KR101063282B1 - 스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법 - Google Patents

스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자종이 표시소자의 제조방법에 관한 것으로서, 전자종이 표시 매체용 입자를 미세 격벽이 있는 투명 전극 기판에 주입하는 방법에 특징이 있는 것으로, 미세 격벽에 의해 형성된 상기 기판의 각 셀에 대해 표시 매체용 입자의 정량적 균일 주입 및 컬러별 선별 주입이 가능하도록 하는 전자종이 표시소자의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 기판의 표시 매체용 입자 주입시에, 표시 매체용 입자를 용매에 혼합하여 액상의 타입으로 페이스트화하고, 상기 기판 위에 스크린 마스크를 배치한 뒤, 그 위에 표시 매체용 입자가 포함된 액상의 페이스트를 얹은 상태로 스퀴지를 스크린 마스크에 접촉, 이동시킴으로써, 상기 표시 매체용 입자가 기판에 주입되도록 하는 스크린 인쇄 방식이 이용된다.
전자종이, 표시소자, 표시 매체용 입자, 토너, 용매, 페이스트, 스크린 인쇄, 마스크, 스퀴지, 흑백, 컬러, 기판

Description

스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법{Manufacturing method of electronic paper display device using screen printing}
본 발명은 전자종이 표시소자의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자종이 표시 매체용 입자를 미세 격벽이 있는 투명 전극 기판의 각 셀에 주입하는 방법에 관한 것이다.
오늘날 새로운 패러다임이 요구되는 정보화 사회에서 그에 상응하는 정보 전달 및 공유 방식으로의 대변환의 필요성으로 인해, 유연한 디스플레이로서 구부릴 수 있다는 장점을 가진 전자종이 기술의 개발이 가속화되고 있으며, 상업적 개발 단계에 접어들고 있다.
전자종이 표시소자는 박형의 플라스틱과 같은 유연한 기판 사이에 뿌려져 있는 수백만 개의 구슬에 의해 문자나 영상을 표시할 수 있도록 한 플렉시블 디스플레이 소자로서, 액정표시장치(liquid crystal display), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel), 유기 전계발광(electro luminescence) 소자를 뒤이을 차세대 표시소자로 개발되고 있다.
특히, 전자종이(electronic paper)는 수백만 번 재생해 쓸 수 있다는 점에서 장래에 책, 신문 또는 잡지 등 기존의 인쇄매체를 대체할 재료로 기대되고 있다.
전자종이 표시소자는 플렉시블(또는 페이퍼) 디스플레이 구현의 핵심이 되는 소자로서, 도전성 물질에 전자기장을 가하여 운동성을 갖게 한다는 전기영동학(electrophoresis)에 기초를 둔 것이며, 박형의 플렉시블한 기판들 사이에 도전성을 가진 미립자들(또는 토너 입자들)을 분포시킨 후 전자기장의 극성변화에 의한 미립자들의 방향 배치 변화로 데이터를 표현한다.
이러한 전자종이 표시소자에는 전기영동형, 자일리콘형 및 토너형(건식형) 전자종이 표시소자가 있는데, 그 일례로 종래의 토너형 전자종이 표시소자의 셀 구조를 첨부한 도 1에 도시하였다.
종래의 토너형 전자종이 표시소자는, 도 1에 도시된 바와 같이, 플라스틱 또는 유리로 이루어진 하부기판(1) 및 상부기판(6); 상기 하부기판(1) 및 상부기판(6) 각각에 내접하여 형성된 하부전극(2) 및 상부전극(5); 상기 하부기판(1)과 상부기판(6)의 간격을 일정하게 유지하면서 셀과 셀을 분리(isolation)시키는 절연체 격벽(7); 그리고 상기 두 전극(2,5) 사이에 위치하는 흑색(+) 표시 매체용 입자(토너 입자 또는 건식 입자)(3) 및 백색(-) 표시 매체용 입자(토너 입자 또는 건식 입자)(4)로 구성된다.
이러한 구성으로 이루어진 토너형 전자종이 표시소자에서는 하부전극(2)과 상부전극(5)에 충분한 전압이 인가되면 인가된 전극 극성에 따라 대전되는 표시 매 체용 입자, 즉 토너 입자들이 각 전극으로 끌려간다.
예컨대, 흑색 토너 입자(3)가 (+), 백색 토너 입자(4)가 (-) 성질을 띠고, 하부전극(2)에 (-) 전압, 상부전극(5)에 (+) 전압이 인가되면, 흑색(+) 토너 입자(3)는 하부전극(2)으로, 백색(-) 토너 입자(4)는 상부전극(5)으로 이동되어 백색으로 표시된다.
반대로 상부전극(5)에 (-) 전압이 걸리게 되면, 흑색(+) 토너 입자(3)가 상부전극(5)으로 이동되어 흑색으로 표시된다.
상기의 토너형 전자종이 표시소자의 제조에 있어서 토너 입자들을 기판의 각 셀 내에 정량적이고 균일하게 주입하는 것이 중요하며, 이는 곧 표시 화상의 품질 및 내구성에 영향을 주기 때문이다.
최근 토너 입자를 기판에 주입하는 방법으로서 다양한 방법들이 연구되고 있는데, 그 중에 롤러 코터 도포법이나 입자 침지법, 정전 도장법(코로나 스프레이 분사법) 등이 있다.
그러나, 이들 주입 방법들은 토너 입자의 정량적 균일 주입 제어가 어렵고,특히 컬러 전자종이 제작을 위한 컬러 입자(RGB(Red/Green/Blue) 또는 CMY(Cyan/Magenta/Yellow))의 선별 주입에 부적합하다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 전자종이 표시 매체용 입자를 기판에 주입함에 있어서, 표시 매체용 입자를 용매에 혼합하여 액상의 타입으로 페이스트화한 뒤 표시 매체용 입자가 포함된 액상의 페이스트를 스크린 인쇄법을 이용하여 기판에 주입하는 방식을 채용함으로써, 기판의 각 셀에 대하여 표시 매체용 입자의 정량적 균일 주입 및 컬러별 선별 주입이 가능하도록 한 전자종이 표시소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 표시 매체용 입자를 불활성 용매에 혼합하여 액상의 페이스트로 제조하는 단계와; 투명 전극 기판으로서 절연체 격벽에 의해 구획된 셀들을 가지는 상부기판, 또는 하부기판, 또는 상부기판 및 하부기판 위에 스크린 마스크를 배치한 뒤, 상기 스크린 마스크 위에 상기 페이스트를 얹고, 스퀴지를 상기 스크린 마스크 위에 접촉 및 이동시켜, 표시 매체용 입자가 스크린 마스크의 오픈된 영역을 통해 상기 기판의 각 셀에 주입되도록 하는 스크린 인쇄 단계와; 상기 불활성 용매가 증발, 제거된 상태의 상부기판과 하부기판을 합지하여 각 셀을 봉입하는 단계;를 포함하는 스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법을 제공한다.
이에 따라, 본 발명에 의한 전자종이 표시소자의 제조방법에 의하면, 표시 매체용 입자를 용매에 혼합하여 액상의 타입으로 페이스트화한 뒤 표시 매체용 입자가 포함된 액상의 페이스트를 스크린 인쇄법을 이용하여 기판에 주입하는 방식을 채용함으로써, 기판의 각 셀에 대하여 표시 매체용 입자의 정량적 균일 주입 및 컬러별 선별 주입이 가능해지는 장점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 전자종이 표시소자의 제조방법에 관한 것으로서, 전자종이 표시 매체용 입자를 미세 격벽이 있는 투명 전극 기판에 주입하는 방법에 특징이 있는 것이며, 미세 격벽에 의해 형성된 상기 기판의 각 셀에 대해 표시 매체용 입자의 정량적 균일 주입 및 컬러별 선별 주입이 가능하도록 하는 전자종이 표시소자의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 제조과정에서 이용되는 스크린 인쇄법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 스크린 마스크의 평면도로서, 셀 전체에 단색의 입자를 주입하는 예를 나타낸 것이다.
첨부한 도 4는 본 발명에 따른 제조과정에서 스크린 인쇄 공정, 즉 표시 매체용 입자의 선별 주입 공정을 도시한 단면도로서, 셀별 컬러 입자의 선별 주입을 위한 스크린 마스크의 사용상태를 보여주고 있다.
또한 첨부한 도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 제조과정에서 표시 매체용 입자의 선별 주입을 위한 스크린 마스크의 예를 도시한 평면도로서, 도 5a는 흑색 입자 주입용 스크린 마스크를, 도 5b는 시안(Cyan) 입자 주입용 스크린 마스크를, 도 5c는 마젠타(Magenta) 입자 주입용 스크린 마스크를, 도 5d는 옐로우(Yellow) 입자 주입용 스크린 마스크를 도시한 것이다.
또한 첨부한 도 6은 본 발명에 따른 스크린 인쇄법에 의해 표시소자의 셀 내에서 컬러 입자가 배치된 상태를 보여주는 평면도로서, 표시소자의 각 셀 내에 흑색, 시안, 마젠타, 옐로우 입자가 선별 주입된 상태를 보여주는 도면이며, 도면부호 12는 흑색 입자가 주입된 셀을, 도면부호 13은 시안 입자가 주입된 셀을, 도면부호 14는 마젠타 입자가 주입된 셀을, 도면부호 15는 옐로우 입자가 주입된 셀을 나타낸다.
우선, 본 발명에 의해 제조되는 토너형 전자종이 표시소자는, 플라스틱 또는 유리로 이루어진 하부기판(1) 및 상부기판(6); 상기 하부기판(1) 및 상부기판(6) 각각에 내접하여 형성된 하부전극(2) 및 상부전극(5); 상기 하부기판(1)과 상부기판(6)의 간격을 일정하게 유지하면서 셀과 셀을 분리(isolation)시키는 절연체 격벽(7); 그리고 상기 두 전극(2,5) 사이에 위치하는 표시 매체용 입자(3,4)로 구성되며, 이러한 구성은 도 1에 도시된 구성과 차이가 없다(도면부호 도 1 참조).
상기한 구성의 전자종이 표시소자를 제조함에 있어서, 투명 전극 기판인 하부기판(1)에 셀을 구획하면서 기판의 간격을 유지하는 미세 절연체 격벽(7)이 형성 되고, 또한 상기 하부기판(1)의 상면에 하부전극(2)이 형성된 상태에서, 본 발명에 따른 스크린 인쇄 공정, 즉 스크린 마스크(8,11)를 이용하여 하부기판(1)에 표시 매체용 입자를 주입하는 공정이 진행된다.
이 공정은 표시 매체용 입자를 사용하여 스크린 인쇄가 가능한 액상의 페이스트로 만들어주는 공정을 포함하며, 이때 표시 매체용 입자를 불활성 용매에 혼합하여 액상 타입으로 페이스트화한다.
여기서, 표시 매체용 입자는 전자종이 표시소자에서 화상 표현을 위해 사용되고 있는 공지의 입자가 될 수 있는 바, 흑색 표시 매체용 입자 및 백색 표시 매체용 입자, 컬러 표시 매체용 입자가 사용될 수 있다.
상기 컬러 표시 매체용 입자는 RGB 표시 매체용 입자 또는 CMY 표시 매체용 입자가 될 수 있으며, RGB 표시 매체용 입자로는 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 입자가 있고, CMY 표시 매체용 입자로는 시안(Cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow) 입자가 있다.
표시 매체용 입자가 함유된 페이스트를 만들기 위한 용매로는, 표시 매체용 입자에 물리, 화학적으로 전혀 영향을 주지않으면서, 셀 내 주입 후 단시간 내에 완전히 증발, 제거되어, 이후 전자종이 표시소자 내에서의 입자의 상하운동, 즉 전자종이 표시 특성에 영향을 주지 않는 것을 사용해야 한다.
이러한 용매로는 불활성 탄화불소 화합물(Fluorocarbons)이 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 불활성 과불소 용매를 사용하여 주입 효율을 높인다.
상기 과불소 용매로는 퍼플루오로헥산(Perfluorohexane), 퍼플루오로헵 탄(Perfluoroheptane), 퍼플루오로옥탄(Perfluorooctane), 퍼플루오로노난(Perfluorononane), 퍼플루오로데칸(Perfluorodecane), 퍼플루오로언데칸(perfluoroundecane), 및 퍼플루오로도데칸(perfluorododecane) 중에 선택된 어느 하나가 사용될 수 있다.
그리고, 하부기판에서 절연체 격벽에 의해 구획되어 형성된 미세 셀에 각각 필요한 표시 매체용 입자를 선별 주입하기 위하여, 표시 매체용 입자가 함유된 페이스트를 제조하고 나면, 제조된 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄 공정을 진행한다.
물론, 표시 매체용 입자 종류에 따라 각각 페이스트를 제조하여야 한다.
도 2는 표시 매체용 입자를 주입하기 위한 스크린 인쇄 공정을 설명하기 위한 도면으로, 전체 셀에 표시 매체용 입자가 주입될 수 있는 스크린 마스크(8)가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 스크린 인쇄 공정에서는 특정 영역(8-1)이 오픈되어 있는 스크린 마스크(8)를 사용하며, 오픈된 영역(8-1)을 통해 입자 페이스트(표시 매체용 입자와 불활성 용매의 혼합물)(9)가 통과하여 하부기판(1) 위에 형성된 셀에 주입되고, 막혀 있는 부분을 통해선 입자 페이스트가 차단된다.
스크린 인쇄시에는, 미세 격벽(7)이 있는 투명 전극 기판인 하부기판(1) 위에 스크린 마스크(8)를 배치한 뒤, 그 위에 표시 매체용 입자가 포함된 액상의 페이스트(9)를 얹은 상태로 스퀴지(squeegee)(10)를 스크린 마스크(8)에 접촉, 이동시킴으로써, 표시 매체용 입자가 하부기판(1)에 형성된 셀에 주입되도록 한다.
본 발명에서 사용되는 스크린 마스크(8)는 표시 매체용 입자가 들어갈 셀 부위에 해당하는 영역(8-1)은 메쉬 형태로 오픈되어 있으면서 셀과 셀을 구획하는 각 격벽(7) 부위에 해당하는 영역(8-2)은 막혀 있는 구조로 된 것이 바람직한데, 이 경우에는 입자 주입 후 각 격벽(7) 상단 끝면에 입자가 잔존하지 않게 되므로, 격벽(7) 위에 잔존하는 입자로 인한 문제가 해소될 수 있게 된다.
도 2 및 도 3에 도시된 스크린 마스크(8)는 전체 셀에 모두 표시 매체용 입자를 주입시킬 수 있는 스크린 마스크로서, 이는 전체 셀에 모두 주입되어지는 백색 표시 매체용 입자를 주입하는데 사용될 수 있다.
결국, 상기한 스크린 인쇄 공정에 의하면, 하부기판(1)의 각 셀 내에 표시 매체용 입자를 정량적으로 균일하게 주입할 수 있게 된다.
한편, 스크린 마스크를 표시 매체용 입자의 종류(컬러별)와 입자가 들어가야 할 셀 위치에 따라 별도로 제작하여 사용하면 컬러별 선별 주입이 가능해진다.
컬러별 선별 주입에 대해 보다 상세히 설명하면, 본 발명의 실제 스크린 인쇄시에는, 사용되는 각 컬러별 표시 매체용 입자를 지정된 특정 셀에만 주입할 수 있도록, 표시 매체용 입자에 따라 구분되는 복수의 스크린 마스크(11,11a~11d)들을 사용하는데, 하부기판(1)의 전체 셀 중 각 셀별로 각각 원하는 표시 매체용 입자를 선별 주입하기 위하여, 미리 정해진 특정 영역이 메쉬 형태로 오픈되어 있는 상이한 종류의 스크린 마스크들을 사용하게 된다.
즉, 하부기판(1)의 전체 셀 중에서 각 셀별로 미리 정해진 표시 매체용 입자가 선별 주입되어야 하며, 이렇게 셀별로 원하는 표시 매체용 입자를 선별 주입할 수 있도록, 도 5a ~ 도 5d에 나타낸 바와 같이, 사용되는 표시 매체용 입자에 따라 오픈된 영역이 상이한 여러 종류의 스크린 마스크(11a~11d)들을 사용하는 것이다.
상기 스크린 마스크(11,11d~11d)에서 각 오픈된 영역(11-1)으로는 표시 매체용 입자가 함유된 페이스트(9)가 통과하게 되며, 오픈된 영역(11-1)을 통과한 페이스트는 그 바로 밑에 위치한 하부기판(1)의 셀에 주입되게 된다.
따라서, 각 표시 매체용 입자에 대해서 하부기판(1)의 전체 셀 중 페이스트를 주입할 셀 위치에 해당되는 특정 영역이 오픈되어 있는 스크린 마스크가 사용되어야 하는 것이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 표시 매체용 입자가 하부기판(1) 위의 특정 스크린 마스크(11)에 의해 미리 정해진 셀에만 선별적으로 주입될 수 있도록, 스크린 마스크(11)에서 표시 매체용 입자가 주입되는 셀의 위치에서는 오픈된 영역(11-1)이 위치하고, 격벽(7) 위 및 입자가 주입되지 않는 셀의 위치에서는 막힌 영역(11-2)이 위치한다.
결국, 스퀴지(10)가 이동하여 스크린 인쇄가 이루어지고 나면, 해당 표시 매체용 입자가 오픈된 영역(11-1) 아래의 셀에만 주입되고, 나머지 셀 및 격벽 위에는 막힌 영역(11-2)에 의해 차단되어 입자가 존재하지 않게 된다.
도 5a ~ 도 5d를 참조하면, 사용되는 표시 매체용 입자에 따라 구분되도록 각각 상이한 영역(11-1)이 오픈되어 있는 스크린 마스크(11a~11d)가 사용되며, 예컨대 총 4종류의 입자, 즉 흑색 입자, 시안 입자, 마젠타 입자, 옐로우 입자를 기판(1)의 해당하는 각 셀에 컬러별 선별 주입하기 위해서 입자에 따라 구분 제작된 총 4종류의 스크린 마스크가 사용된다.
도 5a에 도시된 스크린 마스크(11a)는 흑색 입자가 함유된 페이스트를, 도 5b의 스크린 마스크(11b)는 시안 입자가 함유된 페이스트를, 도 5c의 스크린 마스크(11c)는 마젠타 입자가 함유된 페이스트를, 도 5d의 스크린 마스크(11d)는 옐로우 입자가 함유된 페이스트를 스크린 인쇄하는데 각각 사용된다.
각 도면에서 도면부호 11-1은 하부기판(1)의 해당 셀에 입자가 주입될 수 있도록 페이스트가 통과하여 주입되는 부분인 오픈된 영역을, 도면부호 11-2는 나머지 막힌 부분을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 각 스크린 마스크(11,11a~11d)에서 하부기판(1)에 형성된 격벽(7) 부위에 해당하는 부분은 막힌 구조로 하여 격벽(7) 위에 잔존 입자가 발생하지 않도록 한다.
상기와 같이 사용될 표시 매체용 입자에 따라 각기 오픈 영역(11-1)이 상이한 여러 종류의 스크린 마스크(11a~11d)를 제작한 상태에서, 각각의 입자별 페이스트(입자와 불활성 용매의 혼합물)를 제조하고 나면, 각 페이스트(도 4에서 도면부호 9임)별로 해당 스크린 마스크(11a~11d)를 사용하여 단계적으로 스크린 인쇄 공정을 진행하게 된다.
컬러별 선별 주입을 위한 스크린 인쇄 과정에서, 전체 셀에 모두 주입되는 백색 표시 매체용 입자에 대한 스크린 인쇄를 실시하고, 이어 각 입자(예, 흑색, 시안, 마젠타, 옐로우 입자)별로 해당 스크린 마스크를 사용하여 단계적으로 스크린 인쇄를 실시하여 컬러별 각 입자를 정해진 하부기판의 특정 셀에 주입하게 된 다.
즉, 도 2 및 도 3의 스크린 마스크(8)를 하부기판(1) 위에 올려놓고, 스크린 마스크 위에 백색 표시 매체용 입자가 포함된 페이스트(9)를 얹은 뒤, 스퀴지(10)로 스크린 마스크(8) 위를 긁어주어, 백색 표시 매체용 입자를 전체 셀에 고르게 정량 주입한다.
이어 도 5a ~ 도 5d의 스크린 마스크(11a~11d)를 사용하여 동일한 방식으로 스크린 인쇄 공정을 입자별 순차 진행함으로써 각 컬러별로 정해진 셀에 입자가 주입되도록 한다.
상기와 같이 스크린 인쇄 공정을 통해 표시 매체용 입자의 주입이 모두 완료되면, 상부전극이 형성된 상부기판을 하부기판(1) 위에 합지하여 각 셀 내부를 봉입하게 되며, 이러한 과정을 통해 전자종이 표시소자를 제조하게 된다.
물론, 스크린 인쇄시 사용되는 입자 상태는 용매에 혼합하여 액상으로 만든 페이스트 상태이며, 입자가 함유된 페이스트를 스크린 마스크 위에 얹고 스퀴지를 이동시켜 기판의 각 셀에 주입하게 된다.
상기한 제조과정에서 하부기판의 각 셀에 표시 매체용 입자를 주입하는 것을 설명하였으나, 하부기판 대신, 또 다른 투명 전극 기판인 상부기판의 각 셀에 표시 매체용 입자를 스크린 인쇄 공정을 통해 동일하게 주입하여 제조하는 것도 가능하다.
즉, 상부전극이 형성되고 절연체 격벽에 의해 다수의 셀들이 형성된 상부기판에 각각의 표시 매체용 입자를 상술한 스크린 인쇄 공정을 통해 주입한 뒤, 하부 전극이 형성된 하부기판을 상부기판과 합지하는 것이다.
그리고, 백색 입자는 상부기판(또는 하부기판)에, 흑색, 시안, 마젠타, 옐로우 입자는 상대기판이 되는 하부기판(또는 상부기판)에 주입하는 방식으로, 백색 입자와 나머지 입자들을 두 기판에 나누어 주입하는 것도 가능하다.
또한 컬러 입자(시안, 마젠타, 옐로우 표시 매체용 입자)를 사용하지 않는 전자종이 표시소자를 제조하는 경우, 즉 흑색 표시 매체용 입자와 백색 표시 매체용 입자만을 기판의 전체 셀에 주입하여 흑백 전자종이 표시소자를 제조하는 경우에는, 도 2 및 도 3에 도시된 스크린 마스크(8)를 사용하되, 스크린 인쇄 공정을 통해서 흑색 표시 매체용 입자는 상부기판의 셀에, 백색 표시 매체용 입자는 하부기판의 셀에 각각 별도로 주입한 뒤, 두 기판을 합지하여 셀 봉입하는 방식으로 제조하는 것이 가능하다.
물론, 반대로 흑색 표시 매체용 입자를 하부기판의 셀에, 백색 표시 매체용 입자를 상부기판의 셀에 주입한 뒤 합지하는 것도 실시 가능하며, 실제 주입되는 입자 상태는 용매(상기한 과불소 용매)와 혼합된 액상의 페이스트 상태로서, 페이스트를 스크린 마스크 위에 도포한 뒤 스퀴지를 이용해 주입하게 된다.
또한 상기와 같이 흑색 입자 페이스트와 백색 입자 페이스트를 각각 별도로 제조하여 순차 주입하는 방식 대신에, 흑색 표시 매체용 입자와 백색 표시 매체용 입자를 혼합한 흑백 혼합입자 페이스트를 사용하여 제조하는 것이 가능하다.
즉, 흑색 표시 매체용 입자와 백색 표시 매체용 입자를 일정한 비율로 혼합한 입자 혼합물을 용매와 혼합하여 흑백 혼합입자 페이스트를 제조한 뒤, 미세 격 벽이 있는 투명 전극 기판(상부기판 또는 하부기판) 위에 스크린 마스크를 배치하고, 상기 스크린 마스크 위에 흑백 혼합입자 페이스트를 얹은 뒤, 스퀴지를 스크린 마스크에 접촉, 이동시켜, 투명 전극 기판의 전체 셀에 균일하고 정량적으로 주입한다.
이어 흑백 혼합입자 페이스트가 주입된 투명 전극 기판에 상대기판이 되는 또 다른 투명 전극 기판을 서로 합지하여 셀 봉입함으로써 흑백 전자종이 표시소자를 제조한다.
상기한 제조과정에서 사용되는 스크린 마스크는 각 셀 부위가 메쉬 형태로 오픈되어 있으면서 셀과 셀을 구획하는 격벽 부위는 막혀 있는 형태의 것을 사용한다.
또한 상부기판(또는 하부기판)의 전체 셀에 백색 표시 매체용 입자를 주입하고, 상대기판인 하부기판(또는 상부기판)에는 흑색, 시안, 마젠타, 옐로우 표시 매체용 입자를 셀별로 선별 주입한 뒤, 두 기판을 합지하여 제조하는 것도 가능하다.
그리고, 흑백 혼합입자 페이스트, 백색-시안 혼합입자 페이스트, 백색-마젠타 혼합입자 페이스트, 백색-옐로우 혼합입자 페이스트를 각각 제조한 뒤, 도 5a ~ 도 5d와 같은 스크린 마스크(11a~11d)를 각각 사용하여 순차적인 스크린 인쇄 공정을 진행하는 방식으로 컬러 전자종이 표시소자의 제조가 가능하다.
즉, 백색과 흑색 입자를 일정한 비율로 혼합한 입자 혼합물을 용매와 혼합하여 흑백 혼합입자 페이스트를 제조하고, 이어 용매를 사용하여 백색과 시안 입자, 백색과 마젠타 입자, 백색과 옐로우 입자를 혼합 함유한 혼합입자 페이스트를 제조 한 뒤, 흑백 혼합입자 페이스트를 도 5a에 도시된 스크린 마스크(11a)를 사용하여 투명 전극 기판(상부기판 또는 하부기판)의 정해진 특정 셀에 주입하고, 백색-시안 혼합입자 페이스트를 도 5b의 스크린 마스크(11b)를 사용하여, 백색-마젠타 혼합입자 페이스트를 도 5c의 스크린 마스크(11c)를 사용하여, 그리고 백색-옐로우 혼합입자 페이스트를 도 5d의 스크린 마스크(11d)를 사용하여 또 다른 투명 전극 기판(상대기판이 되는 하부기판 또는 상부기판)의 컬러별 정해진 특정 셀에 혼합입자를 주입한다(페이스트 상태로 주입).
이어 두 투명 전극 기판을 서로 합지하여 셀 밀봉함으로써 컬러 전자종이 표시소자를 제조하게 된다.
그리고, 흑백 혼합입자 페이스트, 백색-시안 혼합입자 페이스트, 백색-마젠타 혼합입자 페이스트, 백색-옐로우 혼합입자 페이스트를 모두 하나의 투명 전극 기판(상부기판 또는 하부기판)에서 각각 단계적으로 스크린 인쇄하여 컬러별 정해진 특정 셀에 선별 주입하고, 이어 혼합입자가 주입된 상기 투명 전극 기판에 또 다른 투명 전극 기판(상대기판이 되는 하부기판 또는 상부기판)을 합지하여 컬러 전자종이 표시소자를 제조할 수 있다.
여기서, 스크린 마스크(11a~11d)는 도 5a ~ 도 5d와 같은 4종류가 사용되며, 최소 4단계의 스크린 인쇄가 진행되어야 한다.
상기한 각 제조과정에서 CMY 컬러 입자는 RGB 컬러 입자로 대체될 수 있는 바, 시안, 마젠타, 옐로우 입자 대신, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 입자가 사용될 수 있으며, 이들을 사용하는 제조방법은 상기한 각 제조방법과 동일하게 진 행할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세하게 설명하는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
한편에 과불소 용매와 백색 표시 매체용 입자(백색 입자로 약칭함)를 혼합한 백색 입자 페이스트를 제조하고, 다른 한편에는 과불소 용매와 흑색 표시 매체용 입자(흑색 입자로 약칭함)를 혼합한 흑색 입자 페이스트를 제조하였다.
여기서, 과불소 용매로는 퍼플루오로데칸(Perfluorodecane)을 사용하였다.
이어 미세 격벽이 있는 투명 전극 기판(상부기판) 위에 스크린 마스크를 배치하되, 상기 스크린 마스크는, 기판의 전체 셀 부위가 메쉬(mesh) 형태로 오픈되어 있으면서 셀과 셀을 구획하는 격벽 부위는 막혀 있는 형태의 것을 사용하였다. 그 위에 상기 흑색 입자 페이스트를 얹은 뒤에 스퀴지를 스크린 마스크에 접촉, 이동시켜 기판의 각 셀 내에 흑색 입자가 균일하고 정량적으로 주입되도록 하였다.
그 다음 미세 격벽이 있는 또 다른 투명 전극 하부 기판(하부기판) 위에 상기 스크린 마스크를 배치하고, 그 위에 백색 입자 페이스트를 얹은 뒤에 스퀴지를 스크린 마스크에 접촉, 이동시켜 기판의 각 셀 내에 백색 입자가 균일하고 정량적으로 주입되도록 하였다.
주입 후 용매가 건조되고 난 뒤, 두 기판을 서로 합지하여 흑백 전자종이 표시소자를 제작하였다.
실시예 2
백색 입자와 흑색 입자를 일정한 비율로 혼합한 입자 혼합물을 과불소 용매와 혼합하여 흑백 혼합입자 페이스트를 제조하였다.
이어 미세 격벽이 있는 투명 전극 기판 위에 스크린 마스크를 배치하되, 상기 스크린 마스크는, 기판의 전체 셀 부위가 메쉬(mesh) 형태로 오픈되어 있으면서 셀과 셀을 구획하는 격벽 부위는 막혀 있는 형태의 것을 사용하였다. 그 위에 상기 흑백 혼합입자 페이스트를 얹은 뒤에 스퀴지를 스크린 마스크에 접촉, 이동시켜 기판의 각 셀 내에 흑백 혼합입자가 균일하고 정량적으로 주입되도록 하였다.
주입 후 용매가 건조된 상기의 흑백 혼합입자 주입 기판과 또 다른 투명 전극 기판을 서로 합지하여 흑백 전자종이 표시소자를 제작하였다.
실시예 3
과불소 용매와 백색 입자를 혼합한 백색 입자 페이스트, 과불소 용매와 흑색 입자를 혼합한 흑색 입자 페이스트, 과불소 용매와 시안 표시 매체용 입자(시안 입자라 약칭함)를 혼합한 시안 입자 페이스트, 과불소 용매와 마젠타 표시 매체용 입자(마젠타 입자라 약칭함)를 혼합한 마젠타 입자 페이스트, 및 과불소 용매와 옐로우(Yellow) 표시 매체용 입자(옐로우 입자라 약칭함)를 혼합한 옐로우 입자 페이스트를 각각 제조하였다.
이어 미세 격벽이 있는 투명 전극 기판(상부기판) 위에 스크린 마스크를 배치하되, 상기 스크린 마스크는, 기판의 전체 셀 부위가 메쉬(mesh) 형태로 오픈되 어 있으면서 셀과 셀을 구획하는 격벽 부위는 막혀 있는 형태의 것을 사용하였다. 그 위에 상기 백색 입자 페이스트를 얹은 뒤에 스퀴지를 스크린 마스크에 접촉, 이동시켜 기판의 각 셀 내에 백색 입자가 균일하고 정량적으로 주입되도록 하였다.
그 다음 미세 격벽이 있는 또 다른 투명 전극 기판(하부기판) 위에 흑색 입자용 스크린 마스크(도 5a 참조)를 배치하되, 상기 흑색 입자용 스크린 마스크는, 기판의 전체 셀 중 흑색 입자가 주입되어야 할 셀 부위만 메쉬 형태로 오픈되어 있는 형태의 것이다. 그 위에 흑색 입자 페이스트를 얹은 뒤에 스퀴지를 스크린 마스크에 접촉, 이동시켜 기판의 전체 셀 중 흑색 입자 주입 셀 부위에 흑색 입자가 균일하고 정량적으로 주입되도록 하였다.
이어서, 상기 흑색 입자가 주입된 기판 위에서 시안 입자용 스크린 마스크, 마젠타 입자용 스크린 마스크, 및 옐로우 입자용 스크린 마스크를 순차적으로 이용하여, 전체 셀 중 컬러별 지정된 특정 셀에 각 컬러 입자가 선택적으로 주입되도록 하였다.
주입 후 용매가 건조되고 나면, 백색 입자가 주입된 기판과 흑색 및 컬러 입자가 주입된 기판을 서로 합지하여 컬러 전자종이 표시소자를 제작하였다.
실시예 4
백색 입자와 흑색 입자를 일정한 비율로 혼합한 입자 혼합물을 과불소 용매와 혼합하여 흑백 혼합입자 페이스트를 제조하고, 같은 방법으로 시안-백색 혼합입자 페이스트, 마젠타-백색 혼합입자 페이스트, 및 옐로우-백색 혼합입자 페이스트 를 각각 제조하였다.
미세 격벽이 있는 투명 전극 기판 위에 흑백 혼합입자용 스크린 마스크를 배치하는데, 상기 흑백 혼합입자용 스크린 마스크는, 기판의 전체 셀 중 흑백 혼합입자가 주입되어야 할 셀 부위만 메쉬 형태로 오픈되어 있는 형태의 것이다. 그 위에 흑백 혼합입자 페이스트를 얹은 뒤에 스퀴지를 스크린 마스크에 접촉, 이동시켜 상기 기판의 전체 셀 중 흑백 혼합입자 주입 셀 부위에 흑백 혼합입자가 균일하고 정량적으로 주입되도록 하였다.
이어서, 상기 흑백 혼합입자가 주입된 기판 위에서 시안-백색 혼합입자용 스크린 마스크, 마젠타-백색 혼합입자용 스크린 마스크, 및 옐로우-백색 혼합입자용 스크린 마스크를 순차적으로 이용하여, 전체 셀 중 컬러별 지정된 특정 셀에 각 컬러-백색 혼합입자가 선택적으로 주입되도록 하였다.
주입 후 용매가 건조되고 나면, 상기의 흑색, 백색, 컬러 입자가 주입된 기판과 또 다른 투명 전극 기판을 서로 합지하여 컬러 전자종이 표시소자를 제작하였다.
실시예 5
시안, 마젠타, 옐로우 입자 대신, 레드, 그린, 블루 입자를 사용하여, 실시예 3과 동일한 방법으로 컬러 전자종이 표시소자를 제작하였다.
실시예 6
시안, 마젠타, 옐로우 입자 대신, 레드, 그린, 블루 입자를 사용하여, 실시예 4와 동일한 방법으로 컬러 전자종이 표시소자를 제작하였다.
이상과 같이 제조된 전자종이 표시소자의 반사도를 각각 15 군데씩 측정한 뒤, 그것들의 균일도로부터 입자 주입의 균일도를 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure 112009039603497-pat00001
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 스크린 인쇄법으로 제작된 건식 전자종이 표시소자의 경우, 표시 매체용 입자가 균일하게 주입됨을 확인할 수 있었다.
도 1은 토너형 전자종이 표시소자의 셀 구조를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 제조과정에서 이용되는 스크린 인쇄법을 설명하기 위한 단면도이고,
도 3은 도 2에 도시된 스크린 마스크의 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 제조과정에서 스크린 인쇄법에 의한 표시 매체용 입자의 선별 주입 공정을 도시한 단면도,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 제조과정에서 컬러별 표시 매체용 입자의 선별 주입을 위한 스크린 마스크의 예를 도시한 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 스크린 인쇄법에 의해 표시소자의 셀 내에서 컬러 입자가 배치된 상태를 보여주는 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 하부기판 2 : 하부전극
7 : 격벽 8, 11, 11a~11d : 스크린 마스크
8-1, 11-1 : 오픈된 영역 8-2, 11-2 : 막힌 영역

Claims (16)

  1. 표시 매체용 입자를 불활성 용매에 혼합하여 액상의 페이스트로 제조하는 단계와;
    투명 전극 기판으로서 절연체 격벽에 의해 구획된 셀들을 가지는 상부기판, 또는 하부기판, 또는 상부기판 및 하부기판 위에 스크린 마스크를 배치한 뒤, 상기 스크린 마스크 위에 상기 페이스트를 얹고, 스퀴지를 상기 스크린 마스크 위에 접촉 및 이동시켜, 표시 매체용 입자가 스크린 마스크의 오픈된 영역을 통해 상기 기판의 각 셀에 주입되도록 하는 스크린 인쇄 단계와;
    상기 불활성 용매가 증발, 제거된 상태의 상부기판과 하부기판을 합지하여 각 셀을 봉입하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 표시 매체용 입자로서 흑색 표시 매체용 입자와 백색 표시 매체용 입자를 각각 불활성 용매와 별도로 혼합하여 흑색 입자 페이스트와 백색 입자 페이스트를 제조한 뒤, 상기 흑색 입자 페이스트와 백색 입자 페이스트를 스크린 인쇄 단계에서 각각 순차적으로 개별 주입하여 제조하되,
    상기 흑색 입자 페이스트를 상부기판 및 하부기판 중 선택된 기판의 셀에 주입하고, 상기 백색 입자 페이스트를 나머지 상대기판의 셀에 주입한 뒤, 상기 흑색 입자 페이스트가 주입된 기판과 상기 백색 입자 페이스트가 주입된 기판을 합지하여 제조하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 불활성 용매로서 탄화불소 화합물(Fluorocarbons)을 사용하는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 불활성 용매로서 과불소 용매를 사용하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 과불소 용매는 퍼플루오로헥산(Perfluorohexane), 퍼플루오로헵탄(Perfluoroheptane), 퍼플루오로옥탄(Perfluorooctane), 퍼플루오로노난(Perfluorononane), 퍼플루오로데칸(Perfluorodecane), 퍼플루오로언데칸(perfluoroundecane), 및 퍼플루오로도데칸(perfluorododecane) 중에 선택된 어느 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 흑색 표시 매체용 입자와 백색 표시 매체용 입자를 혼합한 뒤 이 입자 혼합물을 불활성 용매에 혼합하여 흑백 혼합입자 페이스트를 제조하고, 상기 흑백 혼합입자 페이스트를 스크린 인쇄 단계에서 주입하여 제조하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 표시 매체용 입자로서 흑색 표시 매체용 입자, 백색 표시 매체용 입자, 각 컬러별 표시 매체용 입자를 사용하여 컬러 표시소자로 제조하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 흑색 표시 매체용 입자, 백색 표시 매체용 입자, 각 컬러별 표시 매체용 입자를 불활성 용매와 각각 별도로 혼합하여 흑색, 백색, 각 컬러별 입자 페이스트를 제조한 뒤, 각각의 페이스트를 스크린 인쇄 단계에서 각각 순차적으로 개별 주입하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방 법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 흑색 표시 매체용 입자와 백색 표시 매체용 입자를 혼합한 뒤 이 입자 혼합물을 불활성 용매에 혼합하여 흑백 혼합입자 페이스트를 제조하고,
    상기 각 컬러별 표시 매체용 입자를 컬러별로 백색 표시 매체용 입자와 각각 별도로 혼합한 뒤 그 입자 혼합물을 불활성 용매에 혼합하여 각 컬러-백색 혼합입자 페이스트를 제조하며,
    상기 각 혼합입자 페이스트를 스크린 인쇄 단계에서 각각 순차적으로 개별 주입하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법.
  13. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컬러 표시 매체용 입자로서 시안, 마젠타, 옐로우 표시 매체용 입자를 사용하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법.
  14. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컬러 표시 매체용 입자로서 레드, 그린, 블루 표시 매체용 입자를 사용하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 스크린 마스크는, 기판의 전체 셀에 표시 매체용 입자가 주입될 수 있도록, 기판의 전체 셀 부위에 해당하는 영역이 메쉬 형태로 오픈되어 있으면서 셀과 셀을 구획하는 격벽 부위에 해당하는 영역이 막혀 있는 구조로 된 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 스크린 마스크는, 기판의 전체 셀 부위 중 표시 매체용 입자별로 지정된 특정 셀에만 해당 표시 매체용 입자가 주입될 수 있도록, 기판의 전체 셀 중 상기 지정된 특정 셀에 해당하는 영역이 메쉬 형태로 오픈되어 있으면서 그 나머지 셀에 해당하는 영역 및 셀과 셀을 구획하는 격벽 부위에 해당하는 영역이 막혀 있는 구조로 된 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄법을 이용한 전자종이 표시소자의 제조방법.
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