KR101350425B1

KR101350425B1 - 전기영동 표시장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101350425B1
Application number: KR1020100066806A
Authority: KR
Inventors: 신상일; 박용인
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2014-01-14
Also published as: KR20120006198A

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 상부기판의 투명 베이스 기판 상에 형성되는 제1 폴리머 레이어; 하부기판의 베이스 기판에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와 접속되도록 형성된 화소전극 및 상기 화소전극을 덮도록 형성되는 제2 폴리머 레이어; 상기 제2 폴리머 레이어 상에 형성되어 화상이 표시되는 서브 화소들을 정의하는 격벽; 특정 컬러를 표시하도록 착색된 복수의 대전 입자를 포함하여 상기 격벽에 의해 정의된 서브 화소들 각각에 충진되는 전기영동 분산액; 상기 전기영동 분산액을 사이에 두고 상기 상부기판 및 하부기판을 합착시키는 실런트; 및 상기 서브 화소들이 정의되지 않은 하부기판의 외곽부에 복수의 라인 형태로 형성된 댐(dam)을 포함하고, 상기 격벽, 제1 폴리머 레이어 및 제2 폴리머 레이어는 상기 전기영동 분산액과 물성이 일치되도록 고분자 물질을 포함한 유기물질로 형성된다.

Description

전기영동 표시장치 및 그 제조방법{ELECTROPHORETIC DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 전기영동 표시장치 관한 것으로서, 보다 구체적으로 하부기판에 전기영동 분산액이 내재화된 전기영동 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

전기영동 표시장치란 착색된 대전 입자가 외부로부터 가해진 전계에 의해 이동하는 전기영동(Electrophoresis) 현상을 이용하여 화상을 표시하는 장치를 말한다. 여기서 전기영동 현상이란, 대전 입자를 액체 속에 분산시킨 전기영동 분산액(전기영동 잉크)에 전계를 인가하는 경우에 대전 입자가 쿨롱력에 의하여 액체 속을 이동하는 현상을 의미한다.

이러한, 전기영동 현상을 이용한 전기영동 표시장치는 쌍안정성(Bistability)의 특징을 갖고 있어, 인가된 전압이 제거되어도 원래의 이미지를 장시간 표시할 수 있다. 즉, 전기영동 표시장치는 지속적으로 전압을 인가하지 않아도 일정 화면을 장기간 유지할 수 있기 때문에 화면의 신속한 교환이 요구되지 않는 전자 책(e-book) 분야에 적합한 디스플레이 장치이다.

또한, 전기영동 표시장치는 액정 표시장치와는 달리 시야각(Viewing Angle)에 대한 의존성이 없을 뿐만 아니라, 종이와 유사한 정도로 눈에 편안한 화상을 제공할 수 있다는 장점을 가지고 있어 수요가 증가되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 대향 합착된 하부기판(10) 및 상부기판(20)과, 상기 하부기판(10) 및 상부기판(20) 사이에 개재된 전기영동 필름(30)을 포함한다.

상기 전기영동 필름(30)은 투명한 물질로 이루어진 제1 및 제 2 접착층(34, 36), 상기 제1 및 제2 접착층(34, 36) 사이에 위치하는 투명한 도전성 물질로 이루어진 공통전극(38), 및 전기영동 분산액을 갖는 다수의 마이크로 캡슐(32)을 포함한다. 도 1에 도시되지 않았지만, 상기 하부기판(10) 상에는 상기 공통전극(38)과 대향되는 복수의 화소전극 및 상기 복수의 화소전극에 전압을 인가시키기는 스위칭 소자인 복수의 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다.

여기서, 전기영동 분산액(전기영동 잉크)은 양(+)으로 대전된 입자들 및 음(-)으로 대전된 대전 입자들을 포함하며, 마이크로 캡슐(32) 내에 포함된 대전 입자들이 전기영동에 의해 이동함으로써 화상을 구현하게 된다.

이러한 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치는 상기 상부기판, 하부기판 및 라미네이션(Lamination) 전기영동 필름(30)을 각각 제작한 후, 전기영동 필름(30)을 하부기판(10) 및 상부기판(20) 사이에 개재시켜 제조된다.

따라서, 상부기판, 하부기판, 전기영동 필름 각각을 별도로 제작하여야 함으로 제조 공정이 복잡하고 제조 시간이 많이 소요되어 효율이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 별도로 제조된 전기영동 필름을 적용하여야 함으로 제조 비용이 증가되는 문제점도 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기영동 표시장치의 제조효율을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치 및 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제조비용을 절감시킬 수 있는 전기영동 표시장치 및 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하부기판에 전기영동 분산액이 내재화된 전기영동 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하부기판에 전기영동 분산액을 내재화 시킬 수 있는 전기영동 표시장치의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 표시품질이 높은 전기영동 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 양산 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치 및 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 다양한 컬러 화상을 구현할 수 있는 전기영동 표시장치 및 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

위에서 언급된 본 발명의 기수적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 이 밖에도, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악 될 수도 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 상부기판의 투명 베이스 기판 상에 형성되는 제1 폴리머 레이어; 하부기판의 베이스 기판에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와 접속되도록 형성된 화소전극 및 상기 화소전극을 덮도록 형성되는 제2 폴리머 레이어; 상기 제2 폴리머 레이어 상에 형성되어 화상이 표시되는 서브 화소들을 정의하는 격벽; 특정 컬러를 표시하도록 착색된 복수의 대전 입자를 포함하여 상기 격벽에 의해 정의된 서브 화소들 각각에 충진되는 전기영동 분산액; 상기 전기영동 분산액을 사이에 두고 상기 상부기판 및 하부기판을 합착시키는 실런트;를 포함하고, 상기 격벽, 제1 폴리머 레이어 및 제2 폴리머 레이어는 상기 전기영동 분산액과 물성이 일치되도록 고분자 물질을 포함한 유기물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 상부기판의 투명 베이스 기판 상에 형성되는 제1 폴리머 레이어; 하부기판의 베이스 기판에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와 접속되도록 형성된 화소전극; 상기 하부기판 상에서 상기 화소전극을 둘러싸도록 형성되어 화상이 표시되는 서브 화소들을 정의하는 격벽; 상기 화소전극 및 격벽을 덮도록 형성되는 제2 폴리머 레이어; 특정 컬러를 표시하도록 착색된 복수의 대전 입자를 포함하여 상기 격벽에 의해 정의된 서브 화소들 각각에 충진되는 전기영동 분산액; 상기 전기영동 분산액을 사이에 두고 상기 상부기판 및 하부기판을 합착시키는 실런트;를 포함하고, 상기 격벽, 제1 폴리머 레이어 및 제2 폴리머 레이어는 상기 전기영동 분산액과 물성이 일치되도록 고분자 물질을 포함한 유기물질로 형성되고, 상기 전기영동 분산액을 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 상부기판의 투명 베이스 기판 상에 일정 두께를 가지는 제1 폴리머 레이어를 형성하는 단계; 하부기판의 베이스 기판에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와 접속되도록 화소전극을 형성하고, 상기 화소전극을 덮도록 일정 두께를 가지는 제2 폴리머 레이어를 형성하는 단계; 상기 제2 폴리머 레이어 상에 형성되어 화상이 표시되는 서브 화소들을 정의하는 격벽을 형성하는 단계; 특정 컬러를 표시하도록 착색된 복수의 대전 입자를 포함하는 전기영동 분산액을 상기 격벽에 의해 정의된 서브 화소들 각각에 충진시키는 단계; 상기 하부기판 또는 상부기판 상에 실런트를 형성하여, 상기 전기영동 분산액을 사이에 두고 상기 상부기판 및 하부기판을 합착시키는 단계;를 포함하고, 상기 격벽, 제1 폴리머 레이어 및 제2 폴리머 레이어는 상기 전기영동 분산액과 물성이 일치되도록 고분자 물질을 포함한 유기물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 따른 본 발명은 전기영동 표시장치의 제조효율을 향상시킬 수 있다.

실시 예에 따른 본 발명은 전기영동 표시장치의 제조비용을 절감시킬 수 있다.

실시 예에 따른 본 발명은 하부기판에 전기영동 분산액이 내재화된 전기영동 표시장치를 제공할 수 있다.

실시 예에 따른 본 발명은 하부기판에 전기영동 분산액을 내재화 시킬 수 있는 전기영동 표시장치의 제조방법을 제공할 수 있다.

실시 예에 따른 본 발명은 전기영동 표시장치의 양산 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

실시 예에 따른 본 발명은 전기영동 표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다.

실시 예에 따른 본 발명은 다양한 컬러 화상을 구현할 수 있는 전기영동 표시장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 3은 전기영동 분산액의 미 충진 및 기포 발생에 따른 불량을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 상부기판 제조방법을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 하부기판 제조방법을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치에서 하부기판에 전기영동 분산액을 내재화시키는 공정을 나타내는 도면.

이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들에 따른 전기영동 표시장치 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물 "상에" 또는 "아래에" 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 기술적 사상은 컬러 구현 여부와 관계없이 모든 전기영동 표시장치에 적용될 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 컬러 타입의 전기영동 표시장치를 일 예로 설명하기로 한다. 즉, 이하 개시되는 본 발명의 기술적 사상은, 모토 타입 및 컬러필터를 포함하는 전기영동 표시장치는 물론이고, 전기영동 분산액(전기영동 잉크) 내의 대전 입자가 적색(red), 청색(blue), 녹색(green), 황색(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 흑색(black) 또는 백색(white)으로 착색된 전기영동 표시장치의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

또한, 본 발명의 기술적 사상은 상술한 도 1의 마이크로 캡슐(microcapsule) 방식은 물론이고 마이크로 컵(microcup) 방식의 전기영동 표시장치 모두에 동일하게 적용될 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 마이크로 컵 방식의 전기영동 표시장치를 일 예로 본 발명을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 공통전극(110)을 포함하는 상부기판(100); 복수의 화소전극(210)을 포함하는 하부기판(200); 상기 상부기판(100)과 하부기판(200) 사이에서 복수의 서브 화소를 정의하는 격벽(230, Partition wall) 및 상기 격벽(230)에 의해 정의된 서브 화소에 전기영동 분산액(310)이 충진 된 전기영동 레이어(300);를 포함한다.

공통전극(110) 및 복수의 화소전극(210)들에 인가되는 전압에 의해 서브 화소에 충진 된 전기영동 분산액(310)의 대전 입자(312)들이 유전 용매 내에서 이동하여 모노 화상 및 컬러 화상이 구현되며, 구현된 화상이 상부기판(100)을 통해 표시된다.

상부기판(100)은 투명 재질의 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 베이스 기판(필름), 상기 베이스 기판 상에 형성된 공통전극(110) 및 상기 공통전극(110) 상에 형성된 폴리머 레이어(120, polymer layer)를 포함한다.

여기서, 상부기판(100)의 베이스 기판 및 공통전극(110)은 화상을 표시하기 위해 투명하여야 한다. 따라서, 상기 베이스 기판은 플렉서블(flexible)한 투명 재질로 형성되며, 공통전극(110)은 인듐틴옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐징크옥사이드(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 전도성 투명 물질로 형성된다.

상기 상부기판(100)의 폴리머 레이어(120)는 상기 상부기판(100)을 평탄화시킴과 아울러, 상기 공통전극(110)을 보호하고 상기 전기영동 레이어(300)와 상부기판(100)의 합착이 원활이 이루어지도록 형성된다.

여기서, 상기 상부기판(100)의 폴리머 레이어(120)는 1nm ~ 3,000nm의 두께(바람직하게는 50nm ~ 1,000nm)를 가지도록 형성될 수 있으며, 전기영동 분산액(310)과 물성이 일치되도록 하기 위해 폴리마이드(Polyimide), 폴리비닐페놀(Polyvinylphenol), 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol) 등의 절연성 고분자를 포함하는 유기물질로 형성된다.

하부기판(200)은 복수의 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(미도시)를 포함하며, 상기 격벽(230)에 의해 정의되는 복수의 서브 화소(컬러 서브 화소, 모노 서브 화소)에 대응되도록 상기 복수의 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터(TFT, 미도시), 상기 박막 트랜지스터의 스위칭에 의해 상기 복수의 서브 화소에 전압을 인가하는 화소전극(210) 및 폴리머 레이어(220)를 포함한다.

상기 하부기판(200)은 투명 재질의 유리기판, 가요성(Flexibility)을 갖도록 하기 위하여 플라스틱 기판 또는 금속 기판이 베이스 기판(필름)으로 사용될 수 있다. 여기서, 하부기판(200)은 화상이 표시되는 화면의 반대 측에 위치함으로 반드시 투명할 필요는 없다.

상기 게이트 라인 및 데이터 라인은 비저항(Resistivity)이 낮은 은(Ag), 알루미늄(Al), 또는 이들의 합금(Alloy)으로 이루어진 단일막으로 형성되거나, 또는 이러한 단일막에 더하여 전기적 특성이 우수한 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 또는 탄탈륨(Ta)으로 이루어진 막을 더 포함하는 다층막으로 형성될 수 있다.

상기 게이트 라인과 데이터 라인 사이에는 질화막(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막이 위치할 수 있으며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부마다 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 여겨서, 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극은 게이트 라인과 접속되고, 소스 전극은 데이터 라인과 접속되며, 드레인 전극은 상기 화소전극(210)과 접속된다.

하부기판(200)의 폴리머 레이어(220)는 화소전극(210)을 덮도록 형성되어 하부기판(200)을 평탄화 시킨다. 또한, 화소전극(210)을 보호하고 상기 전기영동 레이어(300)와 하부기판(200)의 합착이 원활이 이루어지도록 형성된다.

여기서, 상기 폴리머 레이어(220)는 1nm ~ 3,000nm의 두께(바람직하게는 50nm ~ 1,000nm)를 가지도록 형성될 수 있으며, 전기영동 분산액(310)과 물성이 일치되도록 하기 위해 폴리마이드(Polyimide), 폴리비닐페놀(Polyvinylphenol), 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol) 등의 절연성 고분자를 포함하는 유기물질로 형성된다.

상기 화소전극(210)은 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 접속되며, 구리, 알루미늄, 인듐틴옥사이드(ITO)의 물질로 형성될 수 있다. 또한, 구리, 알루미늄, 인듐틴옥사이드(ITO)의 물질에 니켈 및/또는 금 등이 더 적층되어 형성될 수도 있다.

전기영동 레이어(300)는 복수의 서브 화소를 정의하는 격벽(230)과, 상기 격벽(230)에 의해 정의된 복수의 서브 화소 각각에 내재되는 전기전동 분산액(310, 전기영동 잉크)을 포함한다.

상기 격벽(230)은 상부기판(100) 또는 하부기판(200) 상에 형성되어 복수의 서브 화소를 정의한다. 즉, 상기 하부기판(200) 상에서 상기 화소전극(210)을 둘러싸도록 형성되어 화상이 표시되는 복수의 서브 화소들을 정의한다.

본 발명의 실시 예에서는 하부기판(200) 상에 격벽(230)이 형성되는 것을 일 예로 하였다. 여기서, 상기 복수의 서브 화소는 컬러 서브 화소 및/또는 모노 서브 화소로 형성될 수 있다.

상기 격벽(230)에 의해 정의된 서브 화소에 포지티브(+) 또는 네거티브(-) 극성으로 대전된 복수의 대전 입자(312)를 포함하는 전기영동 분산액(310)이 내재화 된다. 여기서, 상기 전기영동 분산액(310)은 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스팅(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식, 스퀴징(squeezing) 방식, 스크린 프린팅(Screen printing) 방식, 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식, 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 방식을 통해 하부기판(200) 상의 서브 화소에 내재화 될 수 있다.

상기 격벽(230)은 하부기판(200) 상에 형성되는데, 구체적으로 하부기판(200)의 폴리머 레이어(220) 상에서 상기 상부기판(100) 방향으로 형성되며, 상기 전기영동 분산액(310)과 물성이 일치되도록 절연성 고분자를 포함하는 유기물질로 형성될 수 있다. 이러한, 격벽(230)은 포토 리소그래피(Photo lithography) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 공정을 통해 형성될 수 있으며, 1um ~ 100um의 높이를 가지도록 형성된다.

상술에서는 폴리머 레이어(220) 상에 상기 격벽(230)이 형성되는 것으로 설명하였으나, 이는 일 예를 나타낸 것으로 본 발명의 다른 실시 예에서는 하기와 같이 격벽(230) 및 폴리머 레이어(220)가 형성될 수 있다.

박막 트랜지스터 및 화소 전극(210)이 형성된 베이스 기판 상에 격벽(230)이 형성되고, 상기 격벽(230)에 의해 정의된 서브 화소 내에 전기영동 분산액(310)을 충진 시킨 후, 상기 격벽(230) 상에 폴리머 레이어(220)가 형성될 수도 있다.

상기 전기영동 분산액(310)은 포지티브(+) 또는 네거티브(-) 극성으로 대전된 복수의 대전 입자(312)를 포함한다. 이때, 상기 대전 입자(312)는 적색(red), 청색(blue), 녹색(green), 황색(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 흑색(black), 백색(white) 중 적어도 하나의 색상으로 착색될 수 있다.

실런트(240, sealant)는 자외선(UV: ultraviolet) 및 열을 이용해 경화할 수 있는 물질로 형성될 수 있으며, 상술한, 상부기판(100) 및 하부기판(200)은 전기영동 레이어(300)를 사이에 두고 실런트(240)를 통해 합착된다.

이를 통해, 서브 화소에 충진 된 전기영동 분산액(310)은 격벽(230), 상부기판(100)의 폴리머 레이어(120) 및 하부기판(200)의 폴리머 레이어(220)에 의해 둘러 싸여지게 된다.

제조 공정 중 실런트(240) 형성 시 실재가 하부기판(200)의 외곽부로 넘칠 수 있는데, 이를 방지하기 위해 하부기판(200)에 형성된 실런트(240) 외곽에는 댐(250)이 형성된다. 여기서, 댐(250)의 크기는 실재의 양에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.

일 예로서, 상기 댐(250)은 1um ~ 100um의 높이(바람직하게는 1um ~ 50um) 및 10um ~ 5,000um의 폭(바람직하게는 100um ~ 1,000um)을 가지도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 댐(250)은 복수의 라인 형태로 형성될 수 있으며, 1개 ~ 5개 라인(바람직하게는 2개 라인)으로 형성될 수 있다. 이러한 댐(250)은 상기 격벽(240)과 함께 형성되거나, 또는 별도의 공정을 통해 독립적으로 형성될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 전기영동 분산액(310)을 둘러싸는 외벽과 전기영동 분산액(310)의 물성이 일치되지 않으면, 전기영동 분산액(310)이 정확히 충진되지 않게되어 미 충진 현상이 발생되고, 기포가 생겨 불량이 발생될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 상술한 바와 같이, 상기 하부기판(200)에 내재화 되는 전기영동 분산액(310)을 둘러싸는 외벽 즉, 격벽(230), 상부기판(100)의 폴리머 레이어(120) 및 하부기판(200)의 폴리머 레이어(220)와 전기영동 분산액(310)의 물성이 일치된다.

따라서, 하부기판(200) 상에 전기영동 분산액(310)의 내재화 공정이 원활이 이루어짐과 아울러, 상부기판(100)과 하부기판(200)의 합착 시, 서브 화소에 불량이 발생되는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 전기영동 분산액(310)이 하부기판(200) 상에 내재화 되어 전기영동 표시장치의 구동이 능력이 개선되고, 다양한 컬러로 착색된 대전 입자(312)를 통해 다양한 컬러 화상을 구현함과 아울러, 전기영동 표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다.

이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 상부기판 제조방법을 나타내는 도면, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 하부기판 제조방법을 나타내는 도면, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치에서 하부기판에 전기영동 분산액을 내재화시키는 공정을 나타내는 도면이다.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 투명 재질의 유리 또는 플렉서블(flexible)한 투명 플라스틱 재질의 베이스 기판(필름) 상에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 전도성 투명 물질로 공통전극(110)을 형성한다.

이후, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 공통전극(110) 상에 1nm ~ 3,000nm의 두께(바람직하게는 50nm ~ 1,000nm)를 가지도록 폴리머 레이어(120)를 형성한다. 여기서, 폴리머 레이어(120)는 상기 상부기판(100)을 평탄화시킴과 아울러, 상기 공통전극(110)을 보호한다. 또한, 후술되는 공정을 통해 형성되는 전기영동 레이어(300)와 상부기판(100)의 합착이 원활이 이루어지도록 형성된다.

이때, 상기 폴리머 레이어(120)는 서브 화소에 충진되는 전기영동 분산액(310)과 접하게 되므로, 전기영동 분산액(310)과 물성이 일치되도록 하기 위해 폴리마이드(Polyimide), 폴리비닐페놀(Polyvinylphenol), 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol) 등의 절연성 고분자를 포함하는 유기물질로 형성된다.

이어서, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 서브 화소들 각각에 대응되도록 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 베이스 기판(필름) 상에 구리, 알루미늄, ITO의 물질을 도포한 후, 포토 리쏘그래피 공정을 통해 패터닝하여 상기 서브 화소들 각각에 대응되도록 화소전극(210)을 형성한다.

여기서, 화소전극(210)은 상술한 구리, 알루미늄, 인듐틴옥사이드(ITO)의 물질에 니켈 및/또는 금 등이 더 적층되어 형성될 수도 있다. 상기 서브 화소는 후술되는 격벽(230)에 의해 정의된다.

도면에 도시되지 않았지만 상기 베이스 기판에는 게이트 라인 및 데이터 라인이 형성되어 있으며, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되는 영역에 상기 박막 트랜지스터가 형성된다. 상기 데이터 라인은 박막 트랜지스터의 소스전극과 접속되고, 게이트 라인은 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 접속되며, 화소전극(210)은 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 접속된다.

이후, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 화소전극(210) 상에 1nm ~ 3,000nm의 두께(바람직하게는 50nm ~ 1,000nm)를 가지도록 폴리머 레이어(220)를 형성한다. 여기서, 폴리머 레이어(220)는 상기 하부기판(200)을 평탄화시킴과 아울러, 상기 화소전극(210)을 보호한다. 또한, 후술되는 공정을 통해 형성되는 전기영동 레이어(300)와 상부기판(200)의 합착이 원활이 이루어지도록 형성된다.

이때, 상기 폴리머 레이어(220)는 서브 화소에 충진되는 전기영동 분산액(310)과 접하게 되므로, 전기영동 분산액(310)과 물성이 일치되도록 하기 위해 폴리마이드(Polyimide), 폴리비닐페놀(Polyvinylphenol), 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol) 등의 절연성 고분자를 포함하는 유기물질로 형성된다.

이후, 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 상기 폴리머 레이어(220) 상에 형성되며, 후술되는 전기영동 분산액(310)과 물성이 일치되도록 절연성 고분자를 포함하는 유기물질로 격벽(230)을 형성한다. 상기, 격벽(230)은 포토 리소그래피(Photo lithography) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 공정을 통해 형성될 수 있으며, 1um ~ 100um의 높이를 가지도록 형성되어 후술되는 전기영동 분산액(310)이 충진되는 서브 화소를 정의한다.

이어서, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 포지티브(+) 또는 네거티브(-) 극성으로 대전된 복수의 대전 입자(312)를 포함하는 전기영동 분산액(310)을 상기 격벽(230)에 의해 정의된 서브 화소에 충진시켜 하부기판(200)에 전기영동 분산액(310)을 내재화 시킨다.

여기서, 상기 전기영동 분산액(310)은 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스팅(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식, 스퀴징(squeezing) 방식, 스크린 프린팅(Screen printing) 방식, 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식, 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 방식을 통해 하부기판(200) 상의 서브 화소에 내재화 될 수 있으며, 도 6(a)에서는 일 예로서, 디스펜서(320)를 이용하여 전기영동 분산액(310)을 서브 화소에 디스펜스(Dispense)시키는 공정을 도시하고 있다.

상술에서는 폴리머 레이어(220) 상에 상기 격벽(230)이 형성되고, 격벽(230)에 의해 정의된 서브 화소에 전기영동 분산액(310)을 충진 시키는 것으로 설명하였으나, 이는 일 예를 나타낸 것으로 본 발명의 다른 실시 예에서는 하기와 같이 격벽(230) 및 폴리머 레이어(220)를 형성 시킬 수 있다.

박막 트랜지스터 및 화소 전극(210)이 형성된 베이스 기판 상에 격벽(230)을 형성하고, 상기 격벽(230)에 의해 정의된 서브 화소 내에 전기영동 분산액(310)을 충진 시킨 후, 상기 격벽(230) 상에 폴리머 레이어(220)를 형성 시킬 수도 있다.

이후, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 서브 화소가 형성되어 있지 않은 하부기판(200)의 외곽부에 실런트(240, sealant)를 도포시킨다. 여기서, 상기 실런트(240)는 자외선(UV: ultraviolet) 및 열을 이용해 경화할 수 있는 물질로 형성될 수 있다.

또한, 제조 공정 중 실런트(240) 형성 시 실재가 상기 하부기판(200)의 외곽부로 넘칠 수 있는데, 이러한 실재의 넘침을 방지하기 위해 하부기판(200)이 실런트(240) 외곽에 댐(250)을 형성한다. 여기서, 댐(250)의 크기는 실재의 양에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.

일 예로서, 상기 댐(250)은 1um ~ 100um의 높이(바람직하게는 1um ~ 50um) 및 10um ~ 5,000um의 폭(바람직하게는 100um ~ 1,000um)을 가지도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 댐(250)은 복수의 라인 형태로 형성될 수 있으며, 1개 ~ 5개 라인(바람직하게는 2개 라인)으로 형성될 수 있다. 이러한 댐(250)은 상기 격벽(240)이 형성되는 공정을 통해 형성되거나, 또는 별도의 공정을 통해 독립적으로 형성될 수도 있다.

이후, 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 상술한 공정을 통해 형성된 전기영동 레이어(300)를 사이에 두고 상부기판(100)과 하부기판(200)을 실런트(240)를 통해 합착시킨다.

이를 통해, 서브 화소에 충진된 전기영동 분산액(310)은 격벽(230), 상부기판(100)의 폴리머 레이어(120) 및 하부기판(200)의 폴리머 레이어(220)에 의해 둘러 싸여지게 된다. 이때, 전기영동 분산액(310)을 둘러싸는 외벽 즉, 격벽(230), 상부기판(100)의 폴리머 레이어(120) 및 하부기판(200)의 폴리머 레이어(220)가 절연성 고분자를 포함하는 유기물질로 형성되어 전기영동 분산액(310)과 물성이 일치된다.

따라서, 하부기판(200) 상에 전기영동 분산액(310)의 내재화 공정이 원활히 이루어지도록 함과 아울러, 상부기판(100)과 하부기판(200)의 합착 시, 서브 화소에 불량이 발생되는 현상을 방지하여 전기영동 표시장치의 제조효율을 향상시킬 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 기존의 액정 표시장치의 제조 공정에 이용되는 제조 인프라(infra)를 적용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 전기영동 분산액(310)을 하부기판(200) 상에 내재화 시킬 수 있어 전기영동 표시장치의 제조비용을 절감시키고, 전기영동 표시장치의 양산 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 상부기판 110: 공통전극
120, 220: 폴리머 레이어 200: 하부기판
210: 화소전극 230: 격벽
240: 실런트 250: 댐(dam)
300: 전기영동 레이어 310: 전기영동 분산액
312: 대전 입자 320: 디스펜서

Claims

상부기판의 투명 베이스 기판 상에 형성되는 제1 폴리머 레이어;
하부기판의 베이스 기판에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와 접속되도록 형성된 화소전극 및 상기 화소전극을 덮도록 형성되는 제2 폴리머 레이어;
상기 제2 폴리머 레이어 상에 형성되어 화상이 표시되는 서브 화소들을 정의하는 격벽;
특정 컬러를 표시하도록 착색된 복수의 대전 입자를 포함하여 상기 격벽에 의해 정의된 서브 화소들 각각에 충진되는 전기영동 분산액;
상기 전기영동 분산액을 사이에 두고 상기 상부기판 및 하부기판을 합착시키는 실런트; 및
상기 서브 화소들이 정의되지 않은 하부기판의 외곽부에 복수의 라인 형태로 형성된 댐(dam)을 포함하고,
상기 격벽, 제1 폴리머 레이어 및 제2 폴리머 레이어는 상기 전기영동 분산액과 물성이 일치되도록 고분자 물질을 포함한 유기물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전기영동 분산액은 상기 격벽, 제1 폴리머 레이어 및 제2 폴리머 레이어에 의해 둘러 싸여지는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 폴리머 레이어 및 제2 폴리머 레이어는
폴리이미드(Polyimide), 폴리비닐페놀(Polyvinylphenol), 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol)의 절연성 고분자를 포함하는 유기물질로 1nm ~ 3,000nm의 두께를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 전기영동 표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 격벽은
1um ~ 100um의 높이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 대전 입자는
적색(red), 청색(blue), 녹색(green), 황색(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 흑색(black), 백색(white) 중 적어도 하나의 색상으로 착색되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 댐은 1um ~ 100um의 높이 및 10um ~ 5,000um의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
상부기판의 투명 베이스 기판 상에 형성되는 제1 폴리머 레이어;
하부기판의 베이스 기판에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와 접속되도록 형성된 화소전극;
상기 하부기판 상에서 상기 화소전극을 둘러싸도록 형성되어 화상이 표시되는 서브 화소들을 정의하는 격벽;
상기 화소전극 및 격벽을 덮도록 형성되는 제2 폴리머 레이어;
특정 컬러를 표시하도록 착색된 복수의 대전 입자를 포함하여 상기 격벽에 의해 정의된 서브 화소들 각각에 충진되는 전기영동 분산액;
상기 전기영동 분산액을 사이에 두고 상기 상부기판 및 하부기판을 합착시키는 실런트; 및
상기 서브 화소들이 정의되지 않은 하부기판의 외곽부에 1um~100um의 높이 및 10um~5,000um의 폭을 가지도록 복수의 라인 형태로 형성된 댐을 포함하고,
상기 격벽, 제1 폴리머 레이어 및 제2 폴리머 레이어는 상기 전기영동 분산액과 물성이 일치되도록 고분자 물질을 포함한 유기물질로 형성되고, 상기 전기영동 분산액을 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기전동 표시장치.
상부기판의 투명 베이스 기판 상에 일정 두께를 가지는 제1 폴리머 레이어를 형성하는 단계;
하부기판의 베이스 기판에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와 접속되도록 화소전극을 형성하고, 상기 화소전극을 덮도록 일정 두께를 가지는 제2 폴리머 레이어를 형성하는 단계;
상기 제2 폴리머 레이어 상에 형성되어 화상이 표시되는 서브 화소들을 정의하는 격벽을 형성함과 아울러, 상기 서브 화소들이 정의되지 않은 하부기판의 외곽부에 복수의 라인 형태로 댐을 형성하는 단계;
특정 컬러를 표시하도록 착색된 복수의 대전 입자를 포함하는 전기영동 분산액을 상기 격벽에 의해 정의된 서브 화소들 각각에 충진시키는 단계;
상기 하부기판 또는 상부기판 상에 실런트를 형성하여, 상기 전기영동 분산액을 사이에 두고 상기 상부기판 및 하부기판을 합착시키는 단계;를 포함하고,
상기 격벽, 제1 폴리머 레이어 및 제2 폴리머 레이어는 상기 전기영동 분산액과 물성이 일치되도록 고분자 물질을 포함한 유기물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 폴리머 레이어 및 제2 폴리머 레이어는 폴리이미드(Polyimide), 폴리비닐페놀(Polyvinylphenol), 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol)의 절연성 고분자를 포함하는 유기물질로 1nm ~ 3,000nm의 두께를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 전기영동 표시장치의 제조방법.
제 8 항에 있어서,
상기 격벽은 포토 리소그래피(Photo lithography) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 공정을 이용하여 1um ~ 100um의 높이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
제 8 항에 있어서,
다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스팅(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식, 스퀴징(squeezing) 방식, 스크린 프린팅(Screen printing) 방식, 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식, 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 방식을 이용하여 상기 서브 화소들 각각에 상기 전기영동 분산액을 충진시키는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
제 8 항에 있어서,
상기 댐은 1um ~ 100um의 높이 및 10um ~ 5,000um의 폭을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.