KR101889916B1 - 전기영동 디스플레이 장치와 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 품질 및 제조 효율을 향상시킬 수 있는 전기영동 디스플레이 장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 전기영동 디스플레이 장치는 제1 기판에 형성되어 복수의 단위 픽셀 영역을 정의하는 격벽; 복수의 대전 입자와 용매를 포함하여 상기 단위 픽셀 영역에 충진되어 있는 디스플레이 솔벤트; 공통전극이 형성된 제2 기판; 상기 단위 픽셀 영역을 밀봉하도록 상기 공통전극의 하부에 형성된 실링 패턴들; 및 상기 실링 패턴들 사이의 공간에 형성되어 상기 제1 기판과 제2 기판을 합착시키는 실링재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기영동 디스플레이 장치와 이의 제조방법{ELECTROPHORETIC DISPLAY APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 표시 품질 및 제조 효율을 향상시킬 수 있는 전기영동 디스플레이 장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
전기영동 디스플레이 장치란 착색된 대전입자가 외부로부터 가해진 전계에 의해 이동하는 전기영동(Electrophoresis) 현상을 이용하여 화상을 표시하는 장치를 말한다. 여기서 전기영동 현상이란, 대전입자를 용매 속에 분산시킨 채 전계를 인가하는 경우에 상기 대전입자가 쿨롱력에 의하여 용매 내에서 이동하는 현상을 의미한다.
전기영동 디스플레이 장치는 쌍안정성(Bistability)의 특징을 갖고 있어, 인가된 전압이 제거되어도 한번 표시(display)된 이미지를 장시간 표시할 수 있다. 즉, 전기영동 디스플레이 장치는 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 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 장치와는 달리 시야각(Viewing Angle)에 대한 의존성이 없을 뿐만 아니라, 외부에서 입사된 빛을 반사하여 영상을 표시하기 때문에 종이와 유사한 정도로 눈에 편안한 화상을 제공할 수 있다. 아울러, 자유롭게 휘어지는 유연성(Flexibility), 저전력 소비(low power consumption), 친환경(eco like)의 장점을 가지고 있어 수요가 증가하고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기영동 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 대향 합착된 하부기판(10) 및 상부기판(20)과, 상기 하부기판(10)과 상부기판(20) 사이에 개재된 전기영동 필름(30)을 포함한다.
하부기판(10)은 상호 교차하도록 형성된 복수의 게이트 라인(미도시) 및 복수의 데이터 라인(미도시)를 포함한다. 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 복수의 단위 픽셀이 정의된다. 하부기판(10)에 형성된 복수의 단위 픽셀마다 박막 트랜지스터(12, TFT)와 픽셀전극(14)이 형성된다.
박막 트랜지스터(12)는 게이트 라인을 통해 인가된 스캔 신호에 따라 스위칭 된다. 박막 트랜지스터(12)의 스위칭에 의해 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압이 픽셀전극(14)에 공급된다.
상부기판(20)은 상기 픽셀전극(14)과 대향되는 공통전극(22)을 포함한다.
전기영동 필름(30)은 복수의 대전입자(34) 및 용매로 구성된 다수의 마이크로 캡슐(32)과, 상기 마이크로 캡슐(32)상에 도포되어 있는 점착층 및 상기 점착층을 보호하는 보호층으로 구성된다. 여기서, 복수의 대전입자(34)는 일부가 포지티브(+)로 대전되고, 나머지 일부는 네거티브(-)로 대전된다.
하부기판(10)의 픽셀전극(14)과 상부기판(20)의 공통전극(22) 사이에 전계가 형성되면, 상기 마이크로 캡슐(32) 내에 포함된 대전입자(34)들이 전기영동에 의해 상부기판(20) 쪽 또는 하부기판(10) 쪽으로 이동함으로써 화상을 구현하게 된다.
이러한, 종래 기술에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 별도의 공정을 통해 형성되는 하부기판(10), 상기 하부기판(10)의 형성공정과 별도의 공정에 의해 형성되는 상부기판(20) 및 상기 상부기판에 라미네이션(Lamination) 방식으로 부착되는 전기영동필름(30)을 각각 제조한 다음, 두 기판(10, 20)을 서로 합착하여 완성된다.
여기서, 전기영동 필름(30)은 상부기판(20)에 부착된 상태로 보관 및 운반된다. 이후, 전기영동필름이 부착된 상부기판에서 전기영동필름의 점착층이 노출되도록 상기 점착층 상에 부착되어 있는 보호층을 제거하고, 점착층을 노출시켜 상기 상부기판과 하부기판을 합착하여 전기영동 디스플레이 장치를 완성한다.
따라서, 하부기판(10), 상부기판(20) 및 전기영동 필름(30) 각각을 별도로 제작하여야 함으로 제조 공정이 복잡하고, 제조 시간이 많이 소요되어 제조 효율이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 상부기판(20)과 하부기판(10)을 정확히 정렬하는 것이 매우 어렵고 불량의 주요 원인이 되기도 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 표시품질이 높은 전기영동 디스플레이 장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기영동 디스플레이 장치의 제조효율을 향상시킬 수 있는 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하부기판에 전기영동 레이어가 직접 형성된 새로운 형태의 전기영동 디스플레이 장치를 제공하고 전기영동 레이어가 직접 형성된 하부기판과 상부기판을 합착하는 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상부기판과 하부기판의 합착 공정을 간소화시킴과 아울러, 합착에 의한 불량을 줄일 수 있는 전기영동 디스플레이 장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 컬러로 높은 품질의 화상을 구현할 수 있는 전기영동 디스플레이 장치와 이의 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. 이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기영동 디스플레이 장치는 제1 기판에 형성되어 복수의 단위 픽셀 영역을 정의하는 격벽; 복수의 대전 입자와 용매를 포함하여 상기 단위 픽셀 영역에 충진되어 있는 디스플레이 솔벤트; 공통전극이 형성된 제2 기판; 상기 단위 픽셀 영역을 밀봉하도록 상기 공통전극의 하부에 형성된 실링 패턴들; 및 상기 실링 패턴들 사이의 공간에 형성되어 상기 제1 기판과 제2 기판을 합착시키는 실링재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법은 제1 기판 상에 복수의 단위 픽셀 영역을 정의하는 격벽을 형성하는 단계; 복수의 대전 입자와 용매를 포함하는 디스플레이 솔벤트를 상기 복수의 단위 픽셀 영역에 충진 시키는 단계; 상기 제1 기판과 대응되는 제2 기판에 공통전극을 형성하는 단계; 상기 단위 픽셀 영역을 밀봉하도록 상기 공통전극의 하부에 실링 패턴들을 형성하는 단계; 및 상기 실링 패턴들 사이의 공간에 실링재를 형성하여 상기 제1 기판과 제2 기판을 합착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 따른 본 발명은 표시품질이 높은 전기영동 디스플레이 장치와 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 전기영동 디스플레이 장치의 제조효율을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 하부기판에 내재화 된 대전입자의 안정성 및 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전기영동 디스플레이 장치와 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 다양한 컬러로 높은 품질의 화상을 구현할 수 있는 전기영동 디스플레이 장치와 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법은 전기영동 디스플레이 장치의 양산성을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 하부기판에 디스플레이 솔벤트(display solvent)를 내재화 시킬 수 있는 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법은 디스플레이 솔벤트(display solvent)를 어레이 기판에 내재화 시킬 때, 디스플레이 솔벤트(display solvent)가 이웃하는 화소들로 넘치는 불량을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치와 이의 제조방법은 하부기판에 전기영동 레이어가 직접 형성된 새로운 형태의 전기영동 디스플레이 장치를 제공하고 전기영동 레이어가 직접 형성된 하부기판과 상부기판을 합착하는 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법은 상부기판과 하부기판의 합착 공정을 간소화시킴과 아울러, 합착에 의한 불량을 줄일 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 디스플레이 장치를 나타내는 도면.
도 2 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치를 나타내는 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 하부기판(어레이 기판)을 나타내는 평면도.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법을 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치를 나타내는 도면.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법을 나타내는 도면.
도 15는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치를 나타내는 도면.
도 16은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 상부기판의 평면도 및 단면도.
도 17 및 도 19는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시 예들에 따른 전기영동 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예들을 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 디스플레이 솔벤트(display solvent)가 어레이 기판에 내재화 된 전기영동 디스플레이 장치 및 이의 제조방법을 제안한다. 본 실시 예에서 전기영동 디스플레이 장치가 완성된 후 어레이 기판은 하부에 위치하게 되어 하부기판으로 명칭 할 수 있다. 또한 어레이 기판과 합착하여 단위표시영역을 밀폐시키는 상부기판을 포함한다.
이하 설명되는 본 발명의 기술적 사상은 하부기판에 내재화 된 대전입자가 블랙 컬러 및 화이트 컬러로 착색되어 모노 화상을 표시하는 전기영동 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은 하부기판에 내재화 된 대전입자가 블랙 컬러 및 화이트 컬러로 착색되고, 상부기판에 컬러 필터가 형성되어 컬러 화상을 표시하는 전기영동 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은 대전입자가 레드(red), 블루(blue), 그린(green), 엘로우(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 블랙(black) 및 화이트(white)의 색상으로 착색되어 컬러 화상을 구현할 수 있는 전기영동 디스플레이 장치에도 적용될 수 있다.
도 2 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 하부기판(어레이 기판)을 나타내는 평면도이다.
본 실시 예에서 디스플레이 솔벤트(160, display solvent)가 하부기판(100)에 직접 형성되어 있기 때문에, 이를 내재화 타입이라고 부르기로 한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 디스플레이 솔벤트가 어레이 기판에 내재화 된 하부기판(100)과, 하부기판(100)과 합착되는 상부기판(200)을 포함한다.
하부기판(100)은 유리 또는 PET(polyethylene terephthalate)등의 플라스틱으로 구성되는 투명한 제1 기판(105)을 베이스 기판으로 사용한다. 제1 기판(105)이 플라스틱으로 구성될 때 가요성을 띨 수 있다. 가요성을 가진 제1 기판(105)을 사용함으로써 제조할 때 및 완성 후에 전기영동 디스플레이 장치의 다루기 쉽게 하고 내구성을 향상시킬 수 있다.
그러나, 제1 기판(105)은 투명한 재질에 한정되지 않는다. 제1 기판(105)은 얇은 스테인리스 스틸과 같은 금속 기판을 사용하는 것도 가능하다. 얇은 금속성의 기판을 제1 기판(105)으로 사용하는 경우 가요성을 향상시켜 전기영동 디스플레이 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도면에는 도시되지 않았지만, 제1 기판(105)상에는 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막과 같은 무기막이 얇게 증착되어 있다. 상기 무기막은 어레이 기판에 습기가 침투하는 것을 방지한다.
도면에 도시되지 않았지만, 제1 기판(105) 상에는 상호 교차하도록 형성된 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인이 형성되어 있다. 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 복수의 단위 픽셀이 정의된다. 각각의 단위 픽셀마다 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(110, 이하 'TFT'라 함)가 형성되어 있고, TFT(110)를 통해 전류가 제어되는 픽셀전극(120)이 형성되어 있다.
게이트 라인 및 데이터 라인은 비저항(Resistivity)이 낮은 은(Ag), 알루미늄(Al), 또는 이들의 합금(Alloy)으로 이루어진 단일막으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인은 전기적 특성이 우수한 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 또는 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴티타늄(MoTi)등으로 이루어진 막을 더 포함하는 다층막으로 형성될 수 있다.
TFT(110)의 게이트 전극은 게이트 라인에 접속되고, 소스 전극은 데이터 라인에 접속되며, 드레인 전극은 픽셀전극(120)과 접속된다. 픽셀전극(120)은 단위 픽셀마다 형성되고, 픽셀전극(120)에는 TFT(110)의 스위칭에 의해 데이터 전압이 인가된다.
픽셀전극(120)은 통상 도전성의 금속층으로 구성되는데, 투명 또는 불투명의 금속층 모두 가능하다. 본 발명의 전기영동 디스플레이 장치는 외부의 광원이 반사되어 이를 사람이 인식하게 되므로 반사특성이 우수한 불투명의 금속 박막을 픽셀전극(120)으로 사용할 수 있다.
이러한, 픽셀전극(120)은 구리, 알루미늄, 인듐틴옥사이드(ITO)의 물질로 형성될 수 있다. 한편, 픽셀전극(120)은 구리, 알루미늄, 인듐틴옥사이드(ITO)의 물질에 니켈 및/또는 금 등이 더 적층되어 형성될 수도 있다.
하부기판(100)에는 단위 픽셀 영역을 정의하는 격벽(130, Partition wall)이 형성되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 격벽(130)은 하부기판(100)에 격자형태로 형성되어 하나의 격자 방이 하나의 단위 화소가 되도록 단위 픽셀영역을 정의한다.
상기 격벽(130)에 의해 정의되는 단위 픽셀영역에 각각 픽셀전극(120)이 형성되어 있다. 결과적으로, 격벽(130)은 단위 픽셀영역에 형성되어 있는 픽셀전극을 둘러싸게 된다. 이러한, 격벽(130)에 의해 각 화소마다 일정한 공간(충진 공간)이 형성되고, 이 공간에 디스플레이 솔벤트(160, display solvent)가 채워(충진)진다.
여기서, 디스플레이 솔벤트(160)는 복수의 대전입자(150)와 대전입자(150)가 이동하는 매질역할을 하는 용매(155)로 구성된다.
격벽(130)에 의해 정의되는 단위 픽셀영역에는 디스플레이 솔벤트(160)와 격벽(130)간의 상호작용(interaction)을 방지시키기 위해 인터레이어(미도시, interlayer)를 더 형성할 수 있다. 인터레이어는 격벽(130)과 대전입자(150) 간의 전기적 인력을 차단하여 대전입자(150)가 오직 픽셀전극(120)에 인가된 전압과 상부기판(200)에 형성되는 공통전극(210)에 인가된 전압에 의해서만 제어될 수 있게 한다.
격벽(130)은 일정 높이 및 폭(예를 들면, 10um ~ 100um의 높이, 10um ~ 20um의 폭)를 가지도록 형성된다. 이러한, 격벽(130)은 포토 리소그래피(Photo lithography) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 공정을 통해 형성될 수 있다.
격벽(130)은 전기적 힘에 의해 대전입자(150)와 격벽(130)이 서로 결합되지 않도록 대전되지 않는 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시 예에서 대전입자(150)가 혼합되어 있는 용매(155)는 무극성의 유기용매를 사용한다. 따라서, 상기 격벽(130)은 용매(155)와 같은 물리적 성질, 즉 무극성의 고분자화합물(polymer), 유기물(organic) 또는 무기물(inorganic)로 형성될 수 있다.
본 발명의 격벽(130) 상단에는 실링재(140, sealing material)가 형성되어 있다. 격벽(130)은 그 상단이 약 10um ~ 20um 의 폭을 가지면서 매트릭스 형태로 배열되어 있고, 격벽(130)의 상단에 실링재(140)가 도포되어 있다.
실링재(140)는 하부기판(100)과 상부기판(200)이 서로 결합할 때 접착재로 기능한다. 또한, 실링재(140)는 단위 픽셀 내에 채워진 디스플레이 솔벤트(160)가 서로 혼합되지 않게 격리시킨다. 결과적으로, 실링재(140)는 상부기판(200)과 하부기판(100)이 결합될 때 단위 픽셀영역을 실링하는 기능을 한다.
실링재(140)는 디스플레이 솔벤트(160)가 이웃하는 단위 픽셀영역으로 넘치지 않도록 디스플레이 솔벤트(160)의 용매(155)와 반발력(repulsion)을 가지는 물질로 구성될 수 있다.
실링재(140)의 물질은 전기적으로 절연성을 가지는 유기물 또는 무기물이 적용될 수 있다. 예를 들어, 실링재(140)는 불소계 물질 또는 불소계 고분자를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 한편, 실링재(140)는 상기 용매(155)와 전기적 반발력을 가지는 물질 즉, 실링재(140)와 용매(155)는 전기적으로 서로 배척하는 성질의 물질일 수 있다.
실링재(140)는 마이크로 콘택 프린팅(Micro-contact printing) 방식 또는 그라비어 롤 프린팅(gravure roll printing) 방식 등을 이용하여 격벽(130) 상단에 국부적으로 코팅된다. 그리고, 상부기판(200)이 실링재(140)에 접촉된 후 경화시켜 상부기판(200)과 하부기판(100)이 결합되게 한다.
여기서, 실링재(140)를 경화하는 방법으로는 자외선 등의 광을 조사하는 방법 또는 실링재(140)에 일정한 온도의 열을 가하는 방법 등이 선택될 수 있다. 따라서, 본 실시 예에서는 상기 실링재(140)는 광 경화성 물질 또는 열 경화성 물질일 수 있다.
단위 픽셀영역에 충진되어 있는 디스플레이 솔벤트(160)는 포지티브(+) 또는 네거티브(-) 극성으로 대전된 복수의 대전입자(150)와 상기 대전입자(150)가 운동할 수 있게 매질역할을 하는 용매(155)로 구성된다.
상기 대전입자(150)는 모노타입의 경우, 흑색 또는 백색을 띨 수 있다.
한편, 대전입자(150)는 컬러타입의 경우, 적색(red), 청색(blue), 녹색(green), 황색(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 흑색(black) 및 백색(white)의 컬러가 선택적으로 착색될 수 있다.
용매(155)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.
대전입자(150)가 포지티브(+) 또는 네거티브(-)로 대전되어 있으므로, 용매(155)는 대전입자(150)와 전기적 상호적용을 하지 않도록 무극성(non-polar)인 것이 바람직하다.
대전입자(155)를 포함하는 디스플레이 솔벤트(160)는 단위 픽셀영역에 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 또는 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 방식을 통해 충진될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 상기 격벽(130)에 의해 정의된 단위 픽셀 영역에 복수의 대전입자(150) 및 용매(155)로 구성된 디스플레이 솔벤트(160)가 충진되어 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상부기판(200)은 제2 기판(205)과 공통전극(210)을 포함한다. 또한, 상부기판(200)은 인터레이어(220, interlayer)를 더 포함할 수 있다.
제2 기판(205)은 화상을 표시하기 위해 투명하여야 한다. 따라서, 제2 기판(205)은 투명 재질의 유리 또는 가요성(Flexibility)의 투명한 플라스틱의 재질로 형성된다. 예를 들어, PET 필름이 제2 기판(205)으로 사용될 수 있다.
제2 기판(205)의 내 측면에 공통전극(210)이 코팅되어 있다. 공통전극(210)은 픽셀전극(120)과 마주보게 배치되며 단위 픽셀 영역 각각에 전계를 형성한다. 전계에 의해 디스플레이 솔벤트(160)내의 대전입자(155)가 상부기판(200) 또는 하부기판(100) 방향으로 이동하게 된다.
공통전극(210)은 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 전도성 투명 물질로 형성된다. 공통전극(210) 상에는 인터레이어(220)가 더 형성될 수 있다.
인터레이어(220)는 대전입자(150)가 전기적 인력에 의해 공통전극(210)에 접착되는 것을 방지하는 기능과, 실링재(140)와 더불어 단위 픽셀영역을 실링하는 기능을 한다. 이러한, 인터레이어(220)는 전기적으로 절연성을 가지는 유기물 또는 무기물일 수 있으며, 상기 공통전극(210) 하부에 0.1um ~ 40um의 두께로 형성된다.
단위 픽셀영역의 실링 기능을 강화하기 위해서, 인터레이어(220)는 자외선(UV) 및 열을 이용하여 경화할 수 있는 유기물 또는 무기물로 구성될 수 있다.
인터레이어(220)는 진공 증착(CVD, Sputter) 방식, 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스트(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식 스퀴징(squeezing) 방식, 스크린 프린팅(Screen printing) 방식 또는 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식으로 형성될 수 있다.
인터레이어(220)가 유기물로 형성되는 경우, 폴리머(Polymer), 아크릴 자외선 경화 수지(Acrylic UV curable resin), 유기 자기 조립 단층 박막(organic SAM layer)으로 코팅 가능한 유기물 또는 비전도성의 투명 유기물이 재료로 이용될 수 있다.
한편, 인터레이어(220)가 무기물로 형성되는 경우, 실리콘 질화물(일 예로서, SiNx), 비정질 실리콘(a-Si), 실리콘 산화물(일 예로서, SiOx), 알루미늄 산화물(일 예로서, Al2O3) 또는 비전도성의 투명 무기물이 재료로 이용될 수 있다.
추가로, 상기 상부기판(200)에는 제2 기판(205)을 외부환경으로부터 보호하기 위해 보호필름(미도시)이 더 부착될 수 있다.
전기영동 디스플레이 장치가 모노타입인 경우, 대전입자(150)는 흑색 및 백색만으로 구성될 수 있다. 반면, 전기영동 디스플레이 장치가 컬러타입인 경우, 대전입자(150)는 적색, 녹색, 청색 또는 시안, 마젠타, 옐로우의 색상이 착색될 수 있다.
컬러타입의 경우, 서로 다른 색상의 대전입자(150)가 서로 이웃하는 단위 픽셀들에 혼합되면 컬러화상의 품질을 떨어뜨릴 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 인터레이어(220) 및 실링재(140)를 이용하여 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착한다. 따라서, 서로 이웃하는 단위 픽셀에 포함된 대전입자가 이웃하는 다른 단위 픽셀로 넘쳐 섞기는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 인터레이어(220) 및 실링재(140)를 통해 하부기판(100)에 내재화되는 디스플레이 솔벤트(160)를 실링하여 공기 및 습기가 액티브 영역으로 침투를 방지할 수 있다.
이를 통해, 전기영동 디스플레이 장치의 표시 품질 및 제조효율을 높일 수 있다. 또한, 대전입자(150)의 안정성 및 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 설명에서는 실링재(140)를 격벽(130) 상단에 형성하여 하부기판(100)과 상부기판(200)을 합착하는 것으로 설명하였으나 이는 본 발명의 일 예를 설명한 것이다. 본 발명의 다른 실시 예에서는 실링재(140)를 상부기판(200)에 형성하여 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착을 수행할 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 매트릭스 타입의 격벽(130)의 평면도와 같은 형태로 실링재(140)를 상부기판(200)에 형성할 수 있다. 실링재(140)를 상부기판(200)에 형성한 다음, 상기 실링재(140)와 격벽(130)을 정확히 정렬하고 상부기판(200)과 하부기판(100)을 합착할 수 있다. 이에 대한 구체적 사항은 도 15 내지 도 19를 참조한 본 발명의 제3 실시 예에서 상세히 설명하기로 한다.
이하, 도 5 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 제1 기판(105) 상의 단위 픽셀마다 스위칭 소자인 TFT(110)를 형성한다. 여기서, 제1 기판(105)은 투명 재질의 유리기판, 가요성(Flexibility)을 가지는 플라스틱 기판 또는 금속 기판이 적용 될 수 있다.
도 5에 도시되지 않았지만 제1 기판(105)상에 TFT(110)를 형성하기 이전에 제1 기판(105)상에 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiOx)의 무기막을 먼저 형성할 수 있다. 무기막은 액티브 영역으로 습기가 침투하는 것을 방지한다. 무기막 상에 TFT(110)의 형성공정이 진행된다.
TFT(110)의 형성공정은 게이트라인 및 게이트전극 형성공정, 게이트 라인 및 게이트 전극 상에 게이트 절연층을 형성하는 공정, 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 공정, 상기 반도체 상에 데이터 라인 및 데이터 전극을 형성하는 공정, 상기 반도체 층, 데이터 라인 및 데이터 전극을 덮는 패시베이션 층을 형성하는 공정, 및 상기 패시베이션 층상에 데이터 전극을 노출시키는 콘택홀 형성공정을 포함한다.
이후, 구리, 알루미늄, ITO와 같은 도전성 물질을 도포한 후, 포토 리쏘그래피 공정 및 에칭 공정을 수행하여 단위 픽셀마다 픽셀전극(120)을 형성한다. 픽셀전극(120)은 상기 콘택홀을 통해 데이터 전극과 연결된다.
픽셀전극(120)은 상술한 구리, 알루미늄, 인듐틴옥사이드(ITO)의 물질에 니켈 및/또는 금 등이 더 적층되어 형성될 수도 있다.
이어서, 도 6을 참조하면, 픽셀전극(120)이 형성된 제1 기판(105) 상에 격벽(130)을 형성공정을 진행한다.
격벽(130) 형성공정은 감광막을 픽셀전극이 형성된 제1 기판(105)상에 도포하는 단계, 상기 감광막에 포토리소그래피 공정을 진행하여 격벽(130)을 형성하는 공정을 포함한다.
구체적으로, 포토리소그래피 공정은, 제1 기판(105) 상에 감광막을 형성하는 단계; 상기 감광성 유기막 상에 마스크를 정렬하는 단계; 상기 마스크를 통해 노광 하는 단계; 및 상기 노광 된 감광막을 현상(develop)하는 단계를 포함한다. 상기 격벽(130) 형성공정은 통상의 포토리소그래피 공정일 수 있다.
감광막은 감광성의 유기막 또는 무기막 일 수 있다. 또한, 마스크는 평면도로 보았을 때, 도 3과 같이 빛이 통과할 수 있도록 격자형의 오픈부를 구비하는 마스크일 수 있다. 즉, 본 실시 예에서 상기 감광막은 노광 되면 경화되는 네거티브 감광막일 때, 상기 마스크는 격벽에 대응되는 오픈부(opening portion)를 구비할 수 있다.
격벽(130)을 형성하는 다른 방법으로는 상기 격벽을 임프린팅(imprinting) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 방식을 사용할 수도 있다.
격벽(130)은 픽셀전극(120) 각각을 둘러싸도록 형성되어 단위 픽셀영역을 정의한다. 따라서, 격벽(130)에 의해 단위 픽셀마다 일정한 크기의 공간이 형성된다. 이 공간 즉 단위 픽셀영역에 디스플레이 솔벤트(160)가 충진된다.
단위 픽셀의 크기에 따라 상기 격벽(130)의 높이 및 두께는 달라질 수 있으나, 본 실시 예에서 격벽(130)은 높이가 40um, 격벽(130) 상단의 폭은 약 10um~20um이다. 여기서, 단위 픽셀의 크기는 가로 및 세로가 100um~150um이다.
이어서, 도 7을 참조하면, 실링 물질(sealing material)을 격벽(130) 상부에 국부적으로 코팅한 후, 자외선(UV)을 통해 경화시켜 실링재(140)를 형성한다. 이러한, 실링재(140)는 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착 및 디스플레이 솔벤트(160)의 실링을 위한 것이다.
여기서, 실링재(140)는 디스플레이 솔벤트(160)가 이웃하는 화소로 넘치지 않도록 디스플레이 솔벤트(160)의 용매(155)와 반발력(repulsion)을 가지는 물질로 형성될 수 있다.
실링재(140)는 마이크로 콘택 프린팅(Micro-contact printing) 방식 또는 그라비어 롤 프린팅(gravure roll printing) 방식을 이용하여 실링 물질(sealing material)을 격벽(130) 상부에 국부적으로 코팅한 후, 경화시켜 형성할 수 있다.
여기서, 실링 물질을 격벽(130) 상부에 코팅하는 방법의 다른 예로서, 롤 프린팅(roll printing) 방식, 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 또는 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 방식을 선택적으로 이용할 수도 있다.
이어서, 도 8을 참조하면, 격벽(130)에 의해 정의된 충진 공간에 디스플레이 솔벤트(160)를 충진한다. 여기서, 디스플레이 솔벤트(160)는 포지티브(+) 또는 네거티브(-) 극성으로 대전된 복수의 대전입자(150)와 바인더를 포함하는 용매(155)로 구성된다.
디스플레이 솔벤트(160)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) 방식 또는 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 방식을 통해 격벽(130)에 의해 정의된 충진 공간에 충진될 수 있다.
대전입자(150)는 적색(red), 청색(blue), 녹색(green), 황색(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 흑색(black) 및 백색(white)의 컬러가 선택적으로 착색될 수 있다. 도 8에서는 다수의 대전입자(150) 중에서 일부는 흑색 컬러로 착색되고, 나머지는 백색 컬러로 착색된 것을 나타내고 있다.
용매(155)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.
전기영동 디스플레이 장치가 풀 컬러를 표시하는 경우, 상기 대전입자(150)는 각 셀이 표시하고자 하는 컬러에 대응되는 컬러로 착색되게 된다. 이러한, 경우, 디스플레이 솔벤트(160)의 충진 공정은 착색된 대전입자(150)의 컬러 별로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 격벽(130)에 의해 정의된 픽셀 영역에 복수의 대전입자(150) 및 용매(155)로 구성된 디스플레이 솔벤트(160)가 충진되어, 상기 하부기판(100)에 전기영동 레이어가 내재화 된다.
디스플레이 솔벤트(160)의 용매(155)와 반발력을 가지는 물질로 격벽(130) 상부에 실링재(140)를 형성하여 디스플레이 솔벤트(160)가 다른 픽셀의 충진 공간으로 넘치는 것을 방지할 수 있다. 또한, 실링재(140)는 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착을 도와 디스플레이 솔벤트(160)의 실링이 원활히 이루어지도록 한다.
이어서, 도 9를 참조하면, 상기 하부기판(100)을 형성하는 제조공정과는 별도의 제조공정을 수행하여 상부기판(200)을 제조한다.
투명 재질의 유리 또는 가요성(Flexibility)의 투명한 플라스틱의 재질의 제2 기판(205) 상에 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 전도성 투명 물질로 공통전극(210)을 형성한다.
공통전극(210)은 상기 대전입자(150)의 구동을 위해, 상기 픽셀전극(120)과 대응되어 픽셀 영역 각각에 공통전압을 공급한다.
이후, 상기 공통전극(210) 상에 전기적으로 절연성을 가지는 유기물(organic) 또는 무기물(inorganic)로 인터레이어(220)를 형성한다. 이때, 인터레이어(220)는 화상이 표시되는 면에 형성되므로 투명하도록 형성된다.
인터레이어(220)는 하부기판(100)에 내재화되는 디스플레이 솔벤트(160)의 실링을 위한 것이다. 또한, 인터레이어(220)는 대전입자(150)가 공통전극(210)과 직접 접하는 것을 방지한다.
인터레이어(220)와 상기 하부기판(100)의 격벽(130) 상부에 형성된 실링재(140)를 이용하여 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착이 원활이 이어지도록 하고, 상기 하부기판(100)에 내재화되는 디스플레이 솔벤트(160)가 밀봉되도록 한다.
인터레이어(220)는 진공 증착(CVD, Sputter) 방식, 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스트(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식 스퀴징(squeezing) 방식, 스크린 프린팅(Screen printing) 방식 또는 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식으로 형성할 수 있다.
인터레이어(220)는 자외선(UV) 및 열을 이용하여 경화할 수 있는 절연성의 유기물(organic) 또는 무기물(inorganic)로 투명하게 형성되고, 0.1um ~ 40um의 두께를 가진다.
인터레이어(220)가 유기물로 형성되는 경우, 폴리머(Polymer), 아크릴 자외선 경화 수지(Acrylic UV curable resin), 유기 자기 조립 단층 박막(organic SAM layer)으로 코팅 가능한 유기물 또는 비전도성의 투명 유기물이 재료로 이용될 수 있다.
한편, 인터레이어(220)가 무기물로 형성되는 경우, 실리콘 질화물(일 예로서, SiNx), 비정질 실리콘(a-Si), 실리콘 산화물(일 예로서, SiOx), 알루미늄 산화물(일 예로서, Al2O3) 또는 비전도성의 투명 무기물이 재료로 이용될 수 있다.
전기영동 디스플레이 장치가 풀 컬러 화상을 표시하는 경우, 화소가 표시하는 컬러에 맞춰 착색된 대전입자가 충진될 수 있다. 레드로 착색되어 레드 화소에 충진된 대전입자가 이웃하는 블루 화소 또는 그린 화소로 넘쳐흘러 들어가면 컬러 화상을 구현할 수 없게 된다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 인터레이어(220) 및 하부기판(100)의 격벽(130) 상부에 형성된 실링재(140)를 이용하여 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착이 원활이 이어지도록 한다. 또한, 하부기판(100)에 내재화되는 디스플레이 솔벤트(160)의 밀봉되도록 하여 공기 및 습기의 침투를 방지할 수 있다.
이를 통해, 전기영동 디스플레이 장치의 표시 품질 제조효율을 높일 수 있다. 또한, 하부기판(100)에 내재화 된 대전입자(150)의 안정성 및 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 10을 참조하면, 상술한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법은 롤투롤(roll to roll) 공정을 이용하여 하부기판(100)의 제조, 상부기판(200)의 제조, 하부기판(100)에 내재화 된 디스플레이 솔벤트(160)의 실링 및 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착을 연속 공정으로 수행할 수 있다.
하부기판(100) 상에 격벽(130)을 형성한 후, 롤 프린팅 방식을 이용하여 격벽(130) 상에 국부적으로 실링 물질(142)을 코팅한다.
이후, 디스펜스 장비(152)를 이용하여 격벽(130)에 의해 정의된 충진 공간에 대전입자(150) 및 용매(155)로 구성된 디스플레이 솔벤트(160)를 충진시킨다.
하부기판(100)의 제조와 함께, 상부기판(200)의 공통전극(210) 상에 실링 물질을 도포하여 인터레이어(220)를 형성한다.
이후, 실링 물질이 코팅된 격벽(130)과 인터레이어(220)가 코팅된 상부기판(200)을 마주보도록 배열시키고 롤러를 통해 가압하여 하부기판(100)과 상부기판(200)을 합착시킨다.
이때, 격벽(130) 상부에 자외선(UV)를 조사하여 격벽(130) 상부에 코팅된 실링 물질(142)을 경화시켜 실링재(140)를 형성시킨다. 즉, 격벽(130) 상부에 형성된 실링재(140)와 상부기판(200)에 형성된 인터레이어(220)를 통해 하부기판(100)에 내재화 된 디스플레이 솔벤트(160)를 실링하게 된다. 이때, 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착 공정은 일정 압력을 가하는 가압 공정과 함께 일정 온도를 가하는 어닐링 공정을 더 이용할 수 있다.
상술한 제조공정을 수행하여 하부기판(100)에 디스플레이 솔벤트(160)가 내재화 된 전기영동 디스플레이 장치를 제조할 수 있다.
상술한 설명에서는 실링재(140)를 격벽(130) 상부에 형성하여 하부기판(100)과 상부기판(200)을 합착하는 것으로 설명하였으나 이는 본 발명의 일 예를 설명한 것이다. 본 발명의 다른 실시 예에서는 실링재(140)를 상부기판(200)에 형성하여 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착을 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다. 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치를 설명함에 있어 상술한 제1 실시 예와 동일한 내용의 설명은 생략한다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 풀 컬러 화상을 표시하기 위해, 대전입자(150)가 적색(red), 청색(blue), 녹색(green), 흑색(black) 및 백색(white)의 컬러가 선택적으로 착색되어 있다. 즉, 4개의 서브 컬러 화소들(모노 화소, 레드 화소, 그린 화소 및 블루 화소)로 하나의 단위 화소를 구성하여 풀 컬러 화상을 표시할 수 있다.
실링재(140)는 픽셀 영역에 디스플레이 솔벤트(160)를 충진할 때, 디스플레이 솔벤트(160)가 넘쳐 격벽(130)의 상단을 오염시키거나, 이웃하는 화소로 넘쳐 흐르는 것을 방지한다.
또한, 실링재(140)는 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착 및 하부기판(100)에 충진된 디스플레이 솔벤트(160)의 실링이 원활이 이루어지도록 실링층(sealing layer)의 기능을 갖는다.
실링재(140)는 디스플레이 솔벤트(160)가 이웃하는 화소로 넘치지 않도록 디스플레이 솔벤트(160)의 용매(155)와 서로 배척하는 성질을 가지는 물질로 형성할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 디스플레이 솔벤트(160)의 용매(155)는 대전입자(150)의 이동을 용이하게 하기 위해 무극성의 유기 용매를 사용하는 것이 가능하다. 이 경우, 상기 실링재(140)는 무극성의 유기 용매와 서로 배척하는 성질을 가진 하전(또는 대전)된 친수성 물질로 구성할 수 있다.
한편, 실링재(140)는 디스플레이 솔벤트(160)의 용매와 서로 배척하는 성질을 가짐과 아울러, 상부기판(200)과 하부기판(100)의 접착을 위해 접착 특성을 가진 물질로도 형성될 수 있다.
실링재(140)가 디스플레이 솔벤트(160)와 서로 배척하는 성질을 가지므로 디스플레이 솔벤트(160)가 격벽(130) 상부로 넘치는 것을 방지할 수 있다. 이때, 실링재(140)의 물질은 전기적으로 절연성을 가지는 유기물 또는 무기물이 이용된다.
일 예로서, 불소계 물질 또는 불소계 고분자를 포함하는 물질을 플라즈마(plasma) 방식, 콘택 프린팅(contact printing), 디핑(dipping) 방식 또는 그라비어 롤 프린팅(gravure roll printing) 방식으로 격벽(130) 상부에 코팅한다. 이후, 코팅 된 불소계 물질 또는 불소계 고분자를 포함하는 물질을 경화시켜 실링재(140)를 형성할 수 있다.
도 11에서는, 인터레이어(220)가 상부기판(200)에 형성된 것으로 도시하고 설명하였지만 이는 본 발명의 여러 실시 예들 중에서 하나를 나타낸 것이다.
본 발명의 다른 실시 예로서, 하부기판(100)의 실링재(140) 상에 인터레이어(220)를 바로 형성한 후, 하부기판(100)과 상부기판(200)을 합착시킬 수도 있다.
한편, 하부기판(100)에 형성된 실링재(140)가 실링층(sealing layer)의 기능을 가지므로, 상부기판(200)에 인터레이어(220)를 적용하는 것은 선택적으로 이루어질 수도 있다. 상부기판(200)에 인터레이어(220)가 포함되지 않는 경우 전기영동 디스플레이 장치의 두께를 감소시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 도 12 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 12를 참조하면, 제조과정에서 디스플레이 솔벤트(160)가 이웃하는 화소로 넘치지 않도록 격벽(130) 상부에 디스플레이 솔벤트(160)의 용매(155)와 서로 배척하는 성질을 가지는 물질로 실링재(140)를 형성한다.
한편, 실링재(140, sealing material)는 디스플레이 솔벤트(160)의 용매와 서로 배척하는 성질을 가짐과 아울러, 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착 및 디스플레이 솔벤트(160)의 실링을 위해 실재(sealant) 물질로도 형성될 수 있다.
구체적으로, 격벽(130)의 상부에 전기적으로 절연성을 가지는 유기물 또는 무기물을 코팅한다. 이후, 코팅 된 유기물 또는 무기물을 경화시켜 실링재(140)를 형성한다.
일 예로서, 불소계 물질 또는 불소계 고분자를 포함하는 실링 물질(172)이 코팅된 필름(170)을 격벽(130) 상부에 얼라인 시킨다. 이후, 콘택 프린팅(contact printing) 방식으로 격벽(130) 상부에 국부적으로 실링 물질(172)을 코팅한다. 이후, 실링 물질(172)을 경화시켜 실링재(140)를 형성한다.
콘택 프린팅(contact printing) 방식 외에도, 플라즈마(plasma) 방식, 디핑(dipping) 방식 또는 그라비어 롤 프린팅(gravure roll printing) 방식으로 격벽(130) 상부에 불소계 물질 또는 불소계 고분자를 포함하는 실링 물질(172)을 코팅할 수 있다. 이후, 코팅 된 실링 물질(172)을 경화시켜 실링재(140)를 형성할 수도 있다.
이러한, 실링재(140)는 픽셀 영역 내에 디스플레이 솔벤트(160)의 충진 시, 디스플레이 솔벤트(160)가 넘쳐 격벽(130)의 상단을 오염시키거나 이웃하는 화소로 넘쳐 흐르는 것을 방지한다. 또한, 실링재(140)는 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착 및 디스플레이 솔벤트(160)의 실링이 원활이 이루어지도록 한다.
이어서, 도 13을 참조하면, 격벽(130)에 의해 정의된 단위 픽셀 영역마다 디스플레이 솔벤트(160)를 충진한다.
일 예로서, 디스펜스 장비를 이용한 디스펜스(Dispense) 방식으로 각 픽셀 영역에 디스플레이 솔벤트(160)를 충진시킬 수 있다.
다른 예로서, 디스펜스(Dispense) 방식 외에도, 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스팅(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 스퀴징(squeezing) 방식, 스크린 프린팅(Screen printing) 방식, 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식 또는 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 방식을 이용하여 픽셀 영역에 디스플레이 솔벤트(160)를 충진시킬 수도 있다.
전기영동 디스플레이 장치가 풀 컬러를 표시하는 경우, 상기 대전입자(150)는 각 셀이 표시하고자 하는 컬러에 대응되는 컬러로 착색되게 된다. 이러한, 경우, 디스플레이 솔벤트(160)의 충진 공정은 착색된 대전입자(150)의 컬러 별로 순차적으로 이루어질 수 있다.
이때, 마이크로 니들(micro needle) 주입장비를 이용하여 각 컬러 화소 별로 디스플레이 솔벤트(160)를 충진시킬 수도 있다.
한편, 마스크를 이용한 스크린 프린팅 방식을 이용하여 각 컬러 화소 별로 디스플레이 솔벤트(160)를 충진시킬 수도 있다.
일 예로서, 도 13(A)에 도시된 바와 같이, 블랙 및 화이트 컬러로 착색된 대전입자를 포함하는 디스플레이 솔벤트(display solvent)를 해당하는 서브 화소들에 충진한다.
이후, 도 13(B)에 도시된 바와 같이, 레드 컬러로 착색된 대전입자를 포함하는 디스플레이 솔벤트(display solvent)를 해당되는 서브 화소들에 충진한다.
이후, 도 13(C)에 도시된 바와 같이, 그린 컬러로 착색된 대전입자를 포함하는 디스플레이 솔벤트(display solvent)를 해당되는 서브 화소들에 충진한다.
이후, 도 13(D)에 도시된 바와 같이, 블루 컬러로 착색된 대전입자를 포함하는 디스플레이 솔벤트(display solvent)를 해당되는 서브 화소들에 충진한다.
전기영동 디스플레이 장치가 컬러타입인 경우, 적색, 녹색, 청색 및 블랙-화이트 대전입자(150)가 주입된 4개의 서브 픽셀이 하나의 단위 화소를 구성할 수 있다.
한편, 전기영동 디스플레이 장치가 모노타입인 경우에는 전체 화소에 충진되는 대전입자(150)가 블랙 및 화이트 색상으로 착색되므로, 모든 단위 화소에 디스플레이 솔벤트(display solvent)를 동시에 충진시킬 수 있다.
이와 같이, 격벽(130)에 의해 정의된 단위 픽셀 영역에 디스플레이 솔벤트(160)를 충진시켜, 하부기판(100)에 전기영동 레이어를 내재화 시킬 수 있다.
이때, 격벽(130) 상부에 디스플레이 솔벤트(160)와 서로 배척하는 성질을 가지는 물질로 실링재(140)가 형성되어 있어, 디스플레이 솔벤트(160)가 이웃하는 화소들로 넘치는 것을 방지한다. 또한, 디스플레이 솔벤트(160)를 충진 공간 내에 정확히 충진시킬 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 디스플레이 솔벤트(160)의 충진이 완료된 후, 스핀 코팅(spin-coating) 방식을 이용하여 용매(155)의 일부를 제거하여 디스플레이 솔벤트(160)의 균일도를 확보할 수 있다.
이때, 충진된 디스플레이 솔벤트(160)의 양을 픽셀 영역의 충진 공간의 80% 수준이 되도록 용매(155)의 일부를 제거시킬 수 있다.
이어서, 도 14를 참조하면, 하부기판(100)과 상부기판(200)을 얼라인 시킨 후, 롤투롤(roll to roll) 방식과 같이 일정 압력을 가하여 하부기판(100)과 상부기판(200)을 합착시킨다. 이때, 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착 공정은 일정 압력을 가하는 가압 공정과 함께 일정 온도를 가하는 가열 공정을 더 이용할 수 있다.
상술한, 인터레이어(220)와 상기 하부기판(100)의 격벽(130) 상부에 형성된 실링재(140)를 이용하여 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착이 원활이 이어지도록 하고, 상기 하부기판(100)에 내재화되는 디스플레이 솔벤트(display solvent)가 밀봉되도록 한다.
또한, 인터레이어(220)를 통해 하부기판(100)에 내재화되는 디스플레이 솔벤트(160)가 밀봉되도록 하여 픽셀 영역 안으로 공기 및 습기의 침투를 방지할 수 있다.
본 발명을 통해 제조된 전기영동 디스플레이 장치는 복수의 픽셀전극(120)에 인가되는 데이터 전압과 공통전극(210)에 인가되는 공통전압에 의해 형성된 전계에 의해 픽셀 영역에 충진 된 디스플레이 솔벤트(160)의 대전입자(150)들이 용매(155) 내에서 이동하여 모노 화상 및 컬러 화상을 구현할 수 있다.
본 발명을 통해 제조된 전기영동 디스플레이 장치는 전기영동 디스플레이 장치의 표시 품질 및 제조효율을 높일 수 있다. 또한, 하부기판(100)에 내재화 된 대전입자의 안정성 및 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상술한 설명에서는 인터레이어(220)를 상부기판(200)에 형성하는 것으로 도시하고 설명하였지만 이는 본 발명의 여러 실시 예들 중에서 하나를 나타낸 것이다. 본 발명의 다른 실시 예로서, 하부기판(100)의 실링재(140) 상에 인터레이어(220)를 바로 형성한 후, 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착이 이루어질 수 도 있다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치를 나타내는 도면이고, 도 16은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 상부기판의 평면도 및 단면도이다. 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치를 설명함에 있어, 상술한 제1 실시 예 및 제2 실시 예와 동일한 내용은 생략될 수 있다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 디스플레이 솔벤트가 어레이 기판에 내재화 된 하부기판(100)과, 하부기판(100)과 합착되는 상부기판(200)을 포함한다.
도면에 도시하지 않았지만, 상부기판(200)에는 제2 기판(205)을 외부환경으로부터 보호하기 위해 보호필름(미도시)이 더 부착될 수 있다.
하부기판(100)은 유리 또는 PET(polyethylene terephthalate)등의 플라스틱으로 구성되는 투명한 제1 기판(105)을 베이스 기판으로 사용한다. 제1 기판(105)이 플라스틱으로 구성될 때 가요성을 띨 수 있다.
한편, 제1 기판(105)은 얇은 스테인리스 스틸과 같은 금속 기판을 사용하는 것도 가능하다. 얇은 금속성의 기판을 제1 기판(105)으로 사용하는 경우 가요성을 향상시켜 전기영동 디스플레이 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도면에 도시되지 않았지만, 제1 기판(105) 상에는 상호 교차하도록 형성된 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인이 형성되어 있다. 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 복수의 단위 픽셀이 정의된다. 각각의 단위 픽셀마다 스위칭 소자로서 TFT(110)가 형성되어 있고, TFT(110)를 통해 전류가 제어되는 픽셀전극(120)이 형성되어 있다.
TFT(110)의 게이트 전극은 게이트 라인에 접속되고, 소스 전극은 데이터 라인에 접속되며, 드레인 전극은 픽셀전극(120)과 접속된다. 픽셀전극(120)은 단위 픽셀마다 형성되고, 픽셀전극(120)에는 TFT(110)의 스위칭에 의해 데이터 전압이 인가된다.
픽셀전극(120)은 통상 도전성의 금속층으로 구성되는데, 투명 또는 불투명의 금속층 모두 가능하다. 본 발명의 전기영동 디스플레이 장치는 외부의 광원이 반사되어 이를 사람이 인식하게 되므로 반사특성이 우수한 불투명의 금속 박막을 픽셀전극(120)으로 사용할 수 있다.
하부기판(100)에는 단위 픽셀 영역을 정의하는 격벽(130)이 형성되어 있다. 격벽(130)은 하부기판(100)에 격자형태로 형성되어 하나의 격자 방이 하나의 단위 화소가 되도록 단위 픽셀영역을 정의한다.
상기 격벽(130)에 의해 정의되는 단위 픽셀영역에 각각 픽셀전극(120)이 형성되어 있다. 결과적으로, 격벽(130)은 단위 픽셀영역에 형성되어 있는 픽셀전극을 둘러싸게 된다. 이러한, 격벽(130)에 의해 각 화소마다 일정한 공간(충진 공간)이 형성되고, 이 공간에 디스플레이 솔벤트(160)가 채워(충진)진다.
격벽(130)은 일정 높이 및 폭(예를 들면, 10um ~ 100um의 높이, 10um ~ 20um의 폭)를 가지도록 형성된다. 이러한, 격벽(130)은 포토 리소그래피(Photo lithography) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 공정을 통해 형성될 수 있다.
격벽(130)은 용매(155)와 같은 물리적 성질, 즉 무극성의 고분자화합물(polymer), 유기물(organic) 또는 무기물(inorganic)로 형성될 수 있다.
단위 픽셀영역에 충진되어 있는 디스플레이 솔벤트(160)는 포지티브(+) 또는 네거티브(-) 극성으로 대전된 복수의 대전입자(150)와 상기 대전입자(150)가 운동할 수 있게 매질역할을 하는 용매(155)로 구성된다.
대전입자(150)는 모노타입의 경우, 흑색 또는 백색을 띨 수 있다.
도면에 도시되지 않았지만, 대전입자(150)는 컬러타입의 경우, 적색(red), 청색(blue), 녹색(green), 황색(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 흑색(black) 및 백색(white)의 컬러가 선택적으로 착색될 수 있다.
대전입자(150)가 포지티브(+) 또는 네거티브(-)로 대전되어 있으므로, 용매(155)는 대전입자(150)와 전기적 상호적용을 하지 않도록 무극성(non-polar)인 것이 바람직하다.
용매(155)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.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 상기 격벽(130)에 의해 정의된 단위 픽셀 영역에 복수의 대전입자(150) 및 용매(155)로 구성된 디스플레이 솔벤트(160)가 충진되어 있다.
상부기판(200)은 제2 기판(205), 공통전극(210), 실링 패턴(230) 및 실링재(240)를 포함한다.
제2 기판(205)은 화상을 표시하기 위해 투명하여야 한다. 따라서, 제2 기판(205)은 투명 재질의 유리 또는 가요성(Flexibility)의 투명한 플라스틱의 재질로 형성된다. 예를 들어, PET 필름이 제2 기판(205)으로 사용될 수 있다.
제2 기판(205)의 내 측면에 공통전극(210)이 코팅되어 있다. 공통전극(210)은 픽셀전극(120)과 마주보게 배치되며 단위 픽셀 영역 각각에 전계를 형성한다. 전계에 의해 디스플레이 솔벤트(160)내의 대전입자(155)가 상부기판(200) 또는 하부기판(100) 방향으로 이동하게 된다. 이러한, 공통전극(210)은 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 전도성 투명 물질로 형성된다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 단위 픽셀영역의 실링 기능을 강화하기 위해서, 도 16에 도시된 바와 같이, 상부기판(200)의 공통전극(210) 하부에 실링 패턴(230)들이 매트릭스 형태로 형성되어 있고, 매트릭스 형태로 형성된 실링 패턴(230)들 사이의 공간에 실링재(240)가 형성되어 있다.
실링 패턴(230)은 하부기판(100)에 형성된 액티브 영역 즉, 격벽(130)에 의해 정의된 단위 픽셀영역과 동일한 모양 및 크기를 가지도록 형성된다. 이러한, 실링 패턴(230)들은 정방형(square pattern)으로 가로 및 세로(W1)으 길이가 100um~150um로 형성되고, 높이(H1)가 1um~5um로 형성된다.
여기서, 실링 패턴(230)은 하부기판(100)에 형성된 격벽(130)과 동일한 물질로 형성되며, 화상이 표시되는 면에 위치하므로 투명한 재료로 형성된다.
실링 패턴(230)들 사이의 공간에 형성된 실링재(240)는 점성이 15,000cp~30,000cp인 실링 물질로 형성될 수 있다.
여기서, 실링재(240)는 격벽(130)과 동일한 형태로써, 격자 형상을 가지도록 형성되며, 폭(W2)이 10um~20um로 형성되고, 높이(H2)가 1um~3um로 형성된다.
실링재(240)는 하부기판(100)과 상부기판(200)이 서로 결합할 때 접착재로 기능한다. 또한, 실링재(240)는 단위 픽셀 내에 채워진 디스플레이 솔벤트(160)가 서로 혼합되지 않게 격리시킨다. 결과적으로, 실링재(240)는 상부기판(200)과 하부기판(100)이 결합될 때 단위 픽셀영역을 실링하는 기능을 한다.
실링재(240)는 디스플레이 솔벤트(160)가 이웃하는 단위 픽셀영역으로 넘치지 않도록 디스플레이 솔벤트(160)의 용매(155)와 반발력(repulsion)을 가지는 물질로 구성될 수 있다.
실링재(240)의 물질은 전기적으로 절연성을 가지는 유기물 또는 무기물이 적용될 수 있다. 예를 들어, 실링재(240)는 불소계 물질 또는 불소계 고분자를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 한편, 실링재(240)는 상기 용매(155)와 전기적 반발력을 가지는 물질 즉, 실링재(240)와 용매(155)는 전기적으로 서로 배척하는 성질의 물질일 수 있다.
실링재(240)는 마이크로 콘택 프린팅(Micro-contact printing) 방식 또는 그라비어 롤 프린팅(gravure roll printing) 방식 등을 이용하여 격벽(130) 상단에 국부적으로 코팅된다. 그리고, 상부기판(200)이 실링재(240)에 접촉된 후 경화시켜 상부기판(200)과 하부기판(100)이 결합되게 한다.
여기서, 실링재(240)를 경화하는 방법으로는 자외선 등의 광을 조사하는 방법 또는 실링재(240)에 일정한 온도의 열을 가하는 방법 등이 선택될 수 있다. 따라서, 본 실시 예에서는 상기 실링재(240)는 광 경화성 물질 또는 열 경화성 실링 물질로 형성될 수 있다.
상부기판(200)의 전면에 실링 물질을 도포한 후, 하부기판(100)과 상부기판(200)을 합착할 경우 실링 물질이 픽셀 영역내부로 침투하는 불량이 발생될 수 있다.
전기영동 디스플레이 장치가 모노타입인 경우, 대전입자(150)는 흑색 및 백색만으로 구성될 수 있다. 반면, 전기영동 디스플레이 장치가 컬러타입인 경우, 대전입자(150)는 적색, 녹색, 청색 또는 시안, 마젠타, 옐로우의 색상이 착색될 수 있다.
컬러타입의 경우, 서로 다른 색상의 대전입자(150)가 서로 이웃하는 단위 픽셀들에 혼합되면 컬러화상의 품질을 떨어뜨릴 수 있다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 상부기판(200)의 하면에 픽셀 영역과 대응되는 실링 패턴(230)들을 형성하고, 실링 패턴(230)들 사이의 공간 즉, 하부기판(100)의 격벽(130)과 대응되는 부분에 실링재(240)를 형성함으로써 두 기판(100, 200)을 합착할 때 실링 물질이 픽셀 영역으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 실링 패턴(230) 및 실링재(240)을 통해 하부기판(100)에 내재화되는 디스플레이 솔벤트(160)를 실링하여 공기 및 습기가 액티브 영역으로 침투를 방지할 수 있다.
또한, 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착 시, 실링 패턴(230)들로 픽셀 영역을 밀봉하여 디스플레이 솔벤트(160)가 이웃하는 화소들로 넘치는 불량을 방지할 수 있다.
또한, 실링재(240)로 하부기판(100)과 상부기판(200)을 합착하여 합착 공정을 간소화 시킬 수 있고, 합착에 의한 불량을 줄일 수 있다.
이하, 도 17 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 17(A)을 참조하면, 제1 기판(105) 상의 단위 픽셀마다 스위칭 소자인 TFT(110)를 형성한다. 여기서, 제1 기판(105)은 투명 재질의 유리기판, 가요성(Flexibility)을 가지는 플라스틱 기판 또는 금속 기판이 적용 될 수 있다.
이후, 픽셀전극(120)이 형성된 제1 기판(105) 상에 격벽(130)을 형성한다.
격벽(130)의 형성공정은 감광막을 픽셀전극이 형성된 제1 기판(105)상에 도포하는 단계, 상기 감광막에 포토리소그래피 공정을 진행하여 격벽(130)을 형성하는 공정을 포함한다.
구체적으로, 포토리소그래피 공정은, 제1 기판(105) 상에 감광막을 형성하는 단계; 상기 감광성 유기막 상에 마스크를 정렬하는 단계; 상기 마스크를 통해 노광 하는 단계; 및 상기 노광 된 감광막을 현상(develop)하는 단계를 포함한다. 상기 격벽(130) 형성공정은 통상의 포토리소그래피 공정일 수 있다.
감광막은 감광성의 유기막 또는 무기막 일 수 있다. 또한, 마스크는 평면도로 보았을 때, 빛이 통과할 수 있도록 격자형의 오픈부를 구비하는 마스크일 수 있다. 즉, 감광막은 노광 되면 경화되는 네거티브 감광막일 때, 상기 마스크는 격벽에 대응되는 오픈부(opening portion)를 구비할 수 있다.
격벽(130)을 형성하는 다른 방법으로는 상기 격벽을 임프린팅(imprinting) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 방식을 사용할 수도 있다.
이어서, 도 17(B)를 참조하면, 격벽(130)은 픽셀전극(120) 각각을 둘러싸도록 형성되어 단위 픽셀영역을 정의한다. 따라서, 격벽(130)에 의해 단위 픽셀마다 일정한 크기의 공간이 형성된다.
격벽은 10um ~ 100um의 높이 및 10um ~ 20um의 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 단위 픽셀의 크기에 따라 상기 격벽의 높이 및 두께는 달라질 수 있으나, 본 실시 예에서 상기 격벽(130)은 높이가 40um, 격벽(130) 상단의 폭은 약 10um~20um이고, 단위 픽셀의 크기는 가로 및 세로가 100um~150um이다.
격벽(130)에 의해 정의된 충진 공간에 디스플레이 솔벤트(160)를 충진한다. 여기서, 디스플레이 솔벤트(160)는 포지티브(+) 또는 네거티브(-) 극성으로 대전된 복수의 대전입자(150)와 바인더를 포함하는 용매(155)로 구성된다.
디스플레이 솔벤트(160)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) 방식 또는 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 방식을 통해 격벽(130)에 의해 정의된 충진 공간에 충진될 수 있다.
대전입자(150)는 적색(red), 청색(blue), 녹색(green), 황색(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 흑색(black) 및 백색(white)의 컬러가 선택적으로 착색될 수 있다. 도 8에서는 다수의 대전입자(150) 중에서 일부는 흑색 컬러로 착색되고, 나머지는 백색 컬러로 착색된 것을 나타내고 있다.
용매(155)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.
전기영동 디스플레이 장치가 풀 컬러를 표시하는 경우, 상기 대전입자(150)는 각 셀이 표시하고자 하는 컬러에 대응되는 컬러로 착색되게 된다. 이러한, 경우, 디스플레이 솔벤트(160)의 충진 공정은 착색된 대전입자(150)의 컬러 별로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 격벽(130)에 의해 정의된 픽셀 영역에 복수의 대전입자(150) 및 용매(155)로 구성된 디스플레이 솔벤트(160)가 충진되어, 상기 하부기판(100)에 전기영동 레이어가 내재화 된다.
하부기판(100)의 제조공정과 함께 상부기판(200)의 제조공정이 진행될 수 있다.
투명 재질의 유리 또는 가요성(Flexibility)의 투명한 플라스틱의 재질의 제2 기판(205) 상에 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 전도성 투명 물질로 공통전극(210)을 형성한다. 공통전극(210)은 상기 대전입자(150)의 구동을 위해, 상기 픽셀전극(120)과 대응되어 픽셀 영역 각각에 공통전압을 공급한다.
이어서, 도 18(A)을 참조하면, 공통전극(210) 상에 전기적으로 절연성을 가지는 유기물 또는 무기물로 실링 패턴(230)들을 형성한다. 실링 패턴(230)들은 매트릭스 형태로 형성한다.
여기서, 실링 패턴(230)은 공통전극(210)의 하부에 유기물 또는 무기물을 증착시킨 후, 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 방식을 이용하여 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 한편, 실링 패턴(230)은 임프린팅(imprinting) 방식 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 방식을 이용하여 형성될 수도 있다.
이후, 도 18(B)에 도시된 바와 같이, 매트릭스 형태로 형성된 실링 패턴(230)들 사이의 공간(232)에 실링 물질을 도포한 후, 실링 물질을 경화시켜 실링재(240)를 형성한다. 이때, 마이크로 콘택 프린팅(Micro-contact printing) 방식 또는 그라비어 롤 프린팅(gravure roll printing) 방식 등을 이용하여 실링 물질을 실링 패턴(230)들 사이의 공간(232)에 도포할 수 있다.
그리고, 상부기판(200)이 실링재(240)에 접촉된 후 경화시켜 상부기판(200)과 하부기판(100)이 결합되게 한다.
여기서, 실링재(240)를 경화하는 방법으로는 자외선 등의 광을 조사하는 방법 또는 실링재(240)에 일정한 온도의 열을 가하는 방법 등이 선택될 수 있다. 따라서, 본 실시 예에서는 상기 실링재(240)는 광 경화성 물질 또는 열 경화성 실링 물질로 형성 될 수 있다.
하부기판(110)과 상부기판(200)의 합착하는 공정에서 가열 또는 광 조사에 의해 실링 물질이 경화되어 실링재(240)가 형성되고, 실링 물질이 경화되면서 하부기판(110)과 상부기판(200)의 합착되게 된다.
하부기판(100)에 형성된 액티브 영역 즉, 격벽(130)에 의해 정의된 단위 픽셀영역과 동일한 모양 및 크기를 가지도록 실링 패턴(230)들을 형성한다. 이러한, 실링 패턴(230)들은 정방형(square pattern)으로 가로 및 세로(W1)으 길이가 100um~150um로 형성되고, 높이(H1)가 1um~5um로 형성된다.
여기서, 실링 패턴(230)은 하부기판(100)에 형성된 격벽(130)과 동일한 물질로 형성되며, 화상이 표시되는 면에 위치하므로 투명한 재료로 형성된다.
실링 패턴(230)들 사이의 공간에 형성된 실링재(240)는 점성이 15,000cp~30,000cp인 실링 물질로 형성될 수 있다.
여기서, 실링재(240)는 격벽(130)과 동일한 형태로써, 격자 형상을 가지도록 형성되며, 폭(W2)이 10um~20um로 형성되고, 높이(H2)가 1um~3um로 형성된다.
실링재(240)는 하부기판(100)과 상부기판(200)이 서로 결합할 때 접착재로 기능한다. 또한, 실링재(240)는 단위 픽셀 내에 채워진 디스플레이 솔벤트(160)가 서로 혼합되지 않게 격리시킨다. 결과적으로, 실링재(240)는 상부기판(200)과 하부기판(100)이 결합될 때 단위 픽셀영역을 실링하는 기능을 한다.
실링재(240)는 디스플레이 솔벤트(160)가 이웃하는 단위 픽셀영역으로 넘치지 않도록 디스플레이 솔벤트(160)의 용매(155)와 반발력(repulsion)을 가지는 물질로 구성될 수 있다.
실링재(240)의 물질은 전기적으로 절연성을 가지는 유기물 또는 무기물이 적용될 수 있다. 예를 들어, 실링재(240)는 불소계 물질 또는 불소계 고분자를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 한편, 실링재(240)는 상기 용매(155)와 전기적 반발력을 가지는 물질 즉, 실링재(240)와 용매(155)는 전기적으로 서로 배척하는 성질의 물질일 수 있다. 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법은 실링 패턴(230) 및 실링재(240)를 이용하여 하부기판(100)과 상부기판(200)의 합착이 원활이 이어지도록 한다. 또한, 하부기판(100)에 내재화되는 디스플레이 솔벤트(160)의 밀봉되도록 하여 공기 및 습기의 침투를 방지할 수 있다.
이를 통해, 전기영동 디스플레이 장치의 표시 품질 및 제조효율을 높일 수 있다. 또한, 하부기판(100)에 내재화 된 대전입자(150)의 안정성 및 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예들에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법은 기존의 액정 디스플레이 장치의 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: 하부기판 105: 제1 기판
110: 박막 트랜지스터 120: 픽셀전극
130: 격벽 140: 실링재
150: 대전입자 155: 용매
160: 디스플레이 솔벤트 170: 필름
172: 실링 물질 200: 상부기판
205: 제2 기판 210: 공통전극
220: 인터레이어 230: 실링 패턴
240: 실링재

Claims (10)

  1. 제1 기판에 형성되어 복수의 단위 픽셀 영역을 정의하는 격벽;
    복수의 대전 입자와 용매를 포함하여 상기 단위 픽셀 영역에 충진되어 있는 디스플레이 솔벤트;
    공통전극이 형성된 제2 기판;
    상기 단위 픽셀 영역을 밀봉하도록 상기 공통전극의 하부에 형성된 실링 패턴들; 및
    상기 실링 패턴들 사이의 공간에 형성되어 상기 제1 기판과 제2 기판을 합착시키는 실링재를 포함하고,
    상기 실링 패턴들 및 상기 실링재는 상기 공통전극 하부와 직접적으로 접촉하도록 공통 전극 하부의 동일 평면 상에 형성되고,
    상기 실링 패턴들 각각은 서로 이격되면서 상기 실링재의 측면과 접촉하도록 상기 실링재 사이의 공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링 패턴은 상기 단위 픽셀영역과 동일한 패턴으로 형성되고, 가로 및 세로가 100um~150um, 높이가 1um~5um로 형성된 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    실링재는 상기 격벽과 동일한 패턴으로 형성되고, 폭이 10um~20um, 높이가 1um~3um로 형성된 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽 및 실링 패턴은 무극성의 유기물 또는 무극성의 무기물로 형성된 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 솔벤트는 복수의 대전입자 및 용매로 구성되고,
    상기 실링재는 상기 용매와 반발력을 가지는 실링 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 대전입자는 적색, 청색, 녹색, 옐로우, 시안, 마젠타, 블랙 및 화이트 중에서 선택되는 어느 하나의 컬러를 가지는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 용매는 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) 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  8. 제1 기판 상에 복수의 단위 픽셀 영역을 정의하는 격벽을 형성하는 단계; 복수의 대전 입자와 용매를 포함하는 디스플레이 솔벤트를 상기 복수의 단위 픽셀 영역에 충진 시키는 단계;
    상기 제1 기판과 대응되는 제2 기판에 공통전극을 형성하는 단계;
    상기 단위 픽셀 영역을 밀봉하도록 상기 공통전극의 하부에 실링 패턴들을 형성하는 단계; 및
    상기 실링 패턴들 사이의 공간에 실링재를 형성하여 상기 제1 기판과 제2 기판을 합착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 실링재를 형성하는 단계에 있어서,
    상기 실링 패턴들 사이의 공간에 실링 물질을 도포하는 단계;
    상기 제1 기판과 제2 기판을 얼라인 시키는 단계;
    가열 공정 또는 광 조사 공정을 수행하여 상기 실링 물질을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 실링 패턴을 가로 및 세로 길이가 100um~150um, 1um~5um의 높이를 가지도록 형성하고,
    상기 실링재를 10um~20um의 폭 및 1um~3um의 높이를 가지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법.
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