KR101306100B1 - 컬러 전기영동 입자, 이의 제조 방법 및 이를 갖는 전기영동 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 컬러 광 반사 입자 및 상기 컬러 광 반사 입자를 둘러싸는 바인더를 포함하는 컬러 전기영동 입자에 있어서, 상기 컬러 광 반사 입자는 서브 광 반사 입자 및 광 변환층을 포함한다. 상기 광 변환층은 다수의 유기 안료 입자들을 포함하며, 상기 서브 광 반사 입자를 둘러싼다.

Description

컬러 전기영동 입자, 이의 제조 방법 및 이를 갖는 전기영동 표시 장치{Color eletrophoretic particle, method of fabricating the same, and electrophoretic display having the same}

본 발명은 컬러 전기영동 입자, 이의 제조 방법 및 이를 갖는 전기영동 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 컬러 광의 반사율이 향상된 컬러 전기영동 입자, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하여 색 재현성이 향상된 전기영동 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치를 대체하기 위한 정보 표시 장치로서, 전기영동 방식(electrophoresis), 통전변색 방식(electro-chromic), 2 색 입자 회전 방식(dichroic particles rotary method) 또는 건식 분체 이동 방식과 같은 기술을 이용한 표시 장치들이 제안되어 왔다. 이 표시 장치들은 통상의 인쇄 매체에 근접한 넓은 시야각, 낮은 소비 전력 및 메모리 효과와 같은 이점들 때문에 액정 표시 장치를 대체할 수 있는 차세대 표시 장치로서 광범위하게 연구되고 있다.

이들 표시 장치들 중 전기영동 표시 장치는 서로 마주하는 두 개의 기판들에 일대일 대응하여 배치되는 두 개의 전극들, 상기 두 개의 전극들 사이의 공간으로 정의되는 캐비티, 및 상기 캐비티에 수용되는 전기영동 입자들을 포함하며, 상기 두 개의 전극들 사이에 인가된 전기장에 의해 상기 전기영동 입자들이 이동하는 현상을 이용하여 정보를 표시한다.

예를 들어, 블랙 전기영동 입자와 같은 흡광형 전기영동 입자들이 상기 캐비티 내에서 부상하여 외부로부터 제공되는 광을 흡수하는 경우에, 전기영동 표시 장치는 상기 부상된 흡광형 전기영동 입자들을 이용하여 블랙을 표시할 수 있다. 또한, 적색 전기영동 입자와 같은 반사형 전기영동 입자들이 상기 캐비티 내에서 부상하여 외부로부터 제공되는 광을 반사하는 경우에, 전기영동 표시 장치는 상기 부상된 반사형 전기영동 입자들을 이용하여 적색을 표시할 수 있다.

한편, 전기영동 표시 장치의 표시 품질을 결정할 수 있는 요소들로는 외부로부터 제공되는 광량 대비 디바이스에서 반사되는 광량으로 정의되는 반사율 및 색 재현성이 있을 수 있다. 특히, 컬러 영상을 구현하는 전기영동 표시 장치의 경우에, 컬러 광의 반사율을 향상시킴으로서 색 재현성도 향상될 수 있으므로 컬러 광의 반사율은 전기영동 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있는 중요한 요소로 인식되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 컬러 광의 반사율을 증가시킬 수 있는 컬러 전기영동 입자, 이의 제조 방법 및 이를 포함하여 표시 품질이 향상된 전기영동 표시 장치를 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 컬러 광 반사 입자 및 상기 컬러 광 반사 입자를 둘러싸는 바인더를 포함하는 컬러 전기영동 입자에 있어서, 상기 컬러 광 반사 입자는 서브 광 반사 입자 및 광 변환층을 포함한다. 상기 광 변환층은 다수의 유기 안료 입자들을 포함하며, 상기 서브 광 반사 입자를 둘러싼다.

상술한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 전기영동 표시 장치는, 제 1 기판, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되어 다수의 캐비티들을 정의하는 격벽, 및 상기 다수의 캐비티들에 수용되는 컬러 전기영동 입자들을 포함한다.

상기 컬러 전기영동 입자들 각각은, 컬러 광 반사 입자 및 상기 컬러 광 반사 입자를 둘러싸는 바인더를 포함한다. 상기 컬러 광 반사 입자는 및 서브 광 반사 입자 및 광 변환층을 포함한다. 상기 컬러 광 반사 입자는 서브 광 반사 입자 및 광 변환층을 포함하고, 상기 광 변환층은 다수의 유기 안료 입자들을 포함하며, 상기 서브 광 반사 입자를 둘러싼다.

상술한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 컬러 전기영동 입자의 제조 방법은 다음과 같다. 용매로 유기 안료를 용해하여 입자 코팅액을 형성하고, 서브 광 반사 입자의 표면에 상기 입자 코팅액을 제공하고, 상기 입자 코팅액을 결정화 처리하여 상기 서브 광 반사 입자의 표면에 다수의 유기 안료 입자들을 형성하고, 그리고, 상기 서브 광 반사 입자를 둘러싸는 바인더를 형성한다.

상기 결정화 처리에 의해 상기 서브 광 반사 입자의 표면에 상기 다수의 유기 안료 입자들을 포함하는 광 변환층이 형성된다. 외부로부터 제공되는 광은 상기 광 변환층을 투과하여 그 파장이 변환되고, 상기 서브 광 반사 입자는 상기 광 변환층을 투과한 상기 광을 반사한다.

본 발명의 컬러 전기영동 입자에 따르면, 외부로부터 제공되는 광은 광 변환층에서 그 파장이 변환 된 후, 서브 광 반사 입자에 의해 외부로 반사된다. 따라서, 광 변환층에서 그 파장이 변환된 광은, 그 광량의 손실 없이, 외부로 반사되어 컬러 광의 반사율이 향상되고, 상술한 컬러 전기영동 입자를 갖는 전기영동 표시 장치의 색 재현성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 컬러 전기영동 입자에 따르면, 광 변환층은 자외선에 대해 그 광학적 성질의 열화를 견뎌내는 특성이 우수한 다수의 유기 안료 입자들을 포함하므로, 외부에 컬러 전기영동 입자들이 장시간 노출되더라도, 반사되어 외부로 제공되는 컬러 광의 색상이 변경되는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라, 상술한 컬러 전기영동 입자를 갖는 전기영동 표시 장치의 표시 품질이 저하되는 것이 방지될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컬러 전기영동 입자의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 컬러 광 반사 입자를 확대한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 컬러 전기영동 입자를 갖는 전기영동 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 컬러 전기영동 입자의 제조 방법의 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

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.

또한, 이하의 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" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

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.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컬러 전기영동 입자(100)의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 컬러 광 반사 입자(40)을 확대한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 컬러 전기영동 입자(100)는 그 내부에 전하 조절제를 포함하여 양성 또는 음성의 전하를 갖도록 하전 되어 전기영동 될 수 있다. 상기 컬러 전기영동 입자(100)는 외부로부터 제공되는 광의 파장을 변환시켜 반사하므로, 전기영동 표시 장치(도 3의 500)는 상기 컬러 전기영동 입자(100)를 이용하여 컬러를 표시할 수 있다.

상기 컬러 전기영동 입자(100)는 바인더(10) 및 컬러 광 반사 입자(40)를 포함하고, 상기 컬러 광 반사 입자(40)는 서브 광 반사 입자(20) 및 광 변환층(30)을 포함한다. 도 1에 도시되는 실시예에서는, 상기 바인더(10)는 상기 컬러 전기영동 입자(100)의 외형을 제공하며, 상기 바인더(10)의 내부에는 상기 컬러 광 반사 입자들(40)이 복수로 제공되어 분산될 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 다른 실시예에서, 상기 컬러 전기영동 입자(100)는 바인더(10) 내에 하나의 컬러 광 반사 입자(40)를 포함할 수도 있다.

상기 바인더(10)는 투명한 고분자 수지계 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 고분자 수지계 재료는 우레탄 수지(urethane resin), 요소 수지(urea resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 폴리에스테르 수지(polyester resin), 아크릴 우레탄 수지(acryl urethane resin), 아크릴 우레탄 실리콘 수지(acryl urethane silicone resin), 아크릴 우레탄 불화탄소 중합체(acryl urethane fluoro-carbon polymers), 아크릴 불화탄소 중합체(acryl fluorocarbon polymers), 실리콘 수지(silicone resin), 아크릴 실리콘 수지(acryl silicone resin), 폴리스티렌 수지(polystyrene resin), 스틸렌 아크릴 수지(styrene acrylic resin), 폴리오레핀 수지(polyolefin resin), 부틸알 수지(butyral resin), 비닐이딘 염화 수지(vinylidene chloride resin), 멜라민 수지(melamine resin), 페놀 수지(phenolic resin), 불화탄소 중합체(fluorocarbon polymers), 폴리카보네이트 수지(polycarbonate resin), 폴리술폰 수지(polysulfon resin), 폴리에테르 수지(polyether resin), 폴리에틸렌 수지(polyethylene resin) 및 폴리이미드 수지(polyamide resin)와 같은 중합체 수지 재료일 수 있으며, 이들 재료는 2 이상의 재료를 조합하여 사용될 수도 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 고분자 수지계 재료는, 젤라틴(geratin), 알긴산(alginic acid), 라텍스(latex) 중합체, 폴리스티렌, 폴리비닐 포르말, 폴리비닐 부티랄, 폴리 메틸 아크릴 레이트, 폴리부틸 아크릴레이트, 폴리 메틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트 중 어느 하나 또는 전술한 것들과의 조합으로 형성될 수도 있다.

상기 서브 광 반사 입자(20)는 외부로부터 제공되어 상기 바인더(10) 및 상기 광 변환층(30)을 순차적으로 투과한 광을 반사시킨다. 도 1에 도시되는 실시예에서는, 상기 서브 광 반사 입자(20)는 백색 무기계 입자를 포함할 수 있다. 상기 백색 무기계 입자는, 예를 들면, 타이타늄 산화물(titanium oxide), 안티몬 산화물(antimony trioxide), 아연 황화물(zinc sulfide), 아연 산화물(zinc oxide), 바륨 황화물(barium sulfate), 바륨 티탄 산화물(barium titania), 카올린(kaolun), 실리콘 산화물(silica), 산화 칼슘(calcium oxide), 탄산칼슘(CaCO₃), 또는 이들의 혼합 조성물을 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 서브 광 반사 입자(20)는 금속계 입자를 포함할 수도 있다. 이 경우에, 상기 금속계 입자는, 실버 나노 파티클, 백금 나노 파티클 및 알루미늄 나노 파티클 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다.

상기 광 변환층(30)은 상기 서브 광 반사 입자(20)를 둘러싸는 복수의 유기 안료 입자들(35)을 포함한다. 상기 다수의 유기 안료 입자들(35)은 상기 서브 광 반사 입자(20)의 표면 상에서 서로 연결되도록 성장된 적어도 하나의 연속된 층으로 상기 서브 광 반사 입자(20)의 표면 상에 적층될 수 있다. 상기 복수의 유기 안료 입자들(35)은 상기 서브 광 반사 입자(20)의 표면에서 결정화되어 형성될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시되는 실시예에 있어서, 상기 광 변환층(30)의 두께는 10 나노미터 내지 100 나노미터일 수 있다. 상기 광 변환층(30)의 두께가 100 나노미터를 초과하는 경우에 상기 컬러 전기영동 입자(100)로부터 출력되는 광량과 관련된 반사율이 저하될 수 있으며, 상기 광 변환층(30)의 두께가 10 나노미터 미만인 경우에, 외부 광이 상기 광 변환층에 의해 필터링 되는 효과가 저하될 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제조 하고자 하는 컬러 전기영동 입자(100)의 특성에 적합하도록 상기 광 변환층(30)의 두께는 변경될 수도 있다.

상기 복수의 유기 안료 입자들(35)은, 예를 들면, 아조계, 벤즈이미다졸론계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계, 안트라퀴논계, 디옥사딘계, 인디고계, 티오인디고계, 페릴렌계, 페리논계, 디케토피롤로피롤계, 이소인돌리논계, 니트로계, 니트로소계, 안스라퀴논계, 플라반트론계, 퀴노프탈론계, 피란트론계, 또는 인단트론계일 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

광 변환층(30)은 컬러 전기영동 입자(100)에 요구되는 광 필터링 특성에 따라, 예를 들면, 적색계, 녹색계 및 청색계 중 어느 하나의 컬러, 또는 황색계, 마젠타색계 및 시안색계 중 어느 하나의 컬러를 가질 수 있으며, 이에 따라 유기 안료 입자들(35)의 컬러가 결정될 수 있다. 예를 들면, 적색계 유기 안료 입자는, C. I. 피그먼트 레드 (C. I. Pigment Red) 9, 19, 38, 43, 88, 122, 123, 144, 149, 155, 166, 168, 177, 178, 179, 180, 188, 190, 202, 207, 208, 209, 216, 217, 220, 224, 226, 242, 254 또는 264 일 수 있다. 녹색계 유기 안료 입자는, C. I. 피그먼트 그린 (C. I. Pigment Green) 7, 10, 36, 37 또는 전체 브롬화시킨 C. I. 피그먼트 그린 (C. I. Pigment Green) 36 (C. I. 피그먼트 그린 36 의 벤젠고리에는, 염소 원자와 브롬 원자가 결합되어 있으나, 이들 중의 염소 원자를 모두 브롬 원자로 치환시킨 화학 구조를 가질 수 있음)일 수 있다. 또한, 청색계 유기 안료 입자는, C. I. 피그먼트 블루 (C. I. Pigment Blue) 15, 15 : 1, 15 : 3, 15 : 4, 15 : 6, 16, 22, 29, 60, 64 또는 80 일 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 황색계 유기 안료 입자는 C. I. 피그먼트 옐로우 (C. I. Pigment Yellow) 17, 20, 24, 74, 81, 83, 93, 95, 97, 108, 109, 110, 117, 120, 123, 125, 128, 129, 137, 138, 139, 147, 150, 151, 153, 154, 155, 166, 168, 180, 181, 185, 191 또는 214 일 수 있다. 마젠타색계 유기 안료 입자는 C. I. 피그먼트 바이올렛 (C. I. Pigment Violet) 19, 23, 29, 30, 31, 37, 50 또는 88 일 수 있다. 시안색계 유기 안료 입자는, BASF 안료, 호이박(Heuback) 안료, 및 기타안료일 수 있고, 상기 BASF 안료로는, 예를 들어, 헬리오겐 블루 L 6901F, 헬리오겐 블루 NBD 7010, 헬리오겐 블루 K 7090, 헬리오겐 블루 L 7101F, 및 팔리오겐 블루 L 6470일 수 있고, 상기 호이박(Heuback) 안료로는, 예를들어, 호이코프탈 블루 G일 수 있고, 상기 기타 안료로는, 예를 들어, CI 피그먼트 블루 15, CI 피그먼트 블루 15:1, CI 피그먼트 블루 15:2, 피그먼트 블루 15:3, 피그먼트 블루 15:4 및 이들의 조합물일 수 있다.

상기 다수의 유기 안료 입자들(35)은 염료로 착색된 고분자 재료에 비하여 자외선에 따른 상기 염료의 화학적 변성에 따른 광학적 성능 열화가 나타나지 않는다. 그에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 상기 다수의 유기 안료 입자들(35)을 포함하는 광 변환층(30)을 갖는 컬러 전기영동 입자는(100)는 자외선에 노출될 수 있는 실외에서 장시간 사용하더라도, 상기 컬러 전기영동 입자(100)의 색 순도 및 색 표현력과 같은 광학적 특성이 열화되는 것이 최소화되거나 방지될 수 있다.

상기 유기 안료 입자들(35)을 포함하는 광 변환층(30)에 의해 컬러 전기영동 입자(100)의 바인더(10)를 투과하는 광은 파장이 변환되어 외부로 전달될 수 있다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 상기 다수의 유기 안료 입자들(35)이 적색계 유기 안료 입자인 경우에, 컬러 전기영동 입자(100)의 외부로부터 입사되는 제1 광(LT1)이 바인더(10) 및 상기 다수의 유기 안료 입자(35)를 포함하는 광 변환층(30)을 순차적으로 투과하는 동안에, 상기 광 변환층(30)은 상기 제1 광(LT1)의 성분들 중에 적색 광이 갖는 파장대의 성분을 반사시키거나 일부를 광 반사 서브 입자(20) 표면으로 투과시키고, 상기 제1 광(LT1)의 적색 광 외의 성분들을 흡수할 수 있다. 그 결과, 상기 광 변환층(30)은 입사되어 제1 광(LT1)을 적색 광으로 필터링하여 적색 광 성분을 갖는 제1 반사광(LT21) 및 제2 반사광(LT22)을 출력할 수 있다. 제1 반사광(LT21)은 광 변환층(30)으로부터 반사되는 출력 광이며, 제2 반사광(LT22)은 광 반사 서브 입자(20)의 표면으로부터 반사되는 출력 광을 지칭한다. 따라서, 상기 컬러 전기영동 입자(100)는 상기 제1 반사광(LT21) 및 상기 제2 반사광(LT22)을 포함하는 제2 광(LT2)를 외부로 출력할 수 있다.

유기 안료 입자들(35)은 무기 안료에 비하여 광 차폐력이 떨어져 20 % 내지 40 % 정도의 투명성을 갖는다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 유기 안료 입자들(35)을 투과하는 광이 컬러 광 반사 입자(40)의 산란 중심(scattering center)인 서브 광 반사 입자(20)에 의해 그대로 반사되고, 다시 유기 안료 입자들(35)을 통해 광 변환되어 컬러 전기영동 입자(100) 외부로 출력될 수 있으므로, 광 손실이 최소화되고, 그에 따른 색 순도의 보장이 달성될 수 있다.

컬러 전기영동 입자(100) 내에 서브 광 반사 입자(20)의 표면이 노출되거나, 바인더(100) 내에 서브 광 반사 입자(20)과 유기 안료 입자들(35)이 서로 무관하게 랜덤 분산되는 경우, 컬러 전기영동 입자(100)의 외부로부터 입사된 광 중 일부가 서브 광 반사 입자(20)의 표면 상에서 직접 반사되어 컬러 전기영동 입자(100) 외부로 출력될 수 있기 때문에, 휘도가 증가될 수 있다. 그러나, 이 경우, 유기 안료 입자들(35)에 의해 필터링되지 않는 광 성분에 의해 출력 광의 색 순도가 열화될 수 있다. 이와 달리, 본 발명의 실시예들에 따르면, 유기 안료 입자들(35)이 컬러 서브 광 반사 입자(20)의 표면에 연속적인 층상으로 형성됨으로써 컬러 전기영동 입자 내부에서 서브 광 반사 입자(20)의 표면이 노출되지 않으며, 서브 광 반사 입자(20)는 광 변환층(30)의 스캐터링 센터가 될 수 있으며, 그 결과 전술한 바와 같이, 외부로 출력되는 제2 광(LT2)의 휘도와 색 순도가 모두 향상될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 전기영동 입자(100)를 포함하는 전기영동 표시 장치(500)의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 상기 전기영동 표시 장치(500)는 단위 표시 화소들을 포함한다. 상기 단위 표시 화소들은 능동 매트릭스 방식, 수동 매트릭스 방식 또는 정적 구동을 위한 세그먼트 구동에 적합한 어레이 구조를 가질 수 있으며, 도 3은, 상기 단위 표시 화소들 중 하나의 단위 표시 화소(DP)를 그 예로서 도시한다. 상기 단위 표시 화소(DP)는 서로 독립적으로 구동될 수 있는 제1 내지 제3 컬러 화소(R, G, B)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 내지 제3 컬러 화소(R, G, B)는 각각 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소일 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 다른 실시예에서, 제1 내지 제3 컬러 화소(R, G, B)는 각각 황색 화소, 마젠타색 화소, 및 시안색 화소일 수도 있다.

일부 실시예에서는, 상기 단위 표시 화소(DP)는 백색 및 흑색 포화도를 증가시켜 대조비를 더욱 향상시킬 수 있도록, 전술한 제1 내지 제3 컬러 화소(R, G, B)에 인접한 백색 화소(W)를 더 포함할 수도 있다. 백색 화소(W)는, 전술한 바와 같이, 흑색 표시를 위한 흡광형 전기 영동 입자들(100K)과 함께 백색 표시를 위한 반사형 전기 영동 입자들(100W)을 포함할 수 있다. 상기 단위 표시 화소(DP)를 구성하는 상기 화소들은 라인 형태로 배열되거나, 사각형, 육각형, 팔각형과 같은 다각형, 동심원들 또는 이들의 조합된 형태를 가질 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 전기영동 표시 장치(500)는 제1 기판(110), 제1 내지 제3 화소 전극들(PE1, PE2, PE3), 스위칭 소자들(TR), 제2 기판(200), 공통 전극(210), 격벽들(250), 전기영동 입자들(100K, 100R, 100G, 100B)을 포함한다.

상기 제1 기판(110) 및 상기 제2 기판(200)은 서로 마주한다. 도 3에 도시되는 실시예에서, 상기 전기영동 표시 장치(500)는 상기 제2 기판(200)을 투과하여 상기 전기영동 입자들(100K, 100R, 100G, 100B)에서 반사되거나 흡수되는 광을 이용하여 영상을 표시하므로, 상기 제2 기판(200)은 유리 및 투명 수지와 같은 투명한 재료를 포함할 수 있다.

상기 제1 기판(110) 위의 상기 제1 내지 제3 컬러 화소들(R, G, B)이 배치되는 위치들에 스위칭 소자들(TR)이 배치될 수 있다. 도 3에 도시되는 실시예에서는, 상기 스위칭 소자들(TR) 각각은 트랜지스터일 수 있고, 상기 스위칭 소자들(TR)은 제1 내지 제3 화소 전극들(PE1, PE2, PE3))에 전기적으로 연결된다.

상기 제2 기판(200) 위에는 공통 전극(210)이 배치될 수 있다. 상기 공통 전극(210)은, 상기 제2 기판(200)과 마찬가지로 광을 투과시키는 특성이 요구되므로, 상기 공통 전극(210)은 인듐틴옥사이드 및 인듐징크옥사이드와 같은 투명한 도전성 물질을 포함할 수 있다.

상기 격벽(250)은 상기 제1 기판(110) 및 상기 제2 기판(200) 사이에 배치되어 제1 내지 제3 캐비티들(V1, V2, V3)을 정의한다. 상기 제1 내지 제3 캐비티들(V1, V2, V3)은 제1 내지 제3 컬러 화소들(R, G, B)에 정렬될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 캐비티들(V1, V2, V3)은 상기 전기영동 입자들(100K, 100R, 100G, 100B)이 채워지는 공간으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 캐비티들(V1, V2, V3) 내부에는 전기 절연성 유체(105)가 더 채워질 수도 있다.

상기 전기영동 입자들(100K, 100R, 100G, 100B)은 상기 제1 내지 제3 캐비티들(V1, V2, V3)에 선택적으로 채워진다. 제1 내지 제3 화소(R, G, B)가 각각 적색, 녹색 및 청색 화소인 경우, 상기 적색 화소(R)와 대응하는 상기 제1 캐비티(V1)에는 흑색 전기영동 입자들(100K) 및 적색 전기영동 입자들(100R)이 채워지고, 상기 녹색 화소(G)와 대응하는 상기 제2 캐비티(V2)에는 흑색 전기영동 입자들(100K) 및 녹색 전기영동 입자들(100G)이 채워지고, 상기 청색 화소(B)와 대응하는 상기 제3 캐비티(V3)에는 흑색 전기영동 입자들(100K) 및 청색 전기영동 입자들(100B)이 채워질 수 있다. 하지만, 이는 예시적이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 화소의 컬러 시스템에 따라, 제1 내지 제3 화소(R, G, B)가 각각 황색, 마젠타색 및 시안색 화소인 경우, 상기 컬러 전기영동 입자들(100R, 100G, 100B)의 컬러는 각각 황색, 마젠타색, 시안색으로 대체될 수도 있다.

상기 컬러 전기영동 입자들(100R, 100G, 100B) 각각은 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 컬러 전기영동 입자(도 1 및 2의 100)와 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 화소들 내로 입사되는 입사 광 대부분이 상기 컬러 전기영동 입자가 갖는 광 변환층(도 2의 30)과 서브 광 반사 입자(20)에 의해 필터링된 후 반사될 수 있다. 이러한 반사 광은 다시 상기 공통 전극(210) 및 상기 제2 기판(200)을 순차적으로 투과하여 외부로 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 외부로 제공되는 컬러 광의 광량이 증가하여 휘도가 향상될 수 있다. 또한, 휘도가 향상됨과 동시에 출력 광의 대부분이 광변환층(30)을 경유하여 제공되기 때문에 상기 전기영동 표시 장치(500)의 색 재현성이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 광변환층(30)을 구성하는 유기 안료 입자들(35)이 염료에 비하여 우수한 내자외선 특성을 갖기 때문에, 상기 전기영동 표시 장치(500)가 외부에 장시간 노출되더라도, 그 표시 품질이 열화되는 것이 최소화될 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 컬러 전기영동 입자(도 1의 100)의 제조 방법의 순서도이다.

도 4를 참조하면, 우선, 용매로 유기 안료를 용해하여 입자 코팅액을 제조한다(S10). 도 4에 도시되는 실시예에서는, 상기 유기 안료는 앞서 도 1 및 2를 참조하여 설명된 다수의 유기 안료 입자(도 2의 35)가 포함하는 물질이 고분자 또는 단분자 형태로 제공될 수 있다. 또한, 이 경우에, 상기 용매는 디메틸술폭시드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), N-메틸피롤리디논(NMP), 및 이소프로필알콜(IPA) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한, 도 4에 도시되는 실시예에서는, 상기 입자 코팅액 제조 시, 상기 유기 안료 및 상기 용매는, 중량%로, 약 0.1% 내지 약 10% 대비 약 90% 내지 약 99.9%의 비로 제공될 수 있다. 이 경우에, 상기 용매에 의해 상기 유기 안료가 용해되는 정도를 최적화시킬 수 있고, 상기 유기 안료가 상술한 비를 초과하여 상기 용매에 제공되는 경우에 상기 입자 코팅액이 결정화되어 형성되는 다수의 유기 안료 입자(도 2의 35)의 입도가 불균일 해질 수 있고, 상기 유기 안료가 상술한 비보다 적게 상기 용매에 제공되는 경우에 상기 입자 코팅액이 결정화되는 효율이 저하될 수 있다.

또한, 도 4에 도시되는 실시예에서는, 상기 입자 코팅액 제조 시, 상기 유기 안료 및 상기 용매 외에, 질산과 같은 산을 더 첨가할 수 있다. 이 경우에, 상기 산은 상기 유기 안료가 갖는 관능기에 따라 결정될 수 있고, 상기 산은 상기 용매에 상기 유기 안료에 의해 보다 잘 용해될 수 있게 한다.

상기 입자 코팅액을 제조한 이후에, 입자 코팅액으로 서브 광 반사 입자(도 1 및 2의 20)를 코팅한다(S20). 도 4에 도시되는 실시예에서는, 용기에 상기 입자 코팅액을 채우고, 상기 서브 광 반사 입자를 상기 용기에 수용된 입자 코팅액에 침지시키는 방식을 이용하여 상기 입자 코팅액을 상기 서브 광 반사 입자의 표면에 코팅할 수 있다. 하지만, 이는 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 입자 코팅액은 스프레이 방식을 이용하여 상기 서브 광 반사 입자에 코팅될 수도 있다.

또한, 도 4에 도시되는 실시예에서는, 상기 서브 광 반사 입자의 표면 에너지를 제어하여 상기 서브 광 반사 입자의 표면을 상기 입자 코팅액으로 용이하게 코팅 할 수 있다. 예컨대, 상기 서브 광 반사 입자를 상기 입자 코팅액 측으로 제공하기 이전에 상기 서브 광 반사 입자의 표면 에너지가 증가하도록 상기 서브 광 반사 입자를 표면 처리하여 친수성으로 개질 하거나, 그 표면이 친수성인 서브 광 반사 입자를 선택할 수 있다. 또한, 소수성의 특성을 갖는 용매가 제공되는 경우에, 상기 서브 광 반사 입자는 상기 입자 코팅액 중 유기 안료 성분과 결합하여 그 표면 에너지가 감소되면서 안정화되려는 경향이 증가하므로, 상기 입자 코팅액의 유기 안료 성분을 상기 서브 광 반사 입자의 표면에 용이하게 코팅될 수 있다.

그 이후에, 서브 광 반사 입자(도 1 및 2의 20)에 코팅된 입자 코팅액을 결정화 시켜 그 표면에 광 변환층(도 1 및 2의 30)이 형성된 컬러 광 반사 입자(도 1 및 2의 40)를 형성한다(S30). 도 4에 도시되는 실시예에서는, 상기 입자 코팅액이 결정화되는 결정화 처리는 약 -20 ℃ 내지 약 20℃에서 진행될 수 있고, 상기 결정화 처리에 의해 형성되는 다수의 유기 안료 입자(도 2의 35)의 결정 방향을 균일하게 하고 상기 결정화 처리에 요구되는 시간을 단축하기 위하여, 상기 결정화 처리가 진행되는 동안에, 상기 서브 광 반사 입자가 침지된 입자 코팅액이 교반될 수 있다.

그 이후에, 컬러 광 반사 입자(도 1의 40)를 수집한다(S40). 이를 위해, 남은 용매를 제거하고, 상기 컬러 광 반사 입자로부터 분리되거나, 서브 광 반사 입자 없이 결정화된 다수의 유기 안료 입자를 제거한다. 도 4에 도시되는 실시예에서는, 상기 용매는 증발되어 제거될 수 있고, 서브 광 반사 입자로부터 분리된 다수의 유기 안료 입자들은 서브 광 반사 입자 간의 비중 차이를 이용하여 분리될 수 있다.

그 이후에, 상기 컬러 광 반사 입자를 바인더 수지 용액에 분산시켜 컬러 전기영동 입자를 제조한다(S50). 더욱 상세하게는, 상기 바인더 수지 용액은 유기 용매를 이용하여 수지를 용해시킨 용액에 전하 조절제 및 계면 활성제가 첨가된 것으로, 상기 계면 활성제를 통한 고분자 중합 과정을 통해 상기 바인더 수지 용액이 상기 컬러 광 반사 입자를 둘러싼 형태의 상기 컬러 전기영동 입자가 제조된다.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10: 바인더 20: 서브 광 반사 입자
30: 광 변환층 35: 다수의 안료 입자
40: 컬러 광 반사 입자 100: 컬러 전기영동 입자

Claims (22)

1. 용매로 유기 안료를 용해하여 입자 코팅액을 형성하는 단계;
   서브 광 반사 입자의 표면에 상기 입자 코팅액을 제공하는 단계;
   상기 입자 코팅액을 결정화 처리하여 상기 서브 광 반사 입자의 표면에 다수의 유기 안료 입자들을 형성하는 단계; 및
   상기 서브 광 반사 입자를 둘러싸는 바인더를 형성하는 단계를 포함하는 컬러 전기영동 입자의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 결정화 처리에 의해 상기 서브 광 반사 입자의 표면에 상기 다수의 유기 안료 입자들을 포함하는 광 변환층이 형성되고, 외부로부터 제공되는 광은 상기 광 변환층을 투과하여 그 파장이 변환되고, 상기 서브 광 반사 입자는 상기 광 변환층을 투과한 상기 광을 반사하는 것을 특징으로 하는 컬러 전기영동 입자의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 결정화 처리 시, 상기 서브 광 반사 입자가 씨드로 작용하여 상기 서브 광 반사 입자의 표면에 상기 다수의 유기 안료 입자들이 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러 전기영동 입자의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 결정화 처리는 -20℃ 내지 +20℃에서 진행되는 것을 특징으로 하는 컬러 전기영동 입자의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 입자 코팅액의 내부에 상기 서브 광 반사 입자가 분산되고, 상기 결정화 처리시, 상기 서브 광 반사 입자가 분산된 상기 입자 코팅액이 교반되는 것을 특징으로 하는 컬러 전기영동 입자의 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 다수의 유기 안료 입자들 중 상기 서브 광 반사 입자의 표면으로부터 분리된 다수의 안료 입자들을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 전기영동 입자의 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 유기 안료 입자들 각각은, 아조계, 벤즈이미다졸론계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계, 안트라퀴논계, 디옥사딘계, 인디고계, 티오인디고계, 페릴렌계, 페리논계, 디케토피롤로피롤계, 이소인돌리논계, 니트로계, 니트로소계, 안스라퀴논계, 플라반트론계, 퀴노프탈론계, 피란트론계, 및 인단트론계 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 전기영동 입자의 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 용매는 디메틸술폭시드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), N-메틸피롤리디논(NMP), 및 이소프로필알콜(IPA) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 전기영동 입자의 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 용매는 산을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 전기영동 입자의 제조 방법.
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