KR101730903B1

KR101730903B1 - 전기영동 표시소자

Info

Publication number: KR101730903B1
Application number: KR1020100068130A
Authority: KR
Inventors: 신상일; 백승한; 박춘호
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2017-04-28
Also published as: KR20120007390A

Abstract

본 발명은 제조비용이 절감되고 제조공정이 단순화된 전기영동 표시소자에 관한 것으로, 화상표시영역 및 화상비표시영역로 이루어진 복수의 화소를 포함하는 제1기판 및 제2기판과, 제1기판 위에 각 화소에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터가 형성된 제1기판상에 보호층과, 상기 보호층 위의 화상표시영역에 형성된 화소전극과, 상기 보호층 위의 화상비표시영역 형성된 격벽과, 상기 보호층 상부의 격벽 내부의 화상표시영역에 형성되어 상기 화소전극과 접촉하는 전기영동층과, 상기 제1기판의 외곽을 따라 형성되고 상기 격벽과는 일정 거리 이격되어 공간을 형성하는 적어도 하나의 장벽과, 상기 격벽과 장벽에 의해 형성된 공간에 충진되어 상기 제1기판 및 제2기판을 실링하는 실런트와, 제2기판 위에 형성된 공통전극으로 구성된다.

Description

전기영동 표시소자{ELECTROPHORETIC DISPLAY DEVICE}

본 발명은 전기영동 표시소자에 관한 것으로, 특히 격벽과 동시에 실런트 유출방지용 장벽을 형성함으로써 전기영동 표시소자의 합착시 실런트의 외부 유출이 발생하여 수분이나 외부 공기가 전기영동 표시소자의 내부로 침투하여 발생하는 불량을 방지할 수 있는 전기영동 표시소자에 관한 것이다.

일반적으로 전기영동 표시소자는 전압이 인가되는 한쌍의 전극을 콜로이드용액에 담그면 콜로이드 입자가 어느 한쪽의 극성으로 이동하는 현상을 이용한 화상표시장치로서, 백라이트를 사용하지 않으면서 넓은 시야각, 높은 반사율, 저소비전력 등의 특성을 갖기 때문에, 전기종이(electric paper) 등의 전자기기로서 각광받고 있다.

이러한 전기영동 표시소자는 2개의 기판 사이에 전기영동층이 개재된 구조를 가지며, 2개의 기판중 하나는 투명한 기판으로 이루어지고 다른 하나는 구동소자가 형성된 어레이기판으로 구성됨으로써 입력되는 광을 반사하는 반사형 모드로 화상을 표시할 수 있다.

도 1은 종래 전기영동 표시소자(1)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전기영동 표시소자(1)는 제1기판(20) 및 제2기판(40)과, 상기 제1기판(20)에 형성된 박막트랜지스터 및 화소전극(18)과, 상기 제2기판(40)에 형성된 공통전극(42)과, 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40) 사이에 형성된 전기영동층(60)과, 상기 전기영동층(60)과 화소전극(18) 사이에 형성된 접착층(56)으로 이루어진다.

박막트랜지스터는 상기 제1기판(2)에 형성된 게이트전극(11)과, 상기 게이트전극(11)이 형성된 제1기판(20) 전체에 걸쳐 형성된 게이트절연층(22)과, 상기 게이트절연층(22) 위에 형성된 반도체층(13)과, 상기 반도체층(13) 위에 형성된 소스전극(15) 및 드레인전극(16)으로 이루어진다. 상기 박막트랜지스터의 소스전극(15) 및 드레인전극(16) 위에는 보호층(24)이 형성된다.

상기 보호층(24) 위에는 상기 전기영동층(60)에 신호를 인가하는 화소전극(18)이 형성된다. 이때, 상기 보호층(24)에는 컨택홀(28)이 형성되어 보호층(24) 상부의 화소전극(18)이 상기 컨택홀을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(16)에 접속된다.

또한, 제2기판(40)에는 공통전극(42)이 형성되며, 상기 공통전극(42) 위에 전기영동층(60)이 형성되어 있다. 이때, 상기 전기영동층(60) 위에 접착층(56)이 형성되어 전기영동층(60)을 포함하는 제2기판(40)을 제1기판(20)과 합착한다. 상기 전기영동층(60)은 내부에 전기영동 특성을 갖는 화이트입자(74)와 블랙입자(76)가 채워진 캡슐(70)을 포함한다. 상기 화소전극(18)에 신호가 인가되면, 상기 공통전극(42)과 화소전극(18) 사이에 전계가 발생하며, 상기 전계에 의해 캡슐(70) 내부의 화이트입자(74)와 블랙입자(76)가 이동함으로써 화상을 구현하는 것이다.

예를 들어, 화소전극(18)에 (-)전압이 인가되면, 제2기판(40)의 공통전극(42)은 상대적으로 (+)전위를 가지게 되어, (+)전하를 띄는 화이트입자(74)는 제1기판(20)쪽으로 이동하고, (-)전하를 띄는 블랙입자(76)는 제2기판(40)쪽으로 이동하게 된다. 이 상태에서 외부, 즉 제2기판(40)의 상부로부터 광이 입력되면, 입력된 광이 상기 블랙입자(76)에 의해 반사되므로, 전기영동 표시소자에는 블랙이 구현된다.

반대로, 상기 화소전극(18)에 (+)전압이 인가되면, 제2기판(40)의 공통전극(42)은 (-)전위를 가지게 되어, (+)전하를 띄는 화이트입자(74)는 제2기판(40)으로 이동하고, (-)전하를 띄는 블랙입자(76)는 제1기판(20)으로 이동하게 된다. 이 상태에서 외부, 즉 제2기판(40)의 상부로부터 광이 입력되면, 입력된 광이 상기 화이트입자(74)에 의해 반사되므로, 전기영동 표시소자에는 화이트가 구현되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 구조의 종래 전기영동 표시소자(1)에서는 다음과 같은 문제가 발생한다.

종래 전기영동 표시소자(1)에서는 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 별도로 제작한 후, 접착층(56)에 의해 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 합착함으로써 완성된다. 즉, 제1기판(20) 상에 단위 화소를 구동시키는 박막트랜지스터와 전기영동층(60)에 전계를 인가하는 화소전극(18)을 형성하고 별도의 공정에서 제2기판(40) 상에 공통전극(42), 전기영동층(60) 및 접착층(56)을 형성한 후, 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 합착함으로써 형성된다.

그러나, 통상 전기영동표시소자의 단위 화소는 가로 및 세로의 크기가 150마이크로미터 이내의 작은 크기로 형성되기 때문에, 이 크기에 정확히 맞도록 전기영동층을 정렬시키는 것은 매우 어렵게 된다. 전기영동층과 박막트랜지스터가 형성되어 있는 제1기판이 정확히 정렬되지 못하면 전계가 전기영동입자에 정확히 전달되지 못해 구동에러의 원인이 된다.

또한, 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40)은 각각 다른 공정상에서 제작된 후, 이송수단에 의해 이송되어 합착공정에서 서로 합착해야 되므로, 인라인으로 제조공정을 형성할 수가 없었다.

한편, 제2기판(40)상에는 공통전극(42)을 형성하고 전기영동층(60)을 도포한 후 접착층(56)을 도포한다. 상기 제2기판(40)을 합착공정으로 이송하여 제1기판(20)과 합착하기 위해서는 상기 접착층(56)의 접착력이 저하되거나 접착층(56)에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위해, 상기 접착층(56)에 보호필름을 부착한 상태에서 이송해야만 한다. 이송된 제2기판(40)을 제1기판(20)에 부착하기 위해서는 제2기판(40)으로부터 보호필름을 박리해야만 하는데, 보호필름의 박리과정에서 정전기가 발생하여 되며, 이 발생된 정전기는 전기영동입자의 초기 배열에 오정렬을 유발시키게 되어 전기영동표시소자의 동작시 빗살무늬모양의 모아레가 발생하는 원인이 되었다.

이와 같이, 종래 전기영동 표시소자에서는 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40)은 각각 다른 공정에서 제작되기 때문에, 전기영동층의 접착시 제1기판(20)과 제2기판(40) 사이에 오정렬이 발생하거나 공정이 복잡해지고, 접착층의 박리시 정전기가 발생하여 화질이 불량으로 된다는 문제 등이 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 전기영동층을 박막트랜지스터가 형성되는 기판에 직접 형성함으로써 전기영동층과 제1기판 사이의 오정렬을 방지하며, 제조비용을 절감하고 제조공정을 단순화할 수 있는 전기영동 표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 전기영동 표시소자의 외곽영역에 장벽을 형성하여 장벽과 격벽 사이의 공간에 실런트를 충진하여 제1기판 및 제2기판을 실링함으로써 실런트의 유출에 의한 불량을 방지할 수 있는 전기영동 표시소자를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기영동 표시소자는 화상표시영역 및 화상비표시영역로 이루어진 복수의 화소를 포함하는 제1기판 및 제2기판; 제1기판 위에 각 화소에 형성된 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터가 형성된 제1기판상에 보호층; 상기 보호층 위의 화상표시영역에 형성된 화소전극; 상기 보호층 위의 화상비표시영역 형성된 격벽; 상기 보호층 상부의 격벽 내부의 화상표시영역에 형성되어 상기 화소전극과 접촉하는 전기영동층; 상기 제1기판의 외곽을 따라 형성되고 상기 격벽과는 일정 거리 이격되어 공간을 형성하는 적어도 하나의 장벽; 상기 격벽과 장벽에 의해 형성된 공간에 충진되어 상기 제1기판 및 제2기판을 실링하는 실런트; 및 제2기판 위에 형성된 공통전극으로 구성된다.

상기 장벽은 격벽과 동일한 물질로 이루어지며, 이때 장벽의 높이는 1-100㎛, 바람직하게는 1-50㎛이고 장벽의 폭은 10-5000㎛, 바람직하게는 100-1000㎛이다.

삭제

본 발명에서는 전기영동 표시소자의 외곽영역에 장벽을 형성하여 장벽과 격벽 사이의 공간에 실런트를 충진하여 제1기판 및 제2기판을 실링함으로써 실런트의 유출에 의한 불량을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 전기영동층이 박막트랜지스터가 형성되는 기판에 직접 도포되어 형성되므로, 별도의 기판에 전기영동층이 형성되던 종래에 비해 전기영동층을 합착하기 위한 접착층이나 접착층을 보호하기 위한 보호필름이 필요없게 되어 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 박막트랜지스터 제조라인상에서 전기영동층을 인라인으로 형성할 수 있기 때문에 제조공정을 단순화할 수 있게 된다. 또한, 전기영동층이 어레이기판상에 직접 형성되기 때문에, 전기영동층과 어레이기판을 정렬시키는 정렬과정에서 오정렬이 발생하지 않게 된다.

도 1은 종래 전기영동 표시소자를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전기영동 표시소자를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 화소구조를 나타내는 도면.
도 4a-4c는 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 장벽의 형상을 나타내는 도면.
도 5a-5g는 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 전기영동층을 형성하는 방법을 나타내는 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기영동 표시소자에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에서는 전기영동층을 박막트랜지스터가 형성되는 제1기판에 형성한다. 즉, 본 발명에서는 박막트랜지스터 제조공정에서 전기영동층을 형성한다. 따라서, 박막트랜지스터의 제조장비를 이용하여 전기영동층을 형성할 수 있기 때문에, 다른 공정상에서 제2기판상에 전기영동층을 형성한 후 제2기판을 제1기판과 합착함으로써 전기영동 표시소자를 완성하는 종래의 방법에 비해 제조공정을 대폭 간소화할 수 있게 된다.

통상적으로 제2기판에 전기영동층을 형성하는 종래의 전기영동 표시소자 제조공정에서는 전기영동층을 다른 공장, 심지어는 다른 부품회사로부터 공급받아 이를 박막트랜지스터가 형성되는 제조공장으로 이송한 후, 제1기판과 합착해야만 하기 때문에 제조공정이 지연되고 번거로울 뿐만 아니라 차량과 같은 이송수단에 의해 제2기판을 이송하는 과정에서 제2기판이 파손되는 문제도 있었다.

반면에, 본 발명에서는 이미 존재하는 박막트랜지스터 제조장비를 이용하여 전기영동층을 제1기판상에 형성하므로, 신속한 전기영동 표시소자의 제작이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에서는 전기영동 표시소자의 외곽영역에 실런트 유출방지용 장벽을 형성하여 전기영동 표시패널의 합착시 실런트가 표시패널의 안쪽이나 바깥쪽으로 흘러내려 실링의 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 구조를 대략적으로 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기영동 표시소자(101)는 제1기판(120) 및 제2기판(140)과, 상기 기판(120) 및 제2기판(140) 사이에 형성된 전기영동층(160)과, 상기 전기영동 표시소자 외곽에 형성되어 실런트가 외부로 유출되는 것을 방지하는 실런트 유출방지용 장벽(182)과, 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)에 형성되어 전기영동층(160)에 전계를 인가하는 화소전극(118) 및 공통전극(142)으로 이루어진다.

성기 전기영동 표시소자(101)는 화상표시영역 및 화상비표시영역으로 구획된 복수의 화소로 이루어지며, 상기 격벽(180)은 화상비표시영역에 형성되어 전기영동 표시소자(101)의 화소를 정의한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 화소는 전기영동 표시소자(101) 전체에 걸쳐 매트릭스 형상으로 배열된다.

상기 격벽(180)의 내부에는 전기영동물질이 충진되어 전기영동층(160)이 형성된다. 상기 전기영동물질은 양전하 및 음전하 특성을 갖는 화이트입자(164) 및 블랙입자(165)로 이루어져, 화소전극(118)과 공통전극(142) 사이에 전계가 인가되는 경우 화이트입자(164) 및 블랙입자(165)가 제2기판(140)으로 이동함에 따라 외부로부터 입사되는 광을 반사하거나 흡수하여 화이트 및 블랙을 구현하게 된다.

격벽(180)은 화소와 화소 사이에 형성되어 전기영동 표시소자(101)의 화소를 구획함과 아울러 내부에 전기영동물질이 충진되어 전기영동층(160)을 형성한다. 즉, 종래의 전기영동 표시소자에서는 전기영동층이 제1기판과는 별도의 공정에 의해 제2기판에 부착된 후, 상기 제2기판을 다시 제1기판과 부착하기 때문에, 제2기판에 부착되는 접착필름을 보호하기 위한 보호필름 등이 필요하게 되며, 공정이 복잡하게 되고 접착필름의 박리시 정전기가 발생하여 화질이 불량으로 된다는 문제 등이 있었지만, 본 발명에서는 전기영동물질이 격벽 내부에 직접 형성되므로 이런 문제가 발생하지 않게 된다.

장벽(182)은 전기영동 표시소자(101)의 외곽영역에 외곽 둘레를 따라 형성된다. 이때, 상기 장벽(182)은 전기영동 표시소자(101)의 최외곽 영역에 형성되는 격벽(180)과 일정 거리 이격되어 격벽(180) 사이에 공간이 형성된다. 이 공간(184)은 실런트(186)가 충진되는 공간이다.

상기와 같이 본 발명에서 장벽(182)을 형성하는 이유를 설명하면 다음과 같다.

전기영동 표시소자(101)에 장벽(182)이 형성되지 않는 경우, 제1기판(120) 및 제2기판(140)은 해당 공정이 종료된 후 서로 합착되는데, 이러한 합착을 위해 실런트(186)가 격벽(180)의 상면에 도포되고 이 실런트(186)에 의해 제2기판(140)이 제1기판(120)에 부착된다. 그러나, 상기와 같이 실런트(186)를 격벽(180)의 상면에 도포하는 경우, 제1기판(120) 및 제2기판(140)에 인가되는 압력에 의해 상면의 실런트(186)가 상면에서 격벽의 내부 및 외벽을 타고 전기영동 표시소자(101)의 내부 및 외부로 흘러 가게 된다.

그 결과, 실런트(186)가 전기영동 표시소자(101)의 내부로 침투하게 되는 경우 전기영동층(160)에 오염이 발생하게 되어 전기영동 표시소자에 불량이 발생하게 되며, 실런트(186)가 전기영동 표시소자(101)의 외부로 유출되는 경우 전기영동 표시소자를 외부 케이스 등의 조립시 불량이 발생하게 된다.

더욱이, 실런트(186)가 격벽(180)의 상면에서 그 하부로 흘러내리는 경우, 격벽(180)의 상면에는 설정된 양보다 작은 양의 실런트(186)만이 남아 있게 되므로, 이 실런트(186)로 제1기판(120)과 제2기판(140)을 합착할 때 제1기판(120)과 제2기판(140)의 합착력 및 실링력이 설정 합착력 및 실링력 보다 작게 된다. 따라서, 외부로부터 공기와 수분 등의 불순물이 전기영동 표시소자(101)의 내부로 침투하게 되어 전기영동 표시소자(101)의 품질 및 신뢰도가 저하되는 문제가 있었다.

그러나, 본 발명에서는 전기영동 표시소자(101)의 외곽영역에 전기영동 표시소자(101)를 둘러싸도록 장벽(182)을 형성하고 이 장벽(182)과 격벽(180) 사이의 공간(184)에 실런트(186)를 충진하여 제1기판(120)과 제2기판(140)을 합착하고 실링하므로, 실런트(186)가 격벽(180)의 내, 외부로 흘러가서 발생하는 문제를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 합착력 및 실링력 저하를 방지할 수 있게 된다.

도 3은 상기와 같은 구조의 전기영동 표시소자(101)의 한 화소의 구조를 나타내는 도면이다. 이때, 전기영동 표시소자(101)의 화소는 전기영동 표시소자(101)의 외곽영역의 화소로서, 인접하는 장벽(182)도 개시되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기영동 표시소자는 투명한 유리나 플라스틱으로 이루어지고 화상표시영역 및 화상비표시영역을 포함하는 제1기판(120) 및 제2기판(140)과, 상기 제1기판(120)에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터가 형성된 제1기판(120)에 형성된 보호층(124)과, 상기 보호층(124) 위의 화상표시영역에 형성되어 외부로부터 화상신호가 입력되는 화소전극(118)과, 상기 보호층(124) 위의 화상비표시영역에 형성되어 복수의 화소를 정의하는 격벽(180)과, 상기 보호층(124) 위의 제1기판(120) 외곽에 형성되는 장벽(182)과, 상기 격벽(180) 내부에 형성된 전기영동층(160)과, 제2기판(140)에 형성된 공통전극(142)과, 상기 격벽(180)과 장벽(182) 사이의 공간에 충진되어 제1기판(120)과 제2기판(140)을 합착함과 동시에 실링하는 실런트(186)로 이루어진다.

박막트랜지스터는 제1기판(120) 위에 형성된 게이트전극(111)과, 상기 게이트전극(111) 위에 형성된 게이트절연층(122)과, 상기 게이트절연층(122) 위에 형성된 비정질실리콘(a-Si)과 같은 반도체물질로 이루어진 반도체층(113)과, 상기 반도체층(113) 위에 형성된 소스전극(115) 및 드레인전극(116)으로 이루어진다.

상기 보호층(124)은 BCB(Benzo Cyclo Butene)이나 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 이루어지며, 이때 박막트랜지스터의 드레인전극(116) 상부의 보호층(124)에는 컨택홀(117)이 형성되어 보호층(124) 위에 형성된 화소전극(118)이 상기 컨택홀(117)을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(116)과 전기적으로 접속된다.

격벽(180)은 유기절연물질 등으로 이루어진 것으로, 내부에 전기영동층(160)이 형성되어 전기영동층(160)의 전기영동물질을 밀봉하는 역할을 할 뿐만 아니라 화소와 화소 사이를 구획하는 역할도 한다.

전기영동층(160)은 양전하 특성을 갖는 화이트입자(164) 및 음전하특성을 갖는 블랙입자(166)로 이루어진다. 도면에는 도시하지 않았지만 상기 전기영동층(160)에는 시안(cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(yellow)와 같은 컬러입자 또는 R(Red), G(Green), B(Blue)와 같은 컬러입자가 포함될 수도 있다.

상기 화이트입자(164)는 화이트를 구현한다. 즉, 화소전극(118)과 공통전극(142) 사이에 전압이 인가되어 전하특성을 갖는 화이트입자(164)가 제2기판(140) 측으로 이동하는 경우, 제2기판(140)의 외부로부터 입사된 광이 상기 화이트입자(164)에 의해 반사되어 전기영동 표시소자의 화면에는 화이트가 표현된다.

블랙입자(165)는 블랙을 구현한다. 즉, 화소전극(118)과 공통전극(142) 사이에 전압이 인가되어 전하특성을 갖는 블랙입자(165)가 제2기판(140) 측으로 이동하는 경우, 제2기판(140)의 외부로부터 입사된 광이 상기 블랙입자(165)에 의해 흡수되어 전기영동 표시소자의 화면에는 블랙이 표현된다.

또한, 전기영동층(160)에 컬러입자가 포함되는 경우, 상기 컬러입자는 시안(cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(yellow)와 같은 컬러입자 또는 R(Red), G(Green), B(Blue)와 같은 컬러입자는 컬러를 구현한다. 즉, 화소전극(118)과 공통전극(142) 사이에 전압이 인가되어 전하특성을 갖는 컬러입자가 제2기판(140) 측으로 이동하는 경우, 제2기판(140)의 외부로부터 입사된 광이 상기 컬러입자(165)에 의해 반사되어 전기영동 표시소자의 화면에는 해당 화소에 대응하는 컬러가 구현되고 이들 컬러의 조합에 의해 원하는 컬러를 구현할 수 있게 된다.

상기 전기영동물질은 액상폴리머와 같은 분산매질을 포함한다. 상기 분산매질은 내부에 화이트입자(164) 및 블랙입자(165)가 분사되어 전압의 인가에 따라 화이트입자(164) 및 블랙입자(165)가 상기 분산매질내에서 이동하게 된다. 상기 분산매질을 공기를 포함할 수 있다. 즉, 액상폴리머와 같은 특정 액상 분산매질 대신에 공기가 화이트입자(164) 및 블랙입자(165)를 이동시키는 매질로서 작용할 수도 있는 것이다. 또한, 전기영동층(160)에는 분산매질이 포함되지 않을 수도 있다. 이 경우에도 전압이 인가됨에 따라 화이트입자(164) 및 블랙입자(165)가 전계에 의해 이동하므로, 화상을 구현할 수 있게 된다.

한편, 분산매질로서 액상 폴리머를 사용하는 경우, 상기 액상 폴리머는 투명한 액상 폴리머를 사용하지만, 화소의 컬러에 대응하는 컬러를 갖는 컬러 액상폴리머를 사용할 수 있다. 예를 들어, 자홍색을 띄는 시안 컬러입자가 포함되는 화소에는 자홍색의 액상폴리머가 충진되고 청록색을 띄는 마젠타 컬러입자가 포함되는 화소에는 청록색의 액상폴리머가 충진되며, 노란색을 띄는 옐로우 컬러입자가 포함되는 컬러에는 노란색의 액상폴리머가 충진된다.

장벽(182)은 유기절연물질 등으로 이루어진 것으로, 격벽(182)과 동일한 물질로 동일한 공정에 의해 형성될 수도 있고 다른 공정에 의해 다른 물질로 형성될 수도 있다. 이때, 상기 장벽(182)의 높이는 약 1-100㎛, 바람직하게는 약 1-50㎛로 형성하고 선폭은 10-5000㎛, 바람직하게는 약 100-1000㎛로 형성한다.

도면에서는 격벽(180) 외부에 하나의 장벽(182) 만이 형성되는 구조가 개시되어 있지만, 상기 장벽(182)은 하나만 형성되는 것이 아니라 복수개 형성될 수 있다. 장벽(182)의 갯수는 약 1-5개 형성할 수 있지만, 2개를 형성했을 때 전기영동 표시소자(101)의 면적 증가를 최소화할 수 있으며, 접착력 및 밀봉력을 최대화할 수 있게 된다.

또한, 상기 장벽(182)의 형상(즉, 위에서 보았을 때의 장벽(182)의 형상)은 다양하게 형성할 수 있다. 즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 장벽(182)을 직선형상으로 형성할 수도 있고 도 4b에 도시된 바와 같이 장벽(182)을 지그재그형상으로 형성할 수도 있으며, 도 4c에 도시된 바와 같이 장벽(182)을 사선방향을 따라 직선형상으로 형성할 수도 있을 것이다.

상기 장벽(182)과 격벽(180) 사이의 공간에는 실런트(186)가 충진되어 제1기판(120) 및 제2기판(140)을 합착함과 동시에 실링하다. 상기 공간은 장벽(182)과 격벽(180)을 따라 전기영동 표시소자(101)의 외곽 둘레를 따라 형성된다.

상기 장벽(182)과 격벽(180)은 그 사이의 공간 내에 충진되는 실런트(186)의 위치를 가이드하는 역할을 하여 이 실런트(186)가 다른 곳, 예를 들면 실패턴이 형성되는 실링영역이 아니 다른 영역, 즉 실링영역의 내부측이나 외부측으로 퍼져가는 것을 방지할 수 있게 된다. 상기 실런트(186)는 다양한 물질을 사용할 수 있지만, 자외선경화 실런트나 열경화 실런트를 주로 사용한다.

화소전극(118)은 투명한 도전물질 또는 불투명한 금속으로 이루어지며, 보호층(124)에 형성된 컨택홀(117)을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(116)과 전기적으로 접속된다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 화소전극(118)은 보호층(124) 위의 화상표시영역에만 형성될 수도 있지만, 상기 화소전극(118)을 보호층(124) 위 및 격벽(180)의 측벽 위까지 연장하여 형성할 수 있다.

상기와 같이, 화소전극(118)을 보호층(124) 성부 및 측벽 상부까지 연장하여 형성하여 형성하는 경우, 격벽(180)의 맨 아래의 화소전극(118), 즉 격벽(180)과 보호층(124)의 모서리영역에 발생하는 사영역(dead area)을 제거할 수 있게 되어 개구율이 향상되고 콘트라스트가 향상되며, 응답속도가 향상된다.

상기 공통전극(142)은 ITO나 IZO와 같이 투명한 도전물질로 이루어진다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 전기영동 표시소자(101)에서는 격벽(180)이 제1기판(120)상에 직접 형성되고 전기영동층(160)이 역시 제1기판(120)의 격벽(180) 사이에 충진되어 상기 전기영동층(160)이 직접적으로 화소전극(118) 위에 형성되어 상기 화소전극(118)과 직접 접촉하므로, 종래 전기영동 표시장치와는 달리 전기영동층(160)과 화소전극(118) 및 보호층(124) 사이에 전기영동층(160)을 부착하기 위한 별도의 접착층이 필요없게 되므로, 제조공정을 단순화되어 제조비용을 절감할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 장벽(182)을 형성하여 격벽(180)과의 사이에 형성되는 공간 내에 실런트(186)를 충진하여 상기 제1기판(120)과 제2기판(140)을 합착하고 실링하기 때문에, 실런트(186)의 외부유출이나 내부침투로 인한 불량을 방지할 수 있게 되며, 높은 실링력의 확보에 의해 수분이나 공기 등이 전기영동 표시소자(101)로 침투하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 5a-도 5g는 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 제조방법을 나타내는 도면이다. 실질적으로 전기영동 표시소자는 복수의 단위 화소로 이루어져 있지만, 설명의 편의를 위해 도면에서는 장벽을 포함하는 외곽영역의 화소만을 도시하였다.

우선, 도 5a에 도시된 바와 같이, 화상표시부와 화상비표시부로 이루어지고 유리나 플라스틱과 같이 투명한 물질로 이루어진 제1기판(120) 위에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법(sputtering process)에 의해 적층한 후 사진식각방법(photolithography process)에 의해 식각하여 게이트전극(111)을 형성한 후, 상기 게이트전극(111)이 형성된 제1기판(120) 전체에 걸쳐 CVD(Chemicla Vapor Deposition)법에 의해 SiO₂나 SiNx 등과 같은 무기절연물질을 적층하여 게이트절연층(122)을 형성한다.

이어서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1기판(120) 전체에 걸쳐 비정질실리콘(a-Si)과 같은 반도체물질을 CVD법에 의해 적층한 후 식각하여 반도체층(113)을 형성한다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(113)의 일부에 불순물을 도핑하거나 불순물이 첨가된 비정질실리콘을 적층하여 이후 형성되는 소스전극 및 드레인전극을 반도체층(113)과 오믹접합시키는 오믹컨택층(ohmic contact layer)을 형성한다.

그후, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1기판(120) 상에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법에 의해 적층한 후 식각하여 반도체층(113) 위, 엄밀하게 말해서 오믹컨택층 위에 소스전극(115) 및 드레인전극(116)을 형성하고, 이어서 상기 소스전극(115) 및 드레인전극(116)이 형성된 제1기판(120) 전체에 걸쳐 BCB(Benzo Cyclo Butene)이나 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질을 적층하여 보호층(124)을 형성한다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 보호층(124)은 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 보호층(124)은 BCB이나 포토아크릴과 같은 유기절연물질로 이루어진 유기절연층 및 SiO₂나 SiNx 등과 같은 무기절연물질로 이루어진 무기절연층의 이중의 층으로 형성될 수도 있고, 무기절연층과 유기절연층 및 무기절연층으로 형성할 수도 있을 것이다. 유기절연층을 형성함에 따라 보호층(124)의 표면이 평탄하게 형성되며, 무기절연층을 적용함에 따라 보호층(124)과의 계면특성이 향상된다.

또한, 상기 보호층(124)에 컨택홀(117)을 형성하여 박막트랜지스터의 드레인전극(116)을 외부로 노출시킨다.

이어서, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 보호층(124) 위의 화상표시영역에 화소전극(118)을 형성한다. 이때, 상기 화소전극(118)은 컨택홀(117)을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(116)과 전기적으로 접속된다.

상기 제1화소전극(118)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명도전물질, Mo, AlNd와 같은 금속을 적층한 후, 사진식각방법에 의해 식각함으로써 형성할 수 있게 된다. 또한, 상기 제1화소전극(118)은 복수의 금속층으로 형성될 수도 있다. 즉, Cu와 MoTi와 같은 복수의 금속층을 연속 적층한 후, 사진식각방법에 의해 식각함으로써 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1화소전극(118)은 카본나노튜브나 수용성 도전고분자를 사용하여 형성할 수도 있다.

그 후, 도 5e에 도시된 바와 같이, 보호층(124) 위에 격벽(180) 및 장벽(182)을 형성한다. 상기 격벽(180)은 제1기판(120)의 화상비표시영역에 형성되며, 실질적으로 단위 화소를 구획하는 역할을 한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 격벽(180)은 제1기판(120) 상에 매트릭스형상으로 배열되는 화소의 경계영역을 따라 형성되므로, 상기 격벽(180) 역시 제1기판(120) 상에 매트릭스형상으로 형성된다.

상기 장벽(182)은 매트릭스 형상으로 배열된 격벽(180)의 외부에 상기 최외곽 격벽(180)과 일정 거리 이격된 상태로 형성되어, 상기 격벽(180)과 공간(184)을 형성한다.

상기 격벽(180)은 수지 등으로 이루어진 절연층을 적층한 후 포토레지스트를 이용한 사진식각방법에 의해 식각함으로써 형성할 수도 있고 감광성 수지를 적층한 후 사진식각방법에 의해 식각함으로써 형성할 수도 있다. 또한, 상기 격벽(180)은 인쇄롤 등과 같은 인쇄법에 의해 패턴화된 격벽(180)을 인쇄함으로써 형성할 수도 있으며, 격벽에 대응하는 홈이 형성된 몰드를 제작한 후, 상기 몰드의 절연물질을 제1기판(120)으로 전사함으로써 형성할 수도 있다. 그리고, 상기 격벽(180)은 임프린트(imprint)방식으로 형성될 수도 있을 것이다.

실질적으로 이러한 격벽(180)의 형성은 특정한 방법에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기에서 특정한 방법을 설명한 것은 설명의 편의를 위한 것이지, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다. 상기 격벽(180)은 이미 알려진 다양한 방법에 의해 형성될 수 있을 것이다.

상기 장벽(182)도 격벽(180)과 동일한 방법에 의해 형성될 수 있다. 즉, 상기 장벽(182)을 수지나 감광성 수지를 적층한 후, 사진식각방법이나 몰드법 또는 임프린트방식에 의해 식각하여 형성할 수 있는 것이다.

이때, 상기 장벽(182)은 격벽(180)과 동일한 공정에 의해 동시에 형성될 수도 있고 격벽(180)과는 별개의 공정에 의해 형성될 수도 있을 것이다.

한편, 도면에서는 보호층(124) 위에 화소전극(118)을 형성한 후, 격벽(180)을 형성했지만, 보호층(124) 위의 화상비표시영역에 우선 격벽(180)을 형성한 후, 보호층(124) 위의 화상표시영역에 화소전극(118)을 형성할 수도 있을 것이다. 이때, 상기 보호층(124)과 격벽(180)은 동일한 물질로 동시에 형성할 수도 있을 것이다. 예를 들면, 절연층을 두껍게 형성한 후, 회절마스크나 하프톤마스크에 의해 절연층을 제거하여 격벽(180)과 컨택홀(117)을 동시에 형성하거나 몰드 등에 의해 절연층의 일부를 제거하여 격벽을 형성할 수도 있을 것이다.

그 후, 도 5f에 도시된 바와 같이, 격벽(180) 내부에 전기영동물질을 충진한다. 상기 전기영동물질은 양전하 및 음전하 특성을 갖는 입자로 이루어진다.

상기 전기영동물질은 양전하 및 음전하 특성을 갖는 입자로 이루어진다. 이때, 상기 입자는 화이트입자(164)와 블랙입자(165)일 수도 있고, 시안(cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(yellow)와 같은 컬러입자 또는 R(Red), G(Green), B(Blue)와 같은 컬러입자일 수도 있다.

또한, 상기 전기영동물질은 액상폴리머와 같은 분산매질을 포함한다. 이때, 상기 분산물질은 투명한 액상 폴리머나 블랙 액상폴리머일 수도 있고 각각의 화소에 컬러에 대응하는 컬러 액상폴리머일 수 있다. 그리고, 상기 전기영동물질은 액상폴리머가 없이 단지 화이트입자와 블랙입자, 또는 컬러입자로만 형성될 수도 있다. 이때, 화이트입자와 블랙입자 또는 컬러입자는 전기영동층(160) 상에 공기중에 분포되어 전압이 인가됨에 따라 상기 전기영동층(160) 내부에서 움직이게 된다.

상기 화이트입자(164)의 경우 TiO₂와 같은 반사율이 좋은 입자를 사용하며, 블랙입자(165)의 경우 카본블랙(canbon black) 등과 같은 블랙특성을 갖는 입자를 사용한다. 또한, 컬러입자로는 안료 또는 염료를 사용한다.

이때, 화이트입자(164)가 음전하특성을 갖고 블랙입자(165)가 양전하특성을 가질 수도 있고 화이트입자(164)가 양전하특성을 갖고 블랙입자(165)가 음전하특성을 가질 수도 있을 것이다.

도 6a 및 도 6b는 제1기판(120)에 형성된 격벽(180) 내부로 전기영동물질을 충진하여 전기영동층(160)을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 6a에 도시된 방법은 잉크젯방식 또는 노즐방식에 관한 것으로, 도 6a에 도시된 바와 같이 실린지(또는 노즐)(185) 내부에 전기영동물질(160a)을 충진한 후, 상기 제1기판(120) 상부에 상기 실린지(185)를 위치시킨다. 이후, 외부의 공기공급장치(도면표시하지 않음)에 의해 실린지(185)에 압력을 인가한 상태에서 상기 실린지(185)를 제1기판(120) 상에서 이동시킴에 따라 상기 격벽(180) 내부에 전기영동물질(160a)이 적하되어 제1기판(120) 상에 전기영동층(160)이 형성된다.

도 6b에 도시된 방법은 스퀴즈방법에 관한 것으로, 도 6b에 도시된 바와 같이 복수의 격벽(180)이 형성된 제1기판(120) 상부에 전기영동물질(160a)을 도포한 후, 스퀴즈바(187)에 의해 제1기판(120) 상에서 이동시킴으로써 스퀴즈바(187)의 압력에 의해 전기영동물질(160a)이 단위 화소내의 격벽(180) 내부로 충진되어 전기영동층(160)이 형성되는 것이다.

물론, 본 발명이 상술한 바와 같은 방법에만 한정되는 것은 아니다. 상술한 방법은 본 발명에서 사용될 수 있는 전기영동층(160)의 형성공정의 일례를 나타내는 것으로서, 본 발명이 이러한 특정 공정에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 캐스팅인쇄법, 바코팅인쇄법, 스크린인쇄법, 몰드인쇄법과 같은 다양한 전기영동층(160) 형성공정이 본 발명에 적용될 수 있을 것이다.

상기와 같이 격벽(180) 내부에 전기영동물질을 충진한 후에는 격벽(180)과 장벽(182) 사이의 공간(184)에 실런트(186)을 충진한다. 상기 실런트(186)의 충진은 전기영동물질의 충진과 마찬가지로 잉크젯방식 또는 노즐방식, 스퀴즈방법, 캐스팅인쇄법, 바코팅인쇄법, 스크린인쇄법, 몰드인쇄법과 같은 다양한 방법에 의해 형성될 수 있을 것이다.

한편, 상술한 설명에서는 격벽(180) 내부로의 전기영동물질의 충진 후, 격벽(180)과 장벽(182) 사이의 공간(184)에 실런트(186)을 충진하는 구성이 개시된다고 설명했지만, 본 발명이 이러한 순서에 의해서만 형성되는 것이 아니라 격벽(180)과 장벽(182) 사이의 공간(184)에 실런트(186)을 충진하고, 그 후 격벽(180) 내부로 전기영동물질의 충진할 수도 있을 것이다.

이어서, 도 5g에 도시된 바와 같이, 유리나 플라스틱과 같이 투명한 물질로 이루어진 제2기판(140)에 ITO나 IZO와 같은 투명도전물질을 적층하여 공통전극(142)이 형성한 후, 제1기판(120)을 제2기판(140)과 정렬하고 압력을 인가하여 격벽(180)과 장벽(182) 사이의 영역에 충진된 실런트(186)에 의해 상기 제1기판(120)을 제2기판(140)을 합착한 상태에서 열이나 자외선을 조사하여 상기 실런트(186)를 경화하여 전기영동 표시소자를 완성한다.

한편, 도면에서는 상기 실런트(186)에 의해 제1기판(120) 및 제2기판(140)이 합착되지만, 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 합착력을 향상시키기 위해 별도의 접착물질로 이루어진 접착층을 형성할 수도 있을 것이다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제2기판(140)에는 컬러필터층이 형성될 수도 있다. 이 컬러필터층은 R(Red), G(Green), B(Blue) 컬러필터로 이루어져 있으며, 전기영동물질이 블랙입자와 화이트입자로 이루어진 경우 컬러를 구현한다.

한편, 상술한 설명에서는 전기영동 표시소자의 구조에 대하여 특정 구조를 한정하여 설명하고 있지만, 본 발명의 전기영동 표시소자가 이러한 특정 구조에만 한정되는 것은 아니다. 특히, 전기영동층으로서 현재 사용하는 다양한 전기영동층이 적용될 수 있을 것이다. 즉, 제1기판에 형성될 수 있는 모든 구조의 전기영동층에 적용될 수 있을 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

120,140 : 기판 111 : 게이트전극
113 : 반도체층 115 : 소스전극
116 : 드레인전극 118 : 화소전극
124 : 보호층 142 : 공통전극
160 : 전기영동층 164 : 화이트입자
165 : 블랙입자 180 : 격벽
182 : 장벽 184 : 공간
186 : 실런트

Claims

화상표시영역 및 화상비표시영역으로 이루어진 복수의 화소를 포함하는 제1기판 및 제2기판;
상기 제1기판 위에 각 화소에 배치된 박막트랜지스터;
상기 박막트랜지스터가 배치된 제1기판상에 보호층;
상기 보호층 위의 화상비표시영역 배치된 복수의 격벽;
상기 보호층 상부에 배치된 화소전극;
상기 보호층 상부의 격벽 내부의 화상표시영역에 배치되어 상기 화소전극과 접촉하는 전기영동층;
상기 제1기판의 외곽을 따라 화상비표시영역에 배치되고 화상표시영역의 최외곽 격벽과는 일정 거리 이격되어 공간을 구성하는 적어도 하나의 장벽;
상기 격벽과 장벽에 의해 형성된 공간에 충진되어 상기 제1기판 및 제2기판을 실링하는 실런트; 및
상기 제2기판 위에 형성된 공통전극으로 구성되며,
상기 격벽의 측벽은 설정 각도로 경사지며, 상기 화소전극은 보호층 상부에서 격벽의 경사진 측벽 상부까지 연장되는 전기영동 표시소자.
제1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는,
제1기판 위에 형성된 게이트전극;
상기 게이트전극 위에 형성된 반도체층; 및
상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진 전기영동 표시소자.
제1항에 있어서, 상기 전기영동층은 화이트입자 및 블랙입자를 더 포함하는 전기영동 표시소자.
제3항에 있어서, 상기 전기영동층은 분산매질을 더 포함하는 전기영동 표시소자.
제4항에 있어서, 상기 분산매질은 투명한 액상 매질 또는 컬러 액상매질인 전기영동 표시소자.
제1항에 있어서, 상기 장벽은 격벽과 동일한 물질로 이루어진 전기영동 표시소자.
제1항에 있어서, 상기 장벽의 높이는 1-100㎛인 전기영동 표시소자.
제7항에 있어서, 상기 장벽의 높이는 1-50㎛인 전기영동 표시소자.
제1항에 있어서, 상기 장벽의 폭은 10-5000㎛인 전기영동 표시소자.
제9항에 있어서, 상기 장벽의 폭은 100-1000㎛인 전기영동 표시소자.
제1항에 있어서, 상기 장벽은 제1기판 상에 1-5개 배치되는 전기영동 표시소자.
제11항에 있어서, 상기 장벽은 제1기판 상에 2개 배치되는 전기영동 표시소자.
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