KR20110074088A

KR20110074088A - 전기습윤표시장치의 제조방법

Info

Publication number: KR20110074088A
Application number: KR1020090130955A
Authority: KR
Inventors: 이준석; 민경희; 강한샘
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-06-30

Abstract

본 발명은 수율이 향상될 수 있는 전기습윤표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 화소 어레이가 형성되는 화소영역 및 화소영역 외곽의 비화소영역으로 정의되는 제1 기판과 제2 기판을 마련하는 단계; 상기 제1 기판 상에 상기 비화소영역에 상기 화소영역을 둘러싸는 개곡선 형태로 실링층을 형성하는 단계; 친수성유체가 채워진 수조안에서 상기 제1 기판과 제2 기판을 서로 대향하도록 정렬하는 단계; 및 상기 실링층에 의해 상기 정렬된 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

전기습윤표시장치, 실링, 친수성유체

Description

전기습윤표시장치의 제조방법{Manufacturing Method of Electrowetting Display}

본 발명은 전기습윤표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 수율이 향상될 수 있는 전기습윤표시장치의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device: ELD) 및 전기습윤표시장치(Electro-Wetting Display: EWD) 등을 들 수 있다.

이 중, 전기습윤표시장치는 전기습윤(Electrowetting) 현상을 응용하여 정보 신호를 시각적으로 표현한다. 여기서, 전기습윤 현상이란, 전계에 의해 유체의 계면장력(interfacial tension)이 변화되어, 유체가 이동(migration) 또는 변형(deformation)되는 현상을 의미한다. 전기습윤표시장치는 화소 내부의 소정 공간에 친수성유체(hydrophilic liquid)와 소수성유체(hydrophobic liquid)를 주입하고, 외부로부터 인가된 전압으로 형성된 전계에 의해 친수성유체의 계면장력을 변화시켜 소수성유체를 이동시킴으로써, 화상을 표시하게 된다. 이러한 전기습윤표시장치는 작은 사이즈, 저소비전력, 빠른 응답속도, 높은 컬러 휘도(High color brightness)의 유리한 특성을 가지므로, 최근 차세대 평판표시장치의 하나로 각광받고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전기습윤표시장치의 분해 사시도이다.

종래의 전기습윤표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 대향되어 배치되는 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 및 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에 화상이 표시되는 화소영역(PA)에 대응되어 배치되는 화소 어레이(미도시), 화소영역(PA)의 외곽에 대응되도록 배치되어, 제1 기판(10)과 제2 기판(20)을 합착하고, 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이의 내부를 밀봉하는 실링층(30)을 포함하여 구성된다. 이때, 실링층(30)은, 제1 기판(10) 상에 화소영역(PA)의 외곽에 대응되어, 화소영역(PA)을 둘러싸는 폐곡선 형태로 배치된다.

한편, 액정표시장치의 경우, 상부기판과 하부기판 사이에 마련되는 공간 안에 액정층이 주입되는데, 이때, 액정층의 주입은 진공을 이용한 주입구방식을 이용하여 수행되는 것이 일반적이다. 그러나, 친수성액체는 액정층에 비해 점도 및 휘 발성이 높아서, 주입구 방식으로, 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에 마련되는 공간에 친수성유체를 채우는 것은 어려운 점이 많다.

이에 따라, 친수성액체로 채워진 수조에 실링층(30)이 형성된 제1 기판(10)과 제2 기판(20)을 넣은 상태에서, 제1 기판(10) 위로 제2 기판(20)이 이동되면서, 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에 친수성액체가 충진되고, 제2 기판(20)이 실링층(30)과 접촉되면, 제1 기판(10)과 제2 기판(20)이 합착됨과 동시에 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이의 내부공간에 충진된 친수성액체가 밀봉된다. 그런데, 제1 기판(10)과 제2 기판(20)이 정렬되는 동안, 제2 기판(20)의 이동방향에 의해, 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에 형성되는 내부 공간(이하, "내부공간"으로 지칭함)의 부피보다 많은 양의 친수성액체가 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에 채워지는 경우가 자주 발생된다.

도 2는 종래기술에 따른 전기습윤표시장치의 제조방법에 의해, 과도한 양의 친수성액체가 채워진 전기습윤표시장치를 나타낸 단면도이다.

친수성액체가 내부공간에 과도하게 주입되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이의 가운데부분이 볼록해지면서, 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이의 간격이 일정하지 않게 되고, 제1 기판(10) 또는 제2 기판(20)이 휘어지는 형태 변형이 발생된다. 이 뿐만 아니라, 친수성유체가 내부공간 안에 밀봉하는 실링층(30)이 터질 수도 있다. 이에 따라, 전기습윤표시장치의 수율이 낮아지게 되므로, 내부공간에 적정량의 친수성액체를 주입하기 위한 방안이 마련될 필요가 있다.

이에 따라, 본 발명은 적정량의 친수성액체가 충진될 수 있어 수율을 향상시킬 수 있는 전기습윤표시장치의 제조방법을 제공한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 화소 어레이가 형성되는 화소영역 및 화소영역 외곽의 비화소영역으로 정의되는 제1 기판과 제2 기판을 마련하는 단계; 상기 제1 기판 상에 상기 비화소영역에 상기 화소영역을 둘러싸는 개곡선 형태로 실링층을 형성하는 단계; 친수성유체가 채워진 수조안에서 상기 제1 기판과 제2 기판을 서로 대향하도록 정렬하는 단계; 및 상기 실링층에 의해 상기 정렬된 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 전기습윤표시장치의 제조방법을 제공한다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 서로 대향하는 제1 기판과 제2 기판을 합착하기 위한 실링층은 제1 기판 또는 제2 기판 중 어느 하나의 일면에, 화상이 표시되는 화소영역의 외곽과 대응되고, 화소영역을 둘러싸는 개곡선 형태로 배치된다. 그리고, 제1 기판과 제2 기판을 친수성액체가 채워진 수조 안에서 합착하는 동안, 제1 기판과 제2 기판 사이의 내부공간에 과도하게 주입된 친수성액체의 일부는 실링층의 트임부를 통해 빠져나갈 수 있다. 따라서, 제1 기판과 제2 기판 사이의 내부공간에 적정량의 친수성액체가 채워질 수 있어, 실링층의 터짐을 방지할 수 있 고, 제1 기판과 제2 기판이 동일 간격으로 이격되도록 하여 제1 기판과 제2 기판의 형태 변형을 방지할 수 있으므로, 전기습윤표시장치의 수율이 향상될 수 있다.

이하에서는, 첨부한 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤표시장치의 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤표시장치에 대해 먼저 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤표시장치에 있어서, 하나의 화소를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤표시장치를 나타낸 분해사시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 전기습윤표시장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 대향하는 제1 기판(100)과 제2 기판(200), 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 채워지는 유체층(300)을 포함하여 이루어진다.

제1 기판(100)은 절연의 제1 지지기판(110), 제1 지지기판(110) 상에 화소 개구부와 대응되도록 배치되어 화소 각각에 대응하는 화소전압이 인가되는 화소전극(120), 화소전극(120)을 포함한 제1 지지기판(110)의 전면에 평평하게 형성되는 소수성의 절연층(130), 소수성의 절연층(130) 상에 화소 개구부의 외곽과 대응되도록 배치되는 소수성의 클래딩층(140) 및 소수성의 절연층(130) 상에 각 화소의 경계부와 대응되어 배치되는 화소 벽(150)을 포함하여 구성된다.

제2 기판(200)은 투명한 제2 지지기판(210), 제2 지지기판(210)의 배면에 화소 개구부의 외곽과 대응되도록 배치되어 화소 개구부를 제외한 부분에서의 빛샘현 상을 방지하는 블랙매트릭스층(220), 블랙매트릭스층(220)을 포함한 제2 지지기판(210)의 전면에 평평하게 형성되는 절연층(230) 및 절연층(230) 상에 배치되어 복수의 화소에 대응하는 공통전압이 인가되는 공통전극(240)을 포함하여 구성된다.

유체층(300)은 클래딩층(140)과 적어도 일부가 접촉되도록 각 화소 내에 독립적으로 배치되고, 광에 반응하여 소정 파장대역의 가시광선을 방출하며, 소수성을 가지는 소수성유체(310)와, 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에, 각 화소에 대응되어 배치되는 소수성유체(310)를 모두 둘러싸도록 배치되고 친수성을 가지는 친수성유체(32)로 구성된다.

이와 같이, 서로 대향하는 제1 기판(100)과 제2 기판(200)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 화소로 구성되는 화소어레이가 배치되어 화상이 표시되는 영역인 화소영역(PA)과, 화소영역(PA)의 외곽에 해당되는 비화소영역으로 정의될 수 있다. 이와 같이, 화소 어레이가 형성된 제1 기판(100)과 제2 기판(200)은 화소영역(PA) 외곽의 비화소영역에 대응되어 배치되는 실링층(400)에 의해 합착된다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤표시장치에 있어서, 실링층을 나타낸 평면도이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 실링층(400)은 제2 기판(200)과 대향하는 제1 기판(100)의 일면 또는 제1 기판(100)과 마주하는 제2 기판(200)의 일면 중 하나에 화소영역(PA)을 둘러싸는 개곡선 형태로 형성된다. 이때, 개곡선 형태란, 화소영역(PA)을 둘러싸는 폐곡선에 적어도 하나의 트임부가 배치되는 형태를 의미한다.

즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 실링층(400)의 개곡선 형태는, 화소영역(PA) 의 가장자리 중 장축의 일부에 실링층(400)이 형성되지 않고 개구되는 트임부를 포함하고, 트임부 외에 나머지 화소영역(PA)의 가장자리에 실링층(400)이 형성되는 형태이다.

또는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 실링층(400)의 개곡선 형태는, 화소영역(PA)의 가장자리 중 대각선 방향으로 마주보는 두 개의 꼭지점 부분에 실링층(400)이 형성되지 않고 개구되는 트임부를 포함하고, 트임부 외에 나머지 화소영역(PA)의 가장자리에 실링층(400)이 형성되는 형태이다.

또는, 도 5c에 도시된 바와 같이, 실링층(400)의 개곡선 형태는, 화소영역(PA)의 가장자리 중 장축과 단축 각각의 서로 마주보는 두 개의 부분에 실링층(400)이 형성되지 않고 개구되는 트임부를 포함하고, 트임부 외에 나머지 화소영역(PA)의 가장자리에 실링층(400)이 형성되는 형태이다.

또는, 도 5d에 도시된 바와 같이, 실링층(400)의 개곡선 형태는, 화소영역(PA)의 가장자리 중 꼭지점 부분과 장축의 서로 마주보는 두 개의 부분에 실링층(400)이 형성되지 않고 개구되는 트임부를 포함하고, 트임부 외에 나머지 화소영역(PA)의 가장자리에 실링층(400)이 형성되는 형태이다.

또는, 도 5e에 도시된 바와 같이, 실링층(400)의 개곡선 형태는, 화소영역(PA)의 가장자리 중 네 개의 꼭지점 부분에 실링층(400)이 형성되지 않고 개구되는 트임부를 포함하고, 트임부 외에 나머지 화소영역(PA)의 가장자리에 실링층(400)이 형성되는 형태이다.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤표시장치의 제조방법에 대해 설명한 다.

도 6는 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤표시장치의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 7은 도 6에 도시된 전기습윤표시장치의 제조방법에 따라 제조된 전기습윤표시장치의 실링층을 나타낸 평면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 전기습윤표시장치의 제조방법은, 도 6에 도시된 바와 같이, 화소 어레이가 형성되는 화소영역과 화소영역 외곽에 해당되는 비화소영역으로 정의되는 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 마련하는 단계(S100), 제2 기판(200)에 대향되는 제1 기판(100)의 일면에 화소영역(PA)을 둘러싸는 개곡선 형태로 실링층(400)을 형성하는 단계(S110), 친수성유체(320)가 채워져 있는 수조 안에서 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 정렬하는 단계(S120) 및 정렬된 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 합착하는 단계(S130)을 포함한다.

제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 마련하는 단계(S100)에서, 제1 지지기판(110) 상에 화소전극(120), 소수성의 절연층(130), 소수성의 클래딩층(140) 및 화소 벽(150)을 배치하여 제1 기판(100)을 마련하고, 제2 지지기판(210) 상에 블랙매트릭스층(220), 절연층(230) 및 공통전극(240)을 배치하여 제2 기판(200)을 마련한다.

실링층(400)을 형성하는 단계(S110)에서, 실링층(400)은, 도 5a 내지 도 5e에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 트임부를 포함하고, 화소영역(PA)을 둘러싸는 개곡선 형태로 형성된다.

제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 정렬하는 단계(S120)에서, 친수성유 체(320)로 채워진 수조에 담긴 제1 기판(100)과 제2 기판(200)은, 그 사이에 친수성유체(320)가 충진된다. 이때, 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이의 간격을 좁히면, 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이 및 실링층(400)에 의해 정의되는 내부 공간이 발생된다. 그리고, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)의 간격이 좁혀지면서, 내부 공간의 부피도 함께 줄어들게 되는데, 이때, 내부 공간에 충진되어 있던 친수성유체(320)의 일부는 트임부를 통해 외부로 방출되므로, 내부 공간에는 적정량의 친수성유체(320)만이 남아있게 된다. 또한, 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이의 간격이 줄어듦에 따라, 실링층(400)이 사방으로 펼쳐지면서, 트임부가 사라지게 된다.

예를들어, 도 5e에 도시된 개곡선 형태로 배치된 실링층(400)인 경우, 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이의 간격이 줄어들면, 높이가 감소되면서 넓이가 커지게 되어, 트임부에 해당되는 화소영역(PA)의 네 꼭지점 부분에 실링층(400)이 배치된다. 이에 따라, 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이의 내부공간이, 친수성유체(320)으로 채워진 상태에서 실링층(400)에 의해 밀봉된다.

또한, 화소영역(PA) 외곽의 네 꼭지점 부분은 크랙 발생율이 높은 부분으로 알려져 있으므로, 도 7에 도시된 바와 같이, 도 5e에 도시된 개곡선 형태로 실링층(400)을 배치하면, 화소영역(PA) 외곽의 네 꼭지점 부분에 비교적 많은 양의 실링층(400)이 뭉쳐져서 배치되므로, 크랙에 의해 내부 공간의 밀봉 상태가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 합착하는 단계(S130)에서, 트임부 가 사라진 상태로서 화소영역(PA) 외곽을 둘러싸는 폐곡선 형태로, 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 배치되는 실링층(400)에 열 또는 자외선을 가하여 실링층(400)이 굳어지도록 소성한다. 이때, 실링층(400)에 열을 가하기 위하여, 레이저조사공정, 열처리공정 또는 자외선조사공정 등이 이용될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤표시장치의 제조방법은, 적어도 하나의 트임부를 갖는 형태로 실링층(400)을 배치한다. 이에 따라, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)사이에 발생되는 내부 공간에 과도한 양의 친수성유체(320)가 주입되더라도, 트임부를 통해 내부공간의 부피 이상에 해당되는 만큼의 친수성유체(320)는 내부공간 밖으로 유출될 수 있으므로, 내부공간에 적정량의 친수성액체가 채워질 수 있다. 따라서, 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이의 간격이 일정해져서 제1 기판(100)과 제2 기판(200)의 형태변형을 방지할 수 있고, 실링층(400)의 터짐을 방지할 수 있으므로, 전기습윤표시장치의 수율이 향상될 수 있다.

한편, 도 5a 내지 도 5e에 도시된 실링층(400)의 형태는, 본 발명의 실시예를 용이하게 설명하기 위한 예시일 뿐이며, 본 발명의 실시예에 따른 실링층(400)의 형태는 화소영역(PA) 외곽에 대응되어, 적어도 하나의 트임부를 포함하고 화소영역(PA)을 둘러싸는 형태라면 어느 것이든지 적용할 수 있음은 당연하다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

도 1은 종래기술에 따른 전기습윤표시장치를 나타낸 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤표시장치를 나타낸 분해사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤표시장치에 있어서, 하나의 화소를 나타낸 단면도이다.

도 6는 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤표시장치의 제조방법을 나타낸 순서도이다.

도 7은 도 6에 도시된 전기습윤표시장치의 제조방법에 따라 제조된 전기습윤표시장치의 실링층을 나타낸 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 식별번호 설명>

100: 제1 기판 200: 제2 기판

300: 유체층 400: 실링층

PA: 화소영역

Claims

화소 어레이가 형성되는 화소영역 및 화소영역 외곽의 비화소영역으로 정의되는 제1 기판과 제2 기판을 마련하는 단계;

상기 제1 기판 상에 상기 비화소영역에 상기 화소영역을 둘러싸는 개곡선 형태로 실링층을 형성하는 단계;

친수성유체가 채워진 수조안에서 상기 제1 기판과 제2 기판을 서로 대향하도록 정렬하는 단계; 및

상기 실링층에 의해 상기 정렬된 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 전기습윤표시장치의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 실링층을 형성하는 단계에서, 상기 실링층은 상기 화소영역을 둘러싸는 폐곡선에 적어도 하나의 트임부가 배치되는 개곡선 형태임을 특징으로 하는 전기습윤표시장치의 제조방법.
제2항에 있어서,

상기 트임부는 상기 화소영역의 꼭지점에 인접하여 배치됨을 특징으로 하는 전기습윤표시장치의 제조방법.
제2항에 있어서,

상기 제1 기판과 제2 기판을 서로 대향하도록 정렬하는 단계에서, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 상기 실링층은 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 간격이 좁아짐에 따라 폐곡선 형태로 변형됨을 특징으로 하는 전기습윤표시장치의 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 단계에서, 상기 폐곡선형태로 변형된 실링층에 열 또는 자외선을 가하여 소성함을 특징으로 하는 전기습윤표시장치의 제조방법.