KR101742124B1 - 전기영동 표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전기영동 표시소자는 공정이 단순화되고 전기영동층의 형성을 신속하게 할 수 있는 것으로, 본 발명에 따른 전기영동 표시소자 제조방법은 복수의 화소를 포함하는 화상표시부 및 화상비표시부를 포함하는 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계; 제1기판상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 제1기판의 화상비표시부에 격벽을 형성하고 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계; 상기 제2기판에 공통전극을 형성하는 단계; 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계; 실링층에 의해 제1기판 및 제2기판을 실링하는 단계; 및 공기의 압력에 의해 전기영동물질을 배출하는 실린지를 이용하여 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 전기영동물질을 주입하여 전기영동층을 형성하는 단계로 구성된다.

Description

전기영동 표시소자 및 그 제조방법{ELECTROPHORETIC DISPLAY DEIVCE AND METHOD OF FABRICATION THEREOF}

본 발명은 전기영동 표시소자 및 그 제조방법에 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 복수의 화소영역을 포함하는 제1기판(20) 및 제2기판(40)과, 상기 제1기판(20)의 화상표시부에 형성된 화소전극(18)과, 상기 제2기판(40)에 형성된 공통전극(42)과, 상기 제2기판(40)의 화소와 화소영역 사이의 화상비표시부에 형성되어 각각의 화소를 구획하는 격벽(80)과, 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40) 사이에 형성된 전기영동층(60)으로 이루어진다.

도면에는 도시하지 않았지만, 각각의 화소영역에는 박막트랜지스터가 형성되어 화소전극(18)에 전압을 인가함에 따라 상기 화소전극(18)과 공통전극(42) 사이에 전계가 형성되며, 상기 전기영동층(60)을 포함하는 제2기판(40)은 접착층에 의해 제1기판(20)에 합착된다. 전기영동층(60)은 분산매질내(62)에 양전하 및 음전하 특성을 각각 갖는 화이트입자(64) 및 블랙입자(65)가 산포된 전기영동물질로 이루어진다.

이러한 구조의 전기영동 표시소자에서는 화이트입자(164)가 양전하 특성을 갖고 있기 때문에, 외부로부터 화소전극(18)에 (+)전압이 인가되면 공통전극(42)은 상대적으로 (-)전위를 가지게 되므로 (+)전하를 띄는 화이트입자(64)는 공통전극(42)쪽으로 이동하게 된다. 따라서, 외부, 즉 제2기판(40)의 상부로부터 광이 입력되면, 입력된 광이 상기 화이트입자(64)에 의해 대부분 반사되므로 전기영동 표시소자에는 화이트가 구현된다.

반대로, 상기 화소전극(18)에 (-)전압이 인가되면, 공통전극(42)은 (+)전위를 가지게 되어, (+)전하를 띄는 화이트입자(64)는 제1기판(20)으로 이동하게 되어 외부로부터 광이 입력되면, 입력된 광이 거의 반사되지 않게 되므로, 블랙을 구현하게 된다.

상기와 같은 구조의 종래 전기영동 표시소자(1)의 제조방법을 개략적으로 나타내면 다음과 같다.

도 2는 종래 전기영동 표시소자(1)의 제조방법을 개략적으로 나타내는 플로우챠트이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 우선 제1기판(20)상에 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(gate Line) 및 데이터라인(gate Line)을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터를 형성한다(S101). 이어서, 박막트랜지스터가 형성된 제1기판(20) 상에 화소전극(18)을 형성한다(S102).

한편, 제2기판(40)상에 공통전극(42)을 형성한다(S103). 이어서, 상기 제2기판(40)에 격벽을 형성하여 각각의 화소영역을 구획한 후, 격벽에 의해 구획된 화소영역에 전기영동물질을 충진하여 전기영동층(60)을 형성한다(S105). 그 후, 전기영동층(60)이 형성된 제2기판(40)에 공통전극(42)을 형성하고 그 위에 보호필름을 부착한다(S105,S106). 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 공통전극(42) 상에는 접착층이 형성되어 보호필름은 접착층에 부착된다. 상기 보호필름은 제2기판(40)을 제1기판(20)과 합착하기 위해 제2기판(40)을 합착공정으로 이송할 때 접착층의 접착력이 저하되거나 접착층에 이물질이 달라붙는 것을 방지하기 위해 부착되는 것이다.

통상적으로, 전기영동 표시소자 제조업체에서는 전기영동층(60)이 형성된 제2기판(40)을 공급받아 이를 제1기판(20)에 합착하여 제작한다. 즉, 외부로부터 전기영동 표시소자 형성라인으로 전기영동층(60)이 형성된 제2기판(40)을 이송한 후, 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 합착하여 전기영동 표시소자를 완성하는 것이다.

따라서, 전기영동층(60)이 형성된 제2기판(40)은 차량과 같은 이송수단에 의해 먼거리를 이송되어야만 하기 때문에, 이송도중에 접착층의 접착력이 저하되어 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 합착할 때 불량이 발생할 수 있는데, 보호필름은 접착층의 접착력이 약화되는 것을 방지하여 불량을 방지하기 위한 것이다.

전기영동 표시소자 제조업체의 제조라인으로 이송된 제2기판(40)은 부착된 보호필름이 박리되고, 이서 제1기판(20)과 정렬된 후 합착되어 전기영동 표시소자가 완성된다(S109).

그러나, 상기와 같은 방법에 의해 제작된 종래 전기영동 표시소자(1)에서는 다음과 같은 문제가 발생한다.

종래 전기영동 표시소자(1)에서는 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 별도로 제작한 후, 접착층에 의해 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 합착함으로써 완성된다.

그런데, 전기영동표시소자의 단위 화소영역은 가로 및 세로의 크기가 150㎛ 이내의 작은 크기로 형성되기 때문에, 이 크기에 정확히 맞도록 전기영동층을 화소영역과 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 없게 되므로, 제조공정이 지연되고 제조비용이 증가하게 된다.

한편, 제2기판(40)상에는 공통전극(42)을 형성하고 전기영동층(60)을 도포한 후 접착층을 도포하며, 상기 제2기판(40)을 합착공정으로 이송하여 제1기판(20)과 합착하기 위해서는 상기 접착층의 접착력이 저하되거나 접착층에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위해, 상기 접착층에 보호필름을 부착한 상태에서 이송해야만 하며, 동시에 이송된 제2기판(40)을 제1기판(20)에 부착하기 위해서는 제2기판(40)으로부터 보호필름을 박리해야만 하는데, 보호필름의 박리과정에서 정전기가 발생하게 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 제조비용을 절감하고 제조공정을 단순화할 수 있는 전기영동 표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 전기영동물질의 주입을 신속하게 저렴하게 하여 전기영동표시소자를 신속하게 하고 제조비용을 더욱 절감할 수 있는 전기영동 표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기영동 표시소자 제조방법은 복수의 화소를 포함하는 화상표시부 및 화상비표시부를 포함하는 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계; 제1기판상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 제1기판의 화상비표시부에 격벽을 형성하고 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계; 상기 제2기판에 공통전극을 형성하는 단계; 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계; 실링층에 의해 제1기판 및 제2기판을 실링하는 단계; 및 공기의 압력에 의해 전기영동물질을 배출하는 실린지를 이용하여 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 전기영동물질을 주입하여 전기영동층을 형성하는 단계로 구성된다.

격벽에는 주입되는 전기영동물질이 이동하는 통로가 일렬로 배치되는 화소영역을 따라 지그재그형상으로 배열되어 실린지에 의해 전기영동물질 주입구를 통해 전기영동물질이 상기 통로를 통해 복수의 화소영역으로 퍼지게 된다.

또한, 본 발명에 따른 전기영동 표시소자는 복수의 화소영역을 포함하는 화상표시부 및 화상비표시부를 포함하는 제1기판 및 제2기판: 상기 제1기판 위에 형성된 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터가 형성된 기판상에 보호층; 상기 보호층 위의 화상비표시부에 형성된 격벽; 상기 보호층 위의 화상표시부에 형성된 화소전극; 제2기판에 형성된 공통전극; 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 형성된 전기영동층으로 구성되며, 상기 격벽에는 통로가 형성되어 인접하는 화소영역과 공간적으로 연결된다.

본 발명에서는 전기영동층이 박막트랜지스터가 형성되는 어레이 기판에 직접 형성되므로, 전기영동층을 어레이 기판에 합착하기 위해 사용되는 접착층이나 접착층을 보호하기 위한 보호필름이 필요없게 되어 제조비용을 절감할 수 있다. 뿐만 아니라 박막트랜지스터를 형성하는 어레이 기판의 제조라인상에서 전기영동층을 인라인으로 형성할 수 있기 때문에 제조공정을 단순화할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 전기영동층을 보호하기 위한 보호필름을 원천적으로 사용하지 않기 때문에 보호필름의 제거시 발생하는 정전기로 인한 화질저하 문제를 개선할 수 있으며, 박막트랜지스터가 형성되는 어레이 기판에 전기영동층을 직접 형성하기 때문에 전기영동층을 별도로 제작한 다음 정렬공정을 통해 합착하는 종래 기술에 비해 오정렬에 의한 화질저하 문제를 근본적으로 해결할 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명에서는 제1기판 및 제2기판을 합착한 후, 전기영동물질 주입구를 통해 실린지에 의해 전기영동물질을 주입하며, 전기영동 표시소자 내부의 격벽에 전기영동물질이 통과하는 통로를 형성하여 주입된 전기영동물질을 전기영동 표시소자의 원하는 영역으로 퍼지게 함으로써 전기영동층의 형성을 저렴하고 신속하게 형성할 수 있게 된다.

도 1은 종래 전기영동 표시소자를 나타내는 도면.
도 2는 종래 전기영동 표시소자의 제조방법을 간략하게 나타내는 플로우챠트.
도 3은 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 제조방법을 간략하게 나타내는 플로우챠트.
도 4a-도 4g는 본 발명에 따른 전기영동 표시소자 제조방법을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 격벽 구조를 나타내는 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 전기영동 표시소자에서 전기영동물질을 주입하는 것을 나타내는 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기영동 표시소자 및 그 제방법에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 제조공정을 대략적으로 나타내는 플로우챠트이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 우선 제1기판상에 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터를 형성한다(S201). 이어서, 박막트랜지스터가 형성된 제1기판 상의 화상비표시부에 격벽을 형성한 후 화상표시부에 화소전극을 형성한다(S202,S203).

상기 격벽은 제1기판에 형성되는 화소영역을 서로 구획하기 위한 것으로, 제1기판상에 종횡으로 매트릭스형상으로 형성되며, 상기 화소전극은 격벽에 의해 구획되는 화소영역내에 형성된다. 이때, 제1기판의 화상표시부에 화소전극을 먼저 형성하고 그 후에 화상비표시부에 격벽을 형성할 수도 있다.

한편, 제2기판에는 공통전극이 형성되며(S204), 이 공통전극이 형성된 제2기판을 제1기판과 정렬한 상태에서 압력을 인가하여 상기 제1기판 및 제2기판을 합착한다(S205,S206).

그 후, 합착된 제1기판 및 제2기판에 형성된 주입구를 통해 전기영동물질을 주입하여 전기영동층을 형성한 후(S207), 상기 주입구를 밀봉하여 전기영동 표시소자를 완성한다(S208).

상기와 같은 본 발명의 전기영동 표시소자 제조방법에서는 박막트랜지스터와 같은 각종 전극이 제1기판에 형성되고 공통전극은 제2기판에 형성되는데, 상기 제1기판에 형성되는 박막트랜지스터와 제2기판에 형성되는 공통전극은 동일한 제조공정에 의해 형성된다. 다시 말해서, 본 발명에서는 제1기판의 공정 및 제2기판의 공정을 동일한 제조라인에서 실행할 수 있기 때문에, 종래 전기영동 표시소자에서 다른 공장에서 제2기판을 제작한 후 이송하여 제1기판 및 제2기판을 합착하는데 비해, 인라인으로 제1기판 및 제2기판을 제작하고 이들 제1기판 및 제2기판을 합착할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 제1기판 및 제2기판의 제조공정이 인라인으로 이루어지므로, 제2기판의 이송이나 전기영동층이 형성된 기판을 박막트랜지스터 기판에 부착하기 위한 접착층이나 상기 접착층을 보호하기 위한 보호필름이 필요없게 되고, 전기영동층이 형성된 기판의 접착층을 보호하는 보호필름을 박리하는 공정 등이 필요없게 되므로 제조공정을 단순화할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 실제 제조방법을 도 4a-도 4g를 참조하여 상세히 설명한다. 이때, 전기영동 표시소자는 실질적으로 복수의 단위 화소로 이루어져 있지만, 설명의 편의를 위해 도면에서는 하나의 화소만을 도시하였다.

우선, 도 4a에 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 기판(120) 전체에 걸쳐 CVD(Chemicla Vapor Deposition)법에 의해 SiO₂나 SiNx 등과 같은 무기절연물질을 적층하여 게이트절연층(122)을 형성한다.

이어서, 도 4b에 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 4c에 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. 이때, 상기 보호층(124)에는 그 일부가 식각되어 상기 드레인전극(116)이 외부로 노출되는 컨택홀(117)이 형성된다.

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.

이어서, 도 4d에 도시된 바와 같이, 제1기판(120)의 화상비표시부에 격벽(180)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 기판(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.

이후, 도 4e에 도시된 바와 같이, 격벽(180)이 형성된 제1기판(120) 전체에 걸쳐서 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명도전물질, Mo, AlNd와 같은 금속을 적층하고 식각하여 제1기판(120)의 화상표시부에 컨택홀(117)을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(116)과 전기적으로 접속되는 화소전극(118)을 형성한다.

이때, 보호층(124) 위에 금속층을 형성하고 식각하여 제1기판(120)의 화상표시부에 화소전극(118)을 먼저 형성하고, 그 후에 제1기판(120)의 화상비표시부에 격벽(180)을 형성할 수도 있을 것이다.

이어서, 도 4f에 도시된 바와 같이, 유리나 플라스틱과 같이 투명한 물질로 이루어진 제2기판(140)에 ITO나 IZO와 같은 투명한 도전물질을 적층하여 공통전극(142)이 형성하고 제1기판(120)의 격벽(180) 상면에 접착제를 도포한 후, 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)을 정렬한 상태에서 압력을 인가하여 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)을 합착한다. 이때, 상기 접착제는 제2기판(140)에 도포될 수도 있다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 외곽영역에는 실링재가 배치되어 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)을 실링한다. 상기 실링재는 열경화성 수지나 자외선 경화성 수지로 이루어져 제1기판(120) 및 제2기판(140)을 합착한 상태에서 실링재에 열이나 자외선을 인가하여 상기 실링재를 경화시킨다. 이때, 상기 실링재에는 일부가 제거되어 전기영동 주입구(도면표시하지 않음)이 형성된다.

이어서, 도 4g에 도시된 바와 같이 합착된 제1기판(120)과 제2기판(140) 사이에 전기영동물질을 주입하여 전기영동층(160)을 형성함으로써 전기영동 표시소자(100)를 완성한다.

합착된 제1기판(120)과 제2기판(140) 내부로의 전기영동물질의 주입은 실린지를 이용하여 이루어지는데, 이를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 전기영동 표시소자(100)의 구조를 나타내는 평면도이고 도 6은 사시도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1기판(120)의 화상비표시부에는 복수의 게이트라인(102) 및 데이터라인(103)이 종횡으로 배열되어 복수의 화소영역을 정의한다. 각각의 화소영역에는 게이트전극(111)이 게이트라인(102)에 접속되고 소스전극(115)이 데이터라인(103)에 접속된 박막트랜지스터(101)가 배치되어 외부로부터 게이트라인(102)을 따라 주사신호가 인가됨에 따라 반도체층(113)이 활성화되어 채널층이 형성되어 외부로부터 데이터라인(103)을 따라 입력되는 화상신호가 상기 채널층을 통해 화소전극(118)으로 인가된다.

또한, 제1기판(120)의 화상비표시부에는 격벽(180)이 형성되어 상기 화소영역을 실질적으로 구획한다. 도면에서는 상기 게이트라인(102) 및 데이터라인(103)이 격벽(180)과는 다른 영역에 배치되어 있지만, 이것은 설명의 편의를 위한 것으로서, 상기 게이트라인(102) 및 데이터라인(103)은 격벽(180)과는 동일한 영역, 즉 화상비표시부에 형성될 것이다.

도 5에서 동일한 컬러의 화소영역은 데이터라인(103)을 따라 배열된다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 복수의 R-화소영역, G-화소영역, B-화소영역이 각각 데이터라인(103)을 따라 세로방향으로 배열되며, 가로방향, 즉 게이트라인(102) 방향으로는 R-화소영역, G-화소영역, B-화소영역이 교대로 배열된다.

상기 격벽(180)에는 통로(182)가 형성된다. 상기 통로(182)는 전기영동물질이 주입될 때 전기영동 표시소자(100)에서 전기영동물질이 흐르는 통로로서, 게이트라인(102)과 평행한 격벽(180)에 형성된다. 이때, 각각의 화소영역의 상하부에 배치되는 격벽(180)에는 각각 하나의 통로(182)가 형성되므로, 해당 화소영역은 데이터라인(103)을 따라 인접하는 상하 화소영역과는 상기 통로(182)에 의해 서로 연결되지만, 게이트라인(102)을 따라 인접하는 좌우 화소영역과는 단절된다.

상기 전기영동 표시소자(100)의 외곽에는 실링층(188)이 형성되어 상기 제1기판(120) 및 제2기판(140)을 실링한다. 상기 실링층(188)에는 복수의 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)와 복수의 공기배출구(187a,187b,187c)가 형성된다. 이때, 상기 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)는 전기영동 표시소자(100)의 하변의 실링층(188)에 복수개 형성되며, 공기배출구(187a,187b,187c)는 상변의 실링층(188)에 복수개 형성된다. 물론, 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)가 상변의 실링층(188)에 형성되고 공기배출구(187a,187b,187c)가 하변의 실링층(188)에 형성될 수도 있을 것이다.

이때 각각의 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)는 데이터라인(103)을 따라 배열되는 복수의 화소영역과 대응되므로, 각각의 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)와 각각 대응하는 화소영역의 복수의 통로(182)가 외부로부터 전기영동물질이 주입되는 경로가 된다. 또한, 공기배출구(187a,187b,187c)는 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)와 대응하도록 형성되어 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)를 통해 전기영동물질이 주입될 때, 해당 영역 내의 공기가 외부로 배출되도록 하여 전기영동물질이 원활하게 주입되도록 한다.

도 7에 상기와 같은 구조의 전기영동 표시소자(100)에 전기영동물질을 주입하는 것을 나타내는 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 전기영동 표시소자(100)의 하변 실링층(168)에 형성된 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)에는 각각 제1-제3실린지(190a,190b,190c)의 제1-제3노즐(192a,192b,192c)이 삽입되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1-제3실린지(190a,190b,190c)의 외부에는 공기공급부가 설치되어 제1-제3실린지(190a,190b,190c) 각각에 설치된 제1-제3공기공급관(194a,194b,194c)을 통해 제1-제3실린지(190a,190b,190c)로 공기가 공급되어 제1-제3실린지(190a,190b,190c) 내부의 전기영동물질에 공기압이 인가되며, 상기 공기압에 의해 제1-제3노즐(192a,192b,192c)을 통해 전기영동물질이 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)를 통해 전기영동 표시소자(100) 내부로 공급된다.

상기 제1-제3실린지(190a,190b,190c)에는 각각 R-컬러의 전기영동물질, G-컬러의 전기영동물질 및 B-컬러의 전기영동물질이 충진되어 공기압이 인가됨에 따라 전기영동물질, G-컬러의 전기영동물질 및 B-컬러의 전기영동물질이 전기영동 표시소자(100) 내부로 공급된다.

이때, 제1실린지(190a)의 제1노즐(192a)은 복수의 R-화소영역이 배열된 영역에 형성된 전기영동물질 주입구(186a)에 삽입되고 제2실린지(190b)의 제2노즐(192b)은 복수의 G-화소영역이 배열된 영역에 형성된 전기영동물질 주구(186b)에 삽입되며, 제3실린지(190c)의 제3노즐(192c)은 복수의 B-화소영역이 배열된 영역에 형성된 전기영동물질 주입구(186c)에 삽입되어, 각각의 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)를 통해 화소영역에 대응하는 컬러의 전기영동물질이 주입된다.

상기와 같이, 제1-제3실린지(190a,190b,190c)에 공기압이 인가됨에 따라 전기영동물질이 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)를 통해 주입되어, 전기영동 표시소자(100)의 하부부터 R-컬러 전기영동물질, G-컬러 전기영동물질 및 B-컬러 전기영동물질이 채워진다.

상기 전기영동물질은 솔벤트와 같은 분산매질과 상기 분산매질(162)에 산포된 양전하 및 음전하 특성을 갖는 입자(165)로 이루어진다. 이때, 상기 입자(165)는 컬러입자로서, 시안(cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(yellow)와 같은 컬러입자 또는 R(Red), G(Green), B(Blue)와 같은 컬러입자일 수도 있다.

이때, 컬러입자의 경우 전하특성을 갖는 색소로서, 상기 컬러입자는 음전하를 가질 수도 있고 음전하를 가질 수도 있을 것이다. 또한, 전기영동층(160)에는 한 종류 컬러입자만이 산포될 수도 있고 두 종류의 입자가 산포될 수도 있다. 두 종류의 입자가 산포되는 경우, 상기 입자는 화이트입자나 컬러입자(즉, R,G,B컬러입자)가 산포될 수도 있고 블랙입자와 컬러입자가 산포될 수도 있다. 또한, 다른 컬러를 갖는 두 종류의 입자가 산포될 수 있을 것이다.

상기 분산매질(162)은 컬러입자가 분포되는 것으로, 솔벤트나 액상 폴리머와 같은 액체일 수도 있고 공기 자체일 수도 있다. 상기와 같이 분산매질이 공기 자체라는 것은 분산매질이 없어도 전압이 인가됨에 따라 입자가 공기중에서 움직인다는 것을 의미한다.

상기 분산매질(162)로서 액상폴리머를 사용하는 경우, 상기 분산매질(162)로서 투명한 분산매질이나 블랙 분산매질 또는 컬러 분산매질을 사용할 수 있다. 블랙 분산매질을 사용하는 경우 외부로부터 입사되는 광을 흡수하기 때문에, 블랙구현시 선명한 블랙을 표시하게 되어 콘트라스트를 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 컬러 분산매질을 사용하는 경우, 입자(165)는 화이트입자나 블랙입자를 사용할 수도 있고 상기 컬러 분산매질과 다른 컬러를 갖는 입자를 사용할 수도 있을 것이다.

도면에서는 3개의 실린지(190a,190b,190c)가 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)를 통해 해당영역으로 R-컬러 전기영동물질, G-컬러 전기영동물질 및 B-컬러 전기영동물질을 주입하고, 해당 영역으로의 R-컬러 전기영동물질, G-컬러 전기영동물질 및 B-컬러 전기영동물질의 주입이 종료되면, 상기 3개의 실린지(190a,190b,190c)를 다음 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)로 이동하여 다시 해당 영역에 R-컬러 전기영동물질, G-컬러 전기영동물질 및 B-컬러 전기영동물질을 주입하지만, 전기영동 표시소자의 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)의 숫자에 대응하는 실린지(190a,190b,190c)를 구비하여 각각의 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)에 실린지(190a,190b,190c)의 노즐(192a,192b,192c)을 삽입하여 한꺼번에 전기영동 표시소자 전체에 R-컬러 전기영동물질, G-컬러 전기영동물질 및 B-컬러 전기영동물질을 주입할 수도 있을 것이다.

또한, 상기한 설명에서는 전기영동 표시소자가 R,G,B의 화소영역으로 이루어진 구성만이 설명되고 있지만, 본 발명의 전기영동 표시소자가 이러한 화소구조에만 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 전기영동 표시소자는 R,G,B,W(white)와 같은 다양한 화소구조에도 적용될 수 있을 것이다. 이 경우, 전기영동물질을 주입하는 실린지도 단순히 R-컬러 전기영동물질이 충진된 실린지, G-컬러 전기영동물질이 충진된 실린지 및 B-컬러 전기영동물질이 충진된 실린지만이 준비되는 것이 아니라 대응하는 컬러(예를 들면, 화이트)의 전기영동물질이 충진된 실린지도 준비된다.

또한, 본 발명의 전기영동 표시소자가 컬러 전기영동 표시소자에 한정되지는 않으며, 흑백 전기영동 표시소자에도 적용된다. 또한, 컬러 전기영동 표시소자의 경우에도 제2기판(140)에 컬러필터가 구비되는 경우 전기영동물질이 컬러 전기영동물질이 아닌 흑백의 전기영동물질이 전기영동 표시소자에 주입된다.

흑백의 전기영동물질은 화이트입자와 블랙입자가 분사된 투명한 분산매질로 이루어진다. 이때, 화이트입자가 음전하특성을 갖고 블랙입자가 양전하특성을 가질 수도 있고 화이트입자가 양전하특성을 갖고 블랙입자가 음양전하특성을 갖을 수도 있을 것이다.

한편, 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)를 통해 전기영동물질이 주입됨과 동시에 공기배출구(187a,187b,187c)로는 전기영동 표시소자 내부의 공기가 배출된다. 이러한 공기배출구(187a,187b,187c)는 전기영동물질이 주입될 때 전기영동 표시소자 내부의 압력을 항상 대기압상태로 유지하여 전기영동물질의 주입을 원활하게 하기 위해서이다.

본 발명에서는 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)가 전기영동 표시소자 실링층(188)의 하변에 형성되고 공기배출구(187a,187b,187c)가 전기영동 표시소자 실링층(188)의 상변에 형성되어 있지만, 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)가 전기영동 표시소자 실링층(188)의 상변에 형성되고 공기배출구(187a,187b,187c)가 전기영동 표시소자 실링층(188)의 하변에 형성될 수도 있다.

그러나, 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)가 전기영동 표시소자 실링층(188)의 상변에 형성되고 공기배출구(187a,187b,187c)가 전기영동 표시소자 실링층(188)의 하변에 형성되는 경우, 상변의 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)를 통해 전기영동물질을 주입할 때 주입된 전기영동물질이 중력에 의해 상부에서 하부로 낙하하여 전기영동 표시소자 내부에 전기영동물질이 채워진다. 따라서, 이 경우 전기영동 표시소자에 채워지는 전기영동물질이 중력에 의해 낙하하여 공기배출구(187a,187b,187c)를 통해 배출되거나 공기배출구(187a,187b,187c)를 막아 전기영동물질의 주입이 어렵게 되는 문제가 있다. 더욱이, 상변에서 하변으로 낙하하여 전기영동물질이 전기영동 표시소자의 내부를 채우기 때문에, 전기영동물질이 공기와 섞이게 되며, 그 결과 형성된 전기영동층에 공동이 발생하는 문제도 있었다.

반면에, 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)가 전기영동 표시소자 실링층(188)의 하변에 형성되고 공기배출구(187a,187b,187c)가 전기영동 표시소자 실링층(188)의 상변에 형성되는 경우, 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)를 통해 주입되는 전기영동물질이 전기영동 표시소자의 하부부터 채워지기 때문에 공기배출구(187a,187b,187c)를 통해 전기영동물질이 배출되거나 전기영동물질이 공기배출구(187a,187b,187c)를 막는 현상을 방지할 수 있게 된다. 더욱이, 전기영동물질이 하부부터 채워지므로, 전기영동물질이 공기와 혼합되어 완성된 전기영동층에 공동이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기와 같은 점을 감안하면, 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)가 전기영동 표시소자 실링층(188)의 하변에 형성되고 공기배출구(187a,187b,187c)가 전기영동 표시소자 실링층(188)의 상변에 형성된 구조가 더욱 뛰어난 효과를 얻을 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 전기영동 표시소자는 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)가 전기영동 표시소자 실링층(188)의 상변에 형성되고 공기배출구(187a,187b,187c)가 전기영동 표시소자 실링층(188)의 하변에 형성하는 구성도 포함할 것이다.

전기영동 표시소자(100)의 내부로 주입된 전기영동물질은 하부영역의 화소영역부터 채워지면서 격벽(180)에 형성된 통로(182)를 통해 상부영역의 화소영역에 도달하게 된다. 이때, 상기 통로(182)는 해당 화소영역의 상하부 격벽(180)의 좌우에 형성되기 때문에, 전기영동물질이 상부영역의 화소영역으로 채워질 때 전기영동물질이 통과하는 경로가 지그재그형상으로 이루어진다. 이와 같이, 전기영동물질의 경로가 지그재그형상으로 형성하는 이유는 격벽(180)에 의해 구획되는 화소영역에 전기영동물질을 완전히 채우기 위한 것이다. 통로(182)가 해당 화소영역의 상하 격벽(180)에서 동일한 위치에 형성되는 경우 전기영동물질의 경로가 직선형태로 형성되기 때문에, 각각의 화소영역에 전기영동물질이 채워지는 속도가 빨라지며, 그 결과 각각의 화소영역에 전기영동물질이 다 채워지지 않고 다음의 화소영역으로 전기영동물질이 이동하는 경우가 발생하게 되어 형성된 전기영동 표시소자 내부에 전기영동물질이 채워지지 않는 영역이 발생하게 된다.

전기영동 표시소자(100) 내부에 전기영동물질이 완전하게 주입되면, 실링재에 의해 공기배출구(187a,187b,187c)를 밀봉한 후, 실링재에 의해 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)를 밀봉한다. 비록 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)가 전기영동 표시소자(100)의 하변에 형성되지만, 공기배출구(187a,187b,187c)가 밀봉됨에 따라 모세관현상에 의해 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)를 통해 전기영동물질이 배출되지 않으므로, 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c)를 용이하게 밀봉할 수 있게 된다.

상기와 같은 방법에 의해 제작된 전기영동 표시소자의 구조를 도 4g를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4g에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기영동 표시소자는 제1기판(120)의 화상비표시부에 게이트전극(111), 반도체층(113), 소스전극(115) 및 드레인전극(116)으로 이루어진 박막트랜지스터가 형성되어 있고 그 위에 보호층(124)이 형성된다. 상기 보호층(124) 위의 화상비표시부에는 격벽(180)이 형성되고 전기영동층(160)이 역시 제1기판(120)의 화상표시부, 즉 격벽(180) 사이의 화소전극(118)에 배치되어 상기 전기영동층(160)이 직접적으로 상기 화소전극(118)과 직접 접촉한다. 따라서, 종래 전기영동 표시장치와는 달리 전기영동층(160)과 화소전극(118) 및 보호층(124) 사이에 전기영동층(160)을 부착하기 위한 별도의 접착층이 필요없게 된다. 제2기판(140)에는 공통전극(142)이 형성되어 있으며, 상기 제1기판(120)과 제2기판(140) 사에는 밀봉된 복수의 전기영동물질 주입구(186a,186b,186c) 및 공기배출구(187a,187b,187c)가 형성된 실링층(188)이 형성된다.

격벽(180)은 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 화상비표시부을 따라 매트릭스형상으로 형성되며, 게이트라인과 평행하게 배열된 격벽(180)에는 복수의 통로(182)가 형성되어 동일한 컬러의 화소영역이 인접하는 화소영역과 상기 통로(182)에 의해 연결된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 격벽(180)에 복수의 통로(182)를 형성하여 동일한 컬러의 화소영역이 서로 상기 통로(182)에 연결되므로, 실린지(190a,190b,190c)를 이용하여 전기영동물질을 주입할 때 상기 통로(182)를 통해 전기영동물질이 주입된다.

통상적으로, 액정패널과 같은 표시소자에서 2매의 기판을 합착한 후 액정을 주입할 때, 진공챔버내에서 액정패널 내부를 고진공으로 만들고 외부를 저진공 또는 대기상태로 만들어 그 압력차에 의해 액정을 액정패널 내부로 주입한다. 그러나, 이 경우 고가의 진공챔버를 사용해야만 하기 때문에, 비용이 증가할 뿐만 아니라 압력에 의한 주입에 의해 액정의 주입에 장시간의 시간이 소모된다.

그러나, 본 발명에서는 진공챔버의 사용없이 실린지에 의해 전기영동물질을 주입하므로, 고가의 장비가 필요없게 되고 신속한 주입이 가능하게 된다. 더욱이 본 발명에서는 격벽에 통로를 형성한 후, 이 통로를 통해 전기영동물질이 전기영동 표시소자 내부로 퍼지도록 함으로써 전기영동 표시소자 내부에 전기영동물질이 골고루 퍼지게 할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 제1기판에 박막트랜지스터와 같은 각종 전극을 형성하고 제2기판에 공통전극을 형성한 후, 이를 합착하고 제1기판 및 제2기판 사이에 전기영동물질을 주입함으로써 완성된다. 이러한 본 발명이 전기영동 표시소자 제조공정은 제1기판에 박막트랜지스터와 같은 각종 전극을 형성하고 제2기판에 공통전극을 형성한 후, 이를 합착하고 제1기판 및 제2기판 사이에 액정을 주입함으로써 완성되는 일반적인 액정표시소자 제조방법과 그 공정이 거의 유사하다. 따라서, 본 발명과 같은 공정에 의해 제작되는 전기영동 표시소자는 종래 사용되는 액정표시소자 제조라인을 이용하여 제작할 수 있게 된다.

한편, 상술한 설명에서는 본 발명의 특정한 구조가 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 구조에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상술한 설명에서는 동일한 컬러의 화소영역이 게이트라인을 따라 배열되어 통로가 게이트라인과 평행한 격벽에만 형성되어 있지만, 동일한 컬러의 화소영역이 데이터라인을 따라 배열되어 통로가 데이터라인과 평행한 격벽에 형성될 수도 있을 것이다. 또한, 통로도 하나의 화소영역의 일측 격벽에 하나만 형성된 구조가 개시되어 있지만, 둘 이상 형성될 수도 있을 것이다.

다시 말해서, 상술한 설명에서는 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 168 : 실링층
180 : 격벽 186 전기영동물질 주입구
187 : 공기배출구 188 : 실링층
190 : 실린지 192 : 노즐
194 : 공기공급관

Claims (25)

1. 복수의 화소영역을 포함하는 화상표시부 및 화상비표시부를 포함하는 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계;
   제1기판상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
   상기 제1기판의 화상비표시부에 격벽을 형성하고 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계;
   상기 제2기판에 공통전극을 형성하는 단계;
   제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계;
   실링층에 의해 제1기판 및 제2기판을 실링하는 단계; 및
   공기의 압력에 의해 전기영동물질을 배출하는 실린지를 이용하여 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 전기영동물질을 주입하여 전기영동층을 형성하는 단계로 구성되며,
   상하로 인접하는 화소영역 사이의 격벽에는 주입된 상기 전기영동물질이 이동하는 통로가 형성되며, 상기 통로는 한 화소영역의 상부에 배치된 격벽의 일측에 형성되고, 해당 화소영역의 하부에 배치된 격벽의 타측에 형성되어 상기 상하로 인접하는 화소영역을 따라 지그재그형상으로 배열되며,
   상기 실링된 제1기판 및 제2기판의 하부에는 전기영동물질 주입구가 구비되고 상부에는 공기배출구가 구비되어 상기 전기영동물질 주입구를 통해 중력과 반대 방향으로 상기 전기영동물질이 주입되고, 상기 공기배출구를 통해 공기가 배출되는 전기영동 표시소자 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 격벽 및 화소전극을 형성하는 단계는,
   제1기판의 화상비표시부에 격벽을 형성하는 단계; 및
   제1기판의 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계로 이루어진 전기영동 표시소자 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 격벽 및 화소전극을 형성하는 단계는,
   제1기판의 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계; 및
   제1기판의 화상비표시부에 격벽을 형성하는 단계로 이루어진 전기영동 표시소자 제조방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   전기영동물질의 주입후 공기배출구를 밀봉하는 단계; 및
   전기영동물질 주입구를 밀봉하는 단계를 추가로 포함하는 전기영동 표시소자 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 전기영동물질은 전하특성을 갖는 컬러입자를 포함하는 전기영동 표시소자 제조방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 전기영동물질은 분산매질을 더 포함하는 전기영동 표시소자 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 분산매질은 투명한 분산매질, 블랙분산매질 및 컬러분산매질을 포함하는 전기영동 표시소자 제조방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 컬러입자는 R(Red), G(Green), B(Blue) 컬러입자를 포함하는 전기영동 표시소자 제조방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 R(Red), G(Green), B(Blue) 컬러입자를 포함하는 전기영동물질은 각각 대응하는 전기영동물질 주입구를 통해 주입되어 통로를 통해 대응하는 화소영역이 배치된 영역으로 퍼지는 전기영동 표시소자 제조방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 R(Red), G(Green), B(Blue) 컬러입자를 포함하는 전기영동물질 및 화이트입자를 포함하는 전기영동물질은 각각 대응하는 전기영동물질 주입구를 통해 주입되어 통로를 통해 대응하는 화소영역이 배치된 영역으로 퍼지는 전기영동 표시소자 제조방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계는,
    제1기판 위에 게이트전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트전극 위에 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층 위에 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계로 이루어진 전기영동 표시소자 제조방법.
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