KR20080048036A - 디스플레이 셀 구조 및 전극 보호층 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스플레이 디바이스의 성능을 개선하기 위한 디스플레이 셀 구조 및 전극 보호층의 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은, 약 100℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는 극성 올리고머 또는 중합 물질을 포함하고, 그 결과의 상기 디스플레이 셀 또는 전극 보호층은, 80 돌턴 분자량 당 약 1 가교결합 점 미만의 평균 가교결합 밀도를 갖는다.
전기영동, 디스플레이 셀, 엠보싱, 극성 올리고머, 중합체

Description

디스플레이 셀 구조 및 전극 보호층 조성물{DISPLAY CELL STRUCTURE AND ELECTRODE PROTECTING LAYER COMPOSITIONS}
발명의 배경
발명의 분야
본 발명은 디스플레이 디바이스의 성능을 개선시키는 디스플레이 셀 구조 및 전극 보호층의 조성물에 관한 것이다.
관련기술의 설명
전기영동 디스플레이 (Electrophoretic display: EPD) 는, 용매에 부유하는 하전된 안료 입자들의 전기영동 현상에 기초한 비발광 (non-emissive) 디바이스이다. 이것은 1969 년에 처음 제안되었다. 통상, 디스플레이는, 스페이서에 의해 분리되는 서로 대향 배치된 전극들을 갖는 2 개의 플레이트들을 포함한다. 통상, 전극들 중 하나는 투명하다. 용매에 분산된 하전된 안료 입자들을 갖는 착색된 용매로 구성된 전기영동 유체는, 2 개의 플레이트들 사이에서 봉합된다. 2 개의 전극들 사이에 전압차가 부과될 때, 시인 측에서 봤을 때, 안료 입자들은, 안료 입자들의 컬러나 용매의 컬러 중 어느 하나를 유발하는 일 측 또는 다른 측으로 이동한다.
개선된 EPD 기술은, 미국특허 제 6,930,818 호 (WO 01/67170 에 대응하는), 미국특허 제 6,672,921 호 (WO 02/01281 에 대응하는) 및 미국특허 제 6,933,098 호 (WO 02/65215 에 대응하는) 에 개시되었으며, 이들 모두는 본 명세서에 참조로서 완전히 포함되어 있다. 개선된 EPD 셀들은, 리소그래피 공정에 의해, 또는 잘 제형된 형상, 사이즈 및 종횡비의 마이크로컵들을 형성하기 위해 제 1 기판층 상에 코팅된 방사선 경화성 조성물을 마이크로엠보싱하는 것에 의해 제조될 수도 있다. 이어서, 마이크로컵은 전기영동 유체로 충진되고, 밀봉층으로 밀봉된다. 제 2 기판층은, 충진 및 밀봉된 마이크로컵들 상부에, 바람직하게는 접착층으로 적층된다.
미국특허 제 5,961,804 호 및 제 5,930,026 호에 개시된 바와 같은 마이크로캡슐 타입의 EPD 는, 실질적으로 유전체 용매의 전기영동 유체 및 유전체 용매와 시각적으로 대조되는 하전된 안료 입자들의 부유물을 각각 갖는, 마이크로캡슐들의 2 차원적 배열을 갖는다. 마이크로캡슐들은, 2 개의 전극들 사이에 개재된 투명한 매트릭스 또는 바인더 내에 고정될 수도 있다.
모든 타입의 전기영동 디스플레이들에 있어서, 이미지 쌍안정성은 가장 중요한 이슈 중의 하나이다. 그러나, 어떤 경우에, 이미지 쌍안정성은 역 바이어스에 기인하여 열화될 수도 있다. 일반적으로, "역 바이어스" 라는 용어는, 전기영동 디스플레이에 사용된 유전체 물질로부터 캐패시터 방전 영향에 의해 유도된 전압을 설명하는데 사용된다. 역 바이어스의 극성은, 인가된 구동 전압의 극성에 반대되므로, 역 바이어스는, 입자들이 의도한 방향으로부터 반대 방향으로 이동하게 할 수도 있다. 결과적으로, 디스플레이는 열등한 이미지 콘트라스트 및 쌍안정성을 가질 수도 있다. 도 1 에, 역 바이어스의 일례가 도시된다. 인 가된 전압이 +40V 에서 0V 로 떨어질 때, 전기영동 유체에 의해 감지되는 전압이 "역 바이어스" 로 언급되고, 그것의 극성은 (인가된 전압의 반대인) 네거티브이다.
통상, 전술한 유전체 물질은, 전극 플레이트들과 전기영동 유체 사이의 얇은 중합체층(들) 및 디스플레이 셀 구조를 형성하는데 사용된다. 마이크로캡슐 타입의 디스플레이에 있어서, 중합체층은, 접착층, 마이크로캡슐 벽, 마이크로캡슐-기반 디스플레이 셀들이 분산된 중합체 매트릭스, 또는 결합층 (tie layer) 일 수도 있다. 마이크로컵 타입의 디스플레이에 있어서, 중합체층은, 접착층, 밀봉층, 마이크로컵들과 하부 전극플레이트 사이의 층 (즉, 프라이머층) 또는 결합층일 수도 있다. 또한, 여기서 언급된 "중합체층" 이라는 용어는, 본 출원의 명세서 내에서 "전극 보호층" 또는 "유전체층" 으로 언급될 수도 있다.
전기영동 디스플레이의 원하는 전기적 특성을 달성하기 위해서, 디스플레이의 디스플레이 셀 구조 및 중합체층(들)의 비저항 (resistivity) 이 제어되어야 한다. 전기영동 디스플레이의 원하는 전기적 특성을 달성하는 기본적인 원리는, 전기영동 유체의 저항을 증가시키는 것, 및/또는 디스플레이 셀 구조 및/또는 중합체층(들)의 비저항을 감소시키는 것을 포함한다. 전기영동 유체의 비저항을 증가시키기 위한 공간 (room) 을 제한하면서, 디스플레이 셀 구조 및/또는 중합체층(들)의 비저항을 낮추는 것이 보다 향상된 선택사항으로 여겨진다.
미국특허 제 6,657,772 호는, 접착제 조성물에 도전성 필러를 혼합함으로써 접착층의 부피 비저항을 감소시킬 수 있는 것을 개시한다. 그러나, 이 특허는 또한, 전기영동 디스플레이에 사용되는 접착층에 요구되는 약 1010 Ω㎝ 의 부피 비저항을 달성하기 위해, 이 접근 방법의 채택시 큰 어려움이 있음을 알린다. 이 참고 문헌은, 도전성 필러의 부피 비저항이, 최종 혼합물의 의도된 부피 비저항의 차수보다 약 2 차 정도 낮으면 안된다는 것을 더 알리고, 또한 이는, 약 109 내지 약 1011 Ω㎝ 범위 내의 부피 비저항을 갖는 접착층이, 적어도 약 5×1011 Ω㎝ 의 부피 비저항을 갖는 접착제 물질과, 적어도 약 107 Ω㎝ 의 부피 비저항을 갖는 필러의 혼합물에 의해서만 달성될 수도 있다고 주장한다.
유전체 물질에 혼합될 수 있는 대부분의 도전성 필러들은, 투명하지 않고, 디스플레이 셀 구조 및 중합체층(들)용 조성물에 균일하게 분산되도록 장황한 연마 (grinding) 또는 밀링을 요구한다. 또한, 필러 입자들의 집합체는, 열등한 이미지 균일성, 얼룩 (mottling), 또는 가끔 디스플레이 단락 (short circuit) 과 같은 바람직하지 않은 영향을 초래할 수도 있다.
마이크로컵-기반 전기영동 디스플레이의 경우에, 마이크로컵 구조 또는 전극 보호층(들)의 조성물에 도전성 필러 입자들을 혼합하는 것은, 마이크로컵의 제조시 문제점을 초래하는 경향이 있다. 결함이 있는 마이크로컵은, 마이크로컵 형성 공정 (예를 들어, 마이크로엠보싱 또는 포토리소그래피 노광) 동안, 불충분하거나 불균일한 정도의 광노광으로부터 기인될 수도 있다. 더욱이, 필러 입자들의 입자 사이즈가 이 입자들을 포함하는 층의 두께 또는 표면 거칠기의 정도에 비해 상 대적으로 큰 경우, 특히 도전성 필러의 경도가 사용된 심 재료 (shim material) 또는 도체 필름의 경도보다 크면, 엠보싱하는 동안, 엠보싱 이음새 또는 (ITO/PET 와 같은) 도체 필름 상에 손상이 관찰될 수도 있다.
종래에는, 상호 연결 또는 삼투 네트워크 (percolation network) 를 형성하기 위해, 저 저항 필러들 (금속 산화물 및 폴리에테르 블록 아미드 엘라스토머와 같은) 이 중합체 조성물에 첨가되어, 중합체 조성물로부터 형성된 중합체 구조의 부피 비저항이 감소되게 된다. 그러나 이 접근 방법에서, 상호 연결 또는 삼투 네트워크는 항상, 분산 상 (dispersed phase) 과 같이 저 저항 필러를 갖는 2-상 시스템이다. 광학적으로, 2-상 시스템은, 종종 증가된 불투명도와 같이 중합체 구조의 양상 (appearnace) 의 변화를 초래한다. 저 저항 필러가 잘 분산되지 않으면, 형성된 중합체 구조는 어두운 컬러를 나타낸다. 더욱이, 삼투 네트워크에 기초한 시스템은, 종종, 삼투 임계치에 근접하지만 그보다 높은 저 저항 필러의 로딩 (loading) 을 요구하고, 이 스테이지에서, 필러 입자들은 서로 접촉하기에 충분히 근접하지만, 시스템의 저항을 좌우할 정도로 충분히 근접하지는 않는다. 그 결과, 시스템의 저항은, 연속상 (continuous phase) 의 저항으로부터 분산상 (dispersed phase) 의 저항으로의 급격한 전이를 경험한다. 실제로, 일관성 있는 전기적 특성의 정확히 원하는 레벨을 달성하도록, 이러한 시스템을 체계화하는 것은, 시스템의 성공이, 필러 입자의 집합체 구조와 정확한 로딩, 및 필러 물질에 수반되는 불순물의 양과 같은 다양한 인자들에 의존하기 때문에 어려울 수 있다.
발명의 개요
본 발명은 디스플레이 디바이스의 성능을 개선하기 위한 디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)의 조성물에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 전기영동 디스플레이의 성능은, 극성 올리고머 또는 중합 물질을 포함하는 조성물로부터 디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)을 형성함으로써, 개선될 수도 있다는 것을 발견하였다. 이러한 극성 올리고머 또는 중합 물질은, 니트로기 (-NO2), 수산기 (-OH), 카르복실기 (-COO), 알콕시기 (-OR, 여기서 R 은 알킬기), 할로 (예를 들어, 플루오로, 클로로, 브로모 또는 요오도), 시아노 (-CN), 설포네이트 (-SO3) 등과 같은 기들 중 적어도 하나를 갖는 올리고머 또는 중합체로 구성된 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 극성 올리고머 또는 중합 물질은, 조성물 내에서 다른 성분과 융화성이 있어야 하고, 단순한 혼합에 의해 쉽게 제조될 수 있다.
극성 올리고머 또는 중합 물질의 유리 전이 온도는, 바람직하게 약 100℃ 미만이고, 더 바람직하게는 약 60℃ 미만이다. 극성 올리고머 물질에 있어서, 유리 전이 온도는, 용매 증발, 경화 등과 같은 공정 이후의 이 물질의 유리 전이 온도를 언급한다는 것이 주목된다.
이 조성물로부터 형성된 디스플레이 셀 구조 및 전극 보호층(들)은, 바람직하게 80 돌턴 분자량 당 약 1 가교결합점 미만의 평균 가교결합 밀도를 갖고, 그리고 더 바람직하게는 120 돌턴 분자량 당 약 1 가교결합점 미만의 평균 가교결합 밀도를 갖는다.
극성 올리고머 또는 중합 물질의 농도는, 조성물 내에서 적어도 약 1 중량%, 바람직하게는 적어도 약 3 중량%, 및 가장 바람직하게는 적어도 약 10 중량% 일 수도 있다.
이러한 조성물에서, 전기영동 유체의 비저항의 약 1/1000 내지 약 100 배의 의도된 비저항을 갖는 디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)이 달성될 수도 있다.
디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)의 비저항은, 약 107 내지 1012 Ω㎝ 의 범위 내에 있을 수도 있고, 이에 따라 양호한 전기적 절연 특성을 제공하게 된다.
본 발명의 제 1 양태는, 디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)의 형성을 위한 전술한 바와 같은 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 제 2 양태는, 전기영동 디스플레이의 성능을 개선하는 방법에 관한 것이고, 이 방법은 전술한 바와 같은 조성물로부터 디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 3 양태는, 전술한 바와 같은 조성물로부터 형성된 디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)을 포함하는 전기영동 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명은, 본 출원의 배경 부분에서 소개된 문제점들에 대한 해결책을 제공한다. 먼저, 본 발명은, 선명한 디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)을 생성하는 1-상 시스템을 포함한다. 디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호 층(들)의 저항은, 조성물 내의 극성 올리고머 또는 중합 물질의 농도와 선형 관계를 갖고, 이에 따라, 형성된 디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)의 전기적 저항을 미세 조정의 용이성, 일관성 및 재현성을 보장하게 된다. 두 번째로, 디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)의 전기적 저항은, 전기영동 유체의 저항과 동일하거나 낮은 범위 내에서 제어될 수도 있고, 이에 따라 역 바이어스 문제를 제거하고, 인가된 전압의 유효성을 증가시킨다. 더욱이, 본 발명은, 사전-구동 파형 접근 방법을 포함하는 다른 접근 방법보다 우수하고, 그에 따라, 제조 중에 보다 높은 공정 오차를 야기하는 역 바이어스를 일괄적으로 (batch-consistent) 제거하게 된다. 역 바이어스가 없으면, 훨씬 더 간단한 구동 파형이 디스플레이 업데이트 갱신율을 증가시키는데 사용될 수 있다. 보다 높은 유효 전압에 있어서, 고 스위칭율이 또한 달성될 수 있다. 보다 중요하게는, 본 발명의 조성물은 혼합하기가 쉽고 다양한 디스플레이 애플리케이션에 적합하다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 역 바이어스 현상을 도시한다.
도 2a 및 도 2b 는 마이크로컵 기술에 의해 제조된 전기영동 디스플레이 셀의 개략도이다.
도 3 은 본 실시예에서 사용된 구동 파형 (20 V 및 0.1 Hz) 을 나타낸다.
도 4 는 실시예 1 의 EPD 샘플의 역 바이어스의 부재를 나타낸다.
도 5 는 실시예 3 (비교예) 의 EPD 샘플의 역 바이어스를 나타낸다.
발명의 상세한 설명
정의
본 명세서에서 정의되지 않은 경우, 모든 기술 용어들은 당업자에 의해 통상적으로 사용되고 이해되는 것으로서 종래의 정의에 따라 여기에 사용된다.
"마이크로컵" 이라는 용어는, 미국특허 제 6,930,818 호에 개시된 바와 같이, 마이크로엠보싱 또는 포토리소그래피 공정과 같은 방법에 의해 생성될 수 있는 컵 형상의 만입부 (indentation) 이며, 이 특허는 본 명세서에 참조로서 완전히 포함되어 있다.
"마이크로컵" 이라는 용어는, 본 발명의 특정 실시형태를 예시하는데 사용되며, 본 발명이, 마이크로컵-기반 디스플레이 셀, 파티션 타입 디스플레이 셀 (M.A. Hopper 및 V. Novotny, IEEE Trans. Electr. Dev., 26(8):1148-1152(1979) 참조), 마이크로캡슐 타입 디스플레이 셀 (미국특허 제 5,961,804 호 및 제 5,930,026 호), 및 마이크로채널 타입 디스플레이 셀 (미국특허 제 3,612,758 호) 을 포함하여 모든 타입의 전기영동 디스플레이 셀에 적용될 수 있지만, 이것에 한정되지는 않는다.
더욱이, 본 발명의 실용성은 전기영동 디스플레이에 한정되지는 않는다. 또한, 본 발명은, 디스플레이 디바이스가 전기적 경로에 유전체층을 갖고, 이 유전체층의 저항을 낮춤으로써 디스플레이 디바이스의 성능을 개선할 수 있는 한, 다른 타입의 디스플레이 디바이스의 디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)에 적용될 수 있다. 이러한 디스플레이 디바이스의 예로는 액정 표시 장치가 포함된다.
"프라이머층" 또는 "결합층" 이라는 용어는, 본 발명의 일부 특정 실시형태에서 언급되며, 또한 본 발명이, 상세하게 언급된 프라이머층 또는 결합층 뿐 아니라 디스플레이 디바이스의 밀봉층, 접착층, 절연층, 기판층 또는 다른 유사한 유전체층에 적용 가능하다는 것이 이해된다. 이들 모든 층들은, 본 출원에서 "전극 보호층" 또는 "유전체층" 으로서 총괄적으로 언급된다.
"디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)" 과 같이, 설명에서 언급된 "및/또는" 이라는 용어는, 설명된 특정 특징이 디스플레이 셀 구조 또는 전극 보호층(들)에 개별적으로 적용되거나 둘 다에 적용되는 것을 의미하는 것이다.
"전극 보호층(들)" 이라는 용어는, 특정 특징이 하나 이상의 전극 보호층들에 적용되는 것을 의미하는 것이다. 또한, 이 정의는 "유전체층(들)" 과 같은 표현에 적용된다.
"Dmax" 이라는 용어는, 디스플레이의 최대 달성가능한 광학 밀도를 가리킨다.
"Dmin" 이라는 용어는, 디스플레이의 최소 달성가능한 광학 밀도를 가리킨다.
"콘트라스트 비" 라는 용어는, Dmax 상태의 반사율 대비 Dmin 상태의 반사율 (반사광의 %) 의 비율를 가리킨다.
"저 비저항" 이라는 용어는, 전기영동 유체 비저항의 최대 100 배의 비저항 또는 1012 Ω㎝ 미만의 비저항을 가리킨다. 저 비저항은 영구적인 벌크 특성이 다.
도 2a 및 도 2b 는, 국제특허 공보 제 WO 01/67170 에 기재된 바와 같은, 마이크로컵 기술에 의해 제조된 통상적인 디스플레이 셀을 도시한다. 마이크로컵-기반 디스플레이 셀 (20) 은, 제 1 전극층 (21) 과 제 2 전극층 (22) 사이에 개재된다.
도 2a 및 도 2b 에서 도시된 바와 같이, 디스플레이 셀 (20) 과 제 2 전극층 (22) 사이에 선택적으로 박막층 (thin layer; 23) 이 존재된다. 이 박막층 (23) 은, 디스플레이 셀 (20) 과 제 2 전극층 (22) 사이의 접착력을 개선하는데 유용한 프라이머층일 수도 있다. 대안적으로, 디스플레이 셀이 엠보싱 공정으로 제조된다면, 박막층 (23) 은 (도 2b 에 도시된 바와 같은) 디스플레이 셀 물질의 박막층일 수도 있다.
통상, 프라이머층의 두께는, 약 0.1 내지 5 미크론, 바람직하게 약 0.1 내지 1 미크론의 범위 내에 있다.
디스플레이 셀 (20) 은, 전기영동 유체로 충진되고, 디스플레이 셀의 개방 측 상의 밀봉층 (24) 으로 밀봉된다. 제 1 전극층 (21) 은, 밀봉된 디스플레이 셀, 바람직하게는 접착층 (25) 위에 적층된다.
일 실시형태에 있어서, 마이크로컵-기반 전기영동 디스플레이는, 제 1 전극층 (21) 으로부터 보여질 수도 있다. 이 경우에, 제 1 전극층 (21), 밀봉층 (24) 및 선택적인 접착층 (25) 이 투명해야 한다. 다른 실시형태에 있어서, 마이크로컵-기반 전기영동 디스플레이는, 제 2 전극층 (22) 으로부터 보여질 수도 있 다. 이 경우에, 제 2 전극층 (22), 프라이머층 (23) 및 디스플레이 셀 층이 투명해야 한다.
평면 정렬 스위칭 (In-Plane Switching: IPS) EPD 의 경우에, 전극층들 중 하나 (21 또는 22) 가 절연층으로 대체된다.
디스플레이 셀 구조 (예를 들어, 마이크로컵) 는, 국제특허 공보 제 WO 01/67170 에 개시된 바와 같이, 마이크로엠보싱 또는 포토리소그래피에 의해 제조될 수도 있다. 마이크로엠보싱 공정에서, 제 2 전극층 (22) 의 도체측 위에 엠보싱 조성물 (embossable composition) 이 코팅되고, 마이크로컵 어레이를 생성하기 위한 압력 하에서 엠보싱된다. 몰드 이형성 (mold release property) 을 개선하기 위해서, 전극층과 셀 구조 사이의 접착력을 증가시키기 위한 엠보싱 조성물을 코팅하기 전에, 도체층이, 얇은 프라이머층 (23) 으로 사전 처리될 수도 있다.
본 발명에 있어서, 엠보싱 조성물은 극성 올리고머 또는 중합 물질을 함유한다. 이러한 극성 올리고머 또는 중합 물질은, 니트로기 (-NO2), 수산기 (-OH), 카르복실기 (-COO), 알콕시기 (-OR, 여기서 R은 알킬기), 할로 (예를 들어, 플루오로, 클로로, 브로모 또는 요오도), 시아노 (-CN), 설포네이트 (-SO3) 등과 같은 기들 중 적어도 하나를 갖는 올리고머 또는 중합체로 구성된 그룹에서 선택될 수도 있다.
극성 올리고머 물질의 유리 전이 온도는, 바람직하게 약 100℃ 미만이고, 더 바람직하게는 약 60℃ 미만이다.
이 조성물로부터 형성된 디스플레이 셀 구조 및 전극 보호층들은, 바람직하게는 80 돌턴 분자량 당 약 1 가교결합점 미만의 평균 가교결합 밀도를 갖고, 더 바람직하게는 120 돌턴 분자량 당 약 1 가교결합점 미만의 평균 가교결합 밀도를 갖는다. 적절한 가교결합 밀도는, 조성물 내에 상이한 관능성 분자량 (functional molecular weight) 의 극성 올리고머 또는 중합 물질을 혼합함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 고 관능성 분자량을 갖는 극성 올리고머 또는 중합 물질은, 원하는 가교결합 밀도를 달성하기 위해서, 저 관능성 분자량을 갖는 다른 극성 올리고머 또는 중합 물질과 혼합될 수도 있다.
적절한 극성 올리고머 또는 중합 물질의 예로는, 폴리하이드록시 관능화된 폴리에스테르 아크릴레이트류 (BDE 1025, Bomar Specialties Co, Winsted, CT 와 같음), 또는, 에톡시화된 노닐 페놀 아크릴레이트 (예를 들어, SR504, Sartomer 사), 에톡시화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (예를 들어, SR9035, Sartomer 사) 또는 에톡시화된 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 (예를 들어, SR494, Sartomer 사) 와 같은 알콕시화된 아크릴레이트류를 포함할 수도 있지만, 이것에 한정되지는 않는다.
극성 올리고머 또는 중합 물질은, 조성물 내에서 다른 성분과 융화성이 있고, 단순한 혼합에 의해 쉽게 제조될 수 있다.
조성물에서, 극성 올리고머 또는 중합 물질의 중량 퍼센트는, 적어도 약 1%, 바람직하게 적어도 약 3%, 더 바람직하게는 적어도 약 10% 일 수도 있다.
이러한 조성물에 있어서, 전기영동 유체의 약 1/1000 배 내지 약 100 배의 의도된 비저항을 갖는 디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)이 달성될 수도 있다. 디스플레이 셀 구조 및/또는 전극 보호층(들)은, 약 107 내지 약 1012Ω㎝ 의 의도된 비저항을 가질 수도 있다. 실제로, 마이크로컵 구조의 하부가 두꺼워질수록, 전기적 저항이 낮아지는 것이 요구된다.
또한, 본 발명의 엠보싱 조성물에서, 마이크로컵의 허용 가능한 가교결합 밀도 및 양호한 기계적 강도를 보장하기 위해, 다-관능 모노머 또는 올리고머가 추가될 수도 있다. 특히, 이것은, 엠보싱하는 동안, 몰드의 이형 (releasing) 및 디스플레이 셀 구조의 기계적 특성에 중요하다. 바람직한 고 유리 전이 온도를 갖는, 이러한 다-관능 모노머 및 올리고머는, 요구되는 기계적 특성과 표면 특성을 달성하고, 디스플레이 셀 구조의 수명을 보장하기 위해서, 엠보싱 조성물 내에서 극성 올리고머 또는 중합 물질의 낮은 유리 전이 온도를 보상하는데 사용될 수 있다. 유용한 다관능 모노머 및 올리고머는, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (HDDA, UCB 사에 의해 공급됨), 5 관능 (pentafunctional) 모노머 (SR399, Sartomer 사), 우레탄 디아크릴레이트 (CN983, Sartomer 사), 폴리에스테르 헥사-아크릴레이트 (EB830, UCB 사) 등을 포함하지만, 이것에 한정되지는 않는다. 통상, 이러한 다관능 모노머 또는 올리고머의 10% 초과분이 조성물에 첨가될 수도 있다.
선택적으로, 이형제가, 엠보싱 공정 동안 또는 그 후에 양호한 몰드 이형을 확보하기 위해서, 엠보싱 조성물 내에 첨가된다. 이러한 이형제는, 바람직하게 는 약 0.01% 내지 약 5% 의 농도의 실리콘 계면활성제 (예를 들어, Silwet), 실리콘 아크릴레이트 등과 같은 실리콘 관능화된 작은 분자, 올리고머 및 중합체를 포함할 수 있지만, 이것에 한정되지는 않는다.
존재한다면, 프라이머층의 조성물은, 프라이머층이 경화 후에 엠보싱 조성물 또는 마이크로컵 물질과 적어도 부분적으로 융화성이 있다. 실제로, 프라이머층의 조성물은 엠보싱 조성물과 동일할 수도 있다. 그러므로, 디스플레이의 프라이머층 (23) 은 또한 디스플레이 셀 구조를 위한 전술한 바와 같은 조성물로부터 형성될 수도 있다.
선택적으로, 접착 촉매제 (adhesion promoter) 가, 도전성 기판과 마이크로컵 구조에 대한 양호한 접착력을 보장하기 위해, 프라이머층 조성물에 첨가될 수 있다. 이러한 접착 촉매제는, 바람직하게 약 0.1% 내지 약 15% 농도의, 카르복시화 아크릴레이트, 하이드록시화 아크릴레이트, 금속 아크릴레이트 등을 포함할 수도 있지만, 이것에 한정되지는 않는다.
선택적으로, UV 경화 공정이 요구된다면, UV 경화 동안, 광-개시제가 또한 프라이머층 및/또는 엠보싱 조성물 내에 첨가될 수도 있다.
바람직하게는, 엠보싱 조성물이 용매 없이 포뮬레이팅된다 (formulated). 그러나, 약 5% 미만의 농도의 MEK 등과 같은 용매가 사용될 수도 있다.
고체 성분을 완전히 용해시키기 위해서, 먼저, 고체가 조성물 내에서 액체 성분과 혼합된다. 필요한 경우, 용매가 첨가될 수도 있다. 초음파 분해 (sonication) 가, 고체 성분의 용해를 용이하게 하는데 사용될 수도 있다.
통상, 마이크로엠보싱 공정은, 엠보싱 조성물의 유리 전이 온도보다 높은 온도에서 수행된다. 가열된 메일 몰드 (male mold) 또는 몰드의 프레스에 반대되는 가열된 하우징이, 마이크로엠보싱 온도 및 압력을 제어하는데 사용될 수도 있다.
몰드는, 엠보싱 조성물이 마이크로컵 (20) 의 어레이를 드러내기 위해 경화되는 동안 또는 그 후에 이형된다. 엠보싱 조성물의 경화는, 냉각, 방사 또는 열에 의한 가교-결합과 같은 메커니즘에 의해 이루어질 수도 있다. 엠보싱 조성물의 경화가 UV 조사에 의해 이루어진다면, UV 는 투명한 도체층을 통해 엠보싱 조성물 위에 조사될 수도 있다. 한편으로, UV 램프가, 몰드 내에 배치될 수도 있다. 이 경우에, 사전-패터닝된 메일 몰드를 통해 엠보싱 조성물 위로 자외선 광이 조사될 수 있도록, 몰드가 투명해야 한다.
마이크로컵이 전기영동 유체로 충진되 후, 미국특허 출원 제 09/518,488 호에 개시된 임의의 방법에 의해 밀봉될 수도 있는데, 이들 모두는 본 명세서의 참조로서 모두 포함되어 있다. 요약하면, 전기영동 유체로 충진된 마이크로컵-기반 셀은, 중합체 밀봉층으로 밀봉되고, 중합체 밀봉층은 밀봉 조성물로부터 형성될 수도 있다. 밀봉 조성물은, 디스플레이 셀 구조용으로 전술한 엠보싱 조성물과 동일할 수도 있다. 바람직하게는, 밀봉 조성물은, 전기영동 유체보다 낮은 비중 (specific gravity) 을 갖는다. 또한, 바람직하게는, 밀봉 조성물은, 전기영동 유체와 혼화될 수 없다.
일 방법에 있어서, 밀봉은 충진 이전 및 이후에, 전기영동 유체 내에 밀봉 조성물을 분산시킴으로써 달성되고, 밀봉 조성물은 전기영동 유체의 표면 상에 상청층 (supernatant) 을 형성하고, 그 후, 중합체 밀봉층은 용매 증발, 계면 반응, 습기, 열, 방사 또는 이들 경화 메커니즘의 일부 조합에 의해 경화된다. 또 다른 방법에 있어서, 밀봉은, 밀봉 조성물을 이용하여 전기영동 유체를 오버코팅함으로써 달성되고, 이어서 밀봉은, 용매 증발, 계면 반응, 습기, 열, 방사 또는 이들 경화 메커니즘의 일부 조합에 의해 밀봉 조성물을 경화시킴으로써 달성된다. 2 가지 방법에 있어서, 중합체 밀봉층은 인시츄 (in situ) 로 경화된다.
마지막으로, 밀봉된 마이크로컵은, 접착층 (25) 으로 사전-코팅될 수도 있는 제 1 전극층 (21) 과 함께 적층된다. 또한, 본 발명의 조성물이, 접착층을 형성하는데 사용될 수도 있음이 주목된다.
또한, 본 발명의 조성물은, 디스플레이 디바이스에서 결합층에 유용된다. "결합층" 이라는 용어는, 백플레인 상부에 인쇄, 코팅 또는 적층된 층을 가리킨다. 백플레인은, 인쇄 회로 기판 (PCB), 연성 인쇄 회로 기판 (FPC), 박막 트랜지스터 (TFT) 백플레인, 연성 인쇄 전자 백플레인 (flexible printed electronic backplane) 등일 수도 있다. 현재, 디스플레이 패널이 백플레인과 결합되기 전에, 평활한 표면을 확보하여 디스플레이 패널이 백플레인 위에 단단하고 안전하게 적층될 수도 있도록, 먼저 백플레인이 처리되어야 한다. 통상, 평활한 백플레인 표면을 생성하기 위해서, 백플레인의 표면 상에 갭 (gap) 또는 틈 (crevice) 이 폴리(에폭시) 또는 포토레지스트와 같은 물질로 충진된다. 또한, 일부 경우에, 연마가 필요하다. 이들 단계는, 비용이 많이 필요할 뿐 아니라, 노동 집약적이 다.
그러나 이들 단계는, 본 발명을 사용함으로써 완전히 제거될 수 있다. 예를 들어, 평활한 백플레인 표면은, 울퉁불퉁한 백플레인 표면 상부에 본 발명의 조성물을 인쇄 또는 코팅하고, 뒤이어 조성물을 경화시킴으로써, 달성될 수도 있다. 백플레인 표면 상의 조성물의 평탄한 분포를 확보하기 위해, 경화 전에, 이형층이 코팅된 조성물 상부에 (바람직하게는 가압 하에서) 배치될 수도 있고, 이 이형층은 경화 후에 제거된다.
결합층은, 2 개의 구동 전극들 사이에서 부가적인 유전체층으로서 역할을 한다. 이 여분의 층이, 낮은 전기 저항을 갖기 때문에, 그것은 전기영동 분산 상에 대한 유효 전압의 손실 또는 감소를 방지한다. 더욱이, 저 저항 물질은, 코팅 두께 오차 및 그에 따른 공정 윈도우 (process window) 을 확장할 수 있다.
또한, (경화 전에) 액체 형태인 조성물은, 백플레인의 표면 상에 깊은 갭 또는 작은 틈에 도달할 수도 있다. 저 비저항과 함께, 이 특성은, 인접한 전극에 의해 생성되는 전계가, 충진된 갭 바로 위의 전기영동 분산액에 도달하도록 한다. 그 결과, 갭 영역의 스위칭 성능은, 세그먼트 전극을 갖는 영역의 스위칭 성능과 유사할 수 있다. 스위칭 동안, 갭 영역이 더 이상 비활성 상태가 아니기 때문에, 뚜렷하고 선명한 이미지가 달성될 수 있다.
또한, 백플레인 표면 상부에, 경화된 조성물 층을 적층하는 것이 가능하다.
결합층은, 15㎛ 까지의 두께, 바람직하게 10㎛ 까지의 두께를 가질 수도 있다.
또한, 본 발명의 조성물이 착색될 수도 있다. 컬러는, 조성물에 안료 또는 염료를 용해시키거나 분산시킴으로써 달성될 수도 있다. 결합층의 경우에, 상이한 컬러의 조성물이, 희망에 따라 상이한 영역에서 백플레인의 표면에 적용될 수도 있다. 한편으로, 상이한 컬러의 경화된 조성물의 층들이, 상이한 영역 위에 적층될 수도 있다.
실시예
다음의 실시예들은, 당업자가 본 발명을 더욱 명확하게 이해하고 수행할 수 있도록 하기 위해 제공된다. 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 단지 그들의 예시적이고 대표적인 것으로 고려되어야 한다.
제조 1
반응형 보호 콜로이드 R f - 아민의 합성
Figure 112008020820363-PCT00001
17.8 g 의 Krytox® 메틸 에스테르 (DuPont, MW=약 1780, g=약 10) 를, 12 g 의 1,1,2-트리클로로트리플루오로에탄 (Aldrich) 및 1.5 g 의 α,α,α-트리플루오로톨루엔 (Aldrich) 을 함유하는 용매 혼합물에 용해시켰다. 그 결과의 용액을, 2 g 의 α,α,α-트리플루오로톨루엔 내에 7.3 g 의 트리스 (2-아미노에틸) 아민 (Aldrich) 및 30 g 의 1,1,2-트리클로로트리플루오로에탄을 함유하는 용액에, 2 시간 동안 상온에서 휘저으면서 한 방울씩 첨가시켰다. 이어서, 이 혼합물을 약 8 시간 동안 더 휘저어서, 반응이 완료되도록 하였다. 비가공 처리된 생성물의 IR 스펙트럼은, 1780 cm- 1 에서 메틸 에스테르에 대해서 C=0 진동이 나타나지 않고, 1695 cm- 1 에서 아미드 생성물에 대해서 C=0 진동이 나타남을 분명하게 보였다. 용매를, 회전식 증발 (rotary evaporation) 한 다음, 100 ℃에서 4-6 시간 동안 진공 스트리핑 (vacuum stripping) 에 의해 제거하였다. 이어서, 비가공 처리된 생성물을, 50 mL 의 PFS2 용매 (Solvay Solexis 사로부터 퍼플루오로폴리에테르) 에 용해시키고, 20 mL 의 에틸 아세테이트로 세 번 추출한 다음, 건조시켜, HT-200 에서 우수한 용해도를 보이는 17 g 의 정제된 생성물 (Rf-아민 1900) 을 산출하였다.
Rf-아민 4900 (g = 약 30), Rf-아민 2000 (g = 약 11), Rf-아민 800 (g = 약 4) 및 Rf-아민 650 (g = 약 3) 과 같은 상이한 분자량을 갖는 다른 반응성 Rf-아민이, 동일한 절차를 따라 합성되었다. 또한, Krytox® 메틸 에스테르가 CF3CF2CF2COOCH3 (SynQuest Labs 으로부터의 Alachua) 로 대체된 것을 제외하고, Rf-아민 350 이 동일한 절차에 의해 제조되었다.
제조 2
HT 200 에서 안료의 마이크로캡슐화
8.93 g 의 Desmodur®N3400 지방족 폴리이소시아네이트 (Bayer AG 사) 를 4.75ｇ의 아세톤 (99.9%, Burdick & Jackson 사) 에 용해시켰고, 상온에서 회전-고정 균질기 (rotor stator homogenizer)(IKA ULTRA-TURRAX T25, IKA WORKS) 로, 10초 동안 균질화하였다. 그 결과의 용액에, 13.61 g 의 TiO2 (R706, DuPont 사) 가 첨가되었고, 2 분 동안 균질화하였다. 이렇게 형성된 TiO2 분산액에, 1.42 g 의 1,5-펜탄디올 (BASF), 0.30 g 의 트리에탄올아민 (99%, Dow), 2.75 g 의 폴리프로필렌 옥사이드 (MW=725, Aldrich 사), 및 1.25 g 의 아세톤을 함유하는 용액을 첨가시켰고, 30 초 동안 균질화하였다. 이어서, 아세톤에 0.37 g 의 2% 디부틸틴 디로우레이트 (Aldrich 사) 용액을 첨가시켰고, 1 분 30 초 동안 균질화하였다. 최종 단계에서, (전술한 제조 1 에 따라 제조된) 2.25 g 의 Rf-아민 4900 을 함유하는 50 g 의 HT-200 (Solvay Solexis) 을 첨가시켰고, 4 분 동안 균질화하였다. 이어서, 그 결과의 마이크로입자 분산액을, 80 ℃ 에서 밤새 가열하였고, 낮은 전단응력 (shear) 하에서 교반하였고, 그 뒤에 마이크로입자들을 경화하였다.
이어서, HT-200 에 10 중량% 의 제조된 마이크로캡슐화 TiO2 입자 및 3.3 중량% 의 흑색 안료를 첨가시킴으로써, 전기영동 분산액을 제조하였다.
실시예 1
Ⅰ. 프라이머층이 코팅된 도체 필름의 제조
4.004 g 의 Irostic S 9815-18 폴리우레탄 (Huntsman Auburn Hills, MI), 0.554 g 의 BDE 1025 수지상 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머 (Bomar Specialties Co, Winsted, CT), 0.25 g 의 CD9050 단관능 (monofunctional) 애시드 에스테르 (Sartomer Company, Inc, Exton, PA), 0.096 g 의 광개시제 Sarcure SR1124 또는 ITX (Sartomer), 0.096 g 의 광개시제 Irgacure 369 (Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY), 45 g 의 2-부타논 (Aldrich, Milwaukee, WI), 40 g 의 n-부틸 아세테이트 (Aldrich) 및 10 g 의 씨클로헥사논 (Aldrich) 을 함유하는 프라이머 용액을, 모든 성분들이 완전히 용해될 때까지 혼합하였다.
이어서, 프라이머 용액을, T#3 삭감 바 (drawdown bar) 에 의해, 3 ㎜ 또는 5 ㎜ ITO/PET 필름 (CPFilms Inc, Martinsville, VA) 상에 코팅하였다. 코팅된 ITO 필름을, 80℃ 의 오븐에서 10 분 동안 건조시켰고, 이어서, 냉각하거나 최소 UV 도즈량 (dosage) 에 노출하여, 코팅 표면의 경화를 야기하였다.
Ⅱ. 프라이머층이 코팅된 도체 필름 상에 마이크로컵의 제조
10.5 g 의 에톡시레이티드 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 SR494 (Sartomer Company, Inc, Exton, PA), 21.65 g 의 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 SR502 (Sartomer), 10.5 g 의 폴리에스테르 헥사아크릴레이트 Ebecryl 830 (UCB Chemicals, Smyrna, GA), 4.93 g 의 아민 아크릴레이트 CN373 (Sartomer), 0.7 g 의 광개시제 Sarcure SR1124 (ITX, Sartomer), 0.1 g 의 광개시제 Irgacure 369 (Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY), 0.12 g 의 광개시제 Chivacure BMS (Chitec Chemical Co, Taiwan, China), 1.5 g 폴리에테르 실록산 코폴리머 Silwet L-7210 (GE Silicone) 및 1.5 g 실리콘 아크릴레이트 Tego Rad 2200N 을 함유하는 마이크로컵 용액을, 13" 의 롤 페이스 (US Stoneware, Inc.) 를 갖는 2-Tier Jar Mil 상에서, 모든 성분들이 완전히 용해될 때까지 완전히 혼합시 켰다. 이어서, 마이크로컵 용액을 울트라소닉 탱크에서 1 시간 동안 디버블링 (debubbling) 시켰다.
마이크로컵 용액을, 110㎛ (길이) × 110㎛ (폭) × 25㎛ (깊이) × 11㎛ (마이크로컵들 사이의 파티션 벽의 상부 표면의 폭) 마이크로컵 어레이에 대한 8"×8" 전기 주조된 Ni 메일 몰드 위에, 천천히 코팅시켰다. 플라스틱 블레이드가, 유체의 초과분을 제거하고, 그것을 Ni 몰드의 "밸리" 안으로 천천히 밀어 넣는데 사용되었다. 250°F 의 롤러에 온도와 1 ㎝/초의 적층 속도로 미리 설정된 Hot Roll Laminator (Chemlnstrument, Fairfield, Ohio) 를 사용하여, 코팅된 Ni 몰드를, 65℃ 의 오븐에서 5 분 동안 가열하였고, 프라이머층을 Ni 몰드에 대면시키면서, 위 단계 Ⅰ 에서 제조된 프라이머층이 코팅된 ITO/PET 필름에 적층시켰다. 롤 압력을 80psi 로 설정하였다. 샘플이 라미네이터로부터 롤 아웃 되자마자 패널을 경화시키기 위해, 필터 유리가 없는 모델 LS-218CB 장파/단파 UV 램프를 사용하였다. 이어서, 약 30 도의 박리 각으로, Ni 몰드로부터 ITO/PET 필름을 박리하여, ITO/PET 상에 8"×8" 마이크로컵 어레이를 생성하였다. 몰드로부터의 마이크로컵 어레이의 만족스러운 이형이 관찰되었다. 이어서, 얻어진 마이크로컵 어레이를, 1.0 J/㎠ 의 UV 도즈량으로 UV 컨베이어 (Dbulb) 경화 시스템 (DDU, Los Angles, CA) 에서, 추가적으로 사후-경화시켰다.
Ⅲ. 마이크로컵 충진 및 밀봉
제조 2 로부터 제조된 전기영동 유체를, #O 삭감 바를 사용하여 위 단계 Ⅱ 로부터 제조된 마이크로컵에 충진하였다. 이어서, 독터 블레이드를 사용하여, 충진된 마이크로컵을, 11.9 (건조) 중량부의 폴리우레탄 lrostic S-9815-15 (Huntsman, Auburn Hills, MI), 2.1 중량부의 우레탄 디아크릴레이트 CN983 (Sartomer Company, Inc, Exton, PA), 0.1 중량부의 광개시제 lrgacure 907 (Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY), 40.8 중량부의 MEK, 40.8 중량부의 lPAc 및 4.3 중량부의 CHO (cyclohexanone) 를 함유하는 상부-밀봉/접착 용액으로 오버코팅시켰다. 밀봉층을, 1분 동안 공기-건조시키고, 80℃ 의 오븐에서 2 분 동안 가열하여, 충진된 마이크로컵 상에 이음새 없는 밀봉층을 형성하였다. 상부-밀봉된 마이크로컵을, 120℃ 의 온도, 20㎝/sec 의 선형속도에서, 라미네이터에 의해, 5㎜ ITO/PET 필름 바로 위에 적층하였다. 적층 후, 그 샘플을, 2.56 W/㎠ (0.856 J/㎠ 와 동일함) 의 UV 세기로, 10 ft/분의 속도로 UV 컨베이어를 통해 2 번 통과시킴으로써, 추가적으로 UV 경화되도록 하였다.
IV . 테스트
제조된 완성된 EPD 샘플이, 20V 및 0.1 Hz 의 역 바이어스 파형을 겪도록 하였고 (도 3 참조), 역 바이어스 전압이 검출되지 않았다 (도 4 참조). 도 4 는 20V 에서 구동하는 구형파 하에서의 샘플의 광학 반응을 나타낸다.
실시예 2
마이크로컵 용액에서 SR9035 을 SR502 으로 대체하는 것을 제외하고는, 실시예 1 의 절차를 따랐다.
얻어진 완전한 EPD 샘플은, 도 3 에 도시된 바와 같이, 동일한 20V 및 0.1 Hz 의 역 바이어스 파형을 겪었다. 또한, 이 경우에, 역 바이어스가 검출되지 않았다.
실시예 1 및 실시예 2 에서 제조된 모든 마이크로컵 필름들은, 우수한 기계적 강도 및 도체 기판과의 양호한 접착력을 나타냈다.
실시예 3 ( 비교예 )
프라이머층 용액과 마이크로컵 용액을 대체하는 것을 제외하고는, 실시예 1 의 절차를 따랐다. 프라이머층과 마이크로컵 용액을 다음과 같이 제조하였다:
프라이머층 용액:
1.42 g 의 lrostic S 9815-18 폴리우레탄 (Huntsman, Auburn Hills, MI), 2.22 g 의 CN983 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머 (Sartomer Company, Inc, Exton, PA), 1.11 g 의 Eb1290 헥사관능성 폴리우레탄 (UCB Chemicals, Smyrna, GA), 0.12 g 의 광개시제 Sarcure SR1124 (ITX Sartomer), 0.12 g 의 광개시제 lrgacure 369 (Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY), 0.05 g 의 광개시제 lrgacure 819 (Ciba Specialty Chemicals), 0.01 g 의 lrganox 1035 (Ciba Specialty Chemicals), 20 g 의 2-부탄온 (Aldrich, Milwaukee, WI), 45 g 의 n-부틸 아세테이트 (Aldrich) 및 30 g 의 사이클로헥산온 (Aldrich) 을 함유하는 프라이머층 용액을, 모든 성분들이 완전히 용해될 때까지 혼합시켰다.
마이크로컵 용액
35.33 g 의 비스페놀 A 에폭시 디아크릴레이트 Ebecry l600 (UCB Chemicals, Smyrna, GA), 45.94 g 의 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 SR399 (Sartomer Company, Inc, Exton, PA), 9.32 g 의 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 SR610 (Sartomer), 6.38 g 의 실리콘 헥사아크릴레이트 Ebecryl 1360 (UCB Chemical), 0.13 g 의 광개시제 lrgacure 819 (Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, NY), 1.99 g 의 광개시제 lrgacure 184 (Ciba Specialty Chemicals), 0.40 g 의 lrganox 1035 (Ciba Specialty Chemicals), 0.5 g 의 Tinuvin 770 (Ciba Specialty Chemicals) 및 10 g 의 아세톤 (Aldrich, Milwaukee, WI) 을 함유하는 마이크로컵 용액을, 13" 롤 페이스 (US Stoneware, Inc.) 를 갖는 2-Tier Jar Mill 상에서, 모든 성분들이 완전히 용해될 때까지 완전히 혼합시켰다. 이어서, 제조된 마이크로컵 용액을, 울트라소닉 탱크에서 1 시간 동안, 디버블링시켰다.
이 실시예에서 얻어진 완성된 EPD 샘플이, 도 3 에 도시된 바와 동일한 20V 및 0.1 Hz 역 바이어스 파형을 겪도록 하였다. 이 경우, 심한 역 바이어스가 검출되었다 (도 5 참조). 도 5 는 20V 에서 구동하는 구형파 하에서 샘플의 광학 반응을 나타낸다.
실시예 4
Ⅰ. 결합층이 코팅된 인쇄 회로 기판 ( PCB ) 의 제조
결합층 포뮬레이션을, 10.0 g 의 SR415 (에톡시화된 (20) 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, Sartomer Company, Inc) 및 0.05 g 의 lrgacure 500 (50% 의 벤조펜온 및 50% 의 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤의 혼합물, Ciba Specialty Chemicals) 을 혼합함으로써 제조하였다. 결합층 포뮬레이션의 점착도 및 고형분 함량 (solid content) 은, 각각 25℃ 에서, 225 센티푸아즈 및 100% 였다. PCB 기판을, MEK 및 이소프로필 알콜로 클리닝하였다. PCB 기판 상에서, 2 개 의 세그먼트 전극들 사이의 갭이, 30-40 ㎛ 깊이 및 150 ㎛ 폭으로 측정되었다. 결합층 포뮬레이션을, 백플레인의 일 에지 근처에서 시린지 (syringe) 에 의해 후막 후막 (厚膜) 의 스트립으로서 도포하였다. 롤 라미네이터 (EAGLE 35 GBC) 를 사용하여, UV50 이형 필름 (CPF films Inc.) 을, 5fpm 의 적층 속도로 상온에서, 상부에 배치하여 백플레인 위에 적층시켰다. 적층 방향은, 결합층 포뮬레이션과 에지로부터 반대의 에지로이다. 10ftm 의 컨베이어 속도로, 0.8J/㎠ (H bulb) 의 UV 세기를 갖는 UV 컨베이어 스테이션을 결합층을 경화하는데 사용하였다. 경화 후, UV50 이형 필름을 제거하였다.
Ⅱ. 결합층이 코팅된 PCB 상에 EPD 의 제조
실시예 1 에서 제조된 바와 같이, 충진 및 밀봉된 마이크로컵을 갖는 디스플레이 패널을, 결합층이 코팅된 PCB 의 상부 상에 적층하여 완전한 EPD 패널을 형성하였다.
Ⅲ. 비교예와 EPD 성능의 테스트
결합층이 코팅된 EPD 패널과 결합층이 코팅되지 않은 EPD 패널을 비교하기 위해, 상온 및 10℃ 에서 40V 의 구동 전압을 사용하여, 콘트라스트 비를 측정하였다. 차이점이 발견되지 않았다 (표 1 참조). 10℃ 에서, EPD 패널의 스위칭 성능에 있어서, 임의의 민감한 차이의 관찰을 위한 중간 응답 상태로 스위칭을 하기 위해서 짧은 펄스를 사용하였다.
표 1 : 상온 및 10℃ 에서, 결합층이 있는 EPD 와 결합층이 없는 EPD 의 콘트라스트 비
상온 성능
샘플 결합층 있음 결합층 없음
Dmin 0.63 0.64
Dmax 1.65 1.65
콘트라스트 비 10.47 10.23
10℃ 성능
샘플 결합층 있음 결합층 없음
Dmin 0.72 0.72
Dmax 1.37 1.37
콘트라스트 비 4.47 4.47
또한, 결합층 두께의 영향을 연구하였다. 그 결과, 상온 및 10℃ 에서, 9-10㎛ 두께의 결합층을 갖는 EPD 패널이, 결합층이 없는 EPD 패널과 유사한 콘트라스트 비 (40V) 를 갖는 것을 나타낸다 (표 2 참조).
표 2: EPD 의 콘트라스트 비에 대한 결합층의 상이한 두께의 영향
상온 성능
결합층 두께 9-10㎛ 6-7㎛ 4-5㎛ 2-3㎛ 컨트롤
Dmin 0.64 0.65 0.65 0.65 0.64
Dmax 1.7 1.69 1.68 1.69 1.68
콘트라스트 비 11.48 10.96 10.72 10.96 10.96
10℃ 성능
결합층 두께 9-10㎛ 6-7㎛ 4-5㎛ 2-3㎛ 컨트롤
Dmin 0.74 0.75 0.75 0.75 0.75
Dmax 1.39 1.41 1.4 1.41 1.44
콘트라스트 비 4.47 4.57 4.47 4.57 4.90
EPD 밑의, 베어 (bare) PCB 상에서, 2 개의 세그먼트 전극들 사이의 갭은 구동 동안 비활성 상태였고, 그 갭은, 스위칭 동안 그리고 스위칭된 이미지 상에 선명하게 보였다. 실질적으로 세그먼트 갭은, PCB 기판 상에 결합층을 추가하여 제거되었다. 세그먼트 갭은, 세그먼트 갭에 충진된 결합층의 저 비저항에 기인하여, 인접한 세그먼트 전극과 유사한 스위칭 성능을 나타냈다. 또한, 상이한 온도 및 습도와 같은, 상이한 스위칭 조건 하에서 크로스토크가 관찰되지 않았다.
본 발명은 그 구체적인 실시형태를 참고하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화가 이루어지고 균등물로 대체될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 많은 변형이 특정 환경, 재료, 구성, 프로세스, 프로세스 단계 또는 단계를 본 발명의 목적, 사상 및 범위로 채택할 수도 있다. 이러한 모든 변형은 여기에 첨부된 청구항의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (28)

  1. 디스플레이 셀들 또는 전극 보호층을 제조하기 위한 조성물로서,
    상기 조성물은, 약 100℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는 극성 올리고머 또는 중합 물질 (polymeric material) 을 포함하고, 그 결과의 상기 디스플레이 셀들 또는 전극 보호층은, 80 돌턴 분자량 당 약 1 가교결합점 미만의 평균 가교결합 밀도를 갖는, 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 극성 올리고머 또는 중합 물질은, 다음의 기들, 즉, 니트로기, 수산기, 카르복실기, 알콕시기, 할로, 시아노 또는 설포네이트 중 적어도 하나를 갖는 올리고머 또는 중합체 (polymer) 로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 전이 온도는 약 60℃ 미만인, 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가교결합 밀도는, 120 돌턴 분자량 당 약 1 가교결합점 미만인, 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 극성 올리고머 또는 중합체의 농도는, 적어도 약 1 중량% 인, 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 농도는 적어도 약 3 중량% 인, 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 농도는 적어도 약 10 중량% 인, 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 극성 올리고머 또는 중합 물질은, 폴리하이드록시 관능화된 폴리에스테르 아크릴레이트 또는 알콕시화 아크릴레이트인, 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    다-관능 (multi-functional) 모노머 또는 올리고머를 더 포함하는, 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    이형제를 더 포함하는, 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    접착 촉매제를 더 포함하는, 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    광개시제를 더 포함하는, 조성물.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물은 착색된, 조성물.
  14. 디스플레이 디바이스의 성능을 개선하는 방법으로서,
    약 100℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는 극성 올리고머 또는 중합 물질을 포함하는 조성물로부터, 디스플레이 셀들 또는 전극 보호층을 형성하는 단계를 포함하고,
    그 결과의 상기 디스플레이 셀들 또는 전극 보호층은, 80 돌턴 분자량 당 약 1 가교결합점 미만의 평균 가교결합 밀도를 갖는, 디스플레이 디바이스의 성능을 개선하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 극성 올리고머 또는 중합 물질은, 다음의 기들, 즉 니트로기, 수산기, 카르복실기, 알콕시기, 할로, 시아노 또는 설포네이트 중 적어도 하나를 갖는 올리고머 또는 중합체로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 디스플레이 디바이스의 성능을 개선하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 유리 전이 온도는 약 60℃ 미만인, 디스플레이 디바이스의 성능을 개선하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 가교결합 밀도는, 120 돌턴 분자량 당 약 1 가교결합점 미만인, 디스플레이 디바이스의 성능을 개선하는 방법.
  18. 디스플레이 디바이스로서,
    약 100℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는 극성 올리고머 또는 중합 물질을 포함하는 조성물로부터 형성된 디스플레이 셀들을 포함하고,
    상기 디스플레이 셀들은, 80 돌턴 분자량 당 약 1 가교결합점 미만의 평균 가교결합 밀도를 갖는, 디스플레이 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서,
    약 100℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는 극성 올리고머 또는 중합 물질을 포함하는 조성물로부터 형성된 전극 보호층을 더 포함하고,
    상기 전극 보호층은, 80 돌턴 분자량 당 약 1 가교결합점 미만의 평균 가교 결합 밀도를 갖는, 디스플레이 디바이스.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 디스플레이 셀들은, 약 107 Ω㎝ 내지 약 1012 Ω㎝ 범위 내의 비저항을 갖는, 디스플레이 디바이스.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 전극 보호층은, 약 107 Ω㎝ 내지 약 1012 Ω㎝ 범위 내의 비저항을 갖는, 디스플레이 디바이스.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 전극 보호층은, 프라이머층인, 디스플레이 디바이스.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 전극 보호층은, 밀봉층인, 디스플레이 디바이스.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 전극 보호층은, 접착층인, 디스플레이 디바이스.
  25. 제 19 항에 있어서,
    상기 전극 보호층은, 결합층 (tie layer) 인, 디스플레이 디바이스.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 결합층은, 상이한 컬러들의 영역들을 갖는, 디스플레이 디바이스.
  27. 제 18 항에 있어서,
    상기 디스플레이 디바이스는, 전기영동 디스플레이인, 디스플레이 디바이스.
  28. 제 18 항에 있어서,
    상기 디스플레이 디바이스는, 액정 표시 장치인, 디스플레이 디바이스.
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