KR101874788B1 - 전기영동 표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

전기영동 표시장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

전기영동 필름을 이용하지 않는 본 발명의 일 측면에 따른 전기영동 표시장치는 하부기판; 상기 하부기판에 형성된 복수개의 하부격벽; 상기 하부기판과 대향하여 합착되는 상부기판; 상기 상부기판에 형성되고, 상기 복수개의 하부격벽과 접착되는 복수개의 상부격벽; 및 상기 복수개의 하부격벽 및 복수개의 상부격벽에 의해 형성된 공간에 채워진 전기영동 분산액(Electrophoretic Dispersed Solution)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기영동 표시장치 및 그 제조 방법{Electrophoretic Display Device and Method for Manufacturing The Same}
본 발명은 전기영동 표시장치 관한 것으로서, 보다 구체적으로 소비전력을 감소시킬 수 있는 전기영동 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device, EPD)란 착색된 대전 입자가 외부로부터 가해진 전계에 의해 이동하는 전기영동현상을 이용하여 화상을 표시하는 장치를 말한다. 여기서, 전기영동현상이란, 대전 입자를 액체 속에 분산시킨 전기영동 분산액에 전계를 인가하는 경우에 대전 입자가 쿨롱력에 의하여 액체 속을 이동하는 현상을 말한다.
이러한 전기영동 표시장치는 쌍안전성(Bistability)를 갖고 있어 인가된 전압이 제거되어도 원래의 이미지를 장시간 보존할 수 있다. 즉, 전기영동 표시장치는 지속적으로 전압을 인가하지 않아도 일정 화면을 장기간 유지할 수 있기 때문에, 화면의 신속한 교환이 요구되지 않는 전자 책 분야에 특히 적합하다.
또한, 전기영동 표시장치는 액정표시장치와 달리 시야각(Viewing Angle)에 대한 의존성이 없을 뿐만 아니라 종이와 유사한 정도로 눈에 편안한 화상을 제공할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
도 1은 이러한 일반적인 전기영동 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일방적인 전기영동 표시장치(100)는 공통전극(미도시)이 형성된 상부기판(110), 박막트랜지스터(TFT, Thin Film Transistor) 어레이(미도시)가 형성된 하부기판(120), 및 상부기판(110)과 하부기판(120) 사이에 위치된 전기영동 필름(130)을 포함한다.
전기영동필름(130)은 복수개의 마이크로캡슐(131)을 포함한다. 마이크로캡슐(131)은 유전용매(1311), 유전용매(1311) 내에 분산되어 있는 양으로 대전된 흑색 입자(1312), 및 유전용매(1311) 내에 분산되어 있는 음으로 대전된 백색 입자(1313)를 포함한다. 흑색 입자(1312)와 백색 입자(1313)는 전계가 인가되면 쿨롱력에 의해 유전용매(1311) 내에서 이동함으로써, 화상을 표시할 수 있다.
상술한 구성을 갖는 일반적인 전기영동 표시장치(100)는 고가의 제품인 전기영동 필름(130)을 이용하기 때문에, 제조 단가가 상승하는 문제가 있다. 따라서, 전기영동필름(130)을 이용하지 않는 새로운 방식의 전기영동표시장치(100)에 대한 개발이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기영동 필름을 이용하지 않는 전기영동 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 전기영동 분산액의 정합성을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 소비전력을 감소시킬 수 있는 전기영동 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 제조단가를 감소시킬 수 있는 전기영동 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전기영동 표시장치는 하부기판; 상기 하부기판에 형성된 복수개의 하부격벽; 상기 하부기판과 대향하여 합착되는 상부기판; 상기 상부기판에 형성되고, 상기 복수개의 하부격벽과 접착되는 복수개의 상부격벽; 및 상기 복수개의 하부격벽 및 복수개의 상부격벽에 의해 형성된 공간에 채워진 전기영동 분산액(Electrophoretic Dispersed Solution)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 전기영동 표시장치는, 상부기판; 상기 상부기판 상에 형성된 결합층; 상기 상부기판과 대향하여 합착되는 하부기판; 상기 하부기판 상에 형성되고, 적어도 일부가 상기 결합층 내부로 침투하여 결합된 복수개의 하부격벽; 및 상기 복수개의 하부격벽과 상기 결합층의 결합에 의해 형성된 공간에 채워진 전기영동 분산액을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 전기영동 표시장치의 제조 방법은, 하부기판 상에 복수개의 하부격벽을 형성하고 상부기판 상에 복수개의 상부격벽을 형성하는 단계; 상기 복수개의 하부격벽들 내에 전기영동 분산액을 채우는 단계; 상기 복수개의 하부격벽과 상기 복수개의 상부격벽이 접촉되도록 상기 하부기판과 상기 상부기판을 얼라인하여 합착하는 단계; 및 상기 합착된 하부기판과 상부기판을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 전기영동 표시장치의 제조 방법은, 하부기판 상에 형성된 물질층을 1차 경화한 후 패터닝하여 복수개의 하부격벽을 형성하는 단계; 상부기판 상에 형성된 상기 물질층을 1차 경화하여 결합층을 형성하는 단계; 상기 복수개의 하부격벽들 내에 전기영동 분산액을 채우는 단계; 상기 각각의 하부격벽 중 적어도 일부영역이 상기 결합층 내로 침투되도록 상기 하부기판과 상기 상부기판을 합착하는 단계; 및 상기 복수개의 하부격벽 및 상기 결합층을 2차 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 별도의 접착층이 없이 상부기판과 하부기판을 결합시킬 수 있고 하부격벽과 동일한 물질을 실런터로 이용하기 때문에 전기영동 분산액에 포함된 입자가 접착층이나 실링층에 부착되는 것을 방지할 수 있어 전기영동 분산액의 정합성을 개선할 수 있고 이로 인해 전기영동 표시장치의 반사율을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 경우, 상부기판과 하부기판 사이에 상부기판과 하부기판의 결합을 위한 별도의 접착층이나 포함되지 않기 때문에 저전압으로도 구동이 가능하며 이로 인해 소비전력을 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 별도의 접착층이 요구되지 않아 결과적으로 전기영동 표시장치의 제조단가를 절감할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 전기영동 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기영동 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 제1 실시예에 다른 전기영동 표시장치의 제조공정을 보여주는 도면.
도 4a 내지 4e는 도 3a에 도시된 하부기판의 제조 공정을 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기영동 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 제2 실시예에 다른 전기영동 표시장치의 제조공정을 보여주는 도면.
이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 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. 다만, "바로 위에" 또는 "바로 아래에"라는 용어가 사용될 경우에는, 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 것으로 제한되어 해석되어야 한다.
제1 실시예
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기영동 표시장치의 구성을 개략적으 보여주는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치(150)는, 하부기판(200), 상부기판(310), 결합층(313), 복수개의 하부격벽(330), 및 전기영동 분산액(360)을 포함한다.
하부기판(200)은 각각의 화소 별로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)들이 형성되어 있는 TFT 기판(210), 및 상기 TFT(T)들에 대응하여 상기 TFT 기판(210) 상에 형성된 복수개의 화소전극(220)을 포함한다.
상기 TFT 기판(210)은 기판(211) 위에 교차 형성된 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(미도시)을 포함한다.
기판(211)은 유리 기판일 수 있으나, 전기영동 표시장치(150)가 가요성(Flexibility)을 갖도록 하기 위하여 플라스틱 기판 또는 금속기판이 기판(211)으로 사용될 수도 있다. 기판(211)은 화상이 표시되는 면의 반대 측에 위치하므로 투명할 필요는 없다.
게이트 라인 및 데이터 라인은 비저항(Resistivity)이 낮은 은(Ag), 알루미늄(Al), 또는 이들의 합금(Alloy)으로 이루어진 단일막이거나, 또는 이러한 단일막에 더하여 전기적 특성이 우수한 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 또는 탄탈륨(Ta)으로 이루어진 막을 더 포함하는 다층막일 수 있다.
게이트 라인과 데이터 라인 사이에는 질화막(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(213)이 위치한다. 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부마다 TFT(T)가 형성된다.
TFT(T)는, 게이트 라인으로부터 분지된 게이트 전극(212a), 상기 게이트 전극(212a)에 대응하는 부분의 게이트 절연막(213) 상에 형성된 반도체층(214), 상기 데이터 라인으로부터 분지된 소스 전극(215a), 및 드레인 전극(216)을 포함한다. 상기 소스 전극(215a) 및 드레인 전극(216)은 게이트 절연막(213) 및 반도체층(214) 상에 서로 이격 되어 형성되어 있으며, 상기 반도체층(214)과 각각 부분적으로 중첩되어 있다. 도시되어 있지는 않으나, TFT(T)는, 상기 소스 전극(215a)과 반도체층(214) 사이, 그리고 상기 드레인 전극(216)과 반도체층(214) 사이에 각각 오믹 콘택층(Ohmic Contact)을 더 포함할 수 있다.
TFT(T)를 포함하는 기판(211)의 전면 상에 질화막(SiNx) 등으로 이루어진 보호층(217)이 형성되어 있고, 상기 보호층(217) 상에 각 화소에 대응하는 화소전극(220)이 형성되어 있다. 상기 화소전극(220)은 보호층(217)에 형성되어 있는 콘택홀(H)을 통해 대응하는 TFT(T)의 드레인 전극(216)에 접속되어 있다. 구리, 알루미늄, ITO 등이 화소전극(220)의 제조에 사용될 수 있으며, 이들에 니켈 및/또는 금 등이 더 적층될 수도 있다.
게이트 신호가 게이트 라인을 통해 TFT(T)의 게이트 전극(212a)에 공급되면, TFT(T)는 상기 게이트 신호에 응답하여 턴-온 또는 턴-오프됨으로써 데이터 라인을 통해 공급되는 데이터 전압이 대응하는 화소전극(220)으로 인가되는 것을 스위칭한다.
다음으로, 상부기판(310)은 베이스 필름(311) 및 베이스 필름 상에 형성된 공통전극(312)을 포함한다. 베이스 필름(311)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어지며, 공통전극(312)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 형성된다.
다음으로, 결합층(313)은 공통전극(312) 상에 형성되는 것으로서, 하부격벽(330)과 동일한 재료를 이용하여 형성된다. 구체적으로, 결합층(314)은 하부격벽(330)과 동일한 재료를 가경화시킴으로써 형성할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서 결합층(313)을 하부격벽(330)과 동일한 재료를 가경화시킴으로써 형성하는 이유는, 추후 하부기판(200)과 상부기판(310)을 합착하는 과정에서 복수개의 하부격벽(330)과 결합층(314)을 완전 경화시켜 서로 결합시킴으로써 최종적으로 하부기판(200)과 상부기판(310)이 결합될 수 있도록 하기 위한 것이다.
일 실시예에 있어서 이러한 결합층(313)은 아크릴(Acrly) 계열 또는 에폭시(Epoxy) 계열의 폴리머(Polymer)를 포함하는 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우 결합층(314)은 하부격벽(330)보다 얇은 두께로 형성될 수 있는데 예컨대, 결합층(314)은 20㎛ 이하의 두께를 갖도록, 바람직하게는 10㎛ 이하의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
다음으로, 하부격벽(330)은, 하부기판(200)과 상부기판(310) 사이에 형성되어 각 화소를(400) 구분한다. 하부격벽(330)은 하부기판(200) 상에 형성되는데, 구체적으로 하부기판(200)의 화소전극(220)들 사이의 영역에서 상기 상부기판(310) 방향으로 형성된다. 이러한 하부격벽(330)은 포토리소그래피(Photolithography) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 공정을 통해 형성된다.
일 실시예에 있어서, 복수개의 하부격벽(330)은 상술한 결합층(313)과 동일한 재료인 아크릴 계열 또는 에폭시 계열의 폴리머를 포함하는 물질을 가경화시킨 후 패터닝함으로써 형성될 수 있고, 이러한 복수개의 하부격벽(330)은 100㎛ 이하의 두께를 갖도록, 바람직하게는 40㎛ 이하의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
특히, 본 발명의 경우 도 2의 확대도에 도시된 바와 같이, 하부기판(200)과 상부기판(300)을 합착함에 있어서 복수개의 하부격벽(330) 중 적어도 일부 영역이 상술한 결합층(313)내로 침투되어 결합되도록 할 수 있다.
전기영동 분산액(360)은 복수개의 하부격벽(330) 내에 채워지는 것으로서, 유전용매(328) 및 유전용매(328) 내에 분산되어 있는 복수개의 제1 대전입자(362), 및 유전용매(328) 내에 분산되어 있는 복수개의 제2 대전입자(364)를 포함한다.
제1 대전입자(362)와 제2 대전입자(364)는 전계가 인가되면 쿨롱력에 의해 상기 유전용매(328) 내에서 이동함으로써 화상을 표시할 수 있다. 제1 대전입자(362)와 제2 대전입자(364)는 서로 다른 극성을 갖도록 대전되어 있다. 예컨대, 상기 제1 대전입자(362)가 음(-)으로 대전된 것이면, 제2 대전입자(364)는 양(+)으로 대전된 것일 수 있다.
제1 대전입자(362)와 제2 대전입자(364)는 서로 다른 색채를 갖도록 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 대전입자(362)가 화이트(White) 색채를 가지면, 제2 대전입자(364)는 블랙(Black) 색채를 가질 수 있다.
도시되지 않았지만, 컬러 화상을 표시하기 위한 전기영동 표시장치를 제조하는 경우, 복수개의 하부격벽(330)들 내에 채워진 전기영동 분산액(360)이 하나의 픽셀(Pixel)을 이루도록 형성될 수 있다.
즉, 하나의 하부격벽(330) 내에 채워진 전기영동 분산액(360)이 하나의 서브픽셀(Sub Pixel)을 이룰 수 있다. 예컨대, 4개의 서브픽셀이 하나의 픽셀을 이루는 경우, 다음과 같이 구성될 수 있다. 우선, 제1 서브픽셀을 이루는 하부격벽(330)들 내에는 레드(Red) 색채를 갖는 제1 대전입자(362)들과 블랙 색채를 갖는 제2 대전입자(364)들을 포함하는 전기영동 분산액(360)이 채워질 수 있다. 제2 서브픽셀을 이루는 하부격벽(360)들 내에는 그린(Green) 색채를 갖는 제1 대전입자(362)들과 블랙 색채를 갖는 제2 대전입자(364)들을 포함하는 전기영동 분산액(360)이 채워질 수 있다. 제3 서브픽셀을 이루는 하부격벽(330)들 내에는 블루(Blue) 색채를 갖는 제1 대전입자(362)들과 블랙 색채를 갖는 제2 대전입자(364)들을 포함하는 전기영동 분산액(360)이 채워질 수 있다. 제4 서브픽셀을 이루는 하부격벽(330)들 내에는 화이트 색채를 갖는 제1 대전입자(362)들과 블랙 색채를 갖는 제2 대전입자(364)들을 포함하는 전기영동 분산액(360)이 채워질 수 있다. 도시되지 않았지만, 전기영동 분산액(360)은 블랙 색채를 갖는 제2 대전입자(364)들을 대신하여 흑색 염료를 포함하는 유전용매(328)를 포함하도록 구성될 수도 있다.
이러한 전기영동 분산액(360)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, 및 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing) 방식 중에서 어느 하나의 방식을 이용하여 하부격벽(330)들 내에 채워질 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기영동 표시장치의 제조 공정을 설명한다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기영동 표시장치의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, TFT 기판(211) 상에 형성된 화소 전극(220)을 포함하는 하부기판(200)를 제조한다.
이때, 상기 하부기판(200)은 도 4a 내지 도 4e에 도시된 공정에 따라 제조할 수 있다. 구체적으로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(211) 상에 금속막(미도시)을 증착한 후 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 상기 금속막을 선택적으로 패터닝하여 게이트 라인(미도시) 및 상기 게이트 라인에서 분지된 게이트 전극(212a)을 형성한다.
이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 라인과 게이트 전극(212a)을 포함한 기판(211) 상에 질화막(SiNx)을 이용하여 게이트 절연막(213)을 형성하고, 게이트 절연막(213) 상부에 반도체층(미도시)과 불순물층(미도시)를 순차적으로 형성한 후, 상기 불순물층과 반도체층을 포토리소그래피 공정 및 식각 공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 반도체층(214) 및 오믹 콘택층(미도시)을 형성한다.
이어서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 반도체층(214)과 오믹 콘택층을 포함한 기판(211) 상에 데이터 라인 형성을 위한 금속 물질(미도시)을 증착한 후, 이를 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 선택적으로 패터닝하여 데이터 라인(미도시), 상기 데이터 라인에서 분지된 소스 전극(215a), 및 상기 소스 전극(215a)과 일정 간격 이격된 드레인 전극(216)을 형성한다.
이러한 과정을 통해, 소스 전극(215a), 드레인 전극(216), 액티브층(214), 및 게이트 전극(212a)으로 구성되는 스위칭 소자인 TFT가 형성된다.
이후, 도 4d에 도시된 바와 같이, TFT가 형성된 기판(211) 전면에 보호층(217)을 형성하고, 상기 보호층(217)을 선택적으로 패턴닝하여 상기 드레인 전극(216)의 일부분을 노출시키는 콘택홀(H)을 형성한다.
이후, 도 4e에 도시된 바와 같이, 콘택홀(H)을 포함하는 보호층(217) 상에 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 이루어진 금속 물질(미도시)을 증착한 후, 어, 상기 금속 물질을 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인 전극(216)과 전기적으로 접속되는 화소 전극(220)을 형성함으로써 하부기판(200)을 제조한다.
다시 도 3b를 참조하면, 하부기판(200) 상에 복수개의 하부격벽(330)을 형성하기 위한 물질층(332)을 형성한 후, 물질층(332)의 경화율이 60%를 초과하지 않도록 물질층(332)을 가경화시킨다. 일 실시예에 있어서, 물질층(332)의 경화율은 적외선 분광 분석기(FT-IR)을 이용하여 측정할 수 있다.
이때, 물질층(332)은 Spin Coating, Spin-Less, 또는 Slit Coating 등의 방식을 이용하여 100㎛ 이하의 두께가 되도록, 바람직하게는 40㎛ 이하의 두께가 되도록 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 물질층(332)은 아크릴 계열 또는 에폭시 계열의 폴리머를 포함하는 물질을 이용하여 형성될 수 있고, 이러한 물질층(332)에 열을 가하거나 UV를 조사함으로써 가경화시킬 수 있다.
예컨대, 물질층(332)을 구성하는 물질이 고온 소성 재료인 경우 물질층(332)을 230℃를 초과하지 않는 온도조건에서 20분 동안 가열함으로써 가경화시킬 수 있다.
다른 예로서, 물질층(332)을 구성하는 물질이 저온 소성 재료인 경우 물질층(332)을 150℃를 초과하지 않는 조건에서 20분 동안 가열함으로써 가경화시킬 수 있다.
또 다른 예로서, 물질층(332)을 구성하는 물질이 UV 소성 재료인 경우 물질층(332)에 2J을 초과하지 않는 에너지를 8초 이하로 조사함으로써 가경화시킬 수 있다.
다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 포토리소그래피(Photolithography) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 공정을 이용하여 가경화된 물질층(332)을 패터닝함으로써 하부기판(200) 상에 복수개의 하부격벽(330)을 형성한다.
다음으로, 도 3d에 도시된 바와 같이, 베이스 필름(311) 상에 공통전극(312)을 형성함으로써 상부기판(310)을 형성하고, 공통전극(312)상에 상술한 하부격벽(330)을 형성하기 위한 재료와 동일한 재료로 물질층(332)을 형성한다. 이때, 물질층(332)은 Spin Coating, Spin-Less, 또는 Slit Coating 등의 방식을 이용하여 20㎛ 이하의 두께가 되도록, 바람직하게는 10㎛ 이하의 두께가 되도록 형성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 물질층(332)은 아크릴 계열 또는 에폭시 계열의 폴리머를 포함하는 물질을 이용하여 형성될 수 있고, 이러한 물질층(332)에 열을 가하거나 UV를 조사함으로써 물질층(332)을 가경화시킬 수 있다.
이후, 상술한 하부격벽(330) 형성과 동일한 방법으로 물질층(332)의 경화율이 60%를 초과하지 않도록 물질층(332)을 가경화시킴으로써 도 3e에 도시된 바와 같이 공통전극(312) 상에 결합층(313)을 형성한다. 물질층(332)의 가경화에 대한 설명은 하부격벽(330) 형성과정에서 상술하였기 때문에 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 3f에 도시된 바와 같이, 하부격벽(330)에 의해 형성된 각 화소 내에 전기영동 분산액(360)을 채운다. 일 실시예에 있어서, 전기영동 분산액(360)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, 및 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing) 방식 중에서 어느 하나의 방식을 이용하여 하부격벽(330)들 내에 채워질 수 있다.
상술한 실시예에 있어서는 상부기판(310) 및 결합층(313)을 형성한 이후에 전기영동 분산액(360)을 각 화소 내에 채우는 것으로 설명하였지만, 다른 실시예에 있어서는 상부기판(310) 및 결합층(313)을 형성하기 이전에 전기영동 분산액(360)을 각 화소내에 채울 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서는, 상부기판(310) 및 결합층(313)을 형성함과 동시에 전기영동 분산액(360)을 각 화소 내에 채울 수도 있을 것이다.
다음으로, 도 3g에 도시된 바와 같이, 하부기판(200)과 상부기판(310)을 합착한다. 일 실시예에 있어서, 하부기판(200)과 상부기판(310)은 롤 라미네이션 기법을 이용하여 합착하되, 합착 시 복수개의 하부격벽(330)이 결합층(313)의 내부로 침투하여 결합되도록 합착할 수 있다.
이러한 하부기판(200)과 상부기판(310)의 합착 과정과 동시에 또는 합착 이후의 과정에서 도 3g에 도시된 바와 같이, 하부격벽(330)과 결합층(313)을 하부격벽(330)과 결합층(313)을 완전히 접착시키기 위해 하부격벽(330)과 결합층(310)을 구성하는 물질층(332)의 경화율이 65% 이상이 되도록 하부격벽(330)과 결합층(313)을 완전 경화시키고, 이로 인해 최종적으로 하부기판(200)과 상부기판(310)이 결합될 수 있도록 한다.
예컨대, 하부격벽(330)과 결합층(313)이 고온 소성 재료로 형성된 경우 하부격벽(330)과 결합층(313)을 230℃ 이상의 온도조건에서 30분동안 가열함으로써 하부격벽(330)과 결합층(313)을 완전경화시킬 수 있다.
다른 예로서, 하부격벽(330)과 결합층(313)이 저온 소성 재료로 형성된 경우 하부격벽(330)과 결합층(313)을 150℃ 이상의 온도조건에서 30분 동안 가열함으로써 하부격벽(330)과 결합층(313)을 완전경화시킬 수 있다.
또 다른 예로서, 하부격벽(330)과 결합층(313)이 UV 소성 재료로 형성된 경우 하부격벽(330)과 결합층(313)에 2J 이상의 에너지를 10초 조사함으로써 하부격벽(330)과 결합층(313)을 완전경화시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 별도의 접착층이나 실링층 없이도, 복수개의 하부격벽(330)과 동일한 재료를 이용하여 상부기판(310)에 형성된 결합층(313)과 복수개의 하부격벽(330)이 서로 결합될 수 있도록 하기 때문에, 전기영동 분산액(360)이 접착층에 부착되는 현상이 방지되어 전기영동 분산액(360)의 정합성이 향상되고, 접착층이나 실링층이 없기 때문에 전기영동 표시장치(150)를 저전압으로 구동할 수 있어 소비전력의 절감은 물론 전기영동 표시장치(150)의 제조단가를 절감할 수 있게 된다.
제2 실시예
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기영동 표시장치의 구성을 개략적으 보여주는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기영동 표시장치(550)는, 하부기판(200), 상부기판(310), 복수개의 하부격벽(330), 전기영동 분산액(360), 및 복수개의 상부격벽(513)을 포함한다.
도 5에 도시된 제2 실시예에 따른 전기영동 표시장치(550)의 경우 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 전기영동 표시장치(150)와 비교할 때 상부기판(310) 상에 결합층(313) 대신에 복수개의 상부격벽(513)이 형성된다는 점을 제외한 나머지 구성은 모두 동일하기 때문에 이하에서는 설명의 편의를 위해 제2 실시예에 따른 상부기판(310)에 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
상부기판(310)은 베이스 필름(311) 및 베이스 필름 상에 형성된 공통전극(312)을 포함한다. 베이스 필름(311)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어지며, 공통전극(312)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 형성된다.
복수개의 상부격벽(513)은, 공통전극(312) 상에서 하부격벽(330)과 대응하는 위치에 형성되어 하부기판(200)과 상부기판(310)의 합착 시 복수개의 하부격벽(330)과 접착된다. 따라서, 복수개의 상부격벽(513)은 공통전극(312) 상에서 하부기판(200) 방향으로 형성된다. 이러한 복수개의 상부격벽(513)은 포토리소그래피(Photolithography) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 공정을 통해 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 복수개의 상부격벽(513)은 복수개의 하부격벽(330)과 동일한 재료인 아크릴 계열 또는 에폭시 계열의 폴리머를 포함하는 물질을 가경화시킨 후 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 또한, 이러한 복수개의 상부격벽(513)은 하부격벽(330) 보다 얇은 두께로 형성될 수 있는데, 예컨대 상부격벽(513)은 20㎛ 이하의 두께를 갖도록, 바람직하게는 10㎛ 이하의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명에서 복수개의 상부격벽(513)을 복수개의 하부격벽(330)과 동일한 재료를 가경화시킴으로써 형성하는 이유는, 하부기판(200)과 상부기판(310)을 합착하는 과정에서 복수개의 하부격벽(330)과 복수개의 상부격벽(513)을 완전 경화시켜 서로 결합시킴으로써 최종적으로 하부기판(200)과 상부기판(310)이 결합될 수 있도록 하기 위한 것이다.
다음으로, 도 6a 내지 도 6g를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 설명한다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기영동 표시장치의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6a 내지 도 6c에 도시된 하부기판 제조공정은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 베이스 필름(311) 상에 공통전극(312)을 형성함으로써 상부기판(310)을 형성하고, 공통전극(312)상에 복수개의 상부격벽(513)을 형성하기 위한 물질층(332)을 형성한 후, 물질층(332)의 경화율이 60%를 초과하지 않도록 물질층(332)을 가경화시킨다.
이때, 물질층(332)은 Spin Coating, Spin-Less, 또는 Slit Coating 등의 방식을 이용하여 20㎛ 이하의 두께가 되도록, 바람직하게는 10㎛ 이하의 두께가 되도록 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 물질층(332)은 상술한 하부격벽(330)을 형성하기 위한 재료와 동일한 재료인 아크릴 계열 또는 에폭시 계열의 폴리머를 포함하는 물질을 이용하여 형성될 수 있고, 이러한 물질층(332)에 열을 가하거나 UV를 조사함으로써 물질층(332)을 가경화시킬 수 있다.
예컨대, 물질층(332)을 구성하는 물질이 고온 소성 재료인 경우 물질층(332)을 230℃를 초과하지 않는 온도조건에서 20분 동안 가열함으로써 물질층(332)을 가경화시킬 수 있다.
다른 예로서, 물질층(332)을 구성하는 물질이 저온 소성 재료인 경우 물질층(332)을 150℃를 초과하지 않는 조건에서 20분 동안 가열함으로써 물질층(332)을 가경화시킬 수 있다.
또 다른 예로서, 물질층(332)을 구성하는 물질이 UV 소성 재료인 경우 물질층(332)에 2J을 초과하지 않는 에너지를 8초 이하로 조사함으로써 물질층(332)을 가경화시킬 수 있다.
이후, 도 6e에 도시된 바와 같이, 포토리소그래피(Photolithography) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 공정을 이용하여 가경화된 물질층(332)을 패터닝함으로써 공통전극(312) 상에 복수개의 상부격벽(513)을 형성한다.
다음으로, 도 6f에 도시된 바와 같이, 하부격벽(330)에 의해 형성된 각 화소 내에 전기영동 분산액(360)을 채운다. 일 실시예에 있어서, 전기영동 분산액(360)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, 및 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing) 방식 중에서 어느 하나의 방식을 이용하여 하부격벽(330)들 내에 채워질 수 있다.
상술한 실시예에 있어서는 상부기판(310) 및 상부격벽(513)을 형성한 이후에 전기영동 분산액(360)을 각 화소 내에 채우는 것으로 설명하였지만, 다른 실시예에 있어서는 상부기판(310) 및 상부격벽(513)을 형성하기 이전에 전기영동 분산액(360)을 각 화소내에 채울 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서는, 상부기판(310) 및 상부격벽(513)을 형성함과 동시에 전기영동 분산액(360)을 각 화소 내에 채울 수도 있을 것이다.
다음으로, 도 6g에 도시된 바와 같이, 하부기판(200)과 상부기판(310)을 얼라인(Align)하여 합착한다. 일 실시예에 있어서, 하부기판(200)과 상부기판(310)은 롤 라미네이션 기법을 이용하여 합착하되, 합착 시 복수개의 하부격벽(330)과 복수개의 상부격벽(513)이 서로 접착될 수 있도록 하부기판(200)과 상부기판(310)을 합착한다.
이러한 하부기판(200)과 상부기판(310)의 합착 과정과 동시에 또는 합착 이후의 과정에서 도 6g에 도시된 바와 같이, 복수개의 하부격벽(330)과 복수개의 상부격벽(513)을 완전 결합시키기 위해, 복수개의 하부격벽(330)과 복수개의 상부격벽(513)을 구성하는 물질층(332)의 경화율이 65% 이상이 되도록 하부격벽(330)과 복수개의 상부격벽(513)을 완전 경화시키고, 이로 인해 최종적으로 하부기판(200)과 상부기판(310)이 결합될 수 있도록 한다.
예컨대, 하부격벽(330)과 상부격벽(513)이 고온 소성 재료로 형성된 경우 하부격벽(330)과 상부격벽(513)을 230℃ 이상의 온도조건에서 30분동안 가열함으로써 하부격벽(330)과 상부격벽(513)을 완전경화시킬 수 있다.
다른 예로서, 하부격벽(330)과 상부격벽(513)이 저온 소성 재료로 형성된 경우 하부격벽(330)과 상부격벽(513)을 150℃ 이상의 온도조건에서 30분 동안 가열함으로써 하부격벽(330)과 상부격벽(513)을 완전경화시킬 수 있다.
또 다른 예로서, 하부격벽(330)과 상부격벽(513)이 UV 소성 재료로 형성된 경우 하부격벽(330)과 상부격벽(513)에 2J 이상의 에너지를 10초 조사함으로써 하부격벽(330)과 상부격벽(513)을 완전경화시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 별도의 접착층이나 실링층 없이도, 서로 동일한 재료로 형성된 복수개의 하부격벽(330)과 복수개의 상부격벽(513)의 결합을 통해 최종적으로 하부기판(200)과 상부기판이 결합될 수 있도록 하기 때문에, 전기영동 분산액(360)이 접착층에 부착되는 현상이 방지되어 전기영동 분산액(360)의 정합성이 향상되고, 접착층이나 실링층이 없기 때문에 전기영동 표시장치(550)를 저전압으로 구동할 수 있어 소비전력의 절감은 물론 전기영동 표시장치(550)의 제조단가를 절감할 수 있게 된다.
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.
150: 전기영동 표시장치 200: 하부기판
220: 화소 전극 310: 상부기판
312: 공통전극 313: 결합층
330: 하부격벽 513: 상부격벽

Claims (14)

  1. 하부기판;
    상기 하부기판 상에 형성된 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인과 전기적으로 각각 연결된 복수의 박막트랜지스터;
    상기 복수의 박막트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 각각 연결된 복수의 화소전극;
    상기 하부기판에 형성된 복수개의 하부격벽;
    상기 하부기판과 대향하여 합착되는 상부기판;
    상기 상부기판 상에 형성되는 공통전극;
    상기 상부기판에 형성되고, 상기 복수개의 하부격벽과 접착되는 복수개의 상부격벽; 및
    상기 복수개의 하부격벽 및 복수개의 상부격벽에 의해 형성된 공간에 채워진 전기영동 분산액(Electrophoretic Dispersed Solution)을 포함하고,
    상기 전기영동 분산액은 복수개의 제 1대전입자 및 복수개의 제 2대전입자를 포함하고, 상기 복수개의 제 1대전입자 및 상기 복수개의 제 2대전입자는 상기 하부 기판의 화소전극과 상기 상부기판의 공통전극 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 하부 기판의 화소전극 방향 또는 상기 상부기판의 공통전극 방향으로 이동되고,
    상기 복수개의 하부격벽은 상기 복수의 화소전극이 형성되지 않은 영역에 배치되고, 상기 박막트랜지스터와 적어도 일부 중첩되어 배치되며,
    상기 복수개의 상부격벽은 상기 복수개의 하부격벽과 동일한 재료를 가경화시킴으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 하부격벽 및 상기 복수개의 상부격벽은, 아크릴(Acrly) 계열 또는 에폭시(Epoxy) 계열의 폴리머(Polymer)를 포함하는 물질을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부격벽은 20㎛ 이하의 두께를 갖고,
    상기 하부격벽은 100㎛이하의 두께를 갖고,
    상기 상부격벽은 상기 하부격벽보다 얇은 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
  4. 상부기판;
    상기 상부기판 상에 형성되는 공통전극;
    상기 상부기판 상에 형성된 결합층;
    상기 상부기판과 대향하여 합착되는 하부기판;
    상기 하부기판 상에 형성된 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인과 전기적으로 각각 연결된 복수의 박막트랜지스터;
    상기 복수의 박막트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 각각 연결된 복수의 화소전극;
    상기 하부기판 상에 형성되고, 적어도 일부가 상기 결합층 내부로 침투하여 결합된 복수개의 하부격벽; 및
    상기 복수개의 하부격벽과 상기 결합층의 결합에 의해 형성된 공간에 채워진 전기영동 분산액을 포함하고,
    상기 전기영동 분산액은 복수개의 제 1대전입자 및 복수개의 제 2대전입자를 포함하고, 상기 복수개의 제 1대전입자 및 상기 복수개의 제 2대전입자는 상기 하부 기판의 화소전극과 상기 상부기판의 공통전극 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 하부 기판의 화소전극 방향 또는 상기 상부기판의 공통전극 방향으로 이동되고,
    상기 복수개의 하부격벽은 상기 복수의 화소전극이 형성되지 않은 영역에 배치되고, 상기 박막트랜지스터와 적어도 일부 중첩되어 배치되며,
    상기 결합층은 상기 복수개의 하부격벽과 동일한 재료를 가경화시킴으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수개의 하부격벽 및 상기 결합층은, 아크릴 계열 또는 에폭시 계열의 폴리머를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 결합층은 20㎛ 이하의 두께를 갖고,
    상기 하부격벽은 100㎛이하의 두께를 갖고,
    상기 결합층은 상기 하부격벽보다 얇은 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
  7. 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인과 전기적으로 각각 연결된 복수의 박막트랜지스터 및 상기 복수의 박막트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 각각 연결된 복수의 화소전극을 포함하는 하부기판을 형성하는 단계;
    공통전극을 포함하는 상부기판을 형성하는 단계;
    상기 하부기판 상에 복수개의 하부격벽을 형성하고 상기 상부기판 상에 복수개의 상부격벽을 형성하는 단계;
    상기 복수개의 하부격벽들 내에 전기영동 분산액을 채우는 단계;
    상기 복수개의 하부격벽과 상기 복수개의 상부격벽이 접촉되도록 상기 하부기판과 상기 상부기판을 얼라인하여 합착하는 단계; 및
    상기 합착된 하부기판과 상부기판을 경화시키는 단계를 포함하고,
    상기 전기영동 분산액은 복수개의 제 1대전입자 및 복수개의 제 2대전입자를 포함하고, 상기 복수개의 제 1대전입자 및 상기 복수개의 제 2대전입자는 상기 하부 기판의 화소전극과 상기 상부기판의 공통전극 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 하부 기판의 화소전극 방향 또는 상기 상부기판의 공통전극 방향으로 이동되고,
    상기 복수개의 하부격벽은 상기 복수의 화소전극이 형성되지 않은 영역에 배치되고, 상기 박막트랜지스터와 적어도 일부 중첩되어 배치되며,
    상기 복수개의 상부격벽은 상기 복수개의 하부격벽과 동일한 재료를 가경화시킴으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상부격벽은 20㎛ 이하의 두께를 갖도록 형성하고,
    상기 하부격벽은 100㎛이하의 두께를 갖도록 형성하고,
    상기 상부격벽은 상기 하부격벽보다 얇은 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수개의 하부격벽 및 상부격벽을 형성하는 단계는,
    아크릴 계열 또는 에폭시 계열의 폴리머를 포함하는 물질층을 상기 하부기판 및 상부기판 상에 각각 형성하는 단계;
    경화율이 60%를 초과하지 않도록 상기 물질층을 가경화시키는 단계; 및
    상기 가경화된 물질층을 패터닝하여 상기 복수개의 하부격벽을 상기 하부기판 상에 형성하고 상기 복수개의 상부격벽을 상기 상부기판 상에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 합착된 하부기판과 상부기판을 경화시키는 단계에서, 상기 복수개의 하부격벽과 상기 복수개의 상부격벽을 형성하는 물질의 경화율이 65%이상이 되도록 경화시키는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  11. 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인과 전기적으로 각각 연결된 복수의 박막트랜지스터 및 상기 복수의 박막트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 각각 연결된 복수의 화소전극을 포함하는 하부기판을 형성하는 단계;
    상기 하부기판 상에 형성된 물질층을 1차 경화한 후 패터닝하여 복수개의 하부격벽을 형성하는 단계;
    공통전극을 포함하는 상부기판을 형성하는 단계;
    상기 상부기판 상에 형성된 상기 물질층을 1차 경화하여 결합층을 형성하는 단계;
    상기 복수개의 하부격벽들 내에 전기영동 분산액을 채우는 단계;
    상기 각각의 하부격벽 중 적어도 일부영역이 상기 결합층 내로 침투되도록 상기 하부기판과 상기 상부기판을 합착하는 단계; 및
    상기 복수개의 하부격벽 및 상기 결합층을 2차 경화시키는 단계를 포함하고,
    상기 전기영동 분산액은 복수개의 제 1대전입자 및 복수개의 제 2대전입자를 포함하고, 상기 복수개의 제 1대전입자 및 상기 복수개의 제 2대전입자는 상기 하부 기판의 화소전극과 상기 상부기판의 공통전극 사이에 형성되는 전계에 의해 상기 하부 기판의 화소전극 방향 또는 상기 상부기판의 공통전극 방향으로 이동되고,
    상기 복수개의 하부격벽은 상기 복수의 화소전극이 형성되지 않은 영역에 배치되고, 상기 박막트랜지스터와 적어도 일부 중첩되어 배치되며,
    상기 결합층은 상기 복수개의 하부격벽과 동일한 재료를 가경화시킴으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 결합층은 20㎛ 이하의 두께를 갖도록 형성하고,
    상기 하부격벽은 100㎛이하의 두께를 갖도록 형성하고,
    상기 결합층은 상기 하부격벽보다 얇은 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 물질층은, 아크릴 계열 또는 에폭시 계열의 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 1차 경화는 경화율이 60%를 초과하지 않도록 상기 물질층을 가경화시키고,
    상기 2차 경화는, 상기 복수개의 하부격벽과 상기 결합층을 형성하는 상기 물질층의 경화율이 65%이상이 되도록 완전 경화시키는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
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