KR20100130505A

KR20100130505A - 단일입자를 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법

Info

Publication number: KR20100130505A
Application number: KR1020090049235A
Authority: KR
Inventors: 이상국; 최경호
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-12-13
Also published as: KR101141680B1

Abstract

본 발명은 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법은, 소정의 간격을 두고 대향배치된 상부기판과 하부기판 사이에 셀을 형성하는 격벽과, 상기 셀 내부에 대전입자가 충진된 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법에 있어서, 상기 상부기판과 상기 하부기판 중 적어도 어느 하나에 접하여 전극을 형성하는 전극형성단계; 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에서 화소를 분할하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 연결하는 격벽을 형성하는 제 1격벽 형성단계; 상기 대전입자가 상기 셀 하부에 위치하는 경우, 상기 대전입자가 화면에 표시되지 않도록 상기 제 1격벽 사이에 위치하며, 상기 상부기판 또는 상기 하부기판 중 어느 하나에 격벽을 형성하는 제 2격벽 형성단계; 상기 제 1격벽과 상기 제 2격벽에 의해 형성된 셀에 대전입자를 충진하는 충진단계; 상기 상부기판과 상기 하부기판이 대향하도록 상기 상부기판을 상기 하부기판과 합착시키는 합착단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 특수한 형태의 격벽을 형성함으로써, 단일입자를 이용하면서도 표시장치의 개구율 및 콘트라스트비, 반응속도를 향상시키고, 전극의 위치 및 크기를 조절함으로써, 전하 상호간의 간섭현상을 억제하고, 소비전력을 감소시키며, 별도의 몰드를 이용하여 격벽을 형성함으로서, 종래와 같이 복잡하고 어려운 포토공정 작업 없이도, 격벽을 신속하고 대량으로 형성할 수 있는 효과가 있다.

전자종이, 임프린트, 격벽, 단일입자

Description

단일입자를 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법 {ELECTRONIC PAPER DISPLAY APPARATUS MANUFACTURING PROCESS BY USING SINGLE PARTICLE}

본 발명은 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단일입자를 이용하며, 격벽의 형태를 다양화함으로써, 정전기적 인력에 의한 입자 뭉침 현상을 방지하고, 전자종이 디스플레이 장치의 내구성을 증가시키며, 표시소자의 개구율 및 콘트라스트를 향상시키고, 임프린트법을 이용하여 격벽을 용이하게, 다양한 형태로 형성하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것이다.

종래부터 액정표시장치(LCD)를 대체하는 화상표시장치로서, 전기영동방식, 일렉트로크로믹 방식, 서멀 방식, 2색 입자 회전방식에 의해 제조되는 전자종이가 제안되어 있다. 이러한 전자종이는 LCD에 비하여 통상의 인쇄물에 가까운 넓은 시야각이 얻어지고, 소비전력이 작으며, 메모리 기능을 가지고 있어, 저렴한 화상표시장치에 사용할 수 있는 기술로써, 휴대단말용 화상표시 등에 적용될 것으로 기대 되고 있다.

이러한 전자종이 기술은 전기장에 의한 마이크로 입자의 빠른 이동을 이용하여, 일정한 공간 내에 부유하는 대전된 입자를 정전기적으로 이동시켜 색을 표시하는 기술로서, 어떠한 극에서든 이동이 일어난 후에는 메모리 효과로 인해 전압을 제거해도 입자들의 위치변화가 없기 때문에 이미지가 사라지지 않아, 마치 종이에 잉크로 인쇄된 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 자체적인 발광은 하지 않지만, 시각피로도가 대단히 낮아 실제 책을 보는 것과 같은 편안한 감상이 가능하며, 패널의 유연성이 뛰어나, 구부릴 수 있는 정도가 높으며, 그 두께 역시 대단히 얇게 형성할 수 있어 미래형 평판 표시장치 기술로서 큰 기대를 모으고 있다. 또한, 언급한 바와 같이, 한번 표시된 이미지가 패널을 리셋하지 않는 한 오랜 시간 유지되기 때문에 소비전력이 극히 낮아 휴대용 표시장치로서의 활용성이 뛰어나다. 특히, 간단한 공정 및 저가 재료에 의한 낮은 가격은 전자종이의 대중화에 기여할 것으로 예상되고 있다.

일반적으로 사용되고 있는 전자종이 기술로는, 분산입자와 착색용액으로 이루어지는 분산액을 마이크로 캡슐화하여 대향하는 기판 사이에 배치하고, 분산액 속에서 입자가 영동하도록 하는 전기영동방식과, 용액을 사용하지 않고, 적어도 일방이 투명한 2장의 기판 사이에 색 및 대전 특성이 다른 2종류 이상의 입자를 봉입하고, 기판의 일방 또는 양방에 형성한 전극으로부터 상기 입자에 전계를 가하고 쿨롱력에 의하여 극성이 다른 대전 입자를 서로 다른 방향으로 비상·이동시켜 화상을 표시하는 충돌 대전 방식이 제안되어 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 충돌 대전형 전자종이 디스플레이장치에 대한 셀 구조를 도시한 단면도이다. 도 1에서 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 충돌 대전형 전자종이 디스플레이장치는, 상기 플라스틱 또는 유리 중 어느 하나로 형성된 상부기판(110) 및 하부기판(120)과, 상기 기판 상에 소자의 구동 전압을 인가하고, 투명전극으로 형성된 상부전극(210) 및 하부전극(220)과, 상부기판(110) 및 하부기판(120) 사이의 간격을 일정하게 유지하고, 셀과 셀을 분리시키는 격벽(500)으로 구성된다.

이러한 종래 기술에 따른 충돌 대전형 전자종이 디스플레이장치에 대해 설명하면, 상부전극(210)과 하부전극(220)에 충분한 전압이 인가되면 인가된 전극 극성에 따라 대전되는 대전입자들(610,620)이 각 전극으로 끌려간다. 예컨대, 하부전극(220)에 음(-) 전압을 인가하고, 상부전극(210)에 양(+) 전압을 인가하면 쿨롱력에 의하여 양(+)으로 대전된 흑색 대전입자(610)는 하부기판(120) 쪽으로 이동하고, 음(-)으로 대전된 백색 대전입자(620)는 상부기판(110) 쪽으로 이동한다. 이로써, 상부기판(110) 쪽에 백색 대전입자(620)가 위치하고 있으므로, 외부에서 관찰하는 경우에 백색으로 보이게 된다. 반대로, 하부전극(220)에 양(+) 전압을 가하고, 상부전극(210)에 음(-) 전압을 인가하면, 흑색 대전입자(610)가 상부기판(110) 쪽으로 이동하여, 흑색으로 보이게 된다.

한편, 종래 기술에 따른 전기영동형 전지종이 디스플레이장치 또한 기본적인 구조는 상기 종래 기술에 따른 충돌 대전형 전자종이 디스플레이 장치와 유사하다.

이러한 종래 기술에 따른 전자종이 디스플레이 장치는, 2종류 이상의 서로 다른 대전특성을 갖는 입자가 하나의 셀 안에 모두 충진되기 때문에 이들의 정전기적 인력에 따른 입자뭉침 및 입자충돌현상이 발생하기 쉬운 문제점이 있다.

또한, 이에 따라 입자의 이동속도가 늦어져 전자종이의 반응속도가 늦어지며, 구동수명 또한 단축되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 전자종이 디스플레이장치의 격벽은 일반적으로 직사각형 형태를 가지기 때문에, 각 모서리 부분에서 대전입자가 정체되거나 격벽사이를 채우기 위해 대전입자가 많이 필요하고, 반응시간이 늦어지는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 2종류 이상의 서로 다른 대전특성을 갖는 입자를 사용하기 때문에, 단일입자를 이용하는 경우에는 일반적인 격벽의 형태로는 구동될 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 전자종이 디스플레이장치의 전극은 일반적으로 상부기판 및 하부기판에 내접하여 형성되기 때문에, 셀을 구분하는 격벽에 대해서도 전력이 소비되는 문제가 있었다. 뿐만 아니라, (+),(-)전극을 모두 형성하기 때문에, 상호간의 간섭현상 및 그로 인해 제품의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

이와 더불어, 종래에 격벽을 형성하는 방법은 포토레지스트(PR)를 이용하는 포토리소그래피 방법에 의하였는 바, 도 2a 내지 도 2d에 나타난 바와 같다. 즉, 도 2a에 도시된 바와 같이 전극(200)이 형성된 기판(100)위에 격벽을 형성하기 위한 재료로 포토레지스트(300)를 도포하고, 도 2b에 도시된 바와 같이 격벽이 형성될 영역을 구분하기 위하여 상기 포토레지스트(300) 위에 기 제작된 포토마스크 등으로 빛을 차단하는 패턴(400)을 형성한다. 그 후, 도 2c에서 도시된 바와 같이 빛 을 이용하여 노광시키는 과정을 거치면 패턴(400)에 의해 구별되는 영역만 에칭되어 도 2d에 나타난 바와 같은 격벽(500)이 형성되는 것이다. 이와 같은 포토리소그래피 방법에 의한 격벽(500)형성방법은 별도의 빛을 이용한 노광공정을 거쳐야 하는 바, 제조방법이 복잡하고, 노광공정을 위해서는 별도의 노광장치가 필요하여, 격벽 형성에 많은 시간이 소요되고 제작절차가 번거로운 문제점이 있다.

또한, 지금까지의 격벽은 주로 포토공정에 의해 식각되는 과정이 수반되었기 때문에, 격벽 재료로는 주로 포토레지스트(PR)가 가장 널리 사용되어 왔고, 여기에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET),폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP)과 같은 폴리머이거나 무기질 재료가 더 포함될 수 있었다.

그러나, 포토레지스트를 비롯한 종래의 무기질 또는 폴리머 재료 등은 기판 또는 전극과의 접착력이 부족했다. 격벽에 접착제를 도포하더라도 기판 또는 전극과의 접착력이 떨어져 디스플레이 장치의 모양이 변형되어 구부러지는 경우, 격벽이 들뜨게 되는 경우가 빈번하게 발생하였다. 이것은 곧 디스플레이 장치의 전체적인 품질을 저하시키는 문제점이 있다.

이러한 이유로, 전자종이 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 있어서, 격벽을 더욱 용이하고 간편하게 형성할 수 있으면서도 기판이나 전극과의 접착이 쉽게 떨어지지 않는 격벽 형성 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 단일입자를 이용하여 서로 다른 대전특성의 입자간의 충돌현상 및 정전기적 인력에 의한 입자간의 뭉침현상을 방지하는 것을 목적으로 한다.

또한, 단일 입자를 이용함으로써, 장치의 내구성을 증가시킨 전자종이 디스플레이장치를 제공하며, 단일입자를 이용하면서도 표시장치의 개구율 및 콘트라스트비를 향상시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 전극의 위치, 크기 및 대전특성을 조절함으로써, 전하 상호간의 간섭현상을 억제하는 것을 목적으로 한다. 뿐만 아니라, 소비전력을 감소시키고, 구성을 단순화하여 장치의 내구성을 증가시켜, 단일입자를 이용하는 효과를 극대화시킨 전자종이 디스플레이장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 별도의 몰드를 이용하여 격벽을 형성함으로서, 종래와 같이 복잡하고 어려운 포토공정 작업 없이도, 격벽을 신속하고 대량으로 형성하고자 하는 것이며, 광경화성 폴리머에 의해 격벽을 형성함으로서, 높은 탄력성을 가지며, 기판 및 전극과도 높은 합착강도를 가진 전자종이 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 특수한 형태의 격벽을 형성함으로써, 모서리부분에서 대전입자의 정체현상방지 및 격벽사이의 대전입자량을 감소시켜, 전자종이 디스플레이 장치의 반응시간을 단축시키는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단일입자를 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법은, 소정의 간격을 두고 대향배치된 상부기판과 하부기판 사이에 셀을 형성하는 격벽과, 상기 셀 내부에 대전입자가 충진된 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법에 있어서, 상기 상부기판과 상기 하부기판 중 적어도 어느 하나에 접하여 전극을 형성하는 전극형성단계; 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에서 화소를 분할하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 연결하는 격벽을 형성하는 제 1격벽 형성단계; 상기 대전입자가 상기 셀 하부에 위치하는 경우, 상기 대전입자가 화면에 표시되지 않도록 상기 제 1격벽 사이에 위치하며, 상기 상부기판 또는 상기 하부기판 중 어느 하나에 격벽을 형성하는 제 2격벽 형성단계; 상기 제 1격벽과 상기 제 2격벽에 의해 형성된 셀에 대전입자를 충진하는 충진단계;상기 상부기판과 상기 하부기판이 대향하도록 상기 상부기판을 상기 하부기판과 합착시키는 합착단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1격벽형성단계 또는 상기 제 2격벽형성단계 중 적어도 하나는, 몰드를 준비하고, 상기 몰드 위에 광경화성 폴리머를 도포하는 도포단계; 상기 주입된 광경화성 폴리머와 상기 하부기판이 마주보도록 하부기판을 위치시킨 뒤, 상기 광경화성 폴리머에 자외선을 조사하여 경화시키는 경화단계; 기 광경화성 폴리머가 경화된 상기 하부기판을 몰드와 분리시켜 격벽을 형성하는 분리단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 도포단계에서, 상기 광경화성 폴리머는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 폴 리프로릴렌글리콜(PPG)의 양말단에 아크로릴이나 알릴계가 결합된 에스테르형 또는 에테르형 폴리머인 것을 특징으로 하며, 상기 충진단계에서, 상기 대전입자는 동일한 대전 특성을 가진 단일 입자인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극형성단계에서, 상기 전극은 상기 제 1격벽 사이에 위치하거나 상기 제 1격벽과 상기 제 2격벽 사이에 위치하는 것을 특징으로 하며, 상기 전극형성단계에서, 상기 전극은 상기 상부기판에 접하여 형성된 경우에는 상기 대전입자과 반대의 대전특성을 갖고, 상기 하부기판에 접하여 형성된 경우에는 상기 대전입자와 같은 대전특성을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1격벽형성단계 및 상기 제 2격벽형성단계에 의해 형성된 상기 셀은 상기 상부기판과 상기 하부기판을 잇는 측면부분이 비스듬하게 기울어진 것을 특징으로 하며, 상기 제 1격벽형성단계에 의해 형성된 상기 제 1격벽은 가장 넓은 부분의 폭이 5 내지 60㎛이며, 상기 제 2격벽형성단계에 의해 형성된 상기 제 2격벽은 상기 상부기판 또는 상기 하부기판에 부착된 부분의 폭이 1 내지 40㎛인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법에 따르면, 단일입자를 이용하여 서로 다른 대전특성의 입자간의 충돌현상 및 정전기적 인력에 의한 입자간의 뭉침현상을 방지하고, 그로 인하여 장치의 내구성을 증가시킬 수 있다.

또한, 특수한 형태의 격벽을 형성함으로써, 모서리부분에서 대전입자의 정체현상방지 및 격벽사이의 대전입자량을 감소시켜, 전자종이 디스플레이 장치의 반응 시간을 단축시키는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 단일입자를 이용하면서도 표시장치의 개구율 및 콘트라스트비를 향상시키며, 반응속도 또한 향상시키는 효과가 있다.

또한, 전극의 위치, 크기 및 대전특성을 조절함으로써, 전하 상호간의 간섭현상을 억제하고, 소비전력을 감소시키는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 구성을 단순화하여 장치의 내구성을 증가시킴으로써, 단일입자를 이용하는 효과를 극대화시키는 효과가 있다.

또한, 별도의 몰드를 이용하여 격벽을 형성함으로서, 종래와 같이 복잡하고 어려운 포토공정 작업 없이도, 격벽을 신속하고 대량으로 형성할 수 있고, 광경화성 폴리머에 의해 격벽을 형성함으로서, 높은 탄력성을 가지며, 기판 및 전극과도 높은 합착강도를 갖는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 의한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법에 대하여 본 발명의 일실시예를 도 3 내지 도 9을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법은 상부기판과 하부기판 중 적어도 어느 하나에 접하여 전극을 형성하는 전극 형성단계(S10), 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에서 화소를 분할하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 연결하는 격벽을 형성하는 제 1격벽 형성단계(S20), 상기 제 1격벽 사이에 위치하고, 상기 상부기판 또는 상기 하부기판에 부착되며, 대전입자가 셀 하부에 위치하는 경우, 상기 대전입자가 화면에 표시되지 않도록 격벽을 형성하는 제 2격벽 형성단계(S30), 상기 제 1격벽과 상기 제 2격벽에 의해 형성된 셀에 대전입자를 충진하는 충진단계(S40), 상기 상부기판을 상기 하부기판과 대향하도록 상기 격벽의 상면에 적층하여 상기 하부기판과 합착시키는 합착단계(S50)를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 제 1격벽형성단계(S20) 또는 상기 제 2격벽형성단계(S30) 중 적어도 하나는, 몰드를 준비하고, 상기 몰드 위에 광경화성 폴리머를 도포하는 도포단계(S21,S31), 상기 주입된 광경화성 폴리머와 상기 하부기판이 마주보도록 하부기판을 위치시킨 뒤, 상기 광경화성 폴리머에 자외선을 조사하여 경화시키는 경화단계(S22,S32), 상기 광경화성 폴리머가 경화된 상기 하부기판을 몰드와 분리시켜 격벽을 형성하는 분리단계(S23,S33)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 전극형성단계(S10)는 상기 상부기판과 상기 하부기판 중 적어도 어느 하나에 접하여 전극을 형성하는 단계이다.

여기서, 전극(21)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상부기판(10)에 접하는 상부전극(20a)과 상기 하부기판(70)에 접하는 하부전극(20b)으로 나누어진다. 상기 상부전극(20a)은 상기 대전입자(60)와 반대의 대전 특성을 가짐으로써, 상기 대전 입자(60)를 끌어당기는 역할을 하며, 상기 하부전극(20b)은 상기 대전입자(60)와 같은 대전 특성을 가짐으로써, 상기 대전입자(60)를 밀어내는 역할을 한다. 상기 전극에 가하는 전하량의 크기를 조절함으로써, 상기 상부전극(20a)과 상기 하부전극(20b)을 모두 설치하거나 상기 상부전극(20a) 또는 상기 하부전극(20b) 중 어느 하나만을 설치할 수도 있다.

또한, 전극(20)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부전극(20a)과 상기 하부전극(20b) 대신에 상부전극(20c) 또는 하부전극(20d) 중 적어도 하나가 존재할 수 있다. 상부전극(20c) 또는 하부전극(20d)은 도 4에 도시된 상부전극(20a)과 하부전극(20b)이 상부기판(10) 및 하부기판(70)에 단순히 내접해 있는 것과는 달리, 상기 제 1격벽(30) 사이에 위치하거나 상기 제 1격벽(30)과 상기 제 2격벽(40) 사이에 위치하여 형성됨으로써, 불필요한 부분에까지 전극이 설치되지 않아, 전극의 크기가 상당부분 감소하게 되는 바, 소비전력이 감소하는 장점이 있다.

이렇게 전극을 필요한 최소한의 부분에만 설치함으로써, 전극에 들어가는 재료비가 감소하며, 따라서 전체적인 제조단가가 감소하는 경제적인 장점이 있으며, 장치의 구동을 단순화함으로써, 장치수명이 증가되는 장점이 있다. 즉, 단일입자를 이용하는 장점을 전극형성을 통해 극대화시키는 효과가 있다.

이러한 상부전극(20a,20c)과 하부전극(20b,20d) 중 적어도 하나는 투명한 인-주석 산화물(Indium-Tin Oxide) 전극인 것이 바람직하다. 이러한 상부전극(20a,20c)과 하부전극(20b,20d)에는 여기에 각각 내접하는 하부절연층과 상부절연층이 선택적으로 형성될 수 있다. 이는 생략되어도 구동에 문제가 없으나, 대전 된 입자들이 전극에 밀착되면서 전자 이동이 발생하게 되면 메모리 효과가 감소되어 새로운 전원인가없이 영상을 오랫만에 보존하기 어려울 수 있으므로 적용되는 것이 바람직하다.

제 1격벽형성단계(S20)는 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에서 화소를 분할하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 연결하는 격벽을 형성하는 단계이다.

제 1격벽형성단계(S20)는 도 3 및 도 6a 내지 도 6d에 도시된 바와 같이, 도포단계(S21), 경화단계(S22), 분리단계(S23)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 도포단계(S21)는 도 6a에 도시된 바와 같이, 몰드(1a)를 준비하는 단계를 거친다. 이는 몰드(1a)를 통해 격벽이 형성되는 자리 또는 공간을 구비시키기 위한 것이다. 즉, 격벽을 기판 위에 직접 형성하는 것이 아니라 간접적인 방법으로서, 별도의 간접 틀(몰드)에 의해 격벽을 기판에 부착시키기 위한 것이다.

이러한 몰드(1a)는 건식 에칭(etching), 습식 에칭 또는 샌딩(sanding) 공정에 의해 원하는 격벽모양을 만들 수 있도록 표면에 구조를 형성하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 몰드(1a)의 구조는 격벽을 형성하기 위한 공간을 마련하기 위한 것이므로, 만들고자 하는 격벽 사이 거리에 부합하는 간격으로 구조를 형성한다.

또한, 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 몰드(1a)에 광경화성 폴리머(2)를 도포한다. 본 발명에서 사용되는 광경화성 폴리머(2)는 광에 의해 경화되는 폴리머를 말하는 것으로, 열이나 수분에 의해 경화되는 열경화성 고분자 또는 수분경화성 폴리머와 구분된다. 열경화성 폴리머나 수분경화성 폴리머는 열이나 수분에 의해 경 화된 후에는 딱딱해져서 구부릴 경우 갈라져 떨어지기 쉽기 때문에 플렉서블(Flexible)한 전자종이에는 적합하지 않고, 따라서 광경화성 폴리머(2)를 본 발명에 따른 격벽 재료로 선택한 것이다. 이러한, 광경화성 폴리머(2)는 특별히 제한되는 일이 없이 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 알려진 것이라면 다 포함할 수 있으며, 그 중에서도 상기 광경화성 폴리머(2)는 광 경화를 위하여 UV 경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 예시적으로, 상기 광경화성 폴리머(2)는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 폴리프로필렌 글리콜(PPG)의 양말단에 아크로릴이나 알릴계가 결합된 에스테르형 또는 에테르형 폴리머가 바람직하고, 또는 폴리에틸렌글리콜(PEG)이 아민화된 폴리옥시에틸렌비스아민(polyoxyethyllene bisamine) 및 아크로릴과 반응하여 형성된 우레탄형 광경화성 폴리머도 가능하다. 이러한 광경화성 폴리머(2)를 본 발명에 따른 상기 몰드(1a)에 도포하는 방법도 특별히 제한되지 않는다.

경화단계(S22)는 도 6c에 도시된 바와 같이 상기 도포된 광경화성 폴리머(2)와, 상부기판(10)이 마주보도록 위치시키고, 상기 광경화성 폴리머(2)에 자외선을 조사함으로서 상기 광경화성 폴리머(2)가 경화되어 상부기판(10)에 부착되는 단계이다. 여기서, 자외선을 조사하는 것은 본 발명에 따른 상기 광경화성 폴리머(2)를 경화시켜서 상부기판(10)에 부착시키기 위한 것으로, 광경화성 폴리머(2)에 UV와 같은 광을 조사하면, 상기 광경화성 폴리머(2)는 상부기판(10)에 고정화되면서 격벽의 형상을 가지게 되는 것이다. 종래에 격벽을 형성하기 위해서는 격벽 재료를 직접 기판 또는 전극위에 도포하고, 여기서 원하는 모양으로 격벽을 식각하는 직접 방법이었지만, 본 발명에 따라 몰드와 광경화성 폴리머(2)의 경화를 이용하는 방법은 일단 몰드(1a)에 격벽 형성 재료를 주입하고, 이를 다시 기판 구조물에 부착시키는 간접방법이다. 이는 대량으로 간편하고 용이하게 격벽을 형성할 수 있고, 간접 주형 틀인 몰드(1a)를 계속해서 재사용할 수 있다는 경제적인 장점이 있다.

분리단계(S23)는 도 6d에 도시된 바와 같이, 상부기판(10) 및 경화된 광경화성 폴리머(2)를 몰드(1a)와 분리시켜 격벽을 형성하는 단계이다. 상부기판(10) 및 경화된 광경화성 폴리머(2)를 몰드(1a)와 분리시키기 위해서는 상부기판(10) 및 경화된 광경화성 폴리머(2) 또는 몰드(1a)를 위, 아래로 잡아당기면서 분리시켜야 하는데, 이러한 분리를 용이하게 하기 위하여 몰드(1a) 안에는 상기 광경화성 폴리머(2)를 몰드(1a)에 주입하기 전에 윤활제와 같은 물질을 더 포함시킬 수 있다. 분리시키는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 이러한 격벽은 기판을 지지하면서 셀 단위를 구분하기 위한 용도로 사용되는 것이다.

상기 제 1격벽형성단계(S20)에 의해 형성된 제 1격벽(30)은 상기 상부기판(10)과 상기 하부기판(70)을 연결하며, 상기 상부기판(10) 또는 상기 하부기판(70)에 부착된 부분 중 가장 넓은 부분의 폭이 5 내지 60㎛인 것이 바람직하다. 폭이 5㎛미만인 경우에는 상기 상부기판(10)과 상기 하부기판(70)을 지지하기 어려워, 내구성이 떨어지는 문제가 있으며, 폭이 60㎛를 초과하는 경우에는 표시장치의 개구율 및 콘트라스트비가 떨어지는 문제가 있다. 더욱 바람직하게는 가장 넓은 부분의 폭이 20㎛ 내지 40㎛인 것이 내구성 및 개구율 측면에서 가장 효율적이다.

또한, 상기 제 1격벽(30)은 상기 대전입자(60)의 색과 대비되는 흑색으로 이 루어져서 사용자의 눈에는 상기 대전입자(60)가 차폐되는 경우에 화면에 흑색으로 표시되도록 한다.

제 2격벽형성단계(S30)는 상기 제 1격벽 사이에 위치하고, 상기 상부기판 또는 상기 하부기판에 부착되며, 상기 대전입자가 상기 셀 하부에 위치하는 경우, 상기 대전입자가 화면에 표시되지 않도록 격벽을 형성하는 단계이다.

제 2격벽형성단계(S30)는 도 3 및 도 6e 내지 도 6h에 도시된 바와 같이, 도포단계(S31), 경화단계(S32), 분리단계(S33)를 포함하여 이루어진다. 도포단계(S31), 경화단계(S32), 분리단계(S33)는 상기 제 1격벽형성단계(S20)의 도포단계(S21), 경화단계(S22), 분리단계(S23)와 동일하며, 다만 격벽의 형태가 상이하므로 이에 대한 차이점을 이하에 설명한다.

도포단계(S31)는 도 6e에 도시된 바와 같이, 몰드(1b)를 준비하는 단계를 거친다. 이는 몰드(1b)를 통해 격벽이 형성되는 자리 또는 공간을 구비시키기 위한 것이다. 이러한 몰드(1b)는 건식 에칭(etching), 습식 에칭 또는 샌딩(sanding) 공정에 의해 원하는 격벽모양을 만들 수 있도록 표면에 구조를 형성하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 몰드(1b)의 구조는 격벽을 형성하기 위한 공간을 마련하기 위한 것이므로, 만들고자 하는 격벽 사이 거리에 부합하는 간격으로 구조를 형성한다.

또한, 도 6f에 도시된 바와 같이 상기 몰드(1b)에 광경화성 폴리머(2)를 도포한다. 이러한 광경화성 폴리머(2)를 본 발명에 따른 상기 몰드(1a)에 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않는다.

경화단계(S32)는 도 6g에 도시된 바와 같이 상기 도포된 광경화성 폴리머(2)와, 하부기판(70)이 마주보도록 위치시키고, 상기 광경화성 폴리머(2)에 자외선을 조사함으로서 상기 광경화성 폴리머(2)가 경화되어 하부기판(70)에 부착되는 단계이다. 여기서, 자외선을 조사하는 것은 본 발명에 따른 상기 광경화성 폴리머(2)를 경화시켜서 하부기판(70)에 부착시키기 위한 것으로, 광경화성 폴리머(2)에 UV와 같은 광을 조사하면, 상기 광경화성 폴리머(2)는 하부기판(70)에 고정화되면서 격벽의 형상을 가지게 되는 것이다.

분리단계(S33)는 도 6h에 도시된 바와 같이, 하부기판(70) 및 경화된 광경화성 폴리머(2)를 몰드(1b)와 분리시켜 격벽을 형성하는 단계이다. 하부기판(70) 및 경화된 광경화성 폴리머(2)를 몰드(1b)와 분리시키기 위해서는 하부기판(70) 및 경화된 광경화성 폴리머(2) 또는 몰드(1b)를 위, 아래로 잡아당기면서 분리시켜야 하는데, 이러한 분리를 용이하게 하기 위하여 몰드(1b) 안에는 상기 광경화성 폴리머(2)를 몰드(1b)에 주입하기 전에 윤활제와 같은 물질을 더 포함시킬 수 있다. 분리시키는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 이러한 격벽은 기판을 지지하면서 셀 단위를 구분하기 위한 용도로 사용되는 것이다.

상기 제 2격벽(40)은 상기 상부기판(10) 또는 상기 하부기판(70)에 부착된 부분의 폭이 1 내지 40㎛인 것이 바람직하다. 폭이 1㎛미만인 경우에는 상기 제 2격벽(40)이 대전입자(60)에 대한 구조적 차폐기능을 발휘하기 어려우며, 폭이 40㎛를 초과하는 경우에는 입자의 이동거리가 늘어나 반응속도가 늦어지는 문제가 있다. 더욱 바람직하게는 폭이 10 내지 20㎛인 것이 대전입자(60)에 대한 구조적 차 폐기능 및 반응속도 측면에서 가장 효율적이다.

또한, 상기 제 2격벽(40)은 상기 대전입자(60)의 색과 대비되는 흑색으로 이루어져서 사용자의 눈에는 상기 대전입자(60)가 차폐되는 경우에 화면에 흑색으로 표시되도록 한다.

한편, 상기 제 1격벽형성단계(S20)에서의 도포단계(S21), 경화단계(S22), 분리단계(S23)와 상기 제 2격벽형성단계(S30)에서의 도포단계(S31), 경화단계(S32), 분리단계(S33)는 격벽의 형태에 따라 서로 바뀔 수 있으며, 변경될 수 있다.

충진단계(S40)는 상기 제 1격벽(30)과 상기 제 2격벽(40)에 의해 형성된 셀(50)에 대전입자(60)를 충진하는 단계이다.

여기서, 셀(50)에 대해 살펴보면, 상기 제 1격벽(30)과 상기 제 2격벽(40)에 의해 형성된 셀(50)은 상기 상부기판(10)과 상기 하부기판(70)을 잇는 측면부분이 비스듬하게 기울어진다. 이는 단일입자를 이용해 효과적으로 전자종이 디스플레이 장치가 작동되도록 제 1격벽(30)과 제 2격벽(40)의 구조적 차폐기능을 발현하기 위한 것이다. 상기 대전입자(60)가 상기 셀(50) 하부에 위치하는 경우, 상기 대전입자(60)가 화면에 표시되지 않도록 상기 제 1격벽(30) 및 상기 제 2격벽(40)이 상기 대전입자(60)를 차폐함으로써, 화면에 상기 제 1격벽(30) 및 상기 제 2격벽(40)의 색만 표시되도록 한다.

이러한 셀(50) 구조는 종래의 직사각형 셀 구조에 비해, 모서리부분에서 대전입자의 정체현상방지 및 격벽사이의 대전입자량을 감소시키고, 단일입자를 이용 하면서도 표시장치의 개구율 및 콘트라스트비를 향상시키며, 반응속도 또한 향상시키는 효과가 있다.

또한, 셀(50) 내부에 충진된 대전입자(60)에 대해 살펴보면, 상기 대전입자(60)는 동일한 대전 특성을 가진 단일 입자로 이루어진다. 종래에는 도 1에 나타난 바와 같이, 양(+),음(-)으로 대전되고, 각각 흑색, 백색의 다른 종류의 색을 가진 2종류의 대전입자(610,620)로 이루어져서, 하나의 셀 안에 2종류 이상의 서로 다른 대전 특성을 갖는 입자가 충진되기 때문에 이들의 정전기적 인력에 따른 입자의 충돌 및 뭉침현상이 발생하기 쉬워, 장치의 내구성이 떨어지고, 반응속도 또한 늦어지는 단점이 있었다. 이를 해결하고자 본 발명에서는 셀(50) 내부에 충진된 대전입자(60)가 동일한 대전특성을 가지며, 백색 등 1종류의 색만을 갖는 단일입자를 사용함으로써, 입자의 충돌 및 뭉침현상의 발생을 현저히 줄이고, 이에 따라 장치의 내구성이 향상되며, 반응속도 또한 향상되는 장점이 있다.

마지막으로, 합착단계(S50)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 상부기판(10)과 상기 하부기판(70)이 대향하도록 상기 상부기판(10)을 상기 하부기판(70)에 합착시키는 단계이다. 도 7는 본 발명에 따라, 상부기판(10)과 하부기판(70)을 합착시키는 과정을 나타내는 모식도이다. 합착하는 방법은 본 발명에 따라 광경화성 폴리머(2)에 의해 형성된 제 1격벽(30)이 부착되어 있는 상부기판(10)과 본 발명에 따라 광경화성 폴리머(2)에 의해 형성된 제 2격벽(40)이 부착되어 있는 하부기판(70)을 대향하도록 합착시킨다.

또한, 상기 제 1격벽형성단계(S20)와 상기 제 2격벽형성단계(S30)는 상기 실시예 외에도 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같은 격벽을 비롯하여, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 다양한 형태의 격벽으로 구현될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

도 1은 종래 기술에 따른 충돌 대전형 전자종이에 대한 셀 구조를 도시한 단면도

도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른 전자종이 디스플레이 장치에 있어서 포토리소그래피법을 이용하여 격벽을 형성하는 과정을 나타내는 순서도

도 3은 본 발명의 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도

도 4는 본 발명에 따라 제조된 전자종이 디스플레이 장치를 도시한 단면도 및 평면도

도 5은 본 발명에 따라 제조된 전자종이 디스플레이 장치를 도시한 단면도 및 평면도

도 6a 내지 도 6h는 본 발명에 따라 몰드를 이용하여 전자종이 디스플레이 장치의 격벽을 형성하는 과정을 나타내는 순서도

도 7는 본 발명에 따라 전자종이 디스플레이 장치의 기판과 격벽이 합착되는 상태를 나타내는 단면도

<도면의 주요부분 부호에 대한 설명>

1a: 몰드(mold) 1b: 몰드(mold)

2: 광경화성 폴리머

10: 상부기판

20a,20c: 상부전극 20b,20d: 하부전극

30: 제 1격벽

40: 제 2격벽

50: 셀

60: 대전입자

70: 하부기판

80: 흰색 표시화면 90: 흑색 표시화면

100: 기판 110: 상부기판

120: 하부기판

200: 전극 210: 상부전극

220: 하부전극

300: 포토레지스트

400: 패턴

500: 격벽

600: 대전입자 610: 양(+) 대전입자

620: 음(-) 대전입자

Claims

소정의 간격을 두고 대향배치된 상부기판과 하부기판 사이에 셀을 형성하는 격벽과, 상기 셀 내부에 대전입자가 충진된 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법에 있어서,

상기 상부기판과 상기 하부기판 중 적어도 어느 하나의 기판에 전극을 형성하는 전극형성단계;

상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에서 화소를 분할하며, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 연결하는 격벽을 형성하는 제 1격벽 형성단계;

상기 대전입자가 상기 셀 하부에 위치하는 경우, 상기 대전입자가 화면에 표시되지 않도록 상기 제 1격벽 사이에 위치하며, 상기 상부기판 또는 상기 하부기판 중 어느 하나에 격벽을 형성하는 제 2격벽 형성단계;

상기 제 1격벽과 상기 제 2격벽에 의해 형성된 셀에 대전입자를 충진하는 충진단계;

상기 상부기판과 상기 하부기판이 대향하도록 상기 상부기판을 상기 하부기판과 합착시키는 합착단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 제 1격벽형성단계 또는 상기 제 2격벽형성단계 중 적어도 하나는,

몰드를 준비하고, 상기 몰드 위에 광경화성 폴리머를 도포하는 도포단계;

상기 주입된 광경화성 폴리머와 상기 하부기판이 마주보도록 하부기판을 위치시킨 뒤, 상기 광경화성 폴리머에 자외선을 조사하여 경화시키는 경화단계;

상기 광경화성 폴리머가 경화된 상기 하부기판을 몰드와 분리시켜 격벽을 형성하는 분리단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단일입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 도포단계에서, 상기 광경화성 폴리머는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 폴리프로릴렌글리콜(PPG)의 양말단에 아크로릴이나 알릴계가 결합된 에스테르형 또는 에테르형 폴리머인 것을 특징으로 하는 단일입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
제 1항 내지 제 3항에 있어서,

상기 충진단계에서, 상기 대전입자는 동일한 대전 특성을 가진 단일 입자인 것을 특징으로 하는 단일입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
제 1항 내지 제 3항에 있어서,

상기 전극형성단계에서, 상기 전극은 상기 제 1격벽 사이에 위치하거나 상기 제 1격벽과 상기 제 2격벽 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 단일입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
제 1항 내지 제 3항에 있어서,

상기 전극형성단계에서, 상기 전극은 상기 상부기판에 접하여 형성된 경우에는 상기 대전입자와 반대의 대전특성을 갖고, 상기 하부기판에 접하여 형성된 경우에는 상기 대전입자와 같은 대전특성을 갖는 것을 특징으로 하는 단일입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
제 1항 내지 제 3항에 있어서,

상기 제 1격벽형성단계 및 상기 제 2격벽형성단계에 의해 형성된 상기 셀은 상기 상부기판과 상기 하부기판을 잇는 측면부분이 비스듬하게 기울어진 것을 특징으로 하는 단일입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.
제 1항 내지 제 3항에 있어서,

상기 제 1격벽형성단계에 의해 형성된 상기 제 1격벽은 가장 넓은 부분의 폭이 5 내지 60㎛이며, 상기 제 2격벽형성단계에 의해 형성된 상기 제 2격벽은 상기 상부기판 또는 상기 하부기판에 부착된 부분의 폭이 1 내지 40㎛인 것을 특징으로 하는 단일입자를 이용한 전자종이 디스플레이장치의 제조방법.