저하될 우려가 있다. 따라서, 4 내지 9개의 홀(22)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 1격벽(23)에 형성된 홀(22)은 가장 넓은 부분의 폭이 3 내지 7㎛인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 폭이 3 내지 5㎛인 것이 효율적이다. 폭이 3㎛미만인 경우에는 대전입자(26)가 홀(22)을 통과하여 이동하기 어려워, 유동성이 저하되므로 표시장치의 반응속도가 떨어지는 문제가 있으며, 폭이 5㎛를 초과하는 경우에는 표시장치의 콘트라스트비가 떨어지는 문제가 있다. 반면에, 제 1격벽(23)에 형성된 홀(22)의 가장 좁은 부분의 폭은 1 내지 2㎛인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 폭이 1.5㎛인 것이 가장 효율적이다. 폭이 1㎛미만인 경우에는 대전입자(26)가 홀(22)을 통과하기 어렵거나 통과가 불가능하여, 표시장치가 작동될 수 없거나 반응속도가 떨어지는 문제가 있으며, 폭이 2㎛를 초과하는 경우에는 표시장치의 콘트라스트비가 떨어지는 문제가 있다.
또한, 상기 제 1격벽(23)에 형성된 홀(22)의 내부는 직경이 중심부로 갈수록 좁아지도록 형성되며, 상기 제 1격벽(23)에 형성된 홀(22)의 단면은 부드러운 곡선형태로 이루어진다. 이는 홀(22)의 직경이 중심부로 갈수록 좁아지도록 형성되면, 대전입자(26)의 상·하 이동을 원활하게 하면서도, 표시장치의 개구율 및 콘트라스트비를 향상시킬 수 있으며, 홀(22)의 단면이 직선이 아닌 곡선의 형태로 이루어지면, 대전입자(26)가 모서리부분에서 정체되는 것을 방지할 수 있고, 대전입자(26)가 부드럽게 이동할 수 있어, 표시장치의 반응속도가 향상되는 장점이 있기 때문이다.
상기 제 2격벽(24)은 상기 상부기판(20)과 상기 하부기판(28)을 연결하고, 화소를 구분하는 역할을 한다.
상기 제 1격벽(23)과 상기 제 2격벽(24)은 상기 대전입자(26)의 색과 대비되 는 흑색으로 이루어져서 사용자의 눈에는 상기 대전입자(26)가 차폐되는 경우에 화면이 흑색으로 표시되도록 한다.
또한, 셀(25) 내부에 충진된 대전입자(26)에 대해 살펴보면, 상기 대전입자(25)는 동일한 대전 특성을 가진 단일 입자로 이루어진다. 종래에는 도 1a에 나타난 바와 같이, 양(+),음(-)으로 대전되고, 각각 흑색, 백색의 다른 종류의 색을 가진 2종류의 대전입자(15,16)로 이루어져서, 하나의 셀 안에 2종류 이상의 서로 다른 대전 특성을 갖는 입자가 충진되기 때문에 이들의 정전기적 인력에 따른 입자의 충돌 및 뭉침현상이 발생하기 쉬워, 장치의 내구성이 떨어지고, 반응속도 또한 늦어지는 단점이 있었다. 이를 해결하고자 본 발명에서는 셀(25) 내부에 충진된 대전입자(26)가 동일한 대전특성을 가지며, 백색 등 1종류의 색만을 갖는 단일입자를 사용함으로써, 입자의 충돌 및 뭉침현상의 발생을 현저히 줄이고, 이에 따라 장치의 내구성이 향상되며, 반응속도 또한 향상되는 장점이 있다.
또한, 상기 대전입자(26)는 유동성 입자이며, 용매, 모노머, 중합개시제, 테트라놀말부틸티타네이트(Ti(Obu)4), 실리카를 포함하여 이루어진다.
상기 용매는 물 또는 에탄올을 단독 또는 혼합한 것을 사용할 수 있으며, 상기 모노머는 무유화 중합할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 아니하나, 메틸메타크릴레이트, 에틸렌테레프탈레이트, 스티렌술포네이트, 비닐아세테이트, 메틸스티렌, 아크릴산, 부틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, N-비닐카프로락탐 등의 모노머 입자를 단독 또는 공중합하는 방식으로 사용할 수 있으며, 바람직하게는 스티렌을 사용하는 것이 가장 효과적이다.
상기 모노머의 함량은 용매 100중량부에 대하여 바람직하게는 5 내지 20중량부이며, 더욱 바람직하게는 8 내지 15중량부이다. 모노머가 5중량부 미만으로 첨가된 경우에는 생성된 고분자 입자가 대전성을 띄기 어려운 문제점이 있으며, 20중량부를 초과하는 경우에는 외첨제로서의 실리카 및 이산화티타늄(TiO2)이 고분자 입자의 표면을 충분히 감싸지 못하여 내구성 및 유동성이 저하되는 문제점이 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 중합개시제와 실리카 및 이산화티타늄(TiO2)의 상호작용으로 인하여 상기 모노머의 중합을 통하여 생성된 고분자 입자의 표면에 실리카 및 이산화티타늄(TiO2)가 화학적으로 결합된 형태를 이루며, 이는 합성 개시제가 양이온으로써, 실리카 및 이산화티타늄(TiO2)의 음전하가 결합함으로써 강력한 이온 결합을 가지게 되는 메카니즘으로써 수행된다.
여기서 사용되는 중합개시제는 일반적으로 사용되는 무유화 중합을 촉발할 수 있는 모든 자유 라디칼 중합 개시제가 포함된다. 중합개시제는 원칙적으로 퍼옥시드 및 아조화합물 둘 다 포함할 수 있으며, 상기 퍼옥시드는 원칙적으로 무기 퍼옥시드, 예컨대 수소 퍼옥시드 또는 퍼옥소디술페이트, 예컨대 퍼옥소디황산의 모노- 또는 디-알칼리 금속 염 또는 암모늄 염일 수 있고, 예로는 이의 모노- 및 디-나트륨 및 -칼륨 염, 또는 암모늄 염이 있으며, 또는 유기 퍼옥시드, 예컨대 알킬 하이드로퍼옥시드일 수 있고, 예로는 tert-부틸, p-멘틸 및 쿠밀 하이드로퍼옥시드, 및 또한 디알킬 또는 디아릴 퍼옥시드, 예컨대 디-tert-부틸 퍼옥시드 또는 디쿠밀 퍼옥시드가 있다. 사용되는 화합물로는 주로 2,2'-아조비스(이소부티로니트 릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 및 2,2'-아조비스(아미디노프로필)디하이드로클로라이드)가 있다. 바람직하게는 2,2'-아조비스(아이소부티라미딘)하이드로클로라이드(2,2'-azobis(isobutyramidine)hydrochloride)(이하 'AIBA'라 한다)를 중합개시제로 사용하는 것이 가장 효율적이다. AIBA는 이하와 같은 구조이다.
Figure 112009025641348-pat00001
특히, 본 발명에서는 상기 양이온 개시제인 AIBA와 실리카 및 이산화티타늄(TiO2) 간의 상호작용으로 인하여 결합이 형성되는데, 이는 실리카입자가 수소이온지수(pH) 3 이상에서 음전하를 띄기 때문에, 염기성 환경 하에서는 상기 실리카입자의 음이온과, AIBA에 포함된 아민기에 의한 양이온이 결합하여 화학적 이온결합을 수행하는 작용을 나타내기 때문이다.
이러한 중합개시제는 용매 100중량부에 대하여 0.1 내지 3중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 2중량부를 포함하는 것이 효과적이다. 중합개시제가 0.1중량부 미만인 경우에는 실리카 및 이산화티타늄(TiO2) 간의 상호작용이 어려워 결합이 형성되지 않으며, 3중량부를 초과하는 경우에는 양이온이 과다존재함으로써, 오히려 결합력이 약해지며, 경제성도 떨어지는 문제가 있다.
본 발명에서는 테트라놀말부틸티타네이트(Ti(Obu)4)를 포함하데, 이는 모노 머와의 혼합과정에서 이산화티타늄(TiO2)의 형태로 변경되어, 모노머와 결합하게 되며, 유동성입자의 반사율을 월등히 증가시키는 효과가 있다. 이러한 반사율 증가 효과는 이하 표 1의 반사율 비교실험결과를 통해 알 수 있다.
<표 1>
반사율 (%)
백색판 100.0
폴리머 77.5
폴리머-SiO2 85.3
폴리머-SiO2, TiO2 92.0 ~ 98.0
또한, 상기 실리카는 유동성 입자의 외첨제로서 상기 모노머와의 결합하기 위해 포함된다. 실리카 입자는 안정화층을 이룰 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 아니하나, LUDOX AM30®, SS-SOL 30F®, Aerosil® 등을 들 수 있으며, 가장 바람직하게는 LUDOX SM30®이 효과적이다.
상기 모노머와 상기 실리카 및 이산화티타늄(TiO2)간의 안정적인 결합을 위해 수소이온지수(pH)는 8 내지 13을 유지하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 10 내지 11을 유지하는 것이 효과적이다. 수소이온지수(pH)가 8미만이거나 13을 초과하는 경우에는 모노머와 실리카 및 이산화티타늄(TiO2)간의 결합반응이 잘 일어나지 않아, 안정된 유동성입자를 제조할 수 없는 문제가 있다.
수차례의 실험결과, 입자 크기 분포가 양호하고, 실리카 및 이산화티타늄과 모노머와의 양호한 상호 작용을 위하여 바람직한 테트라놀말부틸티타네이트(Ti (Obu)4)와 실리카와의 중량비는 1:0.7 내지 1:3이며, 가장 바람직하게는 1:1.4 내지 1:1.6인 것이 효과적이다. 테트라놀말부틸티타네이트(Ti (Obu)4)가 상기 중량비보다 많이 포함되면 역반응이 일어나 단량체로 전환되는 문제가 있으며, 실리카가 상기 중량비보다 많이 포함되면 모노머 입자가 깨진 상태로 존재하거나 실리카함량이 많아지면서 유동성 입자의 속이 비어있는 형태가 되는 문제가 있다.
실리카와 테트라놀말부틸티타네이트의 함량비가 입자에 미치는 영향에 대한 실험결과는 도 5 내지 도 7에 나타나 있다.
도 5에서와 같이, 테트라놀말부틸티타네이트와 실리카의 함량비가 1:0.7미만인 경우(c)에는 역반응이 일어나 입자분리가 불가능하게 되며, 테트라놀말부틸티타네이트와 실리카의 함량비가 1:3를 초과하는 경우(a)에는 유동성 입자의 속이 비게 되며, 함량비가 본 발명의 범위인 1:1.5인 경우(b)에는 모노머와 실리카 및 테트라놀말부틸티타네이트가 결합된 유동성 입자가 나타난다.
도 6a는 실리카와 테트라놀말부틸티타네이트가 혼합되기 전의 코어입자, 도 6b는 상기 도 5의(a), 도 6c는 상기 도 5의 (b)를 나타낸 그래프로, 이를 비교해 보면, 역시 본 발명인 (b)에서 입자의 크기가 작으며, 균일한 입자분포를 이루고 있는 것을 확인할 수 있다.
도 7는 상기 도 5의 (a),(b)를 적외선분광법(Infrared Spectroscopy,이하 IR이라 한다)에 의해 비교한 그래프로, 역시 본 발명인 (b)에서 900~1200cm-1부근에 스티렌 피크(peak)외에 Si-O-Si 피크가 생성되었으며, 600cm-1이하에 Si-OH 피크가 2개 생겨, 모노머와 실리카 및 테트라놀말부틸티타네이트가 결합된 것을 알 수 있 다.
따라서, 상기 테트라놀말부틸티타네이트(Ti(Obu)4)는 용매 100중량부에 대하여, 0.5 내지 2중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 실리카는 용매 100중량부에 대하여, 0.7 내지 3중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 대전입자는, 필요에 따라 양(+) 대전성 전하제어제 또는 음(-) 대전성 전하제어제 등의 전하제어제(charge control agent)가 포함될 수 있고, 유기 착색제 또는 무기 착색제가 추가적으로 포함될 수 있다. 상기 전하제어제로는 니그로신 염료, 트리페닐메탄계 화합물, 4급 암모늄염계 화합물, 폴리아민 수지 또는 이미다졸 유도체와 같은 양(+)대전성 전하제어제나, 살리실산 금속착제, 금속함유(금속이온이나 금속원자를 포함함) 아조염료, 금속함유의 유용성 염료, 4급 암모늄염계 화합물, 칼릭스아렌 화합물, 붕소함유 화합물(벤질산붕소 착제) 또는 니트로이미다졸 유도체와 같은 음(-) 대전성 전하제어제를 들 수 있으며, 이 외에도 전자종이 화상표시장치용 유동성 입자에 사용 가능한 임의의 전하제어제가 포함될 수 있다. 또한, 상기 착색제로는 니그로신, 메틸렌블루, 퀴놀린옐로우, 또는 로즈벵갈과 같은 유기 착색제나, 산화티탄, 아연화, 황화아연, 산화안티몬, 탄산칼슘, 연백(鉛白), 탈크, 실리카, 규산칼슘, 알루미나화이트, 카드뮴옐로우, 카드뮴레드, 카드뮴오렌지, 티탄옐로우, 감청, 군청, 코발트블루, 코발트그린, 코발트바이올렛, 산화철, 카본블랙, 망간페라이트블랙, 코발트페라이트블랙, 동(銅)분 또는 알루미늄 분과 같은 무기 착색제가 포함될 수 있고, 이 외에도 다양한 착색제가 제한 없이 포함될 수 있다.
또한, 상기 대전입자(26)와 상기 제 1격벽(23) 및 상기 제 2격벽(24)은 명암을 대표하는 흑색(Black) 또는 흰색(White)으로 서로 대비되도록 구성되며, 그 밖에도 필요에 따라 다양한 색을 띠는 입자로 사용할 수 있다. 상기 대전입자(26)와 상기 제 1격벽(23) 및 상기 제 2격벽(24)은 명암을 대표하는 흑색(Black) 또는 흰색(White)으로 서로 대비되도록 할 수 있고, 그 밖에도 필요에 따라 다양한 색을 띠는 입자로 사용할 수 있다.
돌기(27)는 상기 제 1격벽(23)의 홀(22)을 통해 대전입자(26)가 이동함에 따라, 홀(22)의 하부에 바로 대전입자(26)가 위치함으로써, 대전입자(26)가 차폐되지 아니하는 문제를 해결하기 위해 형성된다. 상기 돌기(27)는 홀(22)과 대향배치함으로써, 대전입자(26)가 홀(22)의 하부에 바로 위치할 수 없어, 사용자의 눈에 대전입자(26)가 완전히 차폐되도록 한다.
상기 제 1격벽(23)과 상기 제 2격벽(24)은 상기 대전입자(26)의 색과 대비되는 흑색으로 이루어져서 사용자의 눈에는 상기 대전입자(26)가 차폐되는 경우에 화면이 흑색으로 표시되도록 한다.
즉, 대전입자(26)가 상부기판(20)쪽으로 올라갔을 때에 사용자에게 흰색(29a)으로 표시되며, 대전입자(26)가 하부기판(28)쪽으로 내려갔을 때에 사용자에게 검은색(29b)으로 표시된다.
다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치를 제조하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법에 대하여, 본 발명의 일실시예를 도 7 내지 도 10를 참조하면서 설명하기로 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법은 상기 상부기판과 상기 하부기판 중 적어도 어느 하나의 기판에 전극을 형성하는 전극형성단계(S10), 적어도 하나의 홀(hole)을 포함하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 위치하고, 상기 상부기판 및 상기 하부기판 각각에 대향배치된 격벽을 형성하는 제 1격벽 형성단계(S20), 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에서 화소를 분할하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 연결하는 격벽을 형성하는 제 2격벽 형성단계(S30), 상기 하부기판 표면에 형성되고, 상기 제 1격벽에 형성된 홀과 대향 배치되는 돌기(Projection)를 형성하는 돌기 형성단계(S40), 대전입자를 형성하는 입자 형성단계(S50), 상기 제 1격벽과 상기 제 2격벽에 의해 형성된 셀에 대전입자를 충진하는 충진단계(S60), 상기 상부기판과 상기 하부기판이 대향하도록 상기 상부기판을 상기 하부기판과 합착시키는 합착단계(S70)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 제 1격벽형성단계(S20) 또는 상기 제 2격벽형성단계(S30) 중 적어도 하나는, 몰드를 준비하고, 상기 몰드 위에 경화성 조성물을 도포하는 도포단계(S21,S31), 상기 주입된 경화성 조성물과 상기 하부기판이 마주보도록 하부기판을 위치시킨 뒤, 상기 경화성 조성물에 자외선을 조사하거나 열을 가하여 경화시키는 경화단계(S22,S32), 상기 경화성 조성물과 경화된 상기 하부기판을 몰드와 분리시켜 격벽을 형성하는 분리단계(S23,S33)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 전극형성단계(S10)는 상기 상부기판과 상기 하부기판 중 적어도 어 느 하나에 접하여 전극을 형성하는 단계이다. 전극(미도시)은 상부기판에 접하는 상부전극과 하부기판에 접하는 하부전극으로 나누어진다. 상기 상부전극은 상기 대전입자와 반대의 대전 특성을 가짐으로써, 상기 대전입자를 끌어당기는 역할을 하며, 상기 하부전극은 상기 대전입자와 같은 대전 특성을 가짐으로써, 상기 대전입자를 밀어내는 역할을 한다. 상기 전극에 가하는 전하량의 크기를 조절함으로써, 상기 상부전극과 상기 하부전을 모두 설치하거나 상기 상부전극 또는 상기 하부전극 중 어느 하나만을 설치할 수도 있다.
제 1격벽형성단계(S20)는 적어도 하나의 홀(hole)을 포함하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 위치하고, 상기 상부기판 및 상기 하부기판 각각에 대향배치된 격벽을 형성하는 단계이다.
제 1격벽형성단계(S20)는 도 3 및 도 9a 내지 도 9f에 도시된 바와 같이, 도포단계(S21), 경화단계(S22), 분리단계(S23)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 도포단계(S21)는 도 9a에 도시된 바와 같이, 몰드(40)를 준비하는 단계를 거친다. 이는 몰드(40)를 통해 격벽이 형성되는 자리 또는 공간을 구비시키기 위한 것이다. 즉, 격벽을 기판 위에 직접 형성하는 것이 아니라 간접적인 방법으로서, 별도의 간접 틀(몰드)에 의해 격벽을 기판에 부착시키기 위한 것이다.
이러한 몰드(40)는 건식 에칭(etching), 습식 에칭 또는 샌딩(sanding) 공정에 의해 원하는 격벽모양을 만들 수 있도록 표면에 구조를 형성하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 몰드(40)의 구조는 격벽을 형성하기 위한 공간을 마련하기 위한 것이므로, 만들고자 하는 격벽 사이 거리에 부합하는 간격으로 구조를 형성한다.
또한, 도 9b에 도시된 바와 같이 상기 몰드(40)에 경화성 조성물(41)를 도포한다. 본 발명에서 사용되는 경화성 조성물(41)은 경화될 수 있는 어떠한 조성물도 사용할 수 있으나, 주로 광에 의해 경화되는 폴리머를 말하는 것으로, 열이나 수분에 의해 경화되는 열경화성 고분자 또는 수분경화성 폴리머와 구분된다. 열경화성 폴리머나 수분경화성 폴리머는 열이나 수분에 의해 경화된 후에는 딱딱해져서 구부릴 경우 갈라져 떨어지기 쉽기 때문에 플렉서블(Flexible)한 전자종이에는 적합하지 않고, 따라서 광경화성 폴리머를 본 실시예에서 격벽 재료로 선택한 것이다. 이러한, 광경화성 폴리머는 특별히 제한되는 일이 없이 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 알려진 것이라면 다 포함할 수 있으며, 그 중에서도 상기 광경화성 폴리머는 광 경화를 위하여 UV 경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 예시적으로, 상기 광경화성 폴리머는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 폴리프로필렌 글리콜(PPG)의 양말단에 아크로릴이나 알릴계가 결합된 에스테르형 또는 에테르형 폴리머가 바람직하고, 또는 폴리에틸렌글리콜(PEG)이 아민화된 폴리옥시에틸렌비스아민(polyoxyethyllene bisamine) 및 아크로릴과 반응하여 형성된 우레탄형 광경화성 폴리머도 가능하다. 이러한 경화성 조성물(41)를 본 발명에 따른 상기 몰드(40)에 도포하는 방법도 특별히 제한되지 않는다.
경화단계(S22)는 도 9c에 도시된 바와 같이 상기 도포된 경화성 조성물(41)에 자외선을 조사하거나 열을 가함으로서 상기 경화성 조성물(41)이 경화되는 단계이다. 여기서, 자외선을 조사하거나 열을 가하는 것은 본 발명에 따른 상기 경화성 조성물(41)을 경화시키기 위한 것으로, 경화성 조성물(41)에 UV와 같은 광을 조사 하면, 상기 경화성 조성물(41)은 경화되면서 격벽의 형상을 가지게 되는 것이다. 종래에 격벽을 형성하기 위해서는 격벽 재료를 직접 기판 또는 전극위에 도포하고, 여기서 원하는 모양으로 격벽을 식각하는 직접방법이었지만, 본 발명에 따라 몰드와 경화성 조성물(41)의 경화를 이용하는 방법은 일단 몰드(40)에 격벽 형성 재료를 주입하고, 이를 다시 기판 구조물에 부착시키는 간접방법이다. 이는 대량으로 간편하고 용이하게 격벽을 형성할 수 있고, 간접 주형 틀인 몰드(40)를 계속해서 재사용할 수 있다는 경제적인 장점이 있다.
분리단계(S23)는 도 9d에 도시된 바와 같이, 경화된 경화성 조성물(41)을 몰드(40)와 분리시켜 제 1격벽을 형성하는 단계이다. 경화된 경화성 조성물(41)을 몰드(40)와 분리시키기 위해서는 경화된 경화성 조성물(41)과 몰드(40)를 위, 아래로 잡아당기면서 분리시켜야 하는데, 이러한 분리를 용이하게 하기 위하여 몰드(40) 안에는 상기 경화성 조성물(41)를 몰드(40)에 주입하기 전에 윤활제와 같은 물질을 더 포함시킬 수 있다. 분리시키는 방법은 특별히 제한되지 않는다.
분리단계(S23)를 거쳐 형성된 제 1격벽은 도 9e에 도시된 바와 같은 형상이며, 이러한 제 1격벽은 하나의 전하로 된 단일 대전입자를 사용함으로써, 대전입자를 가장 효과적으로 차폐하기 위해 사용된다.
도 3및 도 9f에 도시된 바와 같이, 제 1격벽형성단계에 의해 형성된 제 1격벽(23,43)은 적어도 하나의 홀(hole)(22,42)을 포함하며, 상기 상부기판(20)과 상기 하부기판(28) 사이에 위치하고, 상기 상부기판(20) 및 상기 하부기판(28) 각각에 대향배치된다. 상기 홀(22,42)은 하나 또는 그 이상이 될 수 있으며, 많을수록 대전입자(26)의 이동은 원활하나, 돌기(27)도 그만큼 많이 만들어야 하므로, 제조비용이 상승할 뿐만 아니라, 표시장치의 콘트라스트비가 저하될 우려가 있다. 따라서, 4 내지 9개의 홀(22,42)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 1격벽(23,43)에 형성된 홀(22,42)은 가장 넓은 부분의 폭이 3 내지 7㎛인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 폭이 3 내지 5㎛인 것이 효율적이다. 폭이 3㎛미만인 경우에는 대전입자(26)가 홀(22,42)을 통과하여 이동하기 어려워, 유동성이 저하되므로 표시장치의 반응속도가 떨어지는 문제가 있으며, 폭이 5㎛를 초과하는 경우에는 표시장치의 콘트라스트비가 떨어지는 문제가 있다. 반면에, 제 1격벽(23,43)에 형성된 홀(22,42)의 가장 좁은 부분의 폭은 1 내지 2㎛인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 폭이 1.5㎛인 것이 가장 효율적이다. 폭이 1㎛미만인 경우에는 대전입자(26)가 홀(22,42)을 통과하기 어렵거나 통과가 불가능하여, 표시장치가 작동될 수 없거나 반응속도가 떨어지는 문제가 있으며, 폭이 2㎛를 초과하는 경우에는 표시장치의 콘트라스트비가 떨어지는 문제가 있다.
또한, 상기 제 1격벽(23,43)에 형성된 홀(22,42)의 내부는 직경이 중심부로 갈수록 좁아지도록 형성되며, 상기 제 1격벽(23,43)에 형성된 홀(22,42)의 단면은 부드러운 곡선형태로 이루어진다. 이는 홀(22,42)의 직경이 중심부로 갈수록 좁아지도록 형성되면, 대전입자(26)의 상·하 이동을 원활하게 하면서도, 표시장치의 개구율 및 콘트라스트비를 향상시킬 수 있으며, 홀(22,42)의 단면이 직선이 아닌 곡선의 형태로 이루어지면, 대전입자(26)가 모서리부분에서 정체되는 것을 방지할 수 있고, 대전입자(26)가 부드럽게 이동할 수 있어, 표시장치의 반응속도가 향상되 는 장점이 있기 때문이다.
제 2격벽형성단계(S30)는 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에서 화소를 분할하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 연결하는 격벽을 형성하는 단계이다.
또한, 돌기형성단계(S40)는 하부기판 표면에 형성되고, 상기 제 1격벽에 형성된 홀과 대향배치되는 돌기를 형성하는 단계이다.
제 2격벽형성단계(S30)와 돌기형성단계(S40)는 각각의 형성단계를 거쳐 형성될 수도 있으나, 본 실시예에서는 제 2격벽과 돌기를 동시에 형성하였다.
제 2격벽형성단계(S30) 및 돌기형성단계(S40)는 도 3 및 도 10a 내지 도 10e에 도시된 바와 같이, 도포단계(S31), 경화단계(S32), 분리단계(S33)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 도포단계(S31)는 도 10a에 도시된 바와 같이, 몰드(50)를 준비하는 단계를 거친다. 이는 몰드(50)를 통해 격벽이 형성되는 자리 또는 공간을 구비시키기 위한 것이다. 즉, 격벽을 기판 위에 직접 형성하는 것이 아니라 간접적인 방법으로서, 별도의 간접 틀(몰드)에 의해 격벽을 기판에 부착시키기 위한 것이다.
이러한 몰드(50)는 건식 에칭(etching), 습식 에칭 또는 샌딩(sanding) 공정에 의해 원하는 격벽모양을 만들 수 있도록 표면에 구조를 형성하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 몰드(50)의 구조는 격벽을 형성하기 위한 공간을 마련하기 위한 것이므로, 만들고자 하는 격벽 사이 거리에 부합하는 간격으로 구조를 형성한다.
또한, 도 10b에 도시된 바와 같이 상기 몰드(50)에 경화성 조성물(51)를 도포한다. 본 발명에서 사용되는 경화성 조성물(51)은 경화될 수 있는 어떠한 조성물 도 사용할 수 있으나, 주로 광에 의해 경화되는 폴리머를 말하는 것으로, 열이나 수분에 의해 경화되는 열경화성 고분자 또는 수분경화성 폴리머와 구분된다. 열경화성 폴리머나 수분경화성 폴리머는 열이나 수분에 의해 경화된 후에는 딱딱해져서 구부릴 경우 갈라져 떨어지기 쉽기 때문에 플렉서블(Flexible)한 전자종이에는 적합하지 않고, 따라서 광경화성 폴리머를 본 실시예에서 격벽 재료로 선택한 것이다. 이러한, 광경화성 폴리머는 특별히 제한되는 일이 없이 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 알려진 것이라면 다 포함할 수 있으며, 그 중에서도 상기 광경화성 폴리머는 광 경화를 위하여 UV 경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 예시적으로, 상기 광경화성 폴리머는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 폴리프로필렌 글리콜(PPG)의 양말단에 아크로릴이나 알릴계가 결합된 에스테르형 또는 에테르형 폴리머가 바람직하고, 또는 폴리에틸렌글리콜(PEG)이 아민화된 폴리옥시에틸렌비스아민(polyoxyethyllene bisamine) 및 아크로릴과 반응하여 형성된 우레탄형 광경화성 폴리머도 가능하다. 이러한 경화성 조성물(51)를 본 발명에 따른 상기 몰드(50)에 도포하는 방법도 특별히 제한되지 않는다.
경화단계(S32)는 도 10c에 도시된 바와 같이 상기 도포된 경화성 조성물(51)과 하부기판(53)이 마주보도록 하부기판(53)을 위치시킨 뒤, 자외선을 조사하거나 열을 가함으로서 상기 경화성 조성물(51)을 경화시키는 단계이다. 여기서, 자외선을 조사하거나 열을 가하는 것은 본 발명에 따른 상기 경화성 조성물(51)을 경화시키기 위한 것으로, 경화성 조성물(51)에 UV와 같은 광을 조사하면, 상기 경화성 조성물(51)은 경화되면서 격벽의 형상을 가지게 되는 것이다. 종래에 격벽을 형성하 기 위해서는 격벽 재료를 직접 기판 또는 전극위에 도포하고, 여기서 원하는 모양으로 격벽을 식각하는 직접방법이었지만, 본 발명에 따라 몰드와 경화성 조성물(51)의 경화를 이용하는 방법은 일단 몰드(50)에 격벽 형성 재료를 주입하고, 이를 다시 기판 구조물에 부착시키는 간접방법이다. 이는 대량으로 간편하고 용이하게 격벽을 형성할 수 있고, 간접 주형 틀인 몰드(50)를 계속해서 재사용할 수 있다는 경제적인 장점이 있다.
분리단계(S33)는 도 10d에 도시된 바와 같이, 경화된 경화성 조성물(51)과 하부기판(53)을 몰드(50)와 분리시켜 제 2격벽 및 돌기(52)를 형성하는 단계이다. 경화된 경화성 조성물(51)을 몰드(50)와 분리시키기 위해서는 경화된 경화성 조성물(51)과 몰드(50)를 위, 아래로 잡아당기면서 분리시켜야 하는데, 이러한 분리를 용이하게 하기 위하여 몰드(50) 안에는 상기 경화성 조성물(51)를 몰드(50)에 주입하기 전에 윤활제와 같은 물질을 더 포함시킬 수 있다. 분리시키는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 이러한 제 2격벽은 화소를 분할하는 역할을 하며, 돌기(52)는 상기 제 1격벽의 홀을 통해 대전입자가 이동함에 따라, 홀의 하부에 바로 대전입자가 위치함으로써, 대전입자가 차폐되지 아니하는 문제를 해결하기 위해 형성된다. 상기 돌기(25)는 홀과 대향배치함으로써, 대전입자가 홀의 하부에 바로 위치할 수 없어, 사용자의 눈에 대전입자가 완전히 차폐되도록 한다.
입자 형성단계(S50)는 대전입자를 형성하는 단계이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유동성 입자의 제조방법은 코어형성단계(S51), 용해단계(S52), 제 1혼합단계(S53), pH조절단계(S54), 제 2혼합단계(S55), 중합단 계(S56), 건조단계(S57), 표면처리단계(S58)를 포함하여 이루어진다.
코어형성단계(S51)는 용매와 용매 100중량부에 대하여, 모노머 5 내지 20 중량부, 중합개시제 0.1 내지 3 중량부를 혼합하여 코어를 형성시키는 단계이다. 상기 대전입자(26)에서 검토한 바와 같은 모노머, 중합개시제의 종류 및 함량을 포함하여 약 15 내지 24시간정도 혼합하면 코어입자가 형성된다. 코어형성단계(S10)에 의해 형성된 코어입자는 도 11에 나타난 바와 같다.
용해단계(S52)는 에탄올(EtOH)에 테트라놀말부틸티타네이트를 용해시키는 단계이다. 이는 테트라놀말부틸티타네이트와 실리카의 반응속도를 제어하기 위한 단계이며, 에탄올에 테트라놀말부틸티타네이트를 용해시킨 후 이하의 혼합과정을 진행한다.
제 1혼합단계(S53)는 상기 코어에 실리카를 상기 용매 100 중량부에 대하여 0.7 내지 3 중량부 혼합하여 제 1혼합용액을 제조하는 단계이다.
또한, 제 2혼합단계(S55)는 상기 재 1혼합용액에 테트라놀말부틸티타네이트를 상기 용매 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2 중량부 혼합하여 제 2혼합용액을 제조하는 단계이다. 테트라놀말부틸티타네이트는 유동성 입자의 반사율을 월등히 향상시키는 효과가 있다.
도 12에 나타난 바와 같이, 실리카를 넣지 않고 테트라놀말부틸티타네이트만 혼합하는 경우(a), 실리카를 먼저 혼합하고 다음에 테트라놀말부틸티타네이트를 혼합하는 경우(b), 테트라놀말부틸티타네이트를 먼저 혼합하고 다음에 실리카를 혼합하는 경우(c)를 SEM 사진을 통해 비교해 봤을 때, (a)의 경우는 역반응이 일어나 단량체로 전환되므로 입자가 형성되지 않으며, (c)의 경우는 분리가 불가능하여 입자가 형성되지 않는 바, 본 발명인 (b)와 같이 실리카를 먼저 혼합하여야만 유동성 입자가 정상적으로 형성된다. 이는 혼합순서 또한 입자 형성에 중요한 영향을 미친다는 점을 입증하는 자료이다.
또한 도 13a는 상기 코어형성단계(S10)를 거친 코어입자의 크기에 대한 그래프, 도 13b는 도 12의 (a)에 대한 입자크기 그래프, 도 13c는 도 12의 (b)에 대한 입자크기 그래프로, 역시 (a)보다 본 발명의 (b)가 입자의 크기가 고르며, 실리카와 이산화티타늄이 분리되지 않고 결합되어 입자를 형성함을 알 수 있다.
pH조절단계(S54)는 상기 제 1혼합단계 또는 상기 제 2혼합단계에서, 상기 제 1혼합용액 또는 상기 제 2혼합용액에 산 또는 알칼리 용액을 첨가하여 수소이온지수(pH)를 8 내지 13으로 조절하는 단계이다. 앞서 설명한 바와 같이 중합 개시제가 염기성 환경에서 반응이 잘 일어나기 때문에, 필요에 따라 염기성 환경을 만들어 주기 위하여 염산, 초산 황상 등의 산 또는 암모니아, 수산화나트륨 등의 알칼리 용액을 소량 첨가하여, pH 8 내지 13인 환경으로 만들어 주는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 pH가 10 내지 11인 것이 효과적이다. 수소이온지수(pH)가 8미만이거나 13을 초과하는 경우에는 모노머와 실리카 및 이산화티타늄(TiO2)간의 결합반응이 잘 일어나지 않아, 안정된 유동성입자를 제조할 수 없는 문제가 있다. 다만, 실리카 입자가 염기성을 띄기 때문에 별도의 산 또는 염기가 필요하지 않을 수도 있다.
중합단계(S56)는 상기 제 2혼합용액을 40 내지 90℃의 온도에서 30 내지 50 시간 중합하여 유동성 입자를 제조하는 단계이다. 중합온도는 바람직하게는 40 내지 90℃, 더욱 바람직하게는 60 내지 75℃ 온도를 유지하는 것이 효과적이다. 상기 중합단계(S50)는 교반하며 중합을 수행하게 되며, 질소(N2) 또는 아르곤(Ar) 등의 비활성 기체를 공급하여, 용매에 포함된 용존 산소를 제거하면서, 바람직하게는 15 내지 24시간, 더욱 바람직하게는 18 내지 22시간 동안 무유화 중합법에 의한 중합을 수행하는 것이 바람직하다. 중합시간이 15시간미만이거나 24시간을 초과하는 경우에는 중합반응이 원활하게 이루어지지 않아, 안정적인 유동성 입자가 제조될 수 없다는 문제가 있다.
건조단계(S57)는 상기 유동성 입자를 건조하는 단계이다. 이는 통상의 유동성 입자 제조방법의 건조단계에 준하여 수행될 수 있으며, 바람직하게는 초임계 공정을 이용한 건조 또는 표면 소수화 및 용매 치환을 거친 습윤겔의 상압 건조(예를 들어, 일반 오븐 건조) 등이 이용될 수 있다. 또한, 동결건조를 수행할 수 있다. 이는 중합 고분자가 포함된 혼합수용액을 -100℃ 내지 -10℃온도로 냉각하여 물질을 고체화시킨 후, 압력을 4.6torr 이하로 낮추어 상기 동결분말에 포함된 수분을 승화시키는 방법 등이 이용될 수 있다.
표면처리단계(S58)는 실란으로 상기 유동성 입자의 표면을 처리하는 단계이다. 이는 상기 제조된 유동성 입자의 말단에 OH기가 존재하여 입자간의 응집이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 유동성 입자의 표면을 소수화처리하는 과정이다. 표면처리방법으로 살란을 이용하여 가수분해 및 축합반응을 일으킴으로써 유동성 입자의 OH기를 제거한다.
여기서, 실란은 어떠한 종류의 실란도 사용할 수 있으나, 트리데카플루오로
-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸트리에톡시실란(tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydro
octyltriethoxysilane,CF3-TES) 또는 3,3,3-트리플루오로프로필트리메톡시실란
(3,3,3-trifluoropropryl methoxysilane,CF3-TMS) 또는 에톡시트리메틸실란
(ethoxytrimethylsilane,ETMS) 중 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 수차례의 실험결과, 유동성 입자간의 응집발생을 억제하기 위해 가장 효과적이다.
Figure 112009025641348-pat00002
Figure 112009025641348-pat00003
Figure 112009025641348-pat00004
<CF3-TES> <CF3-TMS> <ETMS>
도 14 및 표 2이 실험 1, 도 15 및 표 3이 실험 2의 결과로, 실리카와 테트라놀말부틸티타네이트의 중량비만 다르게 하고, 실란처리에 대한 실험을 실시한 결과, 도 14, 도 15, 표 2, 표 3에 나타난 바와 같이, 실란처리를 한 입자가 실란처리하지 않은 입자보다 초기구동전압이 눈에 띠게 낮아졌으며, 그중에 CF3-TES, CF3-TMS 처리하는 것이 ETMS보다 더 초기구동전압을 낮출 수 있는 것으로 나타났다.
<표 2>
초기 구동전압 (V)
실란처리안함 160
ETMS 처리 130
CF3-TES 처리 130
<표 3>
초기 구동전압 (V)
실란처리안함 130
ETMS 처리 120
CF3-TES 처리 100
CF3-TMS 처리 100
상기 표면처리단계(S58)에서 상기 실란은 상기 용매 100중량부에 대하여 5 내지 10중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 6.5 내지 8중량부를 포함하는 것이 효과적이다. 5중량부 미만인 경우에는 유동성 입자간의 응집방지효과가 미미하며, 10중량부를 초과하는 경우에는 유동성 입자의 초기 구동전압이 높아지는 문제가 있다.
도 16 및 표 4은 실란의 함량에 따른 초기구동전압의 변화를 측정한 실험결과로, 도 16 및 표 4에 나타난 바와 같이, 실란이 용매 100중량부에 대하여, 3중량부를 포함된 경우는 초기구동전압 130V, 7중량부가 포함된 경우는 초기구동전압 110V로 본 발명의 범위에 해당하는 실란의 함량을 유지해야 초기구동전압을 최대한 낮출 수 있다는 점을 알 수 있다.
<표 4>
초기 구동전압 (V)
ETMS 처리 (3중량%) 130
ETMS 처리 (7중량%) 110
또한, 표면처리단계(S58)에서 수소이온지수(pH)는 8 내지 13로 유지하는 것 이 바람직하며, 가장 바람직하게는 10 내지 11로 유지하는 것이 효과적이다. 수소이온지수(pH)가 8미만이거나 13을 초과하는 경우에는 초기구동전압이 올라가는 문제가 있다.
도 17 및 표 5는 수소이온지수(pH)에 따른 초기구동전압의 변화를 측정한 실험결과로, 수소이온지수(pH)에 따라 실란처리의 효과가 달라지므로, 최적의 수소이온지수(pH)를 유지해야 한다는 점을 입증하기 위한 실험이다. 도 17 및 표 5에 나타난 바와 같이, 수소이온지수(pH)를 본 발명의 범위인 10으로 유지하며 실란처리하는 경우가 초기구동전압이 가장 낮은 것을 알 수 있다.
<표 5>
초기 구동전압 (V)
pH 조절 안 함 130
pH 10 100
pH 2 110
상기 각 단계의 순서는 절대적인 것이 아니며, 경우에 따라 변경될 수 있으며, 그 또한 본 발명의 범위에 해당한다.
충진단계(S60)는 상기 제 1격벽 형성단계(S20)과 상기 제 2격벽 형성단계(S30)에 의해 형성된 셀에 대전입자를 충진하는 단계이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 셀(25) 구조는 종래의 직사각형 셀 구조에 비해, 대전입자의 구조적 차폐를 효과적으로 함으로써, 단일입자를 이용하면서도 표시장치의 개구율 및 콘트라스트비를 향상시키며, 반응속도 또한 향상시키는 효과가 있다.
또한, 셀(25) 내부에 충진된 대전입자(26)에 대해 살펴보면, 상기 대전입자(26)는 동일한 대전 특성을 가진 단일 입자로 이루어진다. 종래에는 도 1에 나타 난 바와 같이, 양(+),음(-)으로 대전되고, 각각 흑색, 백색의 다른 종류의 색을 가진 2종류의 대전입자(610,620)로 이루어져서, 하나의 셀 안에 2종류 이상의 서로 다른 대전 특성을 갖는 입자가 충진되기 때문에 이들의 정전기적 인력에 따른 입자의 충돌 및 뭉침현상이 발생하기 쉬워, 장치의 내구성이 떨어지고, 반응속도 또한 늦어지는 단점이 있었다. 이를 해결하고자 본 발명에서는 셀(25) 내부에 충진된 대전입자(26)가 동일한 대전특성을 가지며, 백색 등 1종류의 색만을 갖는 단일입자를 사용함으로써, 입자의 충돌 및 뭉침현상의 발생을 현저히 줄이고, 이에 따라 장치의 내구성이 향상되며, 반응속도 또한 향상되는 장점이 있다.
마지막으로, 합착단계(S60)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1격벽(23)을 제 2격벽(24)과 결합하고, 제 1격벽(23)이 제 2격벽(24)을 의지하여 상부기판(20)과 하부기판(28) 사이에 위치하도록 하며, 상부기판(20)과 하부기판(28)이 대향하도록 상부기판(20)을 하부기판(28)에 합착시키는 단계이다. 합착하는 방법은 본 발명에 따라 경화성 조성물에 의해 형성된 제 2격벽(30)이 부착되어 있는 하부기판(28)과상부기판(20)을 대향하도록 합착시킨다.
상기 본 발명의 실시예들은 동일한 대전특성을 갖는 단일입자에 대해서만 설명하고 있으나, 본 발명은 종래의 서로 다른 대전특성을 갖는 2종류 이상의 대전입자를 사용하여도 구현될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위 의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
도 1a는 종래 기술에 따른 충돌 대전형 전자종이 디스플레이 장치를 도시한 단면도
도 1b는 종래기술에 따른 전자종이 화상표시장치에 사용되는 입자를 나타낸 단면도
도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른 전자종이 디스플레이 장치에 있어서 포토리소그래피법을 이용하여 격벽을 형성하는 과정을 나타내는 순서도
도 3은 본 발명의 제 일실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치를 나타내는 단면도 및 평면도
도 4는 본 발명의 제 일실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제 1격벽을 나타내는 평면도
도 5는 실리카와 테트라놀말부틸티타네이트의 함량비에 따라 생성된 입자를 촬영한 SEM 사진
도 6은 도 5에 따른 입자 크기 분포를 나타낸 그래프
도 7은 도 5에 따른 입자를 적외선분광법에 따라 분석한 그래프
도 8은 본 발명의 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도
도 9은 본 발명의 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법에 따른 제 1격벽 형성단계의 모식도
도 10은 본 발명의 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종 이 디스플레이장치의 제조방법에 따른 제 2격벽 및 돌기 형성단계의 모식도
도 11은 본 발명의 코어형성단계(S51)에 의해 형성된 코어입자를 촬영한 SEM 사진
도 12는 실리카와 테트라놀말부틸티타네이트의 혼합순서에 따라 생성된 입자를 촬영한 SEM 사진
도 13은 도 12에 따른 입자 크기 분포를 나타낸 그래프
도 14는 실란처리에 따른 입자의 구동전압(V)을 나타낸 그래프
도 15는 실란처리에 따른 입자의 구동전압(V)을 나타낸 그래프
도 16은 실란의 함량에 따른 입자의 구동전압(V)을 나타낸 그래프
도 17은 실란의 수소이온지수(pH)에 따른 입자의 구동전압(V)을 나타낸 그래프
<도면의 주요부분 부호에 대한 설명>
1: 고분자 입자 2: 전하제어제
3: 색소/염료 4: 외첨제
10: 상부기판 11: 하부기판
12: 상부전극 13: 하부전극
14: 격벽 15: (+) 대전입자
16: (-) 대전입자
20: 상부기판 21a: 상부전극
21b: 하부전극 22: 홀
23: 제 1격벽 24: 제 2격벽
25: 셀 26: 대전입자
27: 돌기 28: 하부기판
29a: 흰색 표시화면 29b: 흑색표시화면
30: 상부기판 31a: 상부전극
31b: 하부전극 32: 홀
33: 제 1격벽 34: 제 2격벽
35: 셀 36: 대전입자
37: 돌기 38: 하부기판
39a: 흰색 표시화면 39b: 흑색표시화면
40: 몰드 41: 경화성 조성물
42: 홀 43: 제 1격벽
50: 몰드 51: 경화성 조성물
52: 돌기 53: 하부기판
100: 기판
200: 전극
300: 포토레지스트
400: 패턴
500: 격벽

Claims (14)

  1. 소정의 간격을 두고 대향 배치된 상부기판과 하부기판 사이에 셀을 형성하는 격벽과, 상기 셀 내부에 대전입자가 충진된 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치에 있어서,
    상기 상부기판과 상기 하부기판 중 적어도 어느 하나에 접하여 형성된 전극;
    적어도 하나의 홀(hole)을 포함하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 위치하고, 상기 상부기판 및 상기 하부기판 각각에 대향배치된 제 1격벽;
    상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에서 화소를 분할하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 연결하는 제 2격벽;
    상기 제 1격벽과 상기 제 2격벽에 의해 형성된 셀 내부에 충진된 대전입자;
    상기 대전입자는 용매와 용매 100중량부에 대하여, 모노머 5 내지 20 중량부, 중합개시제 0.1 내지 3 중량부, 테트라놀말부틸티타네이트 0.5 내지 2 중량부, 실리카 0.7 내지 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하부기판 표면에 형성되며, 상기 제 1격벽에 형성된 홀과 대향 배치되는 돌기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 중합개시제는 2,2'-아조비스(아이소부티라미딘)하이드로클로라이드 (2,2'-azobis(isobutyramidine)hydrochloride)인 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 대전입자는 동일한 대전 특성을 가진 단일 입자이며, 수소이온지수(pH)가 8 내지 13인 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1격벽에 형성된 홀은 가장 넓은 부분의 폭이 2 내지 5㎛이며, 가장 좁은 부분의 폭은 1 내지 2㎛인 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1격벽에 형성된 홀의 내부는 직경이 중심부로 갈 수록 좁아지도록 형성되며, 상기 제 1격벽에 형성된 홀의 단면은 부드러운 곡선형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치.
  7. 소정의 간격을 두고 대향배치된 상부기판과 하부기판 사이에 셀을 형성하는 격벽과, 상기 셀 내부에 대전입자가 충진된 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법에 있어서,
    상기 상부기판과 상기 하부기판 중 적어도 어느 하나의 기판에 전극을 형성하는 전극형성단계;
    적어도 하나의 홀(hole)을 포함하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 위치하고, 상기 상부기판 및 상기 하부기판 각각에 대향배치된 격벽을 형성하는 제 1격벽 형성단계;
    상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에서 화소를 분할하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 연결하는 격벽을 형성하는 제 2격벽 형성단계;
    상기 대전입자를 형성하는 입자 형성단계;
    상기 제 1격벽과 상기 제 2격벽에 의해 형성된 셀에 상기 대전입자를 충진하는 충진단계;
    상기 상부기판과 상기 하부기판이 대향하도록 상기 상부기판을 상기 하부기판과 합착시키는 합착단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 하부기판 표면에 형성되고, 상기 제 1격벽에 형성된 홀과 대향 배치되는 돌기(Projection)를 형성하는 돌기 형성단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 제 1격벽형성단계는,
    몰드를 준비하고, 상기 몰드 위에 경화성 조성물을 도포하는 도포단계;
    상기 도포된 경화성 조성물에 자외선을 조사하거나 열을 가하여 경화시키는 경화단계;
    경화된 상기 경화성 조성물을 몰드와 분리시켜 격벽을 형성하는 분리단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
  10. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 제 2격벽형성단계는,
    몰드를 준비하고, 상기 몰드 위에 경화성 조성물을 도포하는 도포단계;
    상기 도포된 경화성 조성물과 상기 하부기판이 마주보도록 하부기판을 위치시킨 뒤, 상기 경화성 조성물에 자외선을 조사하거나 열을 가하여 경화시키는 경화단계;
    상기 경화된 경화성 조성물과 상기 하부기판을 몰드와 분리시켜 격벽을 형성하는 분리단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
  11. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 입자 형성단계는,
    용매와 용매 100중량부에 대하여, 모노머 5 내지 20 중량부, 중합개시제 0.1 내지 3 중량부를 혼합하여 코어를 형성시키는 코어형성단계;
    에탄올(EtOH)에 테트라놀말부틸티타네이트를 용해시키는 용해단계;
    상기 코어에 실리카를 상기 용매 100 중량부에 대하여 0.7 내지 3 중량부 혼합하여 제 1혼합용액을 제조하는 제 1혼합단계;
    상기 제 1혼합용액에 테트라놀말부틸티타네이트를 상기 용매 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2 중량부 혼합하여 제 2혼합용액을 제조하는 제 2혼합단계;
    상기 제 2혼합용액을 40 내지 90℃의 온도에서 30 내지 50시간 중합하여 유동성 입자를 제조하는 중합단계;
    상기 유동성 입자를 건조하는 건조단계;
    실란으로 상기 유동성 입자의 표면을 처리하는 표면처리단계;
    상기 제 1혼합단계 또는 상기 제 2혼합단계에서, 상기 제 1혼합용액 또는 상기 제 2혼합용액에 산 또는 알칼리 용액을 첨가하여 수소이온지수(pH)를 8 내지 13으로 조절하는 pH조절단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
  12. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 충진단계에서, 상기 대전입자는 동일한 대전 특성을 가진 단일 입자이며, 수소이온지수(pH)가 8 내지 13인 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
  13. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 제 1격벽형성단계에서, 상기 제 1격벽에 형성된 홀의 내부는 직경이 중심부로 갈 수록 좁아지도록 형성되며, 상기 제 1격벽에 형성된 홀의 단면은 부드러 운 곡선형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
  14. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 제 1격벽형성단계에서, 상기 제 1격벽에 형성된 홀은 가장 넓은 부분의 폭이 2 내지 5㎛이며, 가장 좁은 부분의 폭은 1 내지 2㎛인 것을 특징으로 하는 테트라놀말부틸티타네이트 유동성 입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
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