KR20070068882A - 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20070068882A
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최낙봉
이경묵
남대현
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 전자 잉크(Electric Ink)를 이용한 표시 장치에 있어서, 전자 잉크의 틈새를 통해 투과되는 빛을 차단하여 하부 기판의 박막 트랜지스터로 인가되는 광전류를 억제하기 위한 것으로, 서로 마주보게 대향된 상부 기판과 하부 기판과, 상부 기판의 후면에 형성된 상부 투명전극, 하부 기판 상에 형성된 하부 투명전극, 및 상부 투명전극과 하부 투명전극 사이에 볼 형태의 마이크로캡슐이 멀티 레이어(layer)로 적층된 전자 잉크층을 포함한 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공한다.
전자 종이, 전자 잉크, 멀티 레이어, 마이크로캡슐

Description

멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치 및 이의 제조 방법{Display device having multi-layer electronic ink and method for manufacturing thereof}
도 1은 종래의 전자 잉크를 이용한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 표시 장치에서 하부 기판의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 종래의 표시 장치에서 틈새로부터 빛이 투과하는 전자 잉크층을 SEM 으로 촬영한 사진이다.
도 4는 종래의 표시 장치에서 틈새로부터 빛이 투과하는 전자 잉크층을 보인 광학 이미지이다.
도 5는 본 발명에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 표시 장치에서 하부 기판의 구조를 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 전체 흐름도이다.
도 9는 도 8에 도시된 제조 방법의 상세도이다.
도 10은 도 9의 제조 방법에서 마이크로캡슐을 형성하는 방법을 상세히 설명 하기 위한 흐름도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
110;상부 기판 120;하부기판
140;상부 투명전극 160;하부 투명전극
180;전자 잉크층 180a;마이크로캡슐
180a-1,180a-2;제1 및 제2 마이크로캡슐
180-1,180-2;제1 및 제2 레이어
181;투명 유체 183;블랙 입자
185;화이트 입자 121;투명 기판
122;게이트 전극 123;게이트 절연막
124;반도체층 125;소스 전극
126;드레인 전극 127;보호층
128;화소 전극
본 발명은 전자 잉크(Electric Ink)를 이용한 표시 장치에 관한 것으로, 특히 캡슐 단위로 형성된 전자 잉크의 틈새를 통해 투과되는 빛을 차단하여 하부 기판의 박막 트랜지스터로 인가되는 광전류를 억제하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 디지털 페이퍼 디스플레이(Digital Paper Display; 이하, 'DPD'라 함)는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Dilsplay Panel), 유기 전계 발광 장치(Elector Luminescence)를 뒤이을 차세대 표시 장치로 각광받고 있으며, 반사형 표시 장치로서 최적의 이상적인 장치로 평가받고 있다.
특히, 전자 종이(Electric Paper; E-paper)는 매우 작은 잉크 방울의 조합으로 이루어진 종이 인쇄물의 방식을 흉내내어, 지름 0.1㎜ 이하의 트위스트 볼이나 캡슐로 잉크의 효과를 내는 방식을 이용함으로써 문자나 영상을 표시하는 디스플레이 장치로서, 수백만 번을 재생해 쓸 수 있으며, 배경 조명이나 지속적인 재충전이 필요하지 않으므로 아주 적은 에너지로도 구동될 수 있어 에너지 효율도 월등히 우수하다. 또한, 전자 종이는 매우 선명하고 시야각이 넓으며, 전원이 없더라도 글씨가 완전히 사라지지 않는 메모리 기능도 가지고 있어, 공공 게시판이나 광고물, 전자북 등에 폭넓게 사용될 가능성이 있다.
도 1은 종래의 전자 잉크를 이용한 표시 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 종 래의 표시 장치에서 하부 기판의 구조를 도시한 단면도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 종래의 전자 잉크((Electric Ink; E-Ink)를 이용한 표시 장치는 크게, 상부 기판(10)과 하부 기판(12), 상부 기판(10)과 하부 기판(12) 사이에 형성된 전자 잉크층(18)으로 구성된다. 그리고, 상부기판(10)의 후면에는 상부 투명전극(14)이 형성되고, 하부기판(12) 상에는 하부 투명전극(16)이 형성되며, 이러한 상부 투명전극(14)과 하부 투명전극(16)은 외부 구동부(미도시)와 연결되어 외부 구동부(미도시)로부터 상부 투명전극(14)과 하부 투명전극(16) 각각의 극성을 제어하기 위한 극성 제어신호를 공급받는다.
전자 잉크층(18)은 복수 개의 마이크로캡슐(18a)이 매트릭스 형태로 배열되어 하나의 레이어(layer) 즉, 단층(mono-layer)을 이루고 있다. 이 경우, 마이크로캡슐(18a)의 일정 개수마다 단위 픽셀로 정의하여 표시 소자를 형성할 수 있다.
마이크로캡슐(18a)은 볼 형태의 투명유체(22)와, 양의 전하를 가진 블랙 입자(black particle)(24), 및 음의 전하를 가진 화이트 입자(white particle)(26)로 구성된다.
상기한 바와 같이 구성되는 종래의 표시 장치에서 상부 투명전극(14) 및 하부 투명전극(16)에 전계를 인가하게 되면, 마이크로캡슐(18a) 내에 대전된 입자들은 반대 극성을 갖는 전극으로 이동하게 된다. 즉, 화이트 입자(26)는 (+)극성을 갖는 전극으로 이동하고, 블랙 입자(24)는 (-)극성을 갖는 전극으로 이동하게 된다.
따라서, 관찰자는 상부 투명전극(14) 쪽에 블랙 입자(24)가 분푸된 상태를 관찰할 수가 있다. 이때, 블랙 입자(24)는 시각적으로 빛을 흡수하고, 화이트 입자(26)은 시각적으로 빛을 반사하기 때문에, 화이트 입자(26)가 분포하는 영역은 화이트 이미지가 표시되고, 블랙 입자(24)가 분포하는 영역은 블랙 이미지가 표시된다. 이에 따라, 블랙 이미지와 화이트 이미지를 적절하게 구동시킴으로써 그레이 이미지를 표시할 수 있다.
그런데, 종래의 전자 잉크를 이용한 표시 장치는 구동시 외부 광의 반사 및 흡수를 이용하여 이미지를 구현하는 바, 이러한 구동 원리에서 외부 광의 영향을 최소화 하기 위해서 종래의 표시 장치의 하부 기판(12)은 도 2에 도시된 바와 같이 듀얼 탑 게이트(dual top gate) 구조를 갖는 박막 트랜지스터로 형성된다.
즉, 투명 기판(12a)에 서로 교차하는 게이트 라인들(미도시)과 데이터 라인들(미도시)로 구분되는 복수 개의 화소 영역(단위 픽셀)으로 이루어지고, 화소 영역 각각에는, 버퍼층(12b)과, 버퍼층(12b) 상에서 데이터 라인들(미도시) 각각으로부터 분기되어 일정 간격으로 이격되게 배열된 소스 및 드레인 전극(12c), 소스 및 드레인 전극(12c) 상에 적층된 반도체층(12d), 반도체층(12d) 상에 게이트 라인들(미도시) 각각으로부터 분기된 듀얼 게이트 전극(12e,12f)으로 형성된 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터에 접촉된 화소 전극(12g)을 포함하여 이루어진다.
상기한 바와 같이, 종래의 전자 잉크를 이용한 표시 장치는 전자 잉크층()이 단층으로 형성되어 있어 도 3 및 도 4에 도시된 P1, P2 영역에서와 같이 외부 광이 전자 잉크층(18)의 마이크로캡슐(18a)간 틈새를 통해 투과하게 된다.
외부 광이 투과하여 하부 기판(12)으로 침투하게 되면 전기장이 인가하지 않 는 상태에서도 하부 기판(12)의 박막 트랜지스터에 광전류가 인가되어 전극간의 채널(channel) 형성으로 오동작을 일으키게 되고, 이에 따라 표시 장치의 불량을 초래하게 되는데, 이로 인하여 상기한 바와 같이 하부 기판(12)을 듀얼 탑 게이트(dual top gate) 구조로 제작하고 있으나, 이를 제작하기 위해서는 많은 마스크가 소요될 뿐만 아니라 제조 공정이 복잡하고, 제조 비용이 더욱 증가하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전자 잉크층의 마이크로캡슐간 틈새를 통해 투과하는 빛을 차단함으로써 하부 기판의 박막 트랜지스터로 인가되는 광전류를 억제하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치는, 서로 마주보게 대향된 상부 기판과 하부 기판과, 상부 기판의 후면에 형성된 상부 투명전극, 하부 기판 상에 형성된 하부 투명전극, 및 상부 투명전극과 하부 투명전극 사이에 볼 형태의 마이크로캡슐이 멀티 레이어(layer)로 적층된 전자 잉크층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치에서, 상기 전자 잉크층은 각 레이어(layer)에서 상기 마이크로캡슐이 서로 인접되게 배열된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치에서, 상기 전자 잉크층은 각 레이어간 서로 인접되고 상기 각 레이어마다 엇갈리게 배열되어, 상기 마이크로캡슐 사이사이의 틈새가 차단된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치에서, 상기 전자 잉크층은 적어도 2-레이어로 적층되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치에서, 상기 마이크로캡슐은 볼 형태의 투명 유체와, 상기 투명 유체 내에 양의 전하를 가지고 분포된 복수 개의 블랙 입자, 및 상기 투명 유체 내에 음의 전하를 가지고 분포된 복수 개의 화이트 입자로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치에서, 상기 하부 기판은 서로 교차하는 게이트 라인들과 데이터 라인들로 구분되는 복수 개의 화소 영역(단위 픽셀)으로 이루어지고, 상기 화소 영역 각각에는, 상기 게이트 라인들 각각으로부터 분기되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상부의 반도체층, 상기 데이터 라인들 각각으로부터 분기되고 상기 반도체층의 좌우로 이격되는 소스 전극 및 드레인 전극으로 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 상기 드레인 전극에 접촉된 화소 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법은, 상부 기판을 형성하는 제1 단계와, 상부 기판과 대향되는 하부 기판을 형성하는 제2 단계, 상부 기판의 후면에 복수 개의 마이크로캡슐을 배열하여 멀티 레이어를 갖는 전자 잉크층을 형성하는 제3 단계, 및 전자 잉크층을 사이에 두고 상부 기판과 하부 기판을 라미네이팅(laminating)하여 합착하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법의 제3 단계에서는, 하부 기판 상에 복수 개의 제1 마이크로캡슐을 매트릭스 형태로 배열하여 제1 레이어를 형성하는 단계와, 상기 제1 레이어를 버닝(burning)하여 열 처리하는 단계, 및 상기 제1 레이어 상에 복수 개의 제2 마이크로캡슐을 매트릭스 형태로 배열하여 제2 레이어를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 제1 레이어와 상기 제2 레이어를 서로 엇갈리게 배열하여 상기 제1 마이크로캡슐 사이사이에 상기 제2 마이크로캡슐이 위치되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법의 상기 제1 레이어를 형성하는 단계에서는, 상기 제1 마이크로캡슐을 서로 인접하게 배열하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법의 상기 제2 레이어를 형성하는 단계에서는, 상기 제2 마이크로캡슐을 서로 인접하게 배열하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법의 상기 제1 단계에서는, 투명 기판의 후면에 투명 전극을 도포하여 상부 투명전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법의 상기 제2 단계에서는, 투명 기판 상에 복수 개의 게이트 라인들과 데이터 라인들을 교차로 배열하여 복수 개의 화소 영역(단위 픽셀)을 형성하고, 상기 화소 영역 각각에, 상기 게이트 라인들로부터 분기된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극 상부의 반도체층, 상기 데이터 라인들 각각으로부터 분기되고 상기 반도체층의 좌우로 이격된 소스 전극 및 드레인 전극을 나란히 배열하여 박막 트랜지스터를 형성함과 동시에, 상기 박막 트랜지스터의 상기 드레인 전극과 접촉되게 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법의 상기 제3 단계에서는, 상기 마이크로캡슐은 부극성 또는 양극성을 갖는 미세한 입자의 잉크를 복수 개 형성하는 단계와, 상기 잉크를 투명 유체에 분산시켜 캡슐화하는 단계를 포함하여 제조된 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 표시 장치에서 하부 기판의 구조를 도시한 평면도이며, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선의 단면도이다.
본 발명에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치는 도 5에 도시된 바와 같이 서로 마주보게 대향된 상부 기판(110)과 하부 기판(120), 상부 기판(120)의 후면에 형성된 상부 투명전극(140), 하부 기판(120) 상에 형성된 하부 투명전극(160), 상부 투명전극(140)과 하부 투명전극(160) 사이에 멀티 레이어(muiti-layer)로 형성된 전자 잉크층(180)으로 구성된다.
상부 투명 전극(140)과 하부 투명전극(160)은 도시하지는 않았지만 일정 간격으로 패터닝되어 일정 단위로 단위 픽셀을 이루며, 패터닝된 전극의 각각은 외부 구동부(미도시)와 연결되어 각각의 극성을 제어하기 위한 극성 제어 신호를 공급받는다.
전자 잉크층(180)은 복수 개의 마이크로캡슐(180a)이 배열된 각 레이어(layer)(180-1,180-2)가 여러 층으로 형성되어 있다.
즉, 도시된 바와 같이 복수 개의 제1 마이크로캡슐(180a-1)이 매트릭스 형태로 배열된 제1 레이어(layer)(180-1), 및 복수 개의 제2 마이크로캡슐(180a-2)이 매트릭스 형태로 배열된 제2 레이어(layer)(180-2)가 상하로 적층된 구조를 갖는 다.
이때, 이웃하는 제1 레이어(180-1) 및 제2 레이어(180-2)는 레이어간 서로 인접되게 적층되며, 인접된 제1 레이어(180-1)와 제2 레이어(180-2)간은 서로 엇갈리게 배열된다.
그리고, 제1 레이어(180-1) 및 제2 레이어(180-2) 각각에 배열된 복수 개의 제1 및 제2 마이크로캡슐(180a-1, 180a-2) 또한 각 레이어 상에서 서로 인접되게 배열되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기한 바에 따르면 전자 잉크층(180)은 제1 레이어(180-1)에 배열된 복수 개의 제1 마이크로캡슐(180a-1) 사이사이에 제2 마이크로캡슐(180a-2)이 일대일로 인접되게 배열되어, 제2 레이어(180-2)가 제1 레이어(180-1) 상에 적층된 구조를 갖는다.
여기에서는 설명의 편의상, 상,하 2개의 레이어(layer)로 형성된 전자 잉크층(180)을 도시하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 상기한 구조에 기초하여 여러 층 즉, 멀티 레이어(multi-layer)로 형성할 수 있음은 물론이다.
여기서, 전자 잉크층(180)의 마이크로캡슐(180a)은 도시된 바와 같이 볼 형태의 투명 유체(181)와, 양의 전하를 가지는 블랙 입자(black particle)(183), 및 음의 전하를 가지는 화이트 입자(white particle)(185)를 포함한다.
이러한 마이크로캡슐(180a)은 일정 간격으로 패턴된 상부 투명전극(140)과 하부 투명전극(160) 사이에서 직경 약 150 내지 200㎛ 정도의 크기로 균일하게 분산되고, 마이크로캡슐(180a) 내 투명 유체(181)에는 직경 0.5 내지 1㎛ 크기의 파 티클(particle)로 구성된 블랙 입자(183) 및 화이트 입자(185)가 분산된다.
따라서, 마이크로캡슐(180a) 내에 분산된 블랙 입자(183)와 화이트 입자(185)는 상부 투명전극(140)과 하부 투명전극(160) 사이에서 반대 극성을 갖는 전극으로 이동하게 된다. 즉, 블랙 입자(183)는 (-)극성을 갖는 전극으로 이동하고, 화이트 입자(185)는 (+)극성을 갖는 전극으로 이동하게 된다.
한편, 하부 기판(120)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 투명 기판 상에 복수 개의 게이트 라인들(GL1,GL2...)과 데이터 라인들(DL1,DL2,...)이 서로 교차하고, 교차된 게이트 라인들(GL1,GL2,...)과 데이터 라인들(DL1,DL2,...)로부터 화소 영역(즉, 단위 픽셀)이 정의되며, 화소 영역 각각에는 게이트 라인들(GL1,GL2,...)과 데이터 라인들(DL1,DL2,...)이 교차한 지점에 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다. 그리고, 픽셀부에 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(126)과 접촉되는 화소 전극(128)이 형성되어 있다.
이러한 박막 트랜지스터(T)는 도시된 바와 같이 게이트 라인들(GL1,GL2,...)로부터 분기된 게이트 전극(122)과, 게이트 전극(122) 상에 적층된 게이트 절연막(123), 게이트 절연막(123) 상의 반도체층(124), 데이터 라인들(DL1,DL2,...) 각각으로부터 분기되고 반도체층(124)의 좌우로 이격된 소스 전극과 드레인 전극(125,126), 및 그 상부의 보호층(127)으로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 표시 장치에서 빛의 방출되는 과정을 간략히 설명하면, 상부 투명전극(140) 및 하부 투명전극(160)에 전기장이 인가되지 않은 평상시의 경우에는, 마이크로캡슐(180a) 내에 블랙 입자(183)와 화이트 입자 (185)가 골고루 분포되어 있다가, 상부 투명전극(140)에 먼저 부극성 전계가 인가되면 블랙 입자(182)는 마이크로캡슐(180a)의 상면 즉, 사용자들이 볼 수 있는 방향으로 이동된다. 이때, 블랙 입자(183)는 시각적으로 빛을 흡수하기 때문에 블랙 입자(183)가 이동된 곳에서는 표면에 블랙 이미지가 표시된다. 이와 동시에 반대쪽 하부 투명전극(160)의 전계는 화이트 입자(185)를 마이크로캡슐(180a)의 하면으로 끌어당긴다.
역으로, 상부 투명전극(140)에 양극성 전계를 인가하면 화이트 입자(185)가 마이크로캡슐(180a)의 상면으로 이동하게 되어 표면의 표시점에 화이트 이미지를 표시하게 한다.
이와 같이, 블랙 이미지와 화이트 이미지를 적절하게 구동시킴으로써 그레이 이미지를 표시할 수도 있다.
상기한 바와 같이 구동되는 본 발명에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치는 종래와 같이 외부 광의 반사 및 흡수를 이용하여 이미지를 구현하게 되는데, 외부 광이 흡수하게 되면 상부 기판(110)을 통과하여 전자 잉크층(180) 내부로 침투하게 된다.
전자 잉크층(180)으로 침투한 외부 광의 일부는 상측의 제1 마이크로캡슐(180a-1)의 표면에 의해 차단되고, 일부는 제1 마이크로캡슐(180a-1) 사이사이의 틈새를 통해 투과하게 되는데, 투과된 빛은 제1 마이크로캡슐(180a-1) 사이사이에 배열된 제2 마이크로캡슐(180a-2)에 의해 차단된다.
따라서, 전자 잉크층(180)의 내부로 투과한 외부 광은 각 레이어(180-1, 180-2)에서 서로 엇갈리게 배열된 마이크로캡슐(180a)에 의해 차단되어 하부 기판(120)에까지 도달하지 못하기 때문에, 하부 기판(120)의 박막 트랜지스터(T)에 광전류(photocurrent)에 의한 채널 형성을 방지할 수 있으며, 이에 따라 하부 기판(120)을 상기한 바와 같은 바텀 게이트(bottom gate) 구조를 갖는, 더욱 단순화된 박막 트랜지스터(T)의 적용이 가능하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치를 제조하는 방법에 대하여 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 전체 흐름도이고, 도 9는 도 8에 도시된 제조 방법의 상세도이며, 도 10은 도 9의 제조 방법에서 마이크로캡슐을 형성하는 방법을 상세히 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법은 상부 기판을 형성하는 단계(S1)와, 하부 기판을 형성하는 단계(S2), 상부 기판 상에 멀티 레이어(multi-layer)의 전자 잉크층을 형성하는 단계(S3), 및 라미네이팅(laminating)하는 단계(S4)를 포함한다.
처음 상부 기판을 형성하는 단계(S1)에서는, 투명 기판(110)의 후면에 투명 전도성 물질(예컨대, 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide))로 구성된 투명전극을 도포하여 상부 투명전극(140)을 형성한다.
이와 동등하게 수행되는 단계로서, 하부 기판을 형성하는 단계(S2)에서는, 투명 기판(121) 상에 박막 트랜지스터를 형성한다.
더욱 상세히 설명하면, 투명 기판(121) 상에 복수 개의 게이트 라인들(GL1,GL2,...)과 데이터 라인들(DL1,DL2,...)을 교차로 배열하여 복수 개의 화소 영역(단위 픽셀)을 형성하고, 형성된 화소 영역 각각에, 게이트 라인들(GL1,GL2,...)로부터 분기된 게이트 전극(122)과, 게이트 전극(122) 상부의 게이트 절연막(123), 그 상부의 반도체층(124), 데이터 라인들(DL1,DL2,...) 각각으로부터 분기되고 반도체층(124)의 좌우로 이격된 소스 전극(125) 및 드레인 전극(126), 및 보호층(127)을 차례대로 배열하여 박막 트랜지스터(T)를 형성한다. 이와 동시에, 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(126)과 접촉되게 화소 전극(128)을 형성하여 하부 기판(120)을 완성한다.
다음으로 상부 기판 상에 전자 잉크층을 형성하는 단계(S3)에서는, 먼저, 전 S1단계에서 형성된 상부 기판(120) 후면에 복수 개의 제1 마이크로캡슐(180a-1)을 매트릭스 형태로 배열하여 제1 레이어(layer)(180-1)를 형성한다(S31). 이때, 외부 광의 투과를 최소화하기 위하여 제1 마이크로캡슐(180a-1)을 서로 인접하게 배열하는 것이 바람직하다.
이후, 제1 레이어(180-1)를 버닝(burning)하여 열 처리한다(S32). 이는 약 100 내지 200℃ 온도에서 수십 분동안 가열하는 공정이다.
이후, 제1 레이어(180-1) 상에 복수 개의 제2 마이크로캡슐(180a-2)을 제1 마이크로캡슐(180a-1)의 배열과 마찬가지로 매트릭스 형태로 배열하여 제2 레이어(layer)(180-2)를 형성한다(S33).
이때, 상부로부터 투과하는 외부 광을 차단하기 위해 제1 레이어(180-1)와 제2 레이어(180-2)를 서로 엇갈리게 배열함으로써 제1 마이크로캡슐(180a-1) 사이사이에 제2 마이크로캡슐(180a-2)이 위치되도록 하는 것이 바람직하다. 더욱이, 외부 광의 투과를 최소화하기 위해 제2 마이크로캡슐(180a-2) 또한 서로 인접하게 배열하는 것이 바람직하다.
상기한 과정에서 제1 마이크로캡슐(180a-1)과 제2 마이크로캡슐(180a-2)의 형성은 스크린 프린팅(screen printing), 롤 코팅(roll printing), 스핀 코팅(spin printing) 등의 방법으로 도포함으로써 이루어진다.
한편, 제1 마이크로캡슐(180a-1) 및 제2 마이크로캡슐(180a-2)은 다음과 같은 과정을 통해 형성된다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 먼저 유기 잉크 또는 무기 잉크 중 어느 하나를 사용하여 부극성 또는 양극성을 갖는 미세한 입자(particle)의 잉크를 형성한다(S10). 이를 테면, 양극성 갖는 무기 잉크(블랙 입자)의 경우에는 카본(carbon)계의 안료를 사용하며, 부극성 갖는 무기 잉크(화이트 입자)의 경우에는 산화티타늄(TiO₂)의 안료를 사용한다.
이후, 잉크가 형성되면 볼 형태의 투명 유체(181)에 부극성 또는 양극성을 갖는 잉크를 분산시켜 캡슐화(encapsalation)함으로써 마이크로캡슐(180a)을 형성한다.
다음으로 라미네이팅 단계(S4)에서는, 전 S3단계를 통해 형성된 전자 잉크층(180)을 사이에 두고 상부 기판(110)과 하부 기판(120)을 라미네이팅(laminating) 하여 합착한다.
이후, 상기한 공정에 의해 형성된 표시 패널과 외부 회로를 연결함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 완성하게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치는, 멀티 레이어를 갖는 전자 잉크층에 의해 전기장이 인가되지 않은 오프시에도 외부로부터 투과되는 빛을 차단할 수 있어 하부 기판의 박막 트랜지스터에 영향을 미치는 광전류를 억제할 수 있으며, 이에 따라 표시 장치의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 하부 기판의 제작시 박막 트랜지스터를 형성하기 위한 마스트의 수를 줄여 종래에 비해 제 조 공정을 더욱 간소화할 수 있으며, 제작 비용을 현저하게 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 서로 마주보게 대향된 상부 기판과 하부 기판;
    상기 상부 기판의 후면에 형성된 상부 투명전극;
    상기 하부 기판 상에 형성된 하부 투명전극; 및
    상기 상부 투명전극과 상기 하부 투명전극 사이에 볼 형태의 마이크로캡슐이 멀티 레이어(layer)로 적층된 전자 잉크층을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자 잉크층은
    각 레이어(layer)에서 상기 마이크로캡슐이 서로 인접되게 배열된 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자 잉크층은
    각 레이어간 서로 인접되고 상기 각 레이어마다 엇갈리게 배열되어, 상기 마이크로캡슐 사이사이의 틈새가 차단된 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 잉크층은 적어도 2-레이어로 적층된 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로캡슐은
    볼 형태의 투명 유체와,
    상기 투명 유체 내에서 양의 전하를 가지고 분포된 복수 개의 블랙 입자, 및
    상기 투명 유체 내에서 음의 전하를 가지고 분포된 복수 개의 화이트 입자로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부 기판은
    서로 교차하는 게이트 라인들과 데이터 라인들로 구분되는 복수 개의 화소 영역(단위 픽셀)으로 이루어지고,
    상기 화소 영역 각각에는, 상기 게이트 라인들 각각으로부터 분기되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상부의 반도체층, 상기 데이터 라인들 각각으로부터 분기되고 상기 반도체층의 좌우로 이격되는 소스 전극 및 드레인 전극으로 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터의 상기 드레인 전극에 접촉된 화소 전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치.
  7. 상부 기판을 형성하는 제1 단계;
    상기 상부 기판과 대향되는 하부 기판을 형성하는 제2 단계;
    상기 상부 기판의 후면에 복수 개의 마이크로캡슐을 배열하여 멀티 레이어를 갖는 전자 잉크층을 형성하는 제3 단계; 및
    상기 전자 잉크층을 사이에 두고 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 라미네이팅(laminating)하여 합착하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 단계는
    상기 상부 기판의 후면에 복수 개의 제1 마이크로캡슐을 매트릭스 형태로 배열하여 제1 레이어를 형성하는 단계와,
    상기 제1 레이어를 버닝(burning)하여 열 처리하는 단계, 및
    상기 제1 레이어 상에 복수 개의 제2 마이크로캡슐을 매트릭스 형태로 배열하여 제2 레이어를 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 레이어와 상기 제2 레이어를 서로 엇갈리게 배열하여 상기 제1 마이크로캡슐 사이사이에 상기 제2 마이크로캡슐이 위치되도록 하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 레이어를 형성하는 단계에서는
    상기 제1 마이크로캡슐을 서로 인접하게 배열하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 레이어를 형성하는 단계에서는
    상기 제2 마이크로캡슐을 서로 인접하게 배열하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1 단계는
    투명 기판의 후면에 투명 전극을 도포하여 상부 투명전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제2 단계는
    투명 기판 상에 복수 개의 게이트 라인들과 데이터 라인들을 교차로 배열하여 복수 개의 화소 영역(단위 픽셀)을 형성하고,
    상기 화소 영역 각각에, 상기 게이트 라인들로부터 분기된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극 상부의 반도체층, 상기 데이터 라인들 각각으로부터 분기되고 상기 반도체층의 좌우로 이격된 소스 전극 및 드레인 전극을 나란히 배열하여 박막 트랜지스터를 형성함과 동시에, 상기 박막 트랜지스터의 상기 드레인 전극과 접촉되게 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제3 단계에서 상기 마이크로캡슐은
    부극성 또는 양극성을 갖는 미세한 입자의 잉크를 복수 개 형성하는 단계와,
    상기 잉크를 투명 유체에 분산시켜 캡슐화하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 전자 잉크를 갖는 표시 장치의 제조 방법.
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