KR101492001B1 - 전기영동 표시장치와 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화상의 명암비를 높이고, 제조 효율을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 하부 기판에 복수의 화소 영역을 정의하는 격벽 및 상기 복수의 화소 영역에 각각 형성되는 복수의 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 복수의 화소 영역 내에 특정 컬러로 착색된 대전입자와 제1 용매를 1차 충진하는 단계; 상기 화소 영역 내에 특정 컬러로 착색된 대전입자와 제1 용매를 2차 충진하는 단계; 상기 화소 영역 내에 제2 용매를 충진시키는 단계; 및 공통 전극이 형성된 상부 기판과 상기 하부 기판을 합착시키는 단계를 포함한다.

Description

전기영동 표시장치와 이의 제조방법{ELECTROPHORETIC DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 전기영동 표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 화상의 명암비를 높이고, 제조 효율을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
전기영동 표시장치란 착색된 대전입자가 외부로부터 가해진 전계에 의해 이동하는 전기영동(Electrophoresis) 현상을 이용하여 화상을 표시하는 장치를 말한다. 여기서 전기영동 현상이란, 대전입자를 용매 속에 분산시킨 전기영동 분산액(e-ink)에 전계를 인가하는 경우에 상기 대전입자가 쿨롱력에 의하여 용매 속을 이동하는 현상을 의미한다.
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 시야각(Viewing Angle)에 대한 의존성이 없을 뿐만 아니라, 종이와 유사한 정도로 눈에 편안한 화상을 제공할 수 있다. 아울러, 자유롭게 휘어지는 유연성(Flexibility), 저전력 소비(low power consumption), 친환경(eco like)의 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치는 대향 합착된 하부 기판(10) 및 상부 기판(20)과, 하부 기판(10)과 상부 기판(20) 사이에 개재된 전기영동 필름(30)을 포함한다.
하부 기판(10)에는 상호 교차하도록 형성된 복수의 게이트 라인(미도시) 및 복수의 데이터 라인(미도시)이 형성되어 있다. 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인에 의해 복수의 화소(pixel)가 정의된다. 하부 기판(10)에 형성된 복수의 화소에는 박막트랜지스터(TFT, 미도시)와 화소 전극(미도시)이 형성된다.
박막트랜지스터는 게이트 라인을 통해 인가된 스캔 신호에 따라 스위칭 된다. 박막트랜지스터의 스위칭에 의해 데이터 라인을 통해 공급된 데이터 전압이 화소 전극에 공급되게 된다.
상부 기판(20)은 상기 화소 전극과 대향되는 공통 전극(22)을 포함한다.
전기영동 필름(30)은 다수의 마이크로 캡슐(32) 및 접착층(34)을 포함한다.
다수의 마이크로 캡슐(32)은 복수의 대전입자 및 용매(solvent)로 구성된다. 복수의 대전입자는 일부가 포지티브(+)로 대전되고, 나머지 일부는 네거티브(-)로 대전된다. 접착층(34)은 상기 마이크로 캡슐(32)을 보호함과 아울러, 전기영동 필름(30)을 하부 기판(10)과 접착시킨다.
하부 기판(10)의 화소 전극과 상부 기판(20)의 공통 전극(22) 사이에 전계가 형성되면, 상기 마이크로 캡슐(32) 내에 포함된 대전입자들이 전기영동에 의해 이동함으로써 화상을 구현하게 된다.
이러한, 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치는 하부 기판(10), 상부 기판(20) 및 전기영동 필름(30)을 각각 제조한다. 전기영동 필름(30)은 상부 기판(20)에 부착된 상태로 보관 및 운반된다. 이후, 전기영동 필름(30)의 하부에 부착된 릴리즈 필름(미도시) 제거되고, 라미네이션(Lamination) 공정에 의해 전기영동 필름(30)이 하부 기판(10)에 부착된다.
따라서, 하부 기판(10), 상부 기판(20), 전기영동 필름(30) 각각을 별도로 제작하여야 함으로 제조 공정이 복잡하고, 제조 시간이 많이 소요되어 제조 효율이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 별도로 제조된 전기영동 필름(30)을 적용하여야 함으로 제조 비용이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화상의 명암비(contrast ratio)를 높여 표시 품질을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기영동 표시장치의 제조효율을 향상시키는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구동 신뢰성이 향상된 전기영동 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 컬러로 높은 품질의 화상을 구현할 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기영동 분산액의 미충진 및 과충진을 방지할 수 있는 전기영동 표시장치의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 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.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 하부 기판에 복수의 화소 영역을 정의하는 격벽 및 상기 복수의 화소 영역에 각각 형성되는 복수의 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 복수의 화소 영역 내에 특정 컬러로 착색된 대전입자와 제1 용매를 1차 충진하는 단계; 상기 화소 영역 내에 특정 컬러로 착색된 대전입자와 제1 용매를 2차 충진하는 단계; 상기 화소 영역 내에 제2 용매를 충진시키는 단계; 및 공통 전극이 형성된 상부 기판과 상기 하부 기판을 합착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치와 이의 제조방법은 화상의 명암비(contrast ratio)를 높여 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 제조효율을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 구동 신뢰성이 향상된 전기영동 표시장치와 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 다양한 컬러로 높은 품질의 화상을 구현할 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 전기영동 분산액의 미충진 및 과충진을 방지할 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 전기영동 분산액을 하부 기판에 내재화시키는 제조공정 중 격벽 상부로 전기영동 분산액이 넘쳐 오염되는 것을 방지할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 도면.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시 예들에 따른 전기영동 표시장치 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물 '상에 또는 상부에' 및 '아래에 또는 하부에' 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 발명은 대전입자와 용매를 포함하는 전기영동 분산액이 하부 기판에 내재화된 전기영동 표시장치와 이의 제조방법을 제안한다.
본 발명의 기술적 사상은 흑백 화상 또는 컬러 화상의 디스플레이 여부와 관계없이 모든 타입의 전기영동 표시장치에 적용될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 도면이다. 도 2는 흑백 화상을 표시할 수 있는 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치를 도시하고 있고, 도 3은 컬러 화상을 표시할 수 있는 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치를 도시하고 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 하부 기판(100), 상부 기판(200) 및 상기 두 기판(100, 200) 사이에 개재되어 화상을 표시하는 전기영동 레이어를 포함한다.
하부 기판(100)은 하부 베이스 기판(110), 화소 전극(120) 및 격벽(130)을 포함하고, 격벽(130)에 의해 마련된 공간에 전기영동에 의해 화상을 표시하기 위한 전기영동 분산액이 충진된다. 여기서, 전기영동 분산액을 본 발명에서 디스플레이 솔벤트 (display solvent)로 정의할 수 있다.
도면에 도시되어 있지 않지만, 하부 베이스 기판(110)에는 복수의 게이트 라인(미도시)과 복수의 데이터 라인(미도시)이 교차하도록 형성되어 있다. 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 복수의 화소가 정의되며, 복수의 화소 각각에 박막트랜지스터(TFT)가 형성되어 있다.
박막트랜지스터의 게이트는 게이트 라인과 접속되고, 소스 전극은 데이터 라인과 접속되며, 드레인은 화소 전극(120)과 전기적으로 접속된다. 박막트랜지스터를 통해 각각의 화소의 온-오프(on-off)가 스위칭되고, 데이터 라인에 인가된 데이터 전압이 화소 전극(120)에 공급된다.
격벽(130)은 복수의 화소 영역 각각에 형성된 화소 전극(120)을 둘러싸도록 형성되어, 전기영동 분산액이 충진되는 공간 즉, 충진 공간을 정의한다. 이때, 격벽(130)은 10㎛ ~ 100㎛의 높이(H) 및 5㎛ ~ 30㎛의 폭(D)을 가지도록 형성되고, 격벽(130)에 의해 가로 및 세로 길이(W)가 50㎛ ~ 150㎛인 공간이 마련된다.
격벽(130)은 전기영동 분산액의 물성과 일치되도록 무극성의 유기물질 또는무극성의 무기물질로 형성되어, 제조과정에서 전기영동 분산액의 충진이 원활이 이루어질 수 있도록 한다.
격벽(130)에 의해 마련된 공간에 전기영동 분산액이 충진되어 화상을 표시하기 위한 전기영동 레이어가 구성된다. 여기서, 전기영동 분산액은 복수의 대전입자(140)와 구동 용매(150, 제2 용매)로 구성된다. 즉, 디스플레이 솔벤트는 복수의 대전입자(140)와 구동 용매(150, 제2 용매)로 구성된다.
복수의 대전입자(140) 중에서 일부는 포지티브(+) 극성으로 대전되고, 나머지는 네거티브(-) 극성으로 대전되어 있다.
전기영동 표시장치가 흑백 화상을 표시하는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 대전입자(140)가 블랙(black) 컬러 및 화이트(white) 컬러로 착색된다.
이때, 블랙 컬러의 대전입자는 카본 블랙(carbon black) 물질로 형성될 수 있고, 화이트 컬러의 대전입자는 이산화 티타늄(TiO2: titanium oxide)으로 형성될 수 있다.
한편, 전기영동 표시장치가 컬러 화상을 표시하는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 대전입자(140)가 레드(red), 그린(green), 블루(blue) 및 블랙(black) 컬러로 착색된다.
이와 같이, 대전입자(140)는 각 셀이 표시하고자 하는 컬러에 대응되는 컬러로 착색되게 된다. 도면에 도시하지 않았지만, 대전입자(140)는 옐로우(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 블랙(black) 또는 화이트(white)의 컬러로 착색될 수도 있다.
구동 용매(150, 제2 용매)는 대전입자(140)가 전기영동에 의해 이동될 수 있도록 10cP ~ 10,000cP의 점도를 가지는 무극성의 유기물질 또는 무극성의 무기물질이 적용될 수 있다.
일 예로서, 구동 용매(150, 제2 용매)로는 할로겐 솔벤트(halogenated solvents), 포화 탄화수소(saturated hydrocarbons), 실리콘 오일(silicone oils), 저 분자량 할로겐을 포함하는 폴리머(low molecular weight halogen-containing polymers), 에폭사이드(epoxides), 비닐 에테르(vinyl ethers), 비닐 에스테르(vinyl ester), 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon), 톨루엔(toluene), 나프탈렌(naphthalene), 액상 파라핀(paraffinic liquids) 또는 폴리 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머(poly chlorotrifluoroethylene polymers) 물질이 사용될 수 있다.
상부 기판(200)은 상부 베이스 기판(210), 공통 전극(220) 및 실링 레이어(230)를 포함한다.
상부 기판(200)은 화상을 표시하기 위해 투명하여야 함으로, 상부 베이스 기판(210)은 투명 재질의 유리 또는 투명한 플라스틱의 재질로 형성될 수 있다.
공통전극(220)은 산화 인듐 주석(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 산화 인듐 아연(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 전도성 물질로 형성된다.
실링 레이어(230)는 공통전극(230) 위에 투명한 실런트(sealant)로 형성되며, 실링 레이어(230)를 통해 하부 기판(100)에 내재화된 전기영동 분산액을 실링한다. 이때, 실링 레이어(230)는 전기영동 분산액을 실링하는 용도뿐만 아니라 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 합착시키는 기능도 가진다.
본 발명은 대전입자(140)가 블랙 및 화이트 컬러로 착색되어 흑백 화상을 표시하는 전기영동 표시장치는 물론이고, 대전입가(140)가 레드, 그린, 블루 및 블랙 컬러로 착색되어 컬러 화상을 표시하는 전기영동 표시장치의 제조방법을 제공한다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다.
이하, 도 4 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 설명한다.
도 4(A)를 참조하면, 하부 베이스 기판(110) 상에 구리, 알루미늄, ITO 또는 IZO와 같은 도전성 물질을 도포하여 도전성 레이어(122)를 형성한다.
이후, 도 4(B)에 도시된 바와 같이, 도전성 레이어(122) 상에 포토레지스트(124)를 도포하고, 포토레지스트(124)를 마스크로 이용한 포토리쏘그래피(Photo lithography) 공정 및 에칭 공정을 수행하여 도전성 레이어(122)를 패터닝한다.
이후, 도 4(C)에 도시된 바와 같이, 도전성 레이어(122)가 패터닝되어 복수의 화소 영역 각각에 구리, 알루미늄, ITO 또는 IZO의 물질의 화소 전극(120)이 형성된다. 한편, 화소 전극(120)은 상술한 구리, 알루미늄, ITO 또는 IZO의 물질에 니켈 또는 금 등이 더 적층되어 형성될 수도 있다.
여기서, 하부 베이스 기판(110)은 투명 재질의 유리기판, 가요성(Flexibility)을 가지는 플라스틱 기판 또는 금속 기판이 적용될 수 있다. 전기영동 표시장치의 하부 기판(100)은 화상이 표시되는 화면의 반대 측에 위치함으로 하부 베이스 기판(110)이 반드시 투명할 필요는 없다.
도 4에 도시되지 않았지만, 하부 베이스 기판(110)에는 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인이 교차하도록 형성되어 복수의 화소를 정의한다. 게이트 라인 및 데이터 라인은 비저항(Resistivity)이 낮은 은(Ag), 알루미늄(Al), 또는 합금(Alloy)으로 이루어진 단일막으로 형성될 수 있다. 한편, 게이트 라인 및 데이터 라인은 전기적 특성이 우수한 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 또는 탄탈륨(Ta)으로 이루어진 막을 더 포함하는 다층막으로 형성될 수도 있다.
박막트랜지스터의 게이트는 게이트 라인과 접속되고, 소스는 데이터 라인과 접속되며, 드레인은 화소 전극(120)과 전기적으로 접속된다. 박막트랜지스터를 통해 화소의 온-오프(on-off)를 스위칭된다. 게이트 라인을 통해 스캔 펄스가 박막트랜지스터의 게이트에 인가되면 박막트랜지스터가 온(on)되고, 데이터 라인에 인가된 데이터 전압이 화소 전극(120)에 공급되게 된다.
이어서, 도 5를 참조하면, 화소 전극(120)이 형성된 하부 베이스 기판(110) 상에 유기물질을 도포한 후, 패터닝하여 화소 전극(120)을 둘러싸도록 격벽(130)을 형성한다.
여기서, 격벽(130)은 상술한 포토리쏘그래피 방식뿐만 아니라, 임프린팅(imprinting) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 방식을 이용하여 형성될 수 있다.
격벽(130)을 통해 전기영동 분산액이 충진되는 화소 영역(충진 공간)이 정의된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 격벽(130)은 10㎛ ~ 100㎛의 높이(H) 및 5㎛ ~ 30㎛의 폭(D)을 가지도록 형성되고, 격벽(130)에 의해 가로 및 세로 길이(W)가 50㎛ ~ 150㎛인 공간이 마련된다.
격벽(130)은 후속 제조 공정을 통해 화소 영역에 충진되는 전기영동 분산액과 접하게 된다. 따라서, 전기영동 분산액의 충진이 원활이 이루어질 수 있도록 상기 격벽(130)은 전기영동 분산액의 물성과 일치되도록 무극성의 유기물질로 형성한다. 한편, 본 발명의 다른 실시 예로서, 상기 격벽(130)을 무극성의 무기물질로 형성할 수도 있다.
이어서, 도 6을 참조하면, 격벽(130)을 형성한 후, 상기 격벽(130)에 의해 정의된 화소 영역 각각에 포지티브(+) 및 네거티브(-) 극성으로 대전된 대전입자(140)와 충진 용매(160, 제1 용매)로 구성된 전기영동 분산액을 1차 충진시킨다.
구체적으로, 화소 영역을 오픈 시키는 개구부가 형성된 마스크(300)를 격벽(130) 상부에 얼라인 시킨다. 이때, 마스크(300)의 두께는 20㎛ ~ 40㎛이고, 개구부의 홀 사이즈(hole size)는 30㎛ ~ 60㎛로 형성될 수 있다.
이후, 스퀴지 바(400, squeeze bar)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 방식으로 대전입자(140)와 충진 용매(160, 제1 용매)로 구성된 전기영동 분산액을 전체 화소에 1차 충진 시킨다. 이때, 1차 충진되는 대전입자의 양은 화소 영역의 5% ~ 15%에 해당하는 양이 충진된다.
여기서, 마스크(300)는 니켈(nickel)을 재료로 한 메탈 마스크, 격벽(130)과 동일 물질의 유기 마스크 또는 무기 마스크가 이용될 수 있다. 한편, 메쉬 마스크가 이용될 수도 있다.
복수의 대전입자(140)는 블랙(black) 컬러 및 화이트(white) 컬러로 착색된다. 이때, 블랙 컬러의 대전입자는 카본 블랙(carbon black) 물질로 형성될 수 있고, 화이트 컬러의 대전입자는 이산화 티타늄(TiO2: titanium oxide)으로 형성될 수 있다.
복수의 대전입자(140) 중에서 일부는 포지티브(+) 극성으로 대전되고, 나머지는 네거티브(-) 극성으로 대전되어 있다.
일 예로서, 블랙 컬러의 대전입자가 포지티브(+) 극성으로 대전되면, 화이트 컬러의 대전입자는 네거티브(-) 극성으로 대전될 수 있다. 다른 예로서, 블랙 컬러의 대전입자가 네거티브(-) 극성으로 대전되면, 화이트 컬러의 대전입자는 포지티브(+) 극성으로 대전될 수 있다.
전기영동 분산액의 1차 충진 공정은 5 ~ 50[mm/sec]의 스퀴지 속도 및 0.1 ~ 30[Kgf/㎠] 스퀴지 압력으로 이루어질 수 있다.
충진 용매(160, 제1 용매)는 고점도(예로서, 10KcP ~ 100kcP)의 성질을 가지며, 무극성의 유기물 또는 무극성을 무기물질이 사용될 수 있다.
일 예로서, 충진 용매(160, 제1 용매)는 할로겐 솔벤트(halogenated solvents), 포화 탄화수소(saturated hydrocarbons), 실리콘 오일(silicone oils), 저 분자량 할로겐을 포함하는 폴리머(low molecular weight halogen-containing polymers), 에폭사이드(epoxides), 비닐 에테르(vinyl ethers), 비닐 에스테르(vinyl ester), 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon), 톨루엔(toluene), 나프탈렌(naphthalene), 액상 파라핀(paraffinic liquids) 또는 폴리 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머(poly chlorotrifluoroethylene polymers) 물질이 사용될 수 있다.
한편, 전기영동 분산액 1차 충진 공정은 상기 스크린 프린팅 방식 이외에도 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스팅(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식, 스퀴징(squeezing) 방식, 방식 또는 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식을 이용할 수도 있다.
이때, 상기 충진 용매(160, 제1 용매)는 대전입자(140)를 격벽(130)에 의해 형성된 공간 내부에 충진시키는 용도로만 이용되는 것으로, 상술한 충진방식에 제한 없이 충진에 적합한 물질을 적용할 수 있다.
전기영동 분산액의 충진 방식에 따라 대전입자(140)의 반응성을 고려하여 용해 및 침전이 없는 재료를 충진 용매(160, 제1 용매)로 이용할 수 있다. 또한, 후속 공정에서 충진 용매(160, 제1 용매)의 휘발이 이루어지므로, 완전 휘발이 용이하도록 휘발성이 높은 물질이 충진 용매(160, 제1 용매)로 이용될 수 있다.
이어서, 도 7을 참조하면, 대전입자(140) 및 충진 용매(160)의 1차 충진 이후에 2차 충진을 수행한다.
구체적으로, 화소 영역을 오픈 시키는 개구부가 형성된 마스크(300)를 격벽(130) 상부에 얼라인 시킨다. 이때, 마스크(300)의 두께는 20㎛ ~ 40㎛이고, 개구부의 홀 사이즈(hole size)는 30㎛ ~ 60㎛로 형성될 수 있다.
이후, 스퀴지 바(400)를 이용한 스크린 프린팅 방식으로 대전입자(140)와 충진 용매(160, 제1 용매)로 구성된 전기영동 분산액을 전체 화소에 2차 충진 시킨다. 이때, 2차 충진 공정을 통해 화소 영역(충진 공간)의 20% ~ 50% 해당하는 부피로 대전입자(140)의 충진이 이루어진다.
대전입자(140) 및 충진 용매(160, 제1 용매)로 구성된 전기영동 분산액의 2차 충진 공정은 5 ~ 50[mm/sec]의 스퀴지 속도 및 0.1 ~ 30[Kgf/㎠] 스퀴지 압력으로 이루어질 수 있다.
한편, 전기영동 분산액 2차 충진 공정은 상기 스크린 프린팅 방식 이외에도 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스팅(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식, 스퀴징(squeezing) 방식, 방식 또는 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식을 이용할 수도 있다.
전기영동 표시장치의 콘트라스트 비율을 높이기 위해서는 화소 영역의 20% 이상 대전입자(140)를 충진해야 하지만, 1회 충진 공정으로 대전입자(140)를 충진하면 대전입자(140)가 충진되는 양을 정밀하게 조절할 수 없다.
대전입자(140)의 충진 양을 조절하는 다른 방법으로, 마스크(300)의 개구부 홀 사이즈를 증가시키거나, 스퀴지 압력을 증가시키거나, 또는 마스크(300)와 하부 베이스 기판(110) 간의 간격을 증가시킬 수 있다. 그러나, 이러한 방법을 이용하더라도 대전입자(140)의 충진 양을 20% 이상으로 증가시키는데 한계가 있고, 충진 과정 중 대전입자(140)와 용매가 격벽(130) 상부로 넘쳐흘러 오염이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법에서는 충진되는 대전입자(140)의 양을 정밀하게 조절하고, 화소 영역의 20%를 초과하여 대전입자(140)를 충진하면서도 오염 불량을 방지한다. 이를 위해서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 1차 충진 공정과 2차 충진 공정으로 나누어 대전입자(140)를 화소 영역에 충진시킨다.
1차 충진 공정에서 화소 영역의 5% ~ 15%로 대전입자(140)와 충진 용매(160, 제1 용매)를 충진하면, 1차 충진된 대전입자(140) 및 충진 용매(160)와 마스크(300) 간의 간격(d)이 가까워진다.
1차 충진된 대전입자(140) 및 충진 용매(160)와 마스크(300) 간의 간격(d)이 가까워진 상태에서 2차로 대전입자(140) 및 충진 용매(160)를 충진하면 2차 충진 시, 1차 충진된 대전입자(140) 및 충진 용매(160)간에 인력이 형성되어 대전입자(140)의 충진이 원활이 이루어진다. 이를 통해, 대전입자(140)의 충진 양을 정밀하고 조절할 수 있고, 화소 영역의 20% ~ 50% 수준으로 대전입자(140)를 충진시킬 수 있다.
이어서, 도 8을 참조하면, 전체 화소에 대전입자(140) 및 충진 용매(160, 제1 용매)를 충진한 후, 건조 공정을 수행하여 충진 용매(160, 제1 용매)를 휘발 시킨다. 이때, 충진 용매(160, 제1 용매)의 일부 또는 전부를 휘발시킬 수 있다.
충진 용매(160, 제1 용매)를 일부 휘발시키는 경우, 10분~30분의 시간 동안 충진 용매(160, 제1 용매)를 휘발 시킬 수 있다.
충진 용매(160, 제1 용매)를 완전 휘발시키는 경우, 10분 ~ 24시간 동안 건조공정을 진행한다. 일 예로서, 상기 화소 영역(충진 공간) 의 부피가 1.35×10-4cc 인 경우에는 충진 용매(160, 제1 용매)의 건조공정이 20분 이내가 되도록 한다.
건조공정의 효율을 높이기 위해, 150℃ 이하의 온도를 가하여 충진 용매(160, 제1 용매)의 휘발 속도를 높일 수 있다.
그러나, 이는 건조공정의 일 예를 나타낸 것으로 상기 충진 용매(160, 제1 용매)의 휘발성이 높고, 화소 영역의 부피가 작은 경우에는 건조공정의 시간이 더 단축될 수 있다.
한편, 상기 충진 용매(160, 제1 용매)의 휘발성이 낮고, 화소 영역의 부피가 큰 경우에는 건조공정의 시간이 더 연장될 수 있다. 따라서, 건조공정의 진행 시간은 충진 용매(160, 제1 용매)의 휘발 특성 및 화소 영역의 부피를 고려하여 충진 용매(160, 제1 용매)가 완전 휘발되는 적정시간 동안 진행하게 된다.
이어서, 도 9를 참조하면, 충진 용매(160, 제1 용매)를 완전 또는 일부 휘발시킨 후, 화소 영역에 대전입자(140)가 충진된 상태에서 구동 용매(150, 제2 용매)를 전체 화소 영역에 동시에 충진한다.
여기서, 구동 용매(150, 제2 용매)는 대전입자(140)가 전기영동에 의해 이동될 수 있도록 10cP ~ 10,000cP의 점도를 가지는 무극성의 유기물질 또는 무극성의 무기물질이 적용될 수 있다.
구동 용매(150, 제2 용매)는 화소 영역의 80% ~ 100%까지 충진된다. 이와 같이, 구동 용미(150, 제2 용매)가 화소 영역 내에 충진되어 대전입자(140)가 전기영동에 의해 구동되도록 한다.
여기서, 구동 용매(150, 제2 용매)로는 할로겐 솔벤트(halogenated solvents), 포화 탄화수소(saturated hydrocarbons), 실리콘 오일(silicone oils), 저 분자량 할로겐을 포함하는 폴리머(low molecular weight halogen-containing polymers), 에폭사이드(epoxides), 비닐 에테르(vinyl ethers), 비닐 에스테르(vinyl ester), 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon), 톨루엔(toluene), 나프탈렌(naphthalene), 액상 파라핀(paraffinic liquids) 또는 폴리 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머(poly chlorotrifluoroethylene polymers) 물질이 사용될 수 있다.
여기서, 구동 용매(160, 제2 용매)는 순수하게 용매로만 구성되어 화소 영역에 충진될 수다. 한편, 구동 용매(160, 제2 용매)는 대전입자(140)를 일부 포함하여 화소 영역에 충진될 수도 있다.
구동 용매(150, 제2 용매)는 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) 방식을 통해 각 화소 영역에 충진될 수 있다.
여기서, 충진 용매(160, 제1 용매)와 구동 용매(150, 제2 용매)가 반드시 동일한 물질일 필요는 없으며, 충진 용매(160, 제1 용매)와 구동 용매(150, 제2 용매)는 각각을 충진시키는 방식에 따라서 서로 다른 물질이 사용될 수 있다.
이어서, 도 10을 참조하면, 상부 베이스 기판(210) 상에 공통 전극(220) 및 실링 레이어(230)를 형성하여 상부 기판(200)을 제조한다. 이때, 상부 기판(200)의 제조는 하부 기판(100)의 제조 공정과 별도로 이루어지며, 선행 제조공정을 통해 미리 마련될 수 있다. 이후, 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 합착한다.
상부 기판(200)과 하부 기판(100)의 합착은 일정 압력을 가하는 가압 공정을 통해 이루어질 수 있으며, 상기 가압 공정과 함께 일정 온도를 가하는 어닐링 공정이 함께 이루어질 수 있다.
상부 기판(200)에 형성된 실링 레이어(230)를 이용하여 격벽(130) 상부 및 전기영동 분산액을 실링하고, 상부 기판(200)과 하부 기판(100)을 합착시킨다.
여기서, 상기 실링 레이어(230)는 공통 전극(220) 상부에 접착 물질을 도포한 후, 임프린팅 또는 포토리쏘그래피 공정을 통해 형성할 수 있다. 다른 예로서, 상기 실링 레이어(230)는 특정 패턴이 양각 또는 음각으로 형성된 롤러를 이용한 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 공정을 이용하여 형성할 수도 있다.
한편, 상기 실링 레이어(230)는 하부 기판(100) 상부에 형성될 수도 있다. 예로서, 상기 격벽(130) 및 전기영동 분산액이 충전된 화소 영역 상부에 접착 물질을 도포한 후, 임프린팅 또는 포토리쏘그래피 공정을 수행하여 실링 레이어(230)를 하부 기판(100) 상에 형성할 수 있다.
실링 레이어(230)가 하부 기판(100) 상에 형성되는 경우에도, 특정 패턴이 양각 또는 음각으로 형성된 롤러를 이용한 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 공정을 이용하여 하부 기판(100) 상에 실링 레이어(230)를 형성할 수 있다.
한편, 상기 실링 레이어(230)를 필름 형태(film type)로 제조한 뒤, 라미네이션(lamination) 공정을 이용하여 상부 기판(100)과 하부 기판(200)을 합착시킬 수도 있다.
이와 같이, 실링 레이어(230)을 이용하여 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 합착함으로써, 표시영역의 차폐가 완벽하게 이루어지도록 할 수 있다. 따라서, 외부 공기 및 수분에 의해 전기영동 표시장치가 오염되는 불량을 방지하고, 전기영동 표시장치의 양산성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 제조공정을 수행하여 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 기판(100)에 전기영동 분산액이 내재화된 전기영동 표시장치를 제조할 수 있다. 본 발명을 통해 제조된 전기영동 표시장치는 복수의 화소 전극(120)에 인가되는 데이터 전압과 공통전극(220)에 인가되는 공통전압에 의해 형성된 전계에 의해 화소 영역에 충진 된 전기영동 분산액의 대전입자(140)들이 구동 용매(150, 제2 용매) 내에서 이동하여 흑백 화상을 표시할 수 있다.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다.
이하, 도 11 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 설명한다. 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 설명함에 있어서 상술한 제1 실시 예와 동일한 내용의 상세한 설명은 생략한다.
전기영동 표시장치가 컬러 화상을 표시하는 경우, 상기 대전입자(140)는 각 셀이 표시하고자 하는 컬러에 대응되는 컬러로 착색되게 된다. 이때, 복수의 대전입자(140)는 레드(red), 그린(green), 블루(blue) 및 블랙(black) 컬러로 착색될 수 있다. 도면에 도시하지 않았지만, 대전입자(140)는 옐로우(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 또는 화이트(white)의 컬러로 착색될 수도 있다.
도 11을 참조하면, 복수의 대전입자(140)가 레드(red), 그린(green), 블루(blue) 및 블랙(black) 컬러로 착색되면, 대전입자(140)와 충진 용매(160, 제1 용매)로 구성된 전기영동 분산액의 충진은 대전입자(140)의 컬러 별로 순차적으로 이루어질 수 있다. 즉, 각 화소가 표시하고자 하는 컬러 별로 레드, 그린 및 블루 대전입자(140) 및 충진 용매(160, 제1 용매)로 구성된 전기영동 분산액의 충진이 순차적으로 이루어질 수 있다.
도 11(A)에 도시된 바와 같이, 전체 화소들 중에서 레드 화소들만을 오픈 시키는 개구부가 형성된 제1 마스크(310)를 격벽(130) 상부에 얼라인 시킨다. 이후, 스퀴지 바(400)를 이용한 스크린 프린팅 방식으로 레드 컬러 및 블랙 컬러의 대전입자(140) 및 충진 용매(160, 제1 용매)로 구성된 전기영동 분산액을 전체 레드 화소들에 1차 충진 시킨다. 이때, 레드 화소에 1차 충진되는 전기영동 분산액의 양은 화소 영역의 5% ~ 15%에 해당하는 양이 충진된다.
이어서, 도 11(B)에 도시된 바와 같이, 전체 화소들 중에서 그린 화소들만을 오픈 시키는 개구부가 형성된 제2 마스크(320)를 격벽(130) 상부에 얼라인 시킨다. 이후, 스퀴지 바(400)를 이용한 스크린 프린팅 방식으로 그린 컬러 및 블랙 컬러의 대전입자(140) 및 충진 용매(160, 제1 용매)로 구성된 전기영동 분산액을 전체 그린 화소들에 1차 충진 시킨다. 이때, 그린 화소에 1차 충진되는 전기영동 분산액의 양은 화소 영역의 5% ~ 15%에 해당하는 양이 충진된다.
이어서, 도 11(C)에 도시된 바와 같이, 전체 화소들 중에서 블루 화소들만을 오픈 시키는 개구부가 형성된 제3 마스크(330)를 격벽(130) 상부에 얼라인 시킨다. 이후, 스퀴지 바(400)를 이용한 스크린 프린팅 방식으로 블루 컬러 및 블랙 컬러의 대전입자(140) 및 충진 용매(160, 제1 용매)로 구성된 전기영동 분산액을 전체 블루 화소들에 1차 충진 시킨다. 이때, 블루 화소에 1차 충진되는 전기영동 분산액의 양은 화소 영역의 5% ~ 15%에 해당하는 양이 충진된다.
여기서, 상기 제1 마스크(310) 내지 제3 마스크(330)의 두께는 20㎛ ~ 40㎛이고, 개구부의 홀 사이즈(hole size)는 30㎛ ~ 60㎛로 형성될 수 있다.
마스크(300)는 니켈(nickel)을 재료로 한 메탈 마스크, 격벽(130)과 동일 물질의 유기 마스크 또는 무기 마스크가 이용될 수 있다. 한편, 메쉬 마스크가 이용될 수도 있다.
전기영동 분산액의 1차 충진 공정은 5 ~ 50[mm/sec]의 스퀴지 속도 및 0.1 ~ 30[Kgf/㎠] 스퀴지 압력으로 이루어질 수 있다.
충진 용매(160, 제1 용매)는 고점도(예로서, 10KcP ~ 100kcP)의 성질을 가지며, 무극성의 유기물 또는 무극성을 무기물질이 사용될 수 있으며, 충진 용매(160, 제1 용매)는 상술한 제1 실시 예와 동일한 물질들이 이용될 수 있다.
한편, 전기영동 분산액 1차 충진 공정은 상기 스크린 프린팅 방식 이외에도 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스팅(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식, 스퀴징(squeezing) 방식, 방식 또는 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식을 이용할 수도 있다.
이때, 상기 충진 용매(160, 제1 용매)는 대전입자(140)를 격벽(130)에 의해 형성된 공간 내부에 충진시키는 용도로만 이용되는 것으로, 상술한 충진방식에 제한 없이 충진에 적합한 물질을 적용할 수 있다.
전기영동 분산액의 충진 방식에 따라 대전입자(140)의 반응성을 고려하여 용해 및 침전이 없는 재료를 충진 용매(160, 제1 용매)로 이용할 수 있다. 또한, 후속 공정에서 충진 용매(160, 제1 용매)의 휘발이 이루어지므로, 완전 휘발이 용이하도록 휘발성이 높은 물질이 충진 용매(160, 제1 용매)로 이용될 수 있다.
이어서, 도 12를 참조하면, 대전입자(140) 및 충진 용매(160)의 1차 충진 이후에 2차 충진을 수행한다.
도 12(A)에 도시된 바와 같이, 전체 화소들 중에서 레드 화소들만을 오픈 시키는 개구부가 형성된 제1 마스크(310)를 격벽(130) 상부에 얼라인 시킨다.
이후, 스퀴지 바(400)를 이용한 스크린 프린팅 방식으로 레드 컬러 및 블랙 컬러의 대전입자(140)와 충진 용매(160, 제1 용매)로 구성된 전기영동 분산액을 전체 레드 화소들에 2차 충진 시킨다. 이때, 2차 충진 공정을 통해 레드 화소의 화소 영역에 20% ~ 50% 해당하는 부피로 대전입자(140)의 충진이 이루어진다.
이어서, 도 12(B)에 도시된 바와 같이, 전체 화소들 중에서 그린 화소들만을 오픈 시키는 개구부가 형성된 제2 마스크(320)를 격벽(130) 상부에 얼라인 시킨다.
이후, 스퀴지 바(400)를 이용한 스크린 프린팅 방식으로 그린 컬러 및 블랙 컬러의 대전입자(140)와 충진 용매(160, 제1 용매)로 구성된 전기영동 분산액을 전체 그린 화소들에 2차 충진 시킨다. 이때, 2차 충진 공정을 통해 그린 화소의 화소 영역에 20% ~ 50% 해당하는 부피로 대전입자(140)의 충진이 이루어진다.
이어서, 도 12(C)에 도시된 바와 같이, 전체 화소들 중에서 블루 화소들만을 오픈 시키는 개구부가 형성된 제3 마스크(330)를 격벽(130) 상부에 얼라인 시킨다.
이후, 스퀴지 바(400)를 이용한 스크린 프린팅 방식으로 블루 컬러 및 블랙 컬러의 대전입자(140)와 충진 용매(160, 제1 용매)로 구성된 전기영동 분산액을 전체 그린 화소들에 2차 충진 시킨다. 이때, 2차 충진 공정을 통해 블루 화소의 화소 영역에 20% ~ 50% 해당하는 부피로 대전입자(140)의 충진이 이루어진다.
대전입자(140) 및 충진 용매(160, 제1 용매)로 구성된 전기영동 분산액의 2차 충진 공정은 5 ~ 50[mm/sec]의 스퀴지 속도 및 0.1 ~ 30[Kgf/㎠] 스퀴지 압력으로 이루어질 수 있다.
상기 도 11 및 도 12에서는 레드 컬러의 대전입자, 그린 컬러의 대전입자 및 블루 컬러의 대전입자와 함께 블랙 컬러의 대전입자가 충진되는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 블랙 컬러의 대전입자를 대체하여 화이트 컬러의 대전입자가 충진될 수도 있다.
한편, 전기영동 분산액 2차 충진 공정은 상기 스크린 프린팅 방식 이외에도 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스팅(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식, 스퀴징(squeezing) 방식, 방식 또는 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식을 이용할 수도 있다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법에서는 충진되는 대전입자(140)의 양을 정밀하게 조절하고, 화소 영역의 20%를 초과하여 대전입자(140)를 충진하면서도 오염 불량을 방지한다. 이를 위해서, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 1차 충진 공정과 2차 충진 공정으로 나누어 레드, 그린 및 블루 컬러의 대전입자(140)를 레드 화소 영역, 그린 화소 영역 및 블루 화소 영역에 충진시킨다.
1차 충진 공정에서 화소 영역의 5% ~ 15%로 대전입자(140)와 충진 용매(160, 제1 용매)를 충진하면, 1차 충진된 대전입자(140) 및 충진 용매(160)와 마스크(300) 간의 간격(d)이 가까워진다.
1차 충진된 대전입자(140) 및 충진 용매(160)와 마스크(300) 간의 간격(d)이 가까워진 상태에서 2차로 대전입자(140) 및 충진 용매(160)를 충진하면 2차 충진 시, 1차 충진된 대전입자(140) 및 충진 용매(160)간에 인력이 형성되어 대전입자(140)의 충진이 원활이 이루어진다. 이를 통해, 대전입자(140)의 충진 양을 정밀하고 조절할 수 있고, 화소 영역의 20% ~ 50% 수준으로 대전입자(140)를 충진시킬 수 있다.
이어서, 도 13을 참조하면, 레드 화소, 그린 화소 및 블루 화소에 각 컬러의 대전입자(140) 및 충진 용매(160, 제1 용매)를 충진한 후, 건조 공정을 수행하여 충진 용매(160, 제1 용매)를 휘발 시킨다. 이때, 충진 용매(160, 제1 용매)의 일부 또는 전부를 휘발시킬 수 있다.
충진 용매(160, 제1 용매)를 일부 휘발시키는 경우, 10분~30분의 시간 동안 충진 용매(160, 제1 용매)를 휘발 시킬 수 있다.
충진 용매(160, 제1 용매)를 완전 휘발시키는 경우, 10분 ~ 24시간 동안 건조공정을 진행한다. 일 예로서, 상기 화소 영역(충진 공간)의 부피가 1.35×10-4cc 인 경우에는 충진 용매(160, 제1 용매)의 건조공정이 20분 이내가 되도록 한다.
건조공정의 효율을 높이기 위해, 150℃ 이하의 온도를 가하여 충진 용매(160, 제1 용매)의 휘발 속도를 높일 수 있다.
이어서, 도 14를 참조하면, 충진 용매(160, 제1 용매)를 완전 또는 일부 휘발시킨 후, 화소 영역에 대전입자(140)가 충진된 상태에서 구동 용매(150, 제2 용매)를 전체 화소 영역에 동시에 충진한다. 이전 공정에서 레드 화소, 그린 화소 및 블루 화소 영역에 이미 대전입자(140)가 충진된 상태이므로, 구동 용매(150, 제2 용매)를 전체 화소 영역에 동시에 충진할 수 있다.
여기서, 구동 용매(150, 제2 용매)는 대전입자(140)가 전기영동에 의해 이동될 수 있도록 10cP ~ 10,000cP의 점도를 가지는 무극성의 유기물질 또는 무극성의 무기물질이 적용될 수 있다. 이때, 구동 용매(150, 제2 용매)는 상술한 제1 실시 예와 동일한 물질이 이용될 수 있다.
구동 용매(150, 제2 용매)는 화소 영역의 80% ~ 100%까지 충진된다. 이와 같이, 구동 용미(150, 제2 용매)가 화소 영역 내에 충진되어 대전입자(140)가 전기영동에 의해 구동되도록 한다.
구동 용매(150, 제2 용매)는 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) 방식을 통해 각 화소 영역에 충진될 수 있다.
여기서, 충진 용매(160, 제1 용매)와 구동 용매(150, 제2 용매)가 반드시 동일한 물질일 필요는 없으며, 충진 용매(160, 제1 용매)와 구동 용매(150, 제2 용매)는 각각을 충진시키는 방식에 따라서 서로 다른 물질이 사용될 수 있다.
상술한 설명에서는 1차 충진 공정에서 대전입자(140)가 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 컬러로 착색된 것을 일 예로 설명하였으나, 옐로우(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta)로 착색되는 경우에도 상술한 제조방법이 동일하게 적용될 수 있다.
이어서, 도 15를 참조하면, 상부 기판(200)에 형성된 실링 레이어(230)를 이용하여 격벽(130) 상부 및 전기영동 분산액을 실링하고, 상부 기판(200)과 하부 기판(100)을 합착시킨다.
여기서, 상기 실링 레이어(230)는 공통 전극(220) 상부에 접착 물질을 도포한 후, 임프린팅 또는 포토리쏘그래피 공정을 통해 형성할 수 있다. 다른 예로서, 상기 실링 레이어(230)는 특정 패턴이 양각 또는 음각으로 형성된 롤러를 이용한 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 공정을 이용하여 형성할 수도 있다.
한편, 상기 실링 레이어(230)는 하부 기판(100) 상부에 형성될 수도 있다. 예로서, 상기 격벽(130) 및 전기영동 분산액이 충전된 화소 영역 상부에 접착 물질을 도포한 후, 임프린팅 또는 포토리쏘그래피 공정을 수행하여 실링 레이어(230)를 하부 기판(100) 상에 형성할 수 있다.
실링 레이어(230)가 하부 기판(100) 상에 형성되는 경우에도, 특정 패턴이 양각 또는 음각으로 형성된 롤러를 이용한 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 공정을 이용하여 하부 기판(100) 상에 실링 레이어(230)를 형성할 수 있다. 상부 기판(200)과 하부 기판(100)의 합착은 일정 압력을 가하는 가압 공정과 함께 일정 온도를 가하는 어닐링 공정이 함께 이루어질 수 있다.
한편, 상기 실링 레이어(230)를 필름 형태(film type)로 제조한 뒤, 라미네이션 공정을 이용하여 상부 기판(100)과 하부 기판(200)을 합착시킬 수도 있다.
이와 같이, 실링 레이어(230)을 이용하여 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 합착함으로써, 표시영역의 차폐가 완벽하게 이루어지도록 할 수 있다. 따라서, 외부 공기 및 수분에 의해 전기영동 표시장치가 오염되는 불량을 방지하고, 전기영동 표시장치의 양산성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 제조공정을 수행하여 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 기판(100)에 레드 컬러, 그린 컬러 및 블루 컬러의 대전입자를 포함하는 전기영동 분산액이 내재화된 전기영동 표시장치를 제조할 수 있다.
본 발명을 통해 제조된 전기영동 표시장치는 복수의 화소 전극(120)에 인가되는 데이터 전압과 공통전극(220)에 인가되는 공통전압에 의해 형성된 전계에 의해 화소 영역에 충진 된 전기영동 분산액의 대전입자(140)들이 구동 용매(150, 제2 용매) 내에서 이동하여 컬러 화상을 표시할 수 있다.
상술한 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 1차 충진 공정과 2차 충진공정으로 나누어 대전입자(140)를 화소 영역에 충진하여 충진되는 대전입자(140)의 양을 정밀하게 조절할 수 있다.
또한, 화소 영역의 20%를 초과하여 대전입자(140)를 충진하면서도 오염 불량을 방지하여, 화상의 명암비를 높일 수 있다.
또한, 전기영동 분산액의 미충진 및 과충진을 방지하여 전기영동 표시장치의 표시품질을 향상시키고, 구동 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 전기영동 분산액의 미충진 및 과충진에 따른 불량을 방지하여 전기영동 표시장치의 양산성 및 제조효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 전기영동 분산액을 둘러싸는 외벽 즉, 격벽과 전기영동 분산액의 물성일 일치시켜 전기영동 분산액의 충진 공정이 원활히 이루어지도록 할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예들에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 기존의 액정 표시장치의 제조 공정에 이용되는 제조 인프라(infra)를 적용할 수 있는 장점이 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 실시 예들은 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: 하부 기판 110: 하부 베이스 기판
120: 화소 전극 130: 격벽
140: 대전입자 150: 구동 용매
160: 충진 용매 200: 상부 기판
210: 상부 베이스 기판 220: 공통 전극
230: 실링 레이어 300, 310, 320, 330: 마스크
400: 스퀴지 바

Claims (14)

  1. 하부 기판에 복수의 화소 영역을 정의하는 격벽 및 상기 복수의 화소 영역에 각각 형성되는 복수의 화소 전극을 형성하는 단계;
    상기 복수의 화소 영역 내에 특정 컬러로 착색된 대전입자와 제1 용매를 1차 충진하는 단계;
    상기 화소 영역 내에 특정 컬러로 착색된 대전입자와 제1 용매를 2차 충진하는 단계;
    상기 화소 영역 내에 제2 용매를 충진시키는 단계; 및
    공통 전극이 형성된 상부 기판과 상기 하부 기판을 합착시키는 단계를 포함하고,
    상기 1차 충진하는 단계와 상기 2차 충진하는 단계에서 상기 화소 영역에 충진되는 대전입자는 동일한 컬러인 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대전입자는 레드 컬러, 그린 컬러, 블루 컬러, 옐로우 컬러, 시안 컬러, 마젠타 컬러, 블랙 컬러 및 화이트 컬러가 선택적으로 착색되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 충진 시, 상기 대전입자 및 상기 제1 용매는 동시에 충진되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기, 대전입자는 화이트 컬러가 착색된 화이트 입자 및 블랙 컬러가 착색된 블랙 입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 충진 시, 상기 대전입자와 제 1용매는 동시에 충진이 이루이지는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 대전입자가 레드, 그린, 블루 및 블랙 또는 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙으로 착색된 경우, 상기 1차 충진 및 2차 충진은 각 색상 별로 각각의 해당되는 화소 영역에 차례로 충진되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 용매를 휘발시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 충진하는 단계에서,
    상기 화소 영역의 5% ~ 15% 양으로 상기 대전입자 및 상기 제 1용매를 포함하는 디스플레이 솔벤트를 충진하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 충진하는 단계에서,
    상기 화소 영역의 20% ~ 50% 양으로 상기 대전입자 및 상기 제 1용매를 포함하는 디스플레이 솔벤트를 충진하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 용매는 10Kcp ~ 100Kcp의 점도를 가지고,
    상기 제2 용매는 10cP ~ 10,000cP의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 용매는 전체 화소 영역에 동시에 충진되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽의 상부 또는 상기 상부 기판에 실링 레이어를 형성하여 상기 하부기판을 실링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 용매는 대전입자를 일부 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 용매는 순수 용매로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
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