KR20080081387A - 전기 영동 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전면 반사율이 향상된 전기 영동 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 전기 영동 표시 장치는 제1 기판, 제2 기판, 격벽 및 영상 표시층을 포함한다.
제1 기판은 전면 반사율을 향상시키는 복수의 오목 형상과 복수의 볼록 형상의 광학 패턴이 화소 단위로 형성된 투명한 재질의 제1 전극을 포함한다. 제2 기판은 제1 기판에 대향된 위치에 배치되며 제2 전극을 포함한다. 격벽은 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되어 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간을 구획한다. 그리고 영상 표시층은 제1 기판과 제2 기판 및 격벽에 의하여 형성되는 공간에 채워지며 제1 및 제2 전극에 의하여 형성되는 전계에 의하여 영상을 표시한다.

Description

전기 영동 표시 장치 및 그 제조 방법{ELECTROPHORETIC DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
도 1은 종래 전기 영동 표시 장치의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기 영동 표시 장치의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 박막 트랜지스터의 기판의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 전기 영동 표시 장치의 다른 예의 구조를 도시한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 2에 도시된 제1 기판의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6e, 도 7a 및 도 7b는 도 2에 도시된 제1 기판의 또 다른 예를 도시한 도면들이다.
도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 표시장치 제조방법의 각 공정을 설명하는 사시도 또는 단면도이다.
본 발명은 전기 영동 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 전면 반사율이 향상된 전기 영동 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전기 영동 표시 장치란 외부로부터 가해진 전계에 의해 착색된 미립자가 이동하는 전기 영동 현상을 이용하여 화상을 표시하는 장치를 말한다. 여기에서 전기 영동 현상이란, 대전된 미립자를 액체 속에 분산시킨 분산계에 전계를 인가하는 경우에 대전된 미립자가 쿨롱력에 의하여 액체 속을 이동하는 현상을 말한다.
도 1은 종래 전기 영동 표시 장치의 구조를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 종래 전기 영동 표시 장치(1)는 투명 기판(14, 24)에 전극(12, 22)이 형성되며 서로 대향하는 양 기판(10, 20)과, 양 기판(10, 20) 사이에 충진된 절연성 물질(42)에 분산된 대전 백색 입자(44) 및 유색 입자(46)를 포함하는 영상 표시층(40)을 구비하는 구조를 가진다.
이러한 구조의 전기 영동 표시 장치(1)는 완전 반사형 표시 장치이기 때문에 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display)나 플라즈마 표시 패널(PDP: Plasma Display Panel) 또는 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)등과 달리 전력 소모가 적고 표시 품질이 인쇄물과 유사하여 눈의 피로가 적다는 장점이 있다.
그런데 종래의 전기 영동 표시 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부광이 입사하여 반사되는 전극(12)의 표면이 평면 형상을 가진다. 그러므로 이 전극(12)의 정면에서 입사되지 않고 측방에서 입사되는 빛은 입사각(θ1)과 동일한 반사각(θ2)에 의하여 반대편 측방으로 반사된다.
따라서 전기 영동 표시 장치의 정면 방향으로 반사되는 빛의 비율이 낮고, 전기 영동 표시 장치의 정면 방향에 위치하는 사용자의 입장에서는 휘도가 낮은 영상을 보게 된다. 그러므로 사용자 방향으로의 반사율을 향상시킬 수 있는 전기 영동 표시 장치의 개발이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 요철 형상의 광학 패턴을 가지는 전극을 구비하여 전면 반사율이 향상시키는 전기 영동 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 전기 영동 표시 장치는, 전면 반사율을 향상시키는 복수의 오목 형상의 광학 패턴이 화소 단위로 형성된 투명한 재질의 제1 전극이 형성되는 제1 기판; 상기 제1 기판에 대향된 위치에 배치되며, 제2 전극이 형성되는 제2 기판; 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되어 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간을 구획하는 격벽; 및 상기 제1 기판과 제2 기판 및 격벽에 의하여 형성되는 공간에 채워지며, 상기 제1 및 제2 전극에 의하여 형성되는 전계에 의하여 영상을 표시하는 영상 표시층;을 포함한다.
본 발명의 전기 영동 표시 장치는, 전면 반사율을 향상시키는 복수의 볼록 형상의 광학 패턴이 화소 단위로 형성된 투명한 재질의 제1 전극이 형성되는 제1 기판; 상기 제1 기판에 대향된 위치에 배치되며, 제2 전극이 형성되는 제2 기판; 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되어 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간을 구획하는 격벽; 및 상기 제1 기판과 제2 기판 및 격벽에 의하여 형성되는 공간에 채워지며, 상기 제1 및 제2 전극에 의하여 형성되는 전계에 의하여 영상을 표시하는 영상 표시층;을 포함한다.
본 발명의 전기 영동 표시 장치는, 전면 반사율을 향상시키는 복수의 오목 형상과 복수의 볼록 형상의 광학 패턴이 화소 단위로 형성된 투명한 재질의 제1 전극이 형성되는 제1 기판; 상기 제1 기판에 대향된 위치에 배치되며, 제2 전극이 형성되는 제2 기판; 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되어 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간을 구획하는 격벽; 및 상기 제1 기판과 제2 기판 및 격벽에 의하여 형성되는 공간에 채워지며, 상기 제1 및 제2 전극에 의하여 형성되는 전계에 의하여 영상을 표시하는 영상 표시층;을 포함한다.
본 발명의 전기 영동 표시 장치 제조 방법은, 제1 기판의 일 표면에 오목 형상 및 볼록 형상 중 선택되는 적어도 하나의 형상을 포함하는 광학 패턴을 화소 단위로 형성하는 단계; 상기 광학 패턴이 형성된 제1 기판의 표면에 상기 광학 패턴을 따라 투명한 재질의 제1 전극을 형성하는 단계; 제2 기판의 표면에 투명한 재질의 제2 전극을 형성하는 단계; 상기 제2 기판 상에 격벽 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 기판 상에 영상 표시층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 기판과 제2 기판을 결합하는 단계;를 포함한다.
상기 기술적 과제 외에 본 발명의 다른 기술적 과제 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기 영동 표시 장치의 구조를 도시한 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기 영동 표시 장치(100)는 제1 기판(110), 제2 기판(120), 격벽(130) 및 영상 표시층(140)을 포함한다.
상기 제1 기판(110)은 투명 기판(112), 블랙 매트릭스(114), 컬러 필터(116), 오버 코팅층(117) 및 투명 전극(118)을 포함하는 컬러 필터 기판인 것이 바람직하다.
블랙 매트릭스(114)는 투명 기판(112)상에 형성되며 단위 화소(PIXEL UNIT) 사이의 광을 차단한다. 컬러 필터(116)는 전기 영동 표시 장치(100)의 색상을 구현한다. 오버 코팅층(117)은 투명 전극(118)의 양호한 형성을 위한 스텝 커버리지(Step Coverage)를 형성한다. 투명 전극(118)은 오버 코팅층(117)에 형성되어 공통 전극으로 동작한다.
투명한 재질의 투명 기판(112)과 투명 전극(118)은 외부 입사광을 손실이 적은 상태로 영상 표시층(140)으로 도달하게 하고, 영상 표시층(140)에서 반사된 광을 손실이 적은 상태로 다시 사용자 측으로 조사되도록 한다.
한편 투명 전극(118)에는 복수 개의 오목 렌즈 형상(104a)의 광학 패턴과 격 벽 삽입홈(102)이 형성된다. 복수 개의 오목 렌즈 형상(104a)은 오버 코팅층(117)에 형성된 오목 렌즈 형상 패턴과 동일한 형상을 가진다. 이때 오목 렌즈 형상(104a)은 15um 이하의 크기를 가지는 것이 바람직하다.
복수의 오목 렌즈 형상(104a)은 크기가 서로 동일할 수 있다. 또한 복수의 오목 렌즈 형상(104a)은 15um 이하의 크기 범위 내에서 각각 랜덤한 크기를 가지며 그 크기가 서로 다를 수 있다. 복수의 오목 렌즈 형상(104a)의 랜덤한 크기는 반사효율을 최대화시키는 조건하에서 각각 선택될 수 있다.
격벽 삽입홈(102)은 격벽(130)의 상단이 삽입되는 공간으로서, 단위 화소(UNIT PIXEL)의 경계부에 해당하는 투명 전극(118) 부분에 형성된다. 격벽 삽입홈(102)은 투명 전극(118)의 표면이 격벽(130) 상단보다 아래에 위치할 수 있도록 한다. 이는 투명 전극(118)의 표면과 격벽(130) 사이 공간에 채워지는 영상 표시층(140) 상면 사이에 생길 수 있는 간극을 제거한다.
따라서 영상 표시층(140)의 상면은 투명 전극(118)에 형성된 오목 렌즈 형상(104a)의 광학 패턴과 완전히 밀착되어 동일한 형상의 곡면을 가지게 되고, 그 곡면 형상에 의하여 전면 반사율이 높아질 수 있다.
여기에서 전면 반사율이란, 전기 영동 표시 장치(100)에 입사된 광 중에서 전기 영동 표시 장치(100)에 대하여 대략 직각에 위치하는 사용자의 시각 방향으로 반사되는 광의 비율을 말한다. 따라서 전면 반사율이 높아지면 사용자 방향으로 반사되는 광의 비율이 높아지므로 동일한 밝기의 외부광에서 사용자가 느끼는 휘도가 높아지게 된다.
또한 격벽 삽입홈(102)은 제1 기판(110)의 투명 전극(112)과 제2 기판(120)의 투명 전극(126)의 간격을 작아지게 한다. 투명 전극들(112, 126)간 간격이 작아지면, 영상 표시층(140)을 구동하기 위해 양 투명 전극(112, 126)에 인가되는 전압의 크기가 작아도 되므로, 구동 소비 전력을 줄일 수 있다.
상기 제2 기판(120)은 투명 기판(122), 박막 트랜지스터(128), 보호막(124) 및 투명 전극(126)을 포함하며 제1 기판(110)에 대향된 위치에 배치되는 박막 트랜지스터 기판인 것이 바람직하다.
박막 트랜지스터(128)는 투명 기판(122) 상에 형성되며 단위 화소(PIXEL UNIT)를 독립적으로 구동시키는 스위칭 소자로 동작한다. 보호막(124)는 박막 트랜지스터(128) 상부에 형성된다. 투명 전극(126)은 보호막(124) 상부에 단위 화소(PIXEL UNIT) 단위로 패턴화되어 형성되며 화소 전극으로 동작한다. 즉, 제2 기판(120)의 투명 전극(126)은 제1 기판(110)의 투명 전극(112)과 달리 격벽(130)에 의하여 형성되는 공간별로 패턴화되어 형성된다.
상기 격벽(130)은 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이에 배치되어 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이의 공간을 단위 화소(PIXEL UNIT) 단위로 구획한다. 즉, 격벽(130)에 의해 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이에 일정한 크기의 형성된 독립된 공간은 단위 화소(PIXEL UNIT)에 대응된다.
상기 영상 표시층(140)은 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 및 격벽(130)에 의하여 형성되는 공간에 채워진다. 영상 표시층(140)은 제1 기판(110)의 투명 전극(118)과 제2 기판(120)의 투명 전극(126) 사이에 형성되는 전계에 의하여 구동되 어 영상을 표시한다.
보다 구체적으로 영상 표시층(140)은 절연성 물질(142), 백색 대전 입자(144) 및 유색 대전 입자(146)를 포함한다. 먼저, 절연성 물질(142)은 빛이 통과할 수 있는 투명한 액체 또는 기체로서, 전기장에 의해 영향을 받지 않는 절연성을 가지는 것이 바람직하다.
다음으로 백색 대전 입자(144)는 절연성 물질(142) 내에 분산되어 배치되며, 일정한 극성의 전하로 대전된 입자이다. 백색 대전 입자(144)는 일정한 극성을 가지도록 대전되어 있으므로 제1 및 제2 기판(110, 120)의 투명 전극(118, 126)에 각각 서로 다른 극성의 직류 전압이 인가되면, 전기장에 의하여 특정한 방향으로 이동한다.
예를 들어 백색 대전 입자(144)가 (+) 전하로 대전 되어 있으면, (-) 전원이 인가된 제1 기판(110)의 투명 전극(118) 방향으로 끌려가서 외부 입사광을 모두 반사하게 된다. 이때 전기 영동 표시 장치(100)는 백색을 표시하게 된다.
다음으로 유색 대전 입자(146)는 절연성 물질(142) 내에 분산되어 배치되며, 상기 백색 대전 입자(144)와 반대 극성의 전하로 대전된 입자이다. 유색 대전 입자(146)는 백색 대전입자(144)와 반대 극성의 전하로 대전되므로, 제1 및 제2 기판(110,120)의 투명 전극(118, 126)에 전원이 인가되면, 백색 대전 입자(144)와 반대 방향으로 이동한다.
또한 유색 대전 입자(146)는 백색 대전 입자(144)와 달리 유색, 예를 들면, 검은색 또는 청색으로 착색된다. 전기 영동 표시 장치(100)가 흑백이 아닌 칼라 영 상을 구현하는 경우에 유색 대전 입자(146)는 여러 가지 다른 색으로 착색될 수도 있다.
한편 영상 표시층(140)은 전자 분류체로 구성될 수도 있다. 여기서 전자 분류체는 일본의 브지지 스톤(Bridgestone)사가 개발한 것으로, 액체와 같은 성질을 가지는 고체 분말(Liquid Like Powder) 물질이다. 전자 분류체는 극성을 가지며 색깔을 지니고 전압을 인가하였을 때 공기 중에서 이동하는 특성을 가진다. 전자 분류체의 이러한 특성은 여러 가지 색상을 나타내는 영상 표시층(140)에 이용될 수 있다.
전자 분류체는 공기를 매체(Medium)로 하므로, 영상 표시층(140)을 전자 분류체를 이용하여 구성하는 경우 전기 영동 표시 장치(100)의 제조 과정이 간단해지고, 영상 표시층(140)과 제1 기판(110)의 투명 전극(118)사이에 생길 수 있는 간극이 용이하게 제거될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 제2 기판의 구조를 도시한 단면도로서, 제2 기판에 형성된 박막 트랜지스터의 구조를 예시한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 기판(120)에 형성된 박막 트랜지스터(128)는 게이트 전극(128G), 게이트 절연막(123), 액티브층(128A), 오믹 컨택층(128O) 및 소스/드레인 전극(128S, 128D)을 포함한다. 박막 트랜지스터(128)의 드레인 전극(128D)은 박막 트랜지스터(128)의 상부에 형성된 보호막(123)의 컨택홀(106)을 통하여 투명 전극(126)과 연결된다.
상기 게이트 전극(128G)은 게이트 라인(도시되지 않음)에 연결되어 게이트 라인으로부터 게이트 구동 전압을 제공받는다. 상기 게이트 절연막(123)은 게이트 전극(128G)과 소스/드레인 전극(128S, 128D) 및 게이트 전극(128G)과 액티브층(128A)을 절연시킨다. 상기 액티브층(128A)은 게이트 절연막(123)을 사이에 두고 게이트 전극(128G)과 중첩되도록 형성되어 소스 전극(128S)과 드레인 전극(128D) 사이에 채널을 형성한다.
액티브층(128A)의 상부에는 상기 오믹 컨택층(128O)이 더 형성될 수 있다. 오믹 컨택층(128O)은 소스/드레인 전극(128S, 128D)과 액티브층(128A)의 접촉 저항을 줄여 박막 트랜지스터(128)의 특성을 향상시킨다. 상기 소스 전극(128S)은 데이터 라인(도시되지 않음)에 연결되어 데이터 라인으로부터 계조 표시 전압을 제공받는다. 드레인 전극(128D)은 소스 전극(128S)과 마주보도록 형성되며 투명 전극(126)에 연결된다. 여기서 계조 표시 전압은 데이터의 계조에 대응하는 전압을 말한다.
상기 보호막(124)은 박막 트랜지스터(128) 상부에 형성되어 박막 트랜지스터(128)를 보호한다. 보호막(124)은 드레인 전극(128D)과 투명 전극(126)을 연결시키기 위해 드레인 전극(128D)의 일측을 노출시킨 컨택홀(106)이 형성된다.
상기 화소 전극(126)은 드레인 전극(128D)으로부터 계조 표시 전압을 제공받아 제1 기판의 투명 전극과 함께 전계를 형성한다. 형성된 전계는 영상 표시층의 백색 대전 입자와 유색 대전 입자를 일정한 방향으로 이동시켜 영상을 표시한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기 영동 표시 장치의 다른 예의 구조를 도시한 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 예의 전기 영동 표시 장치(100a)는 제1 기판(110), 제2 기판(120), 격벽(130) 및 영상 표시층(140a)을 포함한다.
상기 제1 기판(110)은 투명 기판(112), 블랙 매트릭스(114), 컬러 필터(116), 오버 코팅층(117) 및 투명 전극(118)을 포함한다. 상기 제2 기판(120)은 투명 기판(122), 박막 트랜지스터(128), 보호막(124) 및 투명 전극(126)을 포함하며 제1 기판(110)에 대향된 위치에 배치된다. 상기 격벽(130)은 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이에 배치되어 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이의 공간을 단위 화소(PIXEL UNIT) 단위로 구획한다.
상기 영상 표시층(140a)은 절연성 물질(142a), 백색 대전입자(144a) 및 유색 대전입자(146a)가 내포된 캡슐(141a)을 포함한다. 제1 및 제2 기판(100, 120) 사이에 직접 절연성 물질을 채우는 경우 대전 입자들의 침강 현상이 발생할 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 절연성 물질(142a)을 캡슐(141a)에 내포시킨다.
상기 캡슐(141a)은 폴리 메틸 메타 크릴레이트(PMMA: Poly Methly Metha Crylate)와 같이 투명한 폴리머 재질로서, 제1 및 제2 기판(110, 120)과 격벽(130) 사이의 공간에 배치된다. 캡슐(141a)은 백색 대전 입자(144a) 및 유색 대전 입자(146a)의 이동 공간을 한정하며 응답 속도를 향상시킨다.
이때 캡슐(141a) 상면은 투명 전극(118)이 가지는 오목 렌즈 형상(104a)의 광학 패턴에 삽입되어 투명 전극(118)의 하면에 이격 공간 없이 밀착된다. 캡 슐(141a) 내부에 채워지는 절연성 물질(142a), 백색 대전 입자(144a) 및 유색 대전 입자(146a)의 구조 및 그 기능은 전술한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 한편 상기 캡슐(141a) 내부에는 공기와 전자 분류체가 채워져서 영상을 표시할 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 도 2에 도시된 제1 기판의 다른 예를 도시한 도면으로서, 도 5a는 도 2에 도시된 제1 기판의 다른 예를 도시한 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 I-I' 지시선에 따른 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제1 기판(110)은 투명 기판(112), 블랙 매트릭스(114), 컬러 필터(116), 오버 코팅층(117) 및 투명 전극(118)을 포함한다.
투명 전극(118)에는 복수 개의 볼록 렌즈 형상(104b)의 광학 패턴과 격벽 삽입홈(102)이 형성된다. 복수 개의 볼록 렌즈 형상(104b)은 오버 코팅층(117)에 형성된 볼록 렌즈 형상 패턴과 동일한 형상을 가진다. 이때 볼록 렌즈 형상(104b)은 15um 이하의 크기를 가지는 것이 바람직하다.
복수의 볼록 렌즈 형상(104b)은 크기가 서로 동일할 수 있다. 또한 복수의 볼록 렌즈 형상(104b)은 15um 이하의 크기 범위 내에서 각각 랜덤한 크기를 가지며 그 크기가 서로 다를 수 있다. 복수의 볼록 렌즈 형상(104b)의 랜덤한 크기는 반사효율을 최대화시키는 조건하에서 각각 선택될 수 있다.
격벽 삽입홈(102), 블랙 매트릭스(114), 컬러 필터(116) 및 오버 코팅층(117) 등 기타 다른 구성은 도 2의 구성 및 설명과 동일하므로 상세한 설명은 생 략한다.
상기에서 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기 영동 표시 장치는 오목 또는 볼록 렌즈 형상의 광학 패턴이 형성된 제1 기판을 예시하여 설명하였지만, 제1 기판에 형성된 광학 패턴은 오목 또는 볼록 렌즈 형상에 한정되지 아니한다. 예를 들면, 제1 기판에 형성된 광학 패턴은 오목 또는 볼록의 원뿔, 삼각뿔, 오각뿔, 육각뿔 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 6a 내지 도 6e는 각각 제1 기판의 투명 전극에 형성된 광학 패턴이 볼록 원뿔, 볼록 삼각뿔, 볼록 오각뿔, 볼록 육각뿔인 경우를 예시한다.
한편, 제1 기판의 투명 전극에 형성된 광학 패턴은 오목 또는 볼록 형상뿐만 아니라 오목 형상 및 볼록 형상의 복합 형상을 가질 수 있다. 도 7a 및 도 7b는 제1 기판의 투명 전극에 형성된 광학 패턴이 오목 및 볼록 렌즈 형상의 복합 형상을 가진 경우를 도시한 사시도 및 단면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 기판(110)은 투명 기판(112), 블랙 매트릭스(114), 컬러 필터(116), 오버 코팅층(117) 및 투명 전극(118)을 포함한다.
투명 전극(118)에는 복수의 오목 렌즈 형상(104a) 및 복수의 볼록 렌즈 형상(104b)이 복합되어 형성된 광학 패턴과 격벽 삽입홈(102)이 형성된다.
복수의 오목 렌즈 형상(104a) 및 복수의 볼록 렌즈 형상(104b)이 복합되어 형성된 광학 패턴은 오버 코팅층(117)에 형성된 오목 및 볼록 렌즈 형상 패턴과 동일한 형상을 가진다.
복수의 오목 렌즈 형상(104a) 및 복수의 볼록 렌즈 형상(104b)은 크기가 서로 동일할 수 있다. 또한 복수의 오목 렌즈 형상(104a) 및 복수의 볼록 렌즈 형상(104b)은 15um 이하의 크기 범위 내에서 각각 랜덤한 크기를 가지며 그 크기가 서로 다를 수 있다. 복수의 오목 렌즈 형상(104a) 및 복수의 볼록 렌즈 형상(104b)의 랜덤한 크기는 반사효율을 최대화시키는 조건하에서 각각 선택될 수 있다.
격벽 삽입홈(102), 블랙 매트릭스(114), 컬러 필터(116) 및 오버 코팅층(117) 등 기타 다른 구성은 도 2의 구성 및 설명과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 7a 및 도 7b에서는 제1 기판에 형성된 광학 패턴이 오목 및 볼록 렌즈 형상의 복합 형상을 가진 경우를 예시하여 설명하였지만, 제1 기판에 형성된 광학 패턴은 이에 한정되지 아니하며 오목 또는 볼록의 원뿔, 삼각뿔, 오각뿔, 육각뿔 등 다양한 형상 중 선택되는 조합의 복합 형상을 가질 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기 영동 표시 장치를 제조하는 방법에 대하여 도 8a 내지 도 8g를 참조하여 설명한다. 도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기 영동 표시 장치 제조 방법의 각 공정을 설명하는 도면들이다.
먼저 도 8a에 도시된 바와 같이, 투명 기판(122)의 표면에 투명 전극(126)을 형성한다. 여기서 투명 기판(122)은 투명 전극(126)에 전압을 인가하는 시간 및 인가되는 전압의 크기를 결정하는 스위칭 소자로서 형성된 박막 트랜지스터(도시되지 않음) 및 컨택홀이 형성된 보호막(도시되지 않음)을 포함하는 것이 바람직하다. 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 도 3에서 설명한 바와 같이 컨택홀을 통하여 투명 전극(126)과 접속된다.
이때 투명 전극(126)은 투명 기판(122) 상에 일정한 패턴을 가지고 형성되는데, 이 패턴은 향후 투명 기판(122) 상에 형성되는 격벽 패턴과 대응된다. 즉, 투명 전극(126)은 격벽에 의하여 형성되는 단위 화소(PIXEL UNIT) 단위로 투명 기판(122)상에 형성된다.
다음으로 도 8b에 도시된 바와 같이, 투명 기판(122) 상에 격벽(130) 패턴을 형성한다. 격벽(130)은 가로 격벽과 세로 격벽으로 구성되고, 가로 격벽과 세로 격벽이 만나서 하나의 단위 화소(PIXEL UNIT)를 형성하게 된다. 그러면 격벽(130)과 투명 기판(122)에 의하여 상부가 개방된 하나의 입방체가 형성된다.
다음으로 도 8c에 도시된 바와 같이, 투명 기판(122) 상에 영상 표시층(140)을 형성한다. 즉, 격벽(130)과 투명 기판(122)에 의하여 형성되는 단위 화소 단위의 입방체 내부에 영상 표시층(140)을 형성한다. 이때 영상 표시층(140)은 절연물질과 백색 대전 입자 그리고 유색 대전 입자로 이루어지는 것일 수도 있고, 전자 분류체일 수도 있다. 또한 절연 물질과 백색 대전입자 그리고 유색 대전 입자가 충진되어 있는 캡슐일 수도 있다.
다음으로 제1 기판의 표면에 오목 형상의 광학 패턴을 형성하는 단계가 진행된다. 오목 형상의 광학 패턴을 형성하는 단계는 2개의 소단계로 나누어 진행될 수 있다.
먼저 도 8d에 도시된 바와 같이, 투명 기판(112)의 일 표면에 일정한 두께의 유기 보호막(117)을 형성한다. 여기서 투명 기판(112)은 블랙 매트릭스(114)와 컬러 필터(116)가 형성된 기판인 것이 바람직하다.
그리고 도 8e에 도시된 바와 같이, 유기 보호막(117)을 패터닝하여 오목 형상(104a) 및 격벽 삽입홈(102)을 가지는 광학 패턴을 형성한다. 이때 광학 패턴(111a)을 형성하는 단계는 포토리소그래피(photolithography) 공정 또는 임프린트(imprint) 공정을 이용할 수 있다.
임프린트(imprint) 공정을 이용하여 광학 패턴을 형성하는 경우에는 열 경화성 또는 자외선 경화성 유기막을 투명 기판 상면에 일정한 두께로 형성한 후, 광학 패턴과 반대되는 형상을 가지는 주형을 이용하여 광학 패턴을 성형한다. 그리고 나서 열 또는 자외선을 이용하여 경화하고 주형을 제거하면 광학 패턴이 투명 기판 상에 형성된다. 이렇게 임프린트 공정을 사용하면, 포토리소그래피 공정을 사용하는 것보다 단순한 공정으로 광학 패턴을 형성할 수 있다.
다음으로 도 8f에 도시된 바와 같이, 오목 형상(104a)의 광학 패턴과 격벽 삽입홈(102)가 형성된 투명 기판(112)의 표면에 광학 패턴을 따라 투명한 재질의 투명 전극(118)을 형성한다. 즉, 오목 형상의 광학 패턴을 가지는 투명 기판(114)의 유기 보호막(117)에 얇은 두께를 가지는 투명 재질의 전극을 증착하면, 유기 보호막(117)에 형성되어 있는 오목 형상(104a)의 광학 패턴을 따라 오목 형상의 광학 패턴을 가지는 투명 전극(118)이 형성된다.
한편 투명 기판(112)에 광학 패턴을 형성하는 단계 및 투명 전극(118)을 형 성하는 단계는 전술한 투명 전극 형성 단계, 격벽 형성 단계 및 영상 표시층 형성 단계와 순서를 바꾸어서 진행하거나 동시에 진행될 수도 있다.
다음으로는 투명 전극(126)이 형성된 제2 기판(120)을 제1 기판(110)과 결합한다. 이때 제1 기판(110)에 형성되어 있는 격벽 삽입홈(102)과 격벽(130) 상단의 위치를 일치시켜 격벽 상단이 격벽 삽입홈(102)에 정확하게 삽입되도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 제2 기판(120)과 제1 기판(110)을 결합시키면 도 5g에 도시된 바와 같은 구조의 전기 영동 표시 장치가 완성된다.
도 4 내지 도 7b에 도시된 다른 전기 영동 표시 장치의 제조 방법은 상기 도 8a 내지 도 8g에서 설명한 바를 통하여 당업자가 용이하게 제조할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 전기 영동 표시 장치에 따르면, 전기 영동 표시 장치의 측방에서 입사되는 빛도 전기 영동 표시 장치의 전면 방향으로 반사되므로, 전기 영동 표시 장치의 전면 방향에 위치하는 사용자가 느끼는 휘도가 향상되는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면 다양한 형상의 광학 패턴을 사용하여, 영상 표시층의 절연 물질로 기체 또는 액체 등 다양한 물질을 적용할 수 있는 장점이 있다.

Claims (14)

  1. 전면 반사율을 향상시키는 복수의 오목 형상의 광학 패턴이 화소 단위로 형성된 투명한 재질의 제1 전극이 형성되는 제1 기판;
    상기 제1 기판에 대향된 위치에 배치되며, 제2 전극이 형성되는 제2 기판;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되어 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간을 구획하는 격벽; 및
    상기 제1 기판과 제2 기판 및 격벽에 의하여 형성되는 공간에 채워지며, 상기 제1 및 제2 전극에 의하여 형성되는 전계에 의하여 영상을 표시하는 영상 표시층;을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 오목 형상은 오목 렌즈 형상, 오목 원뿔 형상 및 오목 다각뿔 형상 중 적어도 하나의 형상을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 화소 단위의 경계부에 상기 격벽 상단 일부가 삽입되도록 형성된 격벽 삽입홈을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 영상 표시층은,
    상기 제1 및 제2 기판과 격벽에 의하여 형성되는 공간에 채워지는 절연성 물질,
    상기 절연성 물질 내에 분산되어 배치되며, 일정한 극성의 전하로 대전된 백색 대전 입자,
    상기 절연성 물질 내에 분산되어 배치되며, 상기 백색 대전입자와 반대 극성의 전하로 대전된 유색 대전 입자를 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 영상 표시층은,
    상기 제1 및 제2 기판과 격벽 사이의 공간에 배치되는 다수개의 캡슐,
    상기 캡슐의 내부에 채워지는 절연성 물질,
    상기 절연성 물질 내에 분산되어 배치되며, 일정한 극성의 전하로 대전된 백색 대전 입자,
    상기 절연성 물질 내에 분산되어 배치되며, 상기 백색 대전 입자와 반대 극성의 전하로 대전된 유색 대전 입자를 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  6. 전면 반사율을 향상시키는 복수의 볼록 형상의 광학 패턴이 화소 단위로 형성된 투명한 재질의 제1 전극이 형성되는 제1 기판;
    상기 제1 기판에 대향된 위치에 배치되며, 제2 전극이 형성되는 제2 기판;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되어 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간을 구획하는 격벽; 및
    상기 제1 기판과 제2 기판 및 격벽에 의하여 형성되는 공간에 채워지며, 상기 제1 및 제2 전극에 의하여 형성되는 전계에 의하여 영상을 표시하는 영상 표시층;을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 볼록 형상은 오목 렌즈 형상, 오목 원뿔 형상 및 오목 다각뿔 형상 중 적어도 하나의 형상을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 화소 단위의 경계부에 상기 격벽 상단 일부가 삽입되도록 형성된 격벽 삽입홈을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 영상 표시층은,
    상기 제1 및 제2 기판과 격벽에 의하여 형성되는 공간에 채워지는 절연성 물질,
    상기 절연성 물질 내에 분산되어 배치되며, 일정한 극성의 전하로 대전된 백 색 대전 입자,
    상기 절연성 물질 내에 분산되어 배치되며, 상기 백색 대전입자와 반대 극성의 전하로 대전된 유색 대전 입자를 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 영상 표시층은,
    상기 제1 및 제2 기판과 격벽 사이의 공간에 배치되는 다수개의 캡슐,
    상기 캡슐의 내부에 채워지는 절연성 물질,
    상기 절연성 물질 내에 분산되어 배치되며, 일정한 극성의 전하로 대전된 백색 대전 입자,
    상기 절연성 물질 내에 분산되어 배치되며, 상기 백색 대전 입자와 반대 극성의 전하로 대전된 유색 대전 입자를 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  11. 전면 반사율을 향상시키는 복수의 오목 형상과 복수의 볼록 형상의 광학 패턴이 화소 단위로 형성된 투명한 재질의 제1 전극이 형성되는 제1 기판,
    상기 제1 기판에 대향된 위치에 배치되며, 제2 전극이 형성되는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되어 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간을 구획하는 격벽, 및
    상기 제1 기판과 제2 기판 및 격벽에 의하여 형성되는 공간에 채워지며, 상 기 제1 및 제2 전극에 의하여 형성되는 전계에 의하여 영상을 표시하는 영상 표시층;을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 오목 형상은 오목 렌즈 형상, 오목 원뿔 형상 및 오목 다각뿔 형상 중 적어도 하나의 형상을 포함하고, 상기 볼록 형상은 볼록 렌즈 형상, 볼록 원뿔 형상 및 볼록 다각뿔 형상 중 적어도 하나의 형상을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  13. 제1 기판의 일 표면에 오목 형상 및 볼록 형상 중 선택되는 적어도 하나의 형상을 포함하는 광학 패턴을 화소 단위로 형성하는 단계;
    상기 광학 패턴이 형성된 제1 기판의 표면에 상기 광학 패턴을 따라 투명한 재질의 제1 전극을 형성하는 단계;
    제2 기판의 표면에 투명한 재질의 제2 전극을 형성하는 단계;
    상기 제2 기판 상에 격벽 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제2 기판 상에 영상 표시층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 기판과 제2 기판을 결합하는 단계;
    를 포함하는 전기 영동 표시 장치 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 광학 패턴을 형성하는 단계는,
    임프린트(imprint) 공정을 이용하여 광학 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 표시 장치 제조 방법.
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