KR20100110787A - 일렉트로웨팅 장치 제조 방법, 이 방법의 구현을 위한 장치 및 일렉트로웨팅 장치 - Google Patents

Abstract

일렉트로웨팅 장치의 제조 방법은 제1 기판, 제2 기판 및 밀봉 부재를 포함한다. 상기 방법은: 제1 유체 및 제2 유체를 상기 제1 기판 상에 도포하는 제1 단계, 여기서 제1 및 제2 유체는 비혼합성, 상기 밀봉 부재를 상기 제1 기판에 부착하는 제2 순차 단계; 상기 밀봉 부재를 상기 제2 기판에 부착하는 단계 - 상기 밀봉 부재의 부착으로 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 밀봉 부재에 의해 둘러싸이는 캐비티를 형성하고, 상기 캐비티는 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체를 포함함 - ; 및 상기 밀봉 부재를 경화(curing)하는 단계를 포함한다.

Description

일렉트로웨팅 장치 제조 방법, 이 방법의 구현을 위한 장치 및 일렉트로웨팅 장치{METHOD OF MAKING AN ELECTROWETTING DEVICE, APPARATUS FOR CARRYING OUT THE METHOD AND ELECTROWETTING DEVICE}

본 발명은 일렉트로웨팅 장치 제조 방법, 이 방법을 구현하기 위한 장치 및 이 방법에 따라 제조된 일렉트로웨팅 장치에 관한 것이다.

디스플레이 장치는 일반적으로 디스플레이 효과를 보이는 캐비티 포함 수단을 형성하도록 서로 밀봉된 2개의 기판을 포함한다. LC 디스플레이 장치에서, 이 수단은 액정 재료이다. LC 디스플레이 장치용으로 두가지 일반 제조 방법이 있다. 제1 방법은 기판 상에 밀봉 재료의 패턴을 정렬하고, 제2 기판을 밀봉 재료에 부착하여, 2개의 기판 사이에 캐비티를 형성한다. 캐비티는 이를 통해 캐비티가 일반적으로 진공하에서 LC 재료로 충진되는 개구부를 갖는다.

소위 액정 적하 방식(one-drop filling)이라 칭하는 제2 방법은 여럿 중에서 미국 특허 공개 번호 2005/0094084로부터 공지된다. 기판 상에 밀봉 재료를 닫힌 패턴으로 정렬하여, 일련의 개구 콘테이너를 형성한다. LC 재료 드롭은 각 컨테이너 내에서 제공된다. 제2 기판이 밀봉 재료에 부착되고, 콘테이너를 닫고, LC 재료로 충진된 일련의 밀봉된 캐비티를 형성한다. 한 방울의 크기는 캐비티의 과충진 또는 충진 부족을 방지하기 위하여 정밀하게 선택된다.

이들 디스플레이 기술을 일렉트로웨팅 장치에 적용하는 것은 수율이 낮고 만족할 만한 동작 장치를 생산할 수 없는 어려운 방법이다. 특히, 이 장치가 일렉트로웨팅 장치인 경우, 캐비티의 충진은 종종 디스플레이면에서 디스플레이 효과에 대한 허용하기 어려운 비균일성을 초래한다.

그러므로, 본 발명은 일렉트로웨팅 장치의 개선된 제조 방법을 제공하고, 이 방법을 수행하기 위한 장치 및 일렉트로웨팅 장치의 개선을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 제1 기판, 제2 기판 및 밀봉 부재를 포함하는 일렉트로웨팅 장치의 제조 방법으로서, 상기 일렉트로웨팅 장치의 제조 방법은 상기 제1 기판 상에 제1 유체 및 제2 유체를 도포하는 제1 단계 - 상기 제1 및 제2 유체는 비혼합성 - ; 상기 제1 기판에 상기 밀봉 부재를 부착하는 후속하는 제2 단계; 상기 밀봉 부재를 상기 제2 기판에 부착하는 단계 - 상기 밀봉 부재의 부착으로 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 밀봉 부재에 의해 둘러싸이는 캐비티를 형성하고, 상기 캐비티는 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체를 포함함 - ; 상기 밀봉 부재를 경화(curing)하는 단계를 포함한다.

최종 장치에서, 밀봉 부재는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 모두에 부착된다. 본 발명은 무엇보다도 상기 밀봉 부재를 상기 기판에 부착하는 단계와 장치를 제조하는 다른 단계들의 순서에 관련된다.

상기 방법은 상기 밀봉 부재를 상기 제1 기판에 부착하기 이전에 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체를 상기 제1 기판에 도포한다. 상기 밀봉 부재는 준비된 장치내에서 제1 및 제2 기판을 연결한다. 상기 유체들을 함유하는 상기 캐비티는 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 밀봉 부재에 의해 둘러싸인다. 상기 제1 및 제2 유체를 상기 제1 기판 상에 도포하는 동안, 상기 제1 기판은 밀봉 부재의 돌출부와 같은 장애물로부터 실질적으로 자유롭다. 장애물은 상기 기판 상의 유체량에 영향을 미친다. 상기 제1 기판의 표면이 실질적으로 평평한 경우, 유체량은 표면의 습윤성 및 두 유체의 특성에 대해서만 좌우될 것이다. 그러므로, 본 발명에 따른 상기 방법은 밀봉 부재를 구비한 기판을 이용한 종래 기술의 방법에 비해 유체량을 더 잘 제어할 수도 있도록 한다.

본 발명에 따른 방법은 종래 기술의 액정 적하 방법에서는 필수인 정밀한 유체량을 요하지 않는다. 상기 방법은 물 속에서 일렉트로웨팅 장치 예를 들면, 제2 유체가 물이고 제1 유체가 오일인 장치를 제조하는데 있어 탁월하게 적합하다.

상기 밀봉 부재를 상기 제2 기판에 부착하는 단계는 상기 제1 기판 상에 상기 유체를 도포하기 전 또는 이후에 수행될 수 있다. 상기 밀봉의 경화는 상기 2개의 기판이 상기 밀봉 부재에 의해 결합된 이후에 수행될 수 있다. 다르게는, 경화 효과가 지연되도록 하여 이용될 수 있는데, 조사(irradiation)와 같은 경화 공정의 개시제(initiator)가 상기 기판의 결합 이전에 수행되도록 하고, 상기 경화는 상기 결합 이후에 발생한다.

상기 방법은 렌즈, 광학 필터, 랩온어칩(lab on a chip), 및 특히 일렉트로웨팅 디스플레이 장치와 같은 일렉트로웨팅 장치를 제고하는데 특히 적합하다. 하나의 캐비티를 둘러싸는 2개의 기판은 하나의 화소 또는 복수개의 화소를 포함하는 디스플레이 장치를 형성할 수 있다.

일렉트로웨팅 장치의 특수 실시예에서, 상기 제1 유체는 두 기판 모두에 도포될 수 있다. 이 경우, 유체는 바람직하게는 밀봉 부재가 기판에 부착되기 전에 기판 모두에 대해 도포될 수 있다.

상기 방법은 또한 3개 이상의 기판을 포함하되, 각 2개의 기판이 밀봉 부재에 의해 연결되는 일렉트로웨팅 장치를 제조하는데 이용될 수 있다. 제1의 2개의 기판이 본 발명에 따른 방법을 이용하여 충진되고 연결된 이후에, 이 기판 쌍은 다시 상기 방법을 이용하여 제3 기판에 연결될 수 있다. 상기 제1 유체는 각각의 기판 쌍 중 하나에 또는 모두에 도포될 수 있다.

밀봉 부재는 상기 제1 및 제2 기판을 결합하기 전에 상기 제2 기판에 부착될 수 있으며, 이 적용은 상기 밀봉 부재가 유체의 존재 없이도 상기 제2 기판에 부착될 수 있다는 장점을 갖는다. 상기 밀봉 부재는 또한 상기 유체를 상기 제1 기판 상에 도포한 이후 및 상기 두 기판을 결합하기 이전에 상기 제1 기판에 부착될 수 있다. 상기 두 기판 및 밀봉 부재는 또한 하나의 작업으로 결합될 수 있다.

상기 밀봉 부재는 특정 패턴으로 상기 기판 상에 도포될 수 있다. 이는 인젝터로부터 밀봉 재료를 기판 상에 직접 분사하거나 스크린 프린팅을 이용함에 의해 구현될 수 있다. 다르게는, 밀봉 부재는 패턴화된 밀봉 부재, 소위 밀봉 프레임(seal frame)으로서, 상기 부착 단계 이전에 수행되고 소정 패턴을 갖는다. 그러한 밀봉 프레임의 이용은 예를 들면 롤(roll)로부터의 패턴화된 층을 이용함에 의해 장치의 제조를 단순화할 수 있다.

패턴화된 밀봉 부재의 특별한 실시예는 밀봉 재료의 제1 층, 고체 재료의 캐리어 및 밀봉 재료의 제2 층을 순서대로 포함한다. 밀봉 재료의 층 및 캐리어는 바람직하게는 소정 패턴의 형태를 갖는다. 캐리어는 패턴화된 밀봉 부재에 대해 치수 안정성(dimensional stability)을 제공하고, 기판 상에 도포하기 이전에 밀봉 재료의 조작을 용이하게 한다. 캐리어가 최종 장치의 일부가 되므로, 두 기판을 소정 간격으로 유지하는데 도움을 준다.

기판들 사이의 밀봉은 일 패턴화된 밀봉 부재를 다른 패턴화된 밀봉 부재 상단에 정렬시킴에 의해 제조될 수 있다. 이 경우, 밀봉은 밀봉 재료, 제1 캐리어, 밀봉 재료, 제2 캐리어, 및 밀봉 재료를 순서대로 포함한다.

박리층(peel layer) 또는 라이너(liner)를 포함한다면 밀봉 부재의 조작은 용이하게 될 수 있다. 박리층은 또한 소정 패턴을 가질 수 있다. 박리층은 바람직하게는 두 기판을 결합하기 직전에 제거된다. 패턴화된 밀봉 부재의 기판 상의 도포와 두 기판의 결합 사이의 시간 동안, 밀봉 재료는 오염되지 않을 것이다. 밀봉 부재는 또한 양측면에서 박리층을 가질 것이다. 밀봉 부재를 기판 상에 도포하기 이전에, 하나의 박리층이 제거된다. 두 기판을 결합하기 이전에, 다른 박리층이 제거된다.

상기 방법은 밀봉 부재내에 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 패턴은 적절한 방법으로, 바람직하게는 레이저 커팅 또는 다이 커팅을 이용하여 형성될 수 있다. 패턴은 밀봉 재료, 캐리어 및/또는 박리층에서 형성될 수 있다.

일렉트로웨팅 장치에서, 제2 유체는 바람직하게는 도전성 또는 극성이며, 제1 기판은 상기 제2 유체에 대해 덜 습윤성인 제1 표면 영역 및 상기 제2 유체에 대해 더 습윤성인 제2 표면을 구비하며, 상기 방법은 상기 밀봉 재료를 상기 제2 표면 영역에 도포하는 단계를 포함한다. 상기 제1 및 제2 유체를 상기 제1 기판 상에 도포한 이후에, 상기 제1 유체는 상기 제2 유체에 대해 덜 습윤성인 영역 상에 박층을 형성하며, 상기 제2 유체는 이 박층을 덮고, 제2 유체에 대해 더 습윤성인 제2 표면 영역에서 상기 제1 기판과 결합한다.

상기 밀봉 부재가 상기 제2 표면 영역내에 제공되는 경우, 밀봉 재료는 단지 상기 제2 유체과 접촉하고, 상기 제2 유체를 캐비티 내부에 유지시키도록 최적화될 수 있다. 대조적으로, 상기 밀봉 부재가 상기 제1 표면 영역내에 도포되는 경우, 밀봉 재료는 제1 및 제2 유체 모두와 접촉한다. 제1 및 제2 유체 모두를 캐비티 내에 유지하도록 할 수 있는 밀봉 재료를 개발하는 것은 어렵다. 상기 제1 및 제2 유체가 각각 오일 및 물인 경우, 밀봉 재료는 상기 제1 표면 영역보다 더 친수성인 제2 표면 영역 상에 제공된다.

밀봉 부재는 바람직하게는 상기 제1 기판 상에 존재하는 상기 제2 유체의 층을 통해 상기 제1 기판의 상기 제2 표면 영역에 이를 부착함에 의해 상기 제1 기판에 도포된다.

밀봉 재료는 밀봉 부재 상에 압력을 인가함에 의해 기판에 부착될 수 있다. 압력 인가는 특히 일렉트로웨팅 장치의 밀봉을 위해 적합한 신뢰성 있는 방법이다. 밀봉 재료는 UV 조사와, 증가된 온도의 인가 또는 정정 시간(settling time)의 이용을 단일 경화 단계로서 또는 그 조합으로 하여 경화될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 복수개의 일렉트로웨팅 장치를 제조하는데 특히 적합한데, 여기서 제1 기판은 장치에 대해 공통이고, 상기 방법은 상기 캐비티 형성 이후에 상기 제1 기판을 절단하는 단계를 포함한다. 유리 기판의 절단은 줄그어 부러트리기(scribe and break)를 이용하여 수행될 수 있다. 절단은 일반적으로 상기 밀봉 재료의 경화 이후에 수행된다. 상기 방법은 각 장치에 대해 밀봉 부재를 제공하고 제2 기판 각각과 공통 제1 기판을 결합하는 단계를 포함한다. 밀봉 이후에 상기 제1 기판이 절단된다. 공정은 제2 기판의 형상이 제1 기판과는 상이하도록 한다. 제2 기판의 형상은 줄그어 부러트리기 방법에 적합할 필요는 없다.

또한 상기 방법은 공통 제1 기판 및 공통 제2 기판을 갖는 복수개의 장치를 제조하는데 이용될 수 있다. 상기 방법은 밀봉 부재와 상기 장치에 공통인 제2 기판을 제공하는 단계; 상기 공통 제1 기판 및 상기 공통 제2 기판을 결합하는 단계; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 절단하는 단계를 포함한다.

상기 방법 중 적어도 한 단계가 바람직하게는 연속 공정으로 수행된다. 예를 들면, 제1 기판, 제2 기판 및/또는 밀봉 부재가 롤로부터 공급(fed)될 수 있다. 만일 최종 제품, 일렉트로웨팅 장치가 롤로 말리고, 따라서 롤 대 롤 공정을 형성한다면, 상기 방법은 자동화될 수 있다.

본 발명의 다른 측면은 본 발명에 따른 방법을 이용하여 일렉트로웨팅 장치를 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 일렉트로웨팅 장치는 밀봉 부재에 의해 결합되는 제1 기판 및 제2 기판을 포함하며, 캐비티를 형성하는데, 상기 캐비티는 제1 유체 및 도전성이거나 극성인 제2 유체를 포함하며, 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 비혼합성이며, 상기 제1 기판은 상기 제2 유체에 대해 덜 습윤성인 제1 표면 영역 및 상기 제2 유체에 대해 더 습윤성인 제2 표면 영역을 구비하며, 상기 밀봉 부재는 상기 제2 표면 영역 상에 정렬된다.

본 발명에 따른 다른 일렉트로웨팅 장치는 밀봉 부재에 의해 결합되는 제1 기판 및 제2 기판을 포함하며, 캐비티를 형성하는데, 상기 캐비티는 제1 유체 및 도전성이거나 극성인 제2 유체를 포함하며, 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 비혼합성이며, 상기 제1 기판은 상기 제2 유체에 대해 덜 습윤성인 제1 표면 영역 및 상기 제2 유체에 대해 더 습윤성인 제2 표면 영역을 구비하며, 상기 밀봉 부재는 감압 접착제를 포함한다. 상기 밀봉 재료가 감압 접착제인 경우, 상기 일렉트로웨팅 장치 제조 방법에서 압력을 가하는 것에 의해 밀봉의 접착성이 상대적으로 간결하게 통합될 수 있다.

상기 밀봉 부재는 밀봉 재료의 2개의 층 사이에서 고체인 캐리어를 포함하여, 잘 정의된 두께의 부재를 형성한다.

상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 상이한 형상을 가진다.

본 발명의 다른 특징 및 장점들은 단지 예로서 제시되며 첨부된 도면을 참조하는 본 발명의 양호한 실시예에 대한 아래의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1a은 제1 기판의 상면도.
도 1b는 제2 기판의 상면도.
도 1c는 조립 전 기판의 횡단면도.
도 1d는 조립 후 기판의 횡단면도.
도 2a는 밀봉 재료를 포함하는 밀봉 프레임의 횡단면도.
도 2b는 다른 밀봉 프레임의 횡단면도.
도 3a 및 3b는 결합전 두 기판을 도시하는 도면.
도 4는 복수개의 장치의 횡단면도 및 상면도.
도 5는 복수개의 장치의 상면도.
도 6은 복수개의 장치의 횡단면도 및 상면도.
도 7은 장치를 제조하기 위한 장치를 도시하는 도면.

도 1은 본 발명에 따른 일렉트로웨팅 장치를 형성하는 두 기판의 조립을 도시한다. 일렉트로웨팅 장치의 실시예는 4개의 화소를 갖는 일렉트로웨팅 장치이다. 일렉트로웨팅 장치는 제1 유체 및 제2 유체를 포함한다. 제1 및 제2 유체는 비혼합성이다. 제1 유체는 전기적으로 비도전성이며, 예를 들면 헥사데칸과 같은 알칸 또는 (실리콘) 오일일 수 있다. 제1 유체는 바람직하게는 불투명이지만, 착색되거나 백색일 수 있다. 제2 유체는 전기적으로 도전성이거나 극성이며, 물 또는 물과 에틸 알코올의 혼합물내의 염화칼슘 유체과 같은 소금 유체일 수 있다. 제2 유체는 바람직하게는 투명하지만, 착색되거나 백색, 흡수성 또는 반사성일 수 있다.

도 1a는 제1 기판의 상면도를 도시한다. 제1 기판은 제2 유체에 대해 덜 습윤성인 4개의 제1 표면 영역(2)과 제2 유체에 대해 더 습윤성인 제2 표면 영역(3)을 포함한다. 제2 표면 영역은 제1 표면 영역을 둘러싼다. 4개의 제1 표면 영역은 디스플레이 장치의 4개의 화소에 대응하며, 디스플레이 영역(4)내에 정렬된다. 제1 유체가 오일 이고, 제2 유체가 물인 경우, 제1 표면 영역은 소수성(hydrophobic)이며 제2 표면 영역은 친수성이다.

표면 영역의 습윤성 특성은 기판 재료의 적절한 선택, 기판 표면 처리 또는 기판 표면 상에 대한 층의 도포에 의해 얻어질 수 있다. 명확하게 하기 위하여, 도면들은 층으로서의 표면 영역을 도시하고 있다. 기판 재료가 제2 표면 영역(3)의 특성을 제공하는 경우, 제2 표면 영역은 도 1a에서 기판(1)의 가장 자리까지 연장된다.

제1 표면 영역은 예를 들면 AF 1600과 같은 비정질 불소중합체 층 또는 다른 저표면 에너지 폴리머에 의해 형성될 수 있다. 소수성층이 제2 유체에 대한 경우보다 제1 유체에 대해 더 높은 습윤성을 가지므로, 소수성 특성은 제1 유체가 우선적으로 제1 표면 영역에 부착되도록 한다. 제2 표면 영역은 예를 들면 SU8과 같은 포토레지스트층에 의해 형성될 수 있다. 기판 또는 기판의 표면 또는 표면 영역에 밀봉 재료가 부착되거나 유체가 도포되는 경우, 기판은 습윤성을 제어하는 상술한 층과 같은, 기판 상에 정렬된 모든 고체층을 포함하는 것으로 간주된다.

습윤성은 고체의 표면에 대한 유체의 상대적 친화도(relative affinity)에 관련된다. 습윤성은 친화도가 증가함에 따라 증가하고, 유체과 고체 사이에 형성되고 상기 유체 내부에서 측정되는 접촉각에 의해 측정될 수 있다. 접촉각이 0°인 경우, 습윤성을 완성하기 위하여 90°이상의 각에서 상대적 비습윤성으로부터 증가하고, 이 경우 유체는 고체의 표면 상에 막을 형성하는 경향이 있다.

도 1b는 제2 기판(5)의 상면도를 도시한다. 밀봉 재료는 소정 패턴으로 기판 상에 정렬되는데, 이 실시예에서는 스퀘어(6)는 디스플레이 영역(4)을 둘러싸는 형상을 갖는다. 밀봉 재료는 소정 패턴을 따르도록 된 인젝터를 이용하여 제공된다. 주입 시작으로 인한 패턴 상의 재료의 불균일한 두께를 방지하기 위하여, 주입은 디스플레이 영역 외부에서 시작하고 다음으로 소정 패턴으로 계속하는 것이 바람직하다. 다르게는, 밀봉 재료는 기판 상에 정렬될 수 있는 밀봉 프레임의 형태를 가질 수 있다.

도 1c는 두 기판의 조립 전에 제1 및 제2 기판(1 및 5)의 횡단면을 도시한다. 횡단면은 도 1a의 선 A-A을 따른 것이다. 도 1c는 또한 횡단면내의 밀봉 재료의 줄(6)을 도시한다.

제1 기판은 제1 표면 영역(2)에만 인접한 제1 유체(7)을 구비한다. 제1 유체를 제1 기판 상에 도포하는 방법은 제2 유체, 예를 들면 물의 조(bath)내에 기판을 침지하는 것이다. 표면 가까이에 연장된 개구부를 가지고 제2 유체내에 침지된, 디스펜서에 의해 제1 유체 예를 들면 오일은 기판의 표면 상에 제공된다. 디스펜서는 개구부의 길이 방향에 수직인 방향으로 표면 상에서 이동된다. 제1 유체는 제1 유체의 박막인 디스펜서의 길이 위에 제공된다. 표면이 제2 유체 보다 제1 유체에 대해 더 습윤성인 제1 표면 영역 및 제2 유체에 대해 더 습윤성인 제2 표면 영역을 포함하므로, 제1 유체는 제1 표면 영역에 인접하고, 제2 표면 영역을 덮지 않는다.

제1 유체를 도포하는 상술한 방법이 이용되는 경우, 2개의 기판을 결합하는 단계는 바람직하게는 제2 유체의 조내에서 수행된다. 제2 기판(5)은 조에 투여되고, 기판에 공기가 들어가지 않도록 주의한다.

두 기판(1 및 5)은 정렬되고 동시에 눌려져서, 두 기판은 도 1d에 도시된 것처럼 소망된 상호 간격을 취득하게 된다. 밀봉 재료는 두 기판 사이에서 밀봉 부재(8)를 형성한다. 밀봉 부재는 두 기판 사이의 캐비티(9)를 고립시킨다. 캐비티는 제1 표면 영역(2)에 인접한 제1 유체(7) 및 캐비티내에 포획된 제2 유체(10)을 포함한다. 도면은 개략적이면서 이해를 돕기 위해 일부 치수는 과장되었다.

밀봉(8)은 본 실시예에서는 친수성 영역인 제2 표면 영역(3) 상에 형성된다. 제1 유체가 이 영역에 인접하지 않으므로, 밀봉의 캐비티측은 단지 제2 유체에 의해서만 인접하다. 밀봉 재료의 선택은 하나의 유체에 대해 최적화될 수 있다. 밀봉이 제1 영역 중 하나에 형성되는 경우, 제1 유체는 밀봉의 하부에 인접할 것이고, 제2 유체는 밀봉의 상부에 인접할 것이다. 제1 및 제2 유체과 같은 두개의 상이한 유체를 견디는 밀봉 재료를 발견하는 것은 상대적으로 어렵다.

밀봉 재료(6)는 바람직하게는 감압 접착제(PSA)로 예를 들면 3M 제품이 있다. 재료는 압력 인가하에 기판에 부착된다. 밀봉 부재는 UV 광을 조사함에 의해 경화될 수 있다. 밀봉 부재의 두께는 10 내지 100㎛이다. 오일과의 접촉은 감압 접착제의 접착성을 크게 훼손시킴에 유의한다.

기판은 예를 들면 유리 또는 폴리머로 제조될 수 있고, 경질 또는 연질일 수 있다. 도 1d에 도시된 디스플레이 장치는 디스플레이 장치에 의해 형성된 이미지 또는 디스플레이가 보여지는 시청면(12) 및 배면(13)을 갖는다. 제1 기판(1)은 배면과 마주하고; 제2 기판(5)은 시청면(12)과 마주한다. 별도예에서, 디스플레이는 배면(13)으로부터 시청될 수 있다. 디스플레이 장치는 반사형, 투과형 또는 반투과형일 수 있다.

제1 표면 영역(2) 상의 제1 유체(7)의 위치는 도면에 도시되지 않은 전극을 통해 인가되는 전계에 의해 제어될 수 있다. 전극 및 장치의 동작에 대한 상세는 국제 특허 출원 WO03/071346에 기재되어 있다.

도 2는 밀봉 프레임 형태의 밀봉 부재의 2개의 상이한 실시예를 도시한다. 그러한 밀봉 프레임은 인젝터를 이용하는 상술한 방법에 비해 기판 상에 밀봉 재료를 도포하는 상이한 방법이 가능하도록 한다. 도 2a는 밀봉 부재(15)의 횡단면을 도시한다. 밀봉 프레임은 장치의 캐비티를 밀봉하는데 필요한 소정 형상을 갖는 밀봉 재료의 층(16)을 포함한다. 밀봉 프레임은 도시된 것처럼 일측에 박리층(17)을 구비하나, 양측에 제공될 수도 있다. 박리층은 밀봉 프레임에 강도를 제공하고, 그 조작성을 촉진하고, 롤 상의 밀봉 프레임 저장을 가능하게 한다. 박리층은 두 기판이 결합되기 이전에 반드시 밀봉 재료로부터 제거되어야 한다. 박리층은 밀봉 프레임이 제2 유체의 조내에 침지되는 경우 두 기판이 결합되기 직전에 제거될 것이다. 박리층은 소정 형상을 가지나 소정 형상 없는 판형 또는 벨트형일 수 있다.

도 2b는 예를 들면 PET와 같은 폴리머인 고체 재료의 캐리어(21)의 양측에 밀봉 재료의 2개 층(19 및 20)을 갖는 대안적 밀봉 부재(18)를 도시한다. 밀봉 재료 및 캐리어는 소정의 형상을 갖는다. 밀봉 프레임은 점선으로 나타낸 박리층(22)을 가질 수 있다. 밀봉 재료의 층들의 각 두께는 25㎛이고, 캐리어의 두께는 25㎛이다.

일렉트로웨팅 장치의 제조 공정에서, 밀봉 부재 또는 밀봉 프레임(15 또는 18)은 기판이 제1 기판과 결합하기 이전에 제2 기판(5)에 부착될 수 있다. 결합 이전의 기판(1 및 5)의 횡단면이 도 1c에 도시된 것과 유사하다. 다르게는, 밀봉 프레임은 유체가 이 기판에 도포된 이후에 제1 기판에 부착될 수 있다. 결합 이전에 기판의 횡단면은 도 3a에 도시된다. 도 3b에 도시된 것처럼, 밀봉 프레임을 두 기판 사이에 정렬하고 두 기판 및 밀봉 프레임을 함께 누르는 것이 가능하다.

밀봉 프레임은 본 발명에 따른 방법을 수행하는 장치에서 이용되기 이전에 소정 패턴으로 제조될 수 있다. 밀봉 프레임은 저장체로부터 장치에 의해 들어올려질 개별 밀봉 프레임일 수 있고 또는 말려질 수 있는 벨트를 형성하기 위하여 예를 들면 박리층에 의해 결합될 수 있다.

다르게는, 밀봉 프레임은 제조 방법의 일부로서 절단될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 장치는 밀봉 프레임이 레이저 또는 다이에 의해 절단되는 스테이션(station)을 필요로 한다. 패턴화된 밀봉 프레임은 이 스테이션으로부터 기판이 결합되는 스테이션으로 전송된다.

본 발명에 따른 일렉트로웨팅 장치의 제조 방법은 단일 기판 상에 복수개의 일렉트로웨팅 장치를 제조하는데 특히 적합하다. 도 4는 단일 기판 상의 복수개의 장치에 대한 횡단면도 및 상면도를 도시한다. 이 실시예에서 장치의 수는 12개로, 3개 행에 대해 각각 4개의 장치가 설치되어 있다. 제1 기판(25)은 12개의 장치(26) 각각에 대해 도 1a와 유사하게 제1 및 제2 표면 영역의 패턴을 구비한다. 장치들 사이의 표면 영역(27)은 제2 표면 영역과 동일한 습윤성을 갖는다. 제1 기판은 장치 각각에 대해 공통이며, 각각의 장치(26)는 자신의 제2 기판(28)을 갖는다.

제조 동안, 제1 및 제2 유체는 제1 기판(25)에 도포된다. 순차적으로 제2 기판(28) 각각은 제1 기판의 적절한 위치에 정렬된 이후에 제1 기판에 결합된다. 밀봉 재료(29)는 상술한 방법 중 임의의 하나에 의해 도포될 수 있다. 제2 기판에 도포되는 경우, 각각의 제2 기판은 개별적으로 밀봉 재료를 구비한다. 제1 기판에 도포되는 경우, 밀봉 재료는 전체 12개의 장치에 대해 단일 패턴으로 도포된다. 결합은 바람직하게는 제2 액체의 조내에서 수행된다. 밀봉 부재가 경화된 이후에, 제1 기판은 장치를 분리하기 위해 절단된다. 제1 기판이 유리로 만들어진 경우, 절단은 줄그어 부러트리기 공정을 포함할 것이다.

도 5는 절단 전에 일련의 장치에 대한 상면도를 도시한다. 장치는 공통인 제1 기판(30) 및 개별 제2 기판(31)을 갖는다. 제2 기판은 장방형에서 벗어난 특수한 형태로서, 상대적으로 용이하게 제조될 수 있다. 그러나, 장치가 공통의 제2 기판을 가지는 경우, 특히 절단이 줄그어 부러트리기 방식을 요하는 경우에 이러한 형상을 만드는 것은 상대적으로 어렵다. 제2 기판(31)은 예를 들면 캐비티를 돔 형상으로 하여 곡선 형태가 될 수 있다.

도 6은 2개의 기판을 공통으로 가지는 복수개의 장치의 횡단면도 및 상면도를 도시한다. 제1 기판(35)은 도 4에서의 제1 기판(25)와 유사하게 제1 및 제2 표면 영역의 패턴을 구비한다. 유체를 충진한 이후에, 제2 기판(36)은 제1 기판에 결합된다. 제2 기판(36)이 예를 들면 그 중 하나의 표면 상에 정렬된 컬러 필터에 의해 패턴화되는 경우, 두 기판은 결합 이전에 반드시 정렬되어야 한다. 밀봉 부재(37)는 예를 들면 제1 또는 제2 기판에 단일 패턴으로 도포될 수 있다. 밀봉의 경화 이후에, 제1 및 제2 기판은 절단된다. 도면은 제2 기판 상에 장치를 따라 빗살무늬로 나타낸 선(38)이 기판에서 절단될 것임을 도시한다.

일렉트로웨팅 장치의 제조 공정은 완전히 기계화될 수 있다. 본 발명에 따른 방법을 수행하기 이전에, 제1 기판은 바람직하게는 예를 들면 반사, 흡수 또는 전송을 위한 전극, 전자 및 광학층과 같은 소자를 기판 표면 상에 도포하고 그 표면 영역에 필요한 습윤성 특성을 줌으로써 처리된다. 유사하게, 제2 기판은 예를 들면 컬러 필터와 같은 필요한 층을 구비하여야 한다. 기판 및 밀봉 부재와 같은 단절된 구성 요소를 가지고 작업하는 경우, 구성 요소는 픽업 배치 장치(pick-and-place machine)에 의해 픽업되고 본 방법에 따라 조립된다.

도 7은 롤-투-롤 공정을 이용하여 일렉트로웨팅 장치를 제조하는 장치를 개략적으로 도시한다. 밀봉 프레임을 포함하는 테이프(45)는 롤(46)로부터 공급된다. 밀봉 프레임은 양측에 접착성을 갖는 캐리어 재료를 포함한다. 광학 절단 스테이션(47)은 캐리어 재료 및 접착제로부터 소정 패턴을 절단하고, 캐리어 재료를 개별 캐리어로 절단한다. 롤(46) 상의 캐리어는 이미 소정 패턴을 구비할 수 있고, 이 경우에는 절단 스테이션은 필요하지 않다. 롤(48)은 이에 부착된 개별 제2 기판을 갖는 테이프(49)를 제공한다. 테이프(49) 아래에 정렬된 제2 기판 및 테이프(45) 상단에 정렬된 밀봉 프레임은 조립 스테이션(50)에서 결합된다. 순차적으로, 테이프(45)는 롤(51)에 의해 조립된 제2 기판 및 밀봉 부재로부터 제거되고, 권취 롤(52) 상에 수집된다.

롤(53)은 제1 기판을 포함하는 테이프(54)를 제공한다. 테이프(49 및 54)는 구성 요소를 제2 액체(56)를 포함하는 조(55)내로 이송한다. 조내에서, 테이프(49) 아래에 정렬된 제2 기판은 테이프(54) 상단에 정렬된 제1 기판과 마주한다. 충진-조립 스테이션(57)은 부분적으로 조의 상부 및 내부에 정렬되고, 제1 기판을 충진하고 두 기판을 결합하는 2 단계를 순차적으로 수행한다. 충진 단계 동안, 두 테이프(49 및 54) 사이의 간격은 디스펜서가 제1 기판 상에 제1 유체를 분배하기 위하여 통과할만큼 충분히 크게 제조된다. 명확하게 하기 위하여 디스펜서는 도면에 도시하지 않았다. 충진 단계 이후에, 제2 기판 및 제1 기판은 정렬되고 밀접하게 된다. 결합 단계에서, 두 기판은 함께 눌려지고, 두 기판 사이의 밀봉이 경화되어, 조립된 장치를 형성한다.

두 테이프(49 및 54)는 조립된 장치를 조(55) 밖으로 이송한다. 롤(58)은 장치로부터 테이프(49)를 제거하고, 권취롤(59)로 인도한다. 장치를 보유하는 테이프(54)는 권취롤(60)로 공급된다.

상기 실시예들은 본 발명의 도식적 예로서 이해되어야 할 것이다. 본 발명의 또 다른 실시예가 예측 가능하다. 임의의 실시예와 관련하여 설명된 임의의 특징은 단독으로 또는 다른 기술된 특징과 결합하여 이용될 수 있고, 다른 실시예들 또는 다른 실시예의 조합중 다른 하나 이상의 특징과 결합하여 이용될 수 있다. 더욱이, 상술하지 않은 등가물 및 변형물 또한 본 발명의 범위로부터 벋어나지 않고 채용될 수 있으며, 이는 첨부된 청구 범위에서 한정된다.

Claims (23)

1. 제1 기판, 제2 기판 및 밀봉 부재를 포함하는 일렉트로웨팅 장치의 제조 방법에 있어서,
   상기 제1 기판 상에 제1 유체 및 제2 유체를 도포하는 제1 단계 - 상기 제1 및 제2 유체는 비혼합성임 - ;
   상기 밀봉 부재를 상기 제1 기판에 부착하는, 후속하는 제2 단계;
   상기 밀봉 부재를 상기 제2 기판에 부착하는 단계 - 상기 밀봉 부재의 부착으로 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 밀봉 부재에 의해 둘러싸이는 캐비티가 형성되고, 상기 캐비티는 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체를 포함함 - ; 및
   상기 밀봉 부재를 경화(curing)하는 단계
   를 포함하는 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 결합하기 전에 상기 밀봉 부재를 상기 제2 기판 상에 소정 패턴으로 도포하는 단계를 포함하는, 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 소정 패턴을 갖는 패턴화된 밀봉 부재로서 상기 밀봉 부재를 제공하는 단계를 포함하는, 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 밀봉 부재는 밀봉 재료의 제1 층, 고체 재료의 캐리어 및 밀봉 재료의 제2 층을 순서대로 포함하는, 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
5. 청구항 3 또는 4에 있어서, 상기 밀봉 부재는 박리층을 포함하는, 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
6. 청구항 1에 있어서, 바람직하게는 레이저 커팅 또는 다이 커팅을 이용하여 상기 밀봉 부재내의 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 유체는 도전성(electroconductive) 또는 극성(polar)이며, 상기 제1 기판은 상기 제2 유체에 대해 덜 습윤성인 제1 표면 영역 및 상기 제2 유체에 대해 더 습윤성인 제2 표면을 구비하며, 상기 방법은 상기 밀봉 부재를 상기 제2 표면 영역에 도포하는 단계를 포함하는, 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 제1 기판 상에 존재하는 상기 제2 유체의 층을 통해 상기 제2 표면 영역에 상기 밀봉 부재를 부착하는 단계를 포함하는, 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 밀봉 부재는 상기 밀봉 부재 상에 압력을 인가함에 의해 기판에 부착되는, 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
10. 청구항 1 또는 9에 있어서, 상기 밀봉 부재의 경화는 UV 조사의 적용 또는 상기 밀봉 부재의 가열을 포함하는, 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
11. 복수개의 청구항 1에 따른 일렉트로웨팅 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 제1 기판은 상기 장치들에 대해 공통이며, 상기 방법은 상기 캐비티를 형성한 이후에 상기 제1 기판을 절단하는 단계를 포함하는, 복수개의 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
12. 청구항 11에 있어서, 각각의 상기 장치들에 대해 밀봉 부재 및 제2 기판을 제공하는 단계; 및 상기 제2 기판 및 상기 공통 제1 기판을 결합하는 단계를 포함하는, 복수개의 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 절단 단계 이후에 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 상이한 형상을 가지는, 복수개의 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
14. 청구항 11에 있어서, 밀봉 부재 및 상기 장치들에 공통인 제2 기판을 제공하는 단계; 상기 공통 제1 기판 및 상기 공통 제2 기판을 결합하는 단계; 및 상기 제1 기판 및 제2 기판을 절단하는 단계를 포함하는, 복수개의 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
15. 청구항 11 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 상기 단계가 연속 공정으로 수행되는, 복수개의 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
16. 하나 이상의 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 따른 일렉트로웨팅 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 일렉트로웨팅 장치는 일렉트로웨팅 디스플레이 장치인, 하나 이상의 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.
17. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 따른 방법을 이용한 일렉트로웨팅 장치의 제조를 위한 장치.
18. 일렉트로웨팅 장치에 있어서,
    밀봉 부재에 의해 결합되고 캐비티를 형성하는 제1 기판 및 제2 기판을 포함하며, 상기 캐비티는 제1 유체 및 도전성이거나 극성인 제2 유체를 포함하며, 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 비혼합성이며, 상기 제1 기판은 상기 제2 유체에 대해 덜 습윤성인 제1 표면 영역 및 상기 제2 유체에 대해 더 습윤성인 제2 표면 영역을 구비하며, 상기 밀봉 부재는 상기 제2 표면 영역 상에 정렬되는, 일렉트로웨팅 장치.
19. 일렉트로웨팅 장치에 있어서,
    밀봉에 의해 결합되고 캐비티를 형성하는 제1 기판 및 제2 기판을 포함하며, 상기 캐비티는 제1 유체 및 도전성이거나 극성인 제2 유체를 포함하며, 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체는 비혼합성이며, 상기 제1 기판은 상기 제2 유체에 대해 덜 습윤성인 제1 표면 영역 및 상기 제2 유체에 대해 더 습윤성인 제2 표면 영역을 구비하며, 상기 밀봉 부재는 감압 접착제(pressure sensitive adhesive)를 포함하는, 일렉트로웨팅 장치.
20. 청구항 18 또는 19에 있어서, 상기 밀봉 부재는 밀봉 재료의 두 층 사이에 고체 재료의 캐리어를 포함하는, 일렉트로웨팅 장치.
21. 청구항 18 또는 19에 있어서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 상이한 형상을 가지는, 일렉트로웨팅 장치.
22. 청구항 17 내지 21 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일렉트로웨팅 장치는 일렉트로웨팅 디스플레이 장치인, 일렉트로웨팅 장치.
23. 제1 기판, 제2 기판 및 밀봉 부재를 포함하는 일렉트로웨팅 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 제1 기판 상에 제1 유체 및 제2 유체를 도포하는 단계 - 상기 제1 및 제2 유체는 비혼합성임 - ;
    상기 밀봉 부재를 상기 제1 기판에 부착하는 단계;
    상기 밀봉 부재를 상기 제2 기판에 부착하는 단계; 및
    상기 밀봉 부재를 경화하는 단계
    를 포함하되,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 부착되고 경화되는 경우, 상기 밀봉 부재는 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 밀봉 부재에 의해 둘러싸이는 캐비티를 형성하며, 상기 캐비티는 상기 제1 유체 및 상기 제2 유체를 포함하는, 일렉트로웨팅 장치 제조 방법.

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