KR20120064537A - 전기영동 표시소자 제조방법 - Google Patents

전기영동 표시소자 제조방법 Download PDF

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KR20120064537A
KR20120064537A KR1020100125815A KR20100125815A KR20120064537A KR 20120064537 A KR20120064537 A KR 20120064537A KR 1020100125815 A KR1020100125815 A KR 1020100125815A KR 20100125815 A KR20100125815 A KR 20100125815A KR 20120064537 A KR20120064537 A KR 20120064537A
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신상일
유영준
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 공정이 단순화되고 전기영동층의 형성을 신속하게 할 수 있는 전기영동 표시소자 제조방법에 관한 것으로, 복수의 화소를 포함하는 화상표시부 및 화상비표시부를 포함하는 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계; 제1기판상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막트랜지스터가 형성된 제1기판상에 보호층을 형성하는 단계; 상기 보호층 위의 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계; 상기 보호층 위의 화상비표시부에 상면에 나노패턴이 형성된 격벽을 형성하는 단계; 상기 격벽 사이의 화상표시부에 전기영동물질을 주입하여 전기영동층을 형성하는 단계; 상기 제2기판에 공통전극을 형성하는 단계; 및 상기 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계로 구성된다.

Description

전기영동 표시소자 제조방법{METHOD OF FABRICATION ELECTROPHORETIC DISPLAY DEVICE}
본 발명은 전기영동 표시소자 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기영동 표시소자는 전압이 인가되는 한쌍의 전극을 콜로이드용액에 담그면 콜로이드 입자가 어느 한쪽의 극성으로 이동하는 현상을 이용한 화상표시장치로서, 백라이트를 사용하지 않으면서 넓은 시야각, 높은 반사율, 저소비전력 등의 특성을 갖기 때문에, 전기종이(electric paper) 등의 전자기기로서 각광받고 있다.
이러한 전기영동 표시소자는 2개의 기판 사이에 전기영동층이 개재된 구조를 가지며, 2개의 기판중 하나는 투명한 기판으로 이루어지고 다른 하나는 구동소자가 형성된 어레이기판으로 구성됨으로써 입력되는 광을 반사하는 반사형 모드로 화상을 표시할 수 있다.
도 1은 종래 전기영동 표시소자(1)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전기영동 표시소자(1)는 제1기판(20) 및 제2기판(40)과, 상기 제1기판(20)에 형성된 박막트랜지스터 및 화소전극(18)과, 상기 제2기판(40)에 형성된 공통전극(42)과, 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40) 사이에 형성된 전기영동층(60)과, 상기 전기영동층(60)과 화소전극(18) 사이에 형성된 접착층(56)으로 이루어진다.
박막트랜지스터는 상기 제1기판(2)에 형성된 게이트전극(11)과, 상기 게이트전극(11)이 형성된 제1기판(20) 전체에 걸쳐 형성된 게이트절연층(22)과, 상기 게이트절연층(22) 위에 형성된 반도체층(13)과, 상기 반도체층(13) 위에 형성된 소스전극(15) 및 드레인전극(16)으로 이루어진다. 상기 박막트랜지스터의 소스전극(15) 및 드레인전극(16) 위에는 보호층(24)이 형성된다.
상기 보호층(24) 위에는 상기 전기영동층(60)에 신호를 인가하는 화소전극(18)이 형성된다. 이때, 상기 보호층(24)에는 컨택홀(28)이 형성되어 보호층(24) 상부의 화소전극(18)이 상기 컨택홀을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(16)에 접속된다.
또한, 제2기판(40)에는 공통전극(42)이 형성되며, 상기 공통전극(42) 위에 전기영동층(60)이 형성되어 있다. 이때, 상기 전기영동층(60) 위에 접착층(56)이 형성되어 전기영동층(60)을 포함하는 제2기판(40)을 제1기판(20)과 합착한다. 상기 전기영동층(60)은 내부에 전기영동 특성을 갖는 화이트입자(74)와 블랙입자(76)가 채워진 캡슐(70)을 포함한다. 상기 화소전극(18)에 신호가 인가되면, 상기 공통전극(42)과 화소전극(18) 사이에 전계가 발생하며, 상기 전계에 의해 캡슐(70) 내부의 화이트입자(74)와 블랙입자(76)가 이동함으로써 화상을 구현하는 것이다.
예를 들어, 화소전극(18)에 (-)전압이 인가되면, 제2기판(40)의 공통전극(42)은 상대적으로 (+)전위를 가지게 되어, (+)전하를 띄는 화이트입자(74)는 제1기판(20)쪽으로 이동하고, (-)전하를 띄는 블랙입자(76)는 제2기판(40)쪽으로 이동하게 된다. 이 상태에서 외부, 즉 제2기판(40)의 상부로부터 광이 입력되면, 입력된 광이 상기 블랙입자(76)에 의해 반사되므로, 전기영동 표시소자에는 블랙이 구현된다.
반대로, 상기 화소전극(18)에 (+)전압이 인가되면, 제2기판(40)의 공통전극(42)은 (-)전위를 가지게 되어, (+)전하를 띄는 화이트입자(74)는 제2기판(40)으로 이동하고, (-)전하를 띄는 블랙입자(76)는 제1기판(20)으로 이동하게 된다. 이 상태에서 외부, 즉 제2기판(40)의 상부로부터 광이 입력되면, 입력된 광이 상기 화이트입자(74)에 의해 반사되므로, 전기영동 표시소자에는 화이트가 구현되는 것이다.
그러나, 상기와 같은 구조의 종래 전기영동 표시소자(1)에서는 다음과 같은 문제가 발생한다.
종래 전기영동 표시소자(1)에서는 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 별도로 제작한 후, 접착층(56)에 의해 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 합착함으로써 완성된다. 즉, 제1기판(20) 상에 단위 화소를 구동시키는 박막트랜지스터와 전기영동층(60)에 전계를 인가하는 화소전극(18)을 형성하고 별도의 공정에서 제2기판(40) 상에 공통전극(42), 전기영동층(60) 및 접착층(56)을 형성한 후, 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 합착함으로써 형성된다.
그러나, 통상 전기영동표시소자의 단위 화소는 가로 및 세로의 크기가 150마이크로미터 이내의 작은 크기로 형성되기 때문에, 이 크기에 정확히 맞도록 전기영동층을 정렬시키는 것은 매우 어렵게 된다. 전기영동층과 박막트랜지스터가 형성되어 있는 제1기판이 정확히 정렬되지 못하면 전계가 전기영동입자에 정확히 전달되지 못해 구동에러의 원인이 된다.
또한, 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40)은 각각 다른 공정상에서 제작된 후, 이송수단에 의해 이송되어 합착공정에서 서로 합착해야 되므로, 인라인으로 제조공정을 형성할 수가 없었다.
한편, 제2기판(40)상에는 공통전극(42)을 형성하고 전기영동층(60)을 도포한 후 접착층(56)을 도포한다. 상기 제2기판(40)을 합착공정으로 이송하여 제1기판(20)과 합착하기 위해서는 상기 접착층(56)의 접착력이 저하되거나 접착층(56)에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위해, 상기 접착층(56)에 보호필름을 부착한 상태에서 이송해야만 한다. 이송된 제2기판(40)을 제1기판(20)에 부착하기 위해서는 제2기판(40)으로부터 보호필름을 박리해야만 하는데, 보호필름의 박리과정에서 정전기가 발생하게 되며, 이 발생된 정전기는 전기영동입자의 초기 배열에 오정렬을 유발시키게 되어 전기영동표시소자의 동작시 빗살무늬모양의 모아레가 발생하는 원인이 되었다.
이와 같이, 종래 전기영동 표시소자에서는 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40)은 각각 다른 공정에서 제작되기 때문에, 전기영동층의 접착시 제1기판(20)과 제2기판(40) 사이에 오정렬이 발생하거나 공정이 복잡해지고, 접착층의 박리시 정전기가
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 전기영동층을 박막트랜지스터가 형성되는 기판에 직접 형성함으로써 제조비용을 절감하고 제조공정을 단순화할 수 있는 전기영동 표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 신속한 전기영동층의 형성이 가능한 전기영동 표시소자 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기영동 표시소자 제조방법은 복수의 화소를 포함하는 화상표시부 및 화상비표시부를 포함하는 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계; 제1기판상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막트랜지스터가 형성된 제1기판상에 보호층을 형성하는 단계; 상기 보호층 위의 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계; 상기 보호층 위의 화상비표시부에 상면에 나노패턴이 형성된 격벽을 형성하는 단계; 상기 격벽 사이의 화상표시부에 전기영동물질을 주입하여 전기영동층을 형성하는 단계; 상기 제2기판에 공통전극을 형성하는 단계; 및 상기 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계로 구성된다.
상기 격벽을 형성하는 단계는 상기 보호층 위에 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층에 표면에 나노패턴이 형성된 스탬프를 접촉시켜 스탬프 표면의 나노패턴을 절연층 표면에 전사하는 단계; 및 상기 나노패턴이 형성된 절연층의 일부를 제거하는 단계로 이루어진다.
상기 절연층은 친수성물질로 이루어지며, 상기 전기영동층은 격벽 상부에 흑백 전기영동물질을 도포하거나 적색, 녹색 및 청색의 컬러 전기영동물질을 각각의 전용 디스펜서에 의해 대응하는 화소영역에 적하함으로써 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 전기영동 표시소자는 복수의 화소를 포함하는 화소영역 및 더미영역을 포함하는 제1기판 및 제2기판; 제1기판상에 형성된 박막트랜지스터; 상기 제1기판 상에 형성된 보호층; 상기 보호층 위의 화상표시부에 형성된 화소전극; 상기 보호층 위 화상비표시부에 형성된 격벽; 상기 격벽의 상면에 형성된 나노패턴; 상기 보호층 상부의 격벽 내부의 형성된 전기영동층; 및 상기 제2기판에 형성된 공통전극으로 구성된다.
본 발명에서는 전기영동층이 박막트랜지스터가 형성되는 어레이 기판에 직접 형성되므로, 전기영동층을 어레이 기판에 합착하기 위해 사용되는 접착층이나 접착층을 보호하기 위한 보호필름이 필요없게 되어 제조비용을 절감할 수 있다. 뿐만 아니라 박막트랜지스터를 형성하는 어레이 기판의 제조라인상에서 전기영동층을 인라인으로 형성할 수 있기 때문에 제조공정을 단순화할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명에서는 격벽을 친수성 물질로 형성하고 그 상면에 소수특성을 갖는 나노패턴을 형성함으로써 전기영동층의 형성시 신속한 전기영동물질의 주입이 가능하게 될 뿐만 아니라 인접한 화소영역에 다른 컬러의 전기영동물질이 주입되어 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 종래 전기영동 표시소자를 나타내는 도면.
도 2a-도 2i는 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 표시소자 제조방법을 나타내는 도면.
도 3a-도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 표시소자의 전기영동층을 형성하는 방법을 나타내는 도면.
도 4a-도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 표시소자의 전기영동층을 형성하는 다른 방법을 나타내는 도면.
도 5a-도 5i는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기영동 표시소자 제조방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기영동 표시소자 및 그 제방법에 대해 상세히 설명한다.
도 2a-도 2g는 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 제조방법을 나타내는 도면이다.
우선, 도 2a에 도시된 바와 같이, 화상표시부와 화상비표시부로 이루어지고 유리나 플라스틱과 같이 투명한 물질로 이루어진 제1기판(120) 위에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법(sputtering process)에 의해 적층한 후 사진식각방법(photolithography process)에 의해 식각하여 게이트전극(111)을 형성한 후, 상기 게이트전극(111)이 형성된 기판(120) 전체에 걸쳐 CVD(Chemicla Vapor Deposition)법에 의해 SiO2나 SiNx 등과 같은 무기절연물질을 적층하여 게이트절연층(122)을 형성한다.
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1기판(120) 전체에 걸쳐 비정질실리콘(a-Si)과 같은 반도체물질을 CVD법에 의해 적층한 후 식각하여 반도체층(113)을 형성한다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(113)의 일부에 불순물을 도핑하거나 불순물이 첨가된 비정질실리콘을 적층하여 이후 형성되는 소스전극 및 드레인전극을 반도체층(113)과 오믹접합시키는 오믹컨택층(ohmic contact layer)을 형성한다.
그후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1기판(120) 상에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법에 의해 적층한 후 식각하여 반도체층(113) 위, 엄밀하게 말해서 오믹컨택층 위에 소스전극(115) 및 드레인전극(116)을 형성하고, 이어서 상기 소스전극(115) 및 드레인전극(116)이 형성된 제1기판(120) 전체에 걸쳐 BCB(Benzo Cyclo Butene)이나 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질을 적층하여 보호층(124)을 형성한다. 이때, 상기 보호층(124)에는 그 일부가 식각되어 상기 드레인전극(116)이 외부로 노출되는 컨택홀(117)이 형성된다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 보호층(124)은 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 보호층(124)은 BCB이나 포토아크릴과 같은 유기절연물질로 이루어진 유기절연층 및 SiO2나 SiNx 등과 같은 무기절연물질로 이루어진 무기절연층의 이중의 층으로 형성될 수도 있고, 무기절연층과 유기절연층 및 무기절연층으로 형성할 수도 있을 것이다. 유기절연층을 형성함에 따라 보호층(124)의 표면이 평탄하게 형성되며, 무기절연층을 적용함에 따라 보호층(124)과의 계면특성이 향상된다.
이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 제1기판(120)의 보호층(124) 상부에 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명도전물질, Mo, AlNd와 같은 금속을 적층하고 식각하여 제1기판(120)의 화상표시부에 컨택홀(117)을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(116)과 전기적으로 접속되는 화소전극(118)을 형성한다.
그 후, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 보호층(124) 및 화소전극(118) 위에 수지 등과 같은 절연층(180a)을 형성한다. 이때, 상기 절연층(180a)으로는 친수성 수지를 사용한다.
이어서, 상기 절연층(180a) 위에 표면에 나노패턴(187)이 형성된 스탬프(186)를 위치시키고 접촉시킨 후, 압력을 인가하면, 도 2f에 도시된 바와 같이 스탬프(186) 표면의 나노패턴(187)이 상기 절연층(180a)의 표면으로 전사되어 상기 절연층(180a)의 상면에는 나노패턴(182)이 형성된다. 상기 나노패턴(182)에 의해 친수성 절연층(180a)의 표면은 소수성 특성을 갖게 된다.
이때, 나노패턴(182)은 다양한 형태가 가능한다. 예를 들면, 본 발명에서는 절연층(180a) 상면에 사각형상, 원형상 또는 삼각형상의 나노패턴(182)이 형성되지만, 타원형상이나 다른 다각형상 등의 다양한 형상의 나노패턴(182)이 형성될 수 있을 것이다.
이어서, 도 2g에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(180a)의 일부를 제거하여 격벽(180)을 형성한다. 상기 격벽(180)은 적층된 절연층을 포토레지스트를 이용한 사진식각방법에 의해 식각함으로써 형성하다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 격벽(180)은 화소영역의 화상비표시부에 형성되며, 제1기판(120) 전체에 걸쳐서 매트릭스형상으로 형성된다.
그 후, 도 2h에 도시된 바와 같이, 격벽(180) 내부에 전기영동물질을 충진하여 전기영동층(160)을 형성한다. 상기 전기영동물질은 솔벤트와 같은 분산매질(162)과 상기 분산매질(162)에 산포된 양전하 및 음전하 특성을 갖는 입자(165)로 이루어진다. 이때, 상기 입자(165)는 화이트입자 및 흑백입자일수도 있고 컬러입자일 수도 있다. 컬러입자인 경우, 시안(cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(yellow)와 같은 컬러입자 또는 R(Red), G(Green), B(Blue)와 같은 컬러입자일 수도 있다.
이때, 컬러입자의 경우 전하특성을 갖는 색소로서, 상기 컬러입자는 음전하를 가질 수도 있고 음전하를 가질 수도 있을 것이다. 또한, 전기영동층(160)에는 한 종류 컬러입자만이 산포될 수도 있고 두 종류의 입자가 산포될 수도 있다. 두 종류의 입자가 산포되는 경우, 상기 입자는 화이트입자나 컬러입자(즉, R,G,B컬러입자)가 산포될 수도 있고 블랙입자와 컬러입자가 산포될 수도 있다. 또한, 다른 컬러를 갖는 두 종류의 입자가 산포될 수 있을 것이다.
상기 분산매질(162)은 컬러입자가 분포되는 것으로, 솔벤트나 액상 폴리머와 같은 액체일 수도 있고 공기 자체일 수도 있다. 상기와 같이 분산매질이 공기 자체라는 것은 분산매질이 없어도 전압이 인가됨에 따라 입자가 공기중에서 움직인다는 것을 의미한다.
상기 분산매질(162)로서 액상폴리머를 사용하는 경우, 상기 분산매질(162)로서 투명한 분산매질이나 블랙 분산매질 또는 컬러 분산매질을 사용할 수 있다. 블랙 분산매질을 사용하는 경우 외부로부터 입사되는 광을 흡수하기 때문에, 블랙구현시 선명한 블랙을 표시하게 되어 콘트라스트를 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 컬러 분산매질을 사용하는 경우, 입자(165)는 화이트입자나 블랙입자를 사용할 수도 있고 상기 컬러 분산매질과 다른 컬러를 갖는 입자를 사용할 수도 있을 것이다.
도 3a-도 3c은 전기영동층(160)을 형성하는 방법에 관한 것으로, 이때 형성되는 전기영동층은 흑백 전기영동층이다.
우선, 도 3a에 도시된 바와 같이 화소영역을 구획하는 복수의 격벽(180)이 형성된 제1기판(120)을 위치시킨 후, 도 3b에 도시된 바와 같이 디스펜서(191)에 의해 격벽(180) 내부에 전기영동물질(162)을 적하한다. 이때, 상기 디스펜서(191)는 격벽(180)의 내부에 직접 전기영동물질(162)을 적하하는 것이 아니라 격벽(180)의 상부에 대량의 전기영동물질(162)을 적하하는 것이다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 격벽(180)이 친수성 물질로 이루어지고 상면에는 소수성을 갖는 나노패턴(182)이 형성되므로, 격벽(180)의 상부에 대량으로 적하된 전기영동물질(162)은 격벽(180)의 상면에서 남아 있지 않고 신속하게 격벽(180)과 격벽(180) 사이의 공간으로 충진되어 전기영동층(160)이 형성된다.
이때, 상기 전기영동물질(162)은 분산매질(162)과 상기 분산매질(162)에 산포된 양전하 및 음전하 특성을 갖는 입자(165), 즉 블랙입자 및 화이트입자로 이루어진다.
이와 같이, 본 발명에서는 전기영동층(160)을 형성할 때, 격벽(180) 사이의 공간으로 전기영동물질(162)을 직접 충진하지 않고 격벽(180)의 상부영역에 전기영동물질(162)을 적하하여도 격벽(180)이 친수성 물질로 이루어지고 상면에는 소수성을 갖는 나노패턴(182)이 형성되므로, 격벽(180)의 상면에는 전기영동물질(162)이 남아 있지 않고 격벽(180) 사이의 공간으로 신속하게 충진된다. 따라서, 신속한 전기영동층(160)의 형성이 가능하게 되며, 전기영동물질(162)이 격벽(180)의 상면에 잔존하여 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
이와 같이, 흑백 전기영동층 형성방법에서는 격벽(180) 사이의 공간으로 전기영동물질(162)을 직접 충진하지 않고 격벽(180)의 상부영역에 전기영동물질(162)을 적하하기 때문에, 도 3a-도 3c에 도시된 바와 같은 디스펜서(191)에 의해서만 전기영동물질(162)을 적하하는 것이 아니라 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 바코팅이나 스크린코팅방법에 의해 격벽(180)의 상부영역에 전기영동물질(162)을 도포하여도 도포된 전기영동물질(162)이 격벽(180)의 상면을 제외한 격벽(180) 사이의 공간으로 신속하게 충진될 것이다.
도 4a-도 4c은 전기영동층(160)을 형성하는 다른 방법에 관한 것으로, 이때 형성되는 전기영동층은 컬러 전기영동층이다.
우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 화소영역을 구획하는 복수의 격벽(180)이 형성된 제1기판(120)을 위치시킨다. 이때, 복수의 격벽(180)에 의해 구획되는 화소영역은 각각 R(Red), G(Green), B(Blue) 화소영역이다. 이후, 도 4b에 도시된 바와 같이, 적색의 전기영동물질을 포함하는 제1디스펜서(192a)와, 녹색의 전기영동물질을 포함하는 제2디스펜서(192b)와, 청색의 전기영동물질을 포함하는 제3디스펜서(192b)를 각각 R(Red), G(Green), B(Blue) 화소영역 위에 위치킨 후, 해당 영역의 격벽(180) 사이에 각각 적색 전기영동물질, 녹색 전기영동물질 및 청색 전기영동물질을 적하한다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 격벽(180)이 친수성 물질로 이루어지고 상면에는 소수성을 갖는 나노패턴(182)이 형성되므로, 격벽(180) 사이의 R(Red), G(Green), B(Blue) 화소영역에 적색 전기영동물질, 녹색 전기영동물질 및 청색 전기영동물질을 적하하는 경우, 이 적하된 전기영동물질이 인접하는 화소영역으로 침범하지 않게 되므로, 다른 컬러의 전기영동물질의 혼입에 의한 불량을 방지할 수 있게 된다.
도 2i에 도시된 바와 같이, 상기 방법에 의해 전기영동층(160)은 실링층(168)에 의해 실링되며, 전기영동층(160)이 형성된 제1기판(120)과 제2기판(140)은 정렬된 후 합착되어 전기영동 표시소자가 완성된다. 상기 제2기판(140)에는 공통전극(142)이 형성된다. 상기 공통전극(142)은 ITO나 IZO와 같은 투명도전물질을 제2기판(140)에 적층함으로써 형성된다. 도면에 도시하지 않았지만, 상기와 같이 합착된 제1기판(120) 및 제2기판(140)의 외곽영역에는 실링재가 도포되고 경화되어 제1기판(120) 및 제2기판(140)을 실링한다.
상술한 바와 같은 방법에 의해 제작된 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 구조를 도 2i를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2i에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기영동 표시소자에는 제1기판(120) 위의 화상비표시부에 게이트전극(111), 반도체층(113), 소스전극(115) 및 드레인전극(116)으로 이루어진 박막트랜지스터가 형성된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 제1기판(120)에는 복수의 게이트라인 및 데이터라인이 배치되며, 박막트랜지스터는 게이트라인 및 데이터라인의 교차점에 배치되어, 박막트랜지스터의 게이트전극(111)이 게이트라인에 접속되고 소스전극(115)이 데이터라인에 접속된다.
박막트랜지스터가 형성된 제1기판(120) 위에는 보호층(124)이 형성되고 보호층(124) 위의 화상비표시부에는 격벽(180)이 매트릭스형상으로 배치되고 화상표시부에는 화소전극(118)이 형성된다. 이때, 상기 격벽(180)은 친수성물질로 이루어지고 그 상면에는 나노패턴(182)이 형성된다.
상기 제1기판(120)의 화상표시부, 즉 격벽(180) 사이의 화소전극(118)위에는 전기영동층(160)이 형성되어 배치되어 상기 전기영동층(160)이 직접적으로 상기 화소전극(118)과 직접 접촉한다. 따라서, 종래 전기영동 표시장치와는 달리 전기영동층(160)과 화소전극(118) 및 보호층(124) 사이에 전기영동층(160)을 부착하기 위한 별도의 접착층이 필요없게 된다.
제2기판(140)에는 공통전극(142)과 제2격벽이 형성되어 있으며, 전기영동층(160)은 실링층(168)에 의해 실링된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 전기영동층이 박막트랜지스터가 형성되는 기판에 직접 도포되어 형성되므로, 별도의 기판에 전기영동층이 형성되던 종래에 비해 전기영동층을 합착하기 위한 접착층이나 접착층을 보호하기 위한 보호필름이 필요없게 되어 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 박막트랜지스터 제조라인이나 공통전극 형성라인상에서 전기영동층을 형성할 수 있기 때문에 제조공정을 단순화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 전기영동층을 보호하기 위한 보호필름을 원천적으로 사용하지 않기 때문에 보호필름의 제거시 발생하는 정전기로 인한 화질저하 문제를 개선할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 격벽을 친수성 물질로 형성하고 그 상면에 소수성을 갖는 나노패턴을 전사함으로써 전기영동층의 형성시 신속한 전기영동물질의 주입이 가능하게 될 뿐만 아니라 인접한 화소영역에 다른 컬러의 전기영동물질이 주입되어 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 5a-도 5i는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기영동 표시소자를 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.
우선, 도 5a에 도시된 바와 같이, 화상표시부와 화상비표시부로 이루어지고 유리나 플라스틱과 같이 투명한 물질로 이루어진 제1기판(220) 위에 게이트전극(211)을 형성한 후, 상기 게이트전극(211)이 형성된 기판(220) 전체에 걸쳐 SiO2나 SiNx 등과 같은 무기절연물질을 적층하여 게이트절연층(222)을 형성한다.
이어서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1기판(220) 위에 반도체층(213)을 형성한다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층(213)의 일부에 불순물을 도핑하거나 불순물이 첨가된 비정질실리콘을 적층하여 이후 형성되는 소스전극 및 드레인전극을 반도체층(213)과 오믹접합시키는 오믹컨택층을 형성한다.
그 후, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1기판(220)의 반도체층(213) 위에 소스전극(215) 및 드레인전극(216)을 형성한 후, 제1기판(220) 전체에 걸쳐 보호층(224)을 형성한다. 이때, 상기 보호층(224)에는 그 일부가 식각되어 상기 드레인전극(216)이 외부로 노출되는 컨택홀(217)이 형성된다.
이어서, 도 5d에 도시된 바와 같이, 제1기판(220)의 보호층(224) 상부의 화상표시부에 컨택홀(217)을 통해 박막트랜지스터의 드레인전극(216)과 전기적으로 접속되는 화소전극(218)을 형성한다.
그 후, 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 보호층(224) 및 화소전극(218) 위에 수지 등의 유기무질로 이루어진 절연층(280a)을 형성한다. 이때, 상기 절연층(280a)으로는 친수성 수지를 사용한다. 이어서, 상기 절연층(280a)을 플라즈마에 의해 표면처리하여, 도 2f에 도시된 바와 같이 절연층(280a)의 상면에 표면처리층(282)을 형성한다. 상기 절연층(280a)은 극성을 갖는 친수성 물질을사용하며, CF4 가스분위기에서 플라즈마를 발생시키므로, F이온이 친수성 절연층(280a) 표면의 댕글링본드(dangling bond)와 결합하여 절연층(280a) 표면의 극성이 제거되어 상기 절연층(280a)의 표면이 소수성으로 그 특성이 변환된다. 이러한 플라즈마에 의한 표면처리에 의해 상기 절연층(280a) 상에는 설정된 두께의 소수성 표면처리층(282)이 형성된다.
이어서, 도 5g에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(280a)의 일부를 포토레지스트를 이용한 사진식각방법에 의해 제거하여 격벽(280)을 형성한다. 그 후, 도 5h에 도시된 바와 같이, 격벽(280) 내부에 전기영동물질을 충진하여 전기영동층(260)을 형성한다
이 실시예에서도 격벽(280)의 내부는 친수성을 갖고 격벽(280)의 상부는 표면처리층(282)에 의해 소수성을 갖기 때문에, 흑백 전기영동층의 경우에는 도 3a-도 3c에 도시된 방법에 따라 전기영동층을 형성하고 컬러 전기영동층의 경우에는 도 4a-도 4c에 도시된 방법에 따라 전기영동층을 형성한다.
이어서, 도 5i에 도시된 바와 같이, 전기영동층(260)을 실링층(268)에 의해 실링한 후, 상기 제1기판(220)을 공통전극(242)이 형성된 제2기판(240)과 정렬하고 합착하여 전기영동 표시소자를 완성한다. 도면에 도시하지 않았지만, 상기와 같이 합착된 제1기판(220) 및 제2기판(240)의 외곽영역에는 실링재가 도포되고 경화되어 제1기판(220) 및 제2기판(240)을 실링한다.
상술한 바와 같이, 이 실시예에서도 격벽을 친수성 물질로 형성하고 그 상면을 플라즈마처리하여 소수성의 표면처리층을 형성함으로써 전기영동층의 형성시 신속한 전기영동물질의 주입이 가능하게 될 뿐만 아니라 인접한 화소영역에 다른 컬러의 전기영동물질이 주입되어 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
120,140 : 기판 111 : 게이트전극
113 : 반도체층 115 : 소스전극
116 : 드레인전극 118 : 화소전극
124 : 보호층 142 : 공통전극
160 : 전기영동층 162 : 전기영동물질
168 : 실링층 180 : 격벽
182 : 나노패턴

Claims (24)

  1. 복수의 화소를 포함하는 화상표시부 및 화상비표시부를 포함하는 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계;
    제1기판상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막트랜지스터가 형성된 제1기판상에 보호층을 형성하는 단계;
    상기 보호층 위의 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 보호층 위의 화상비표시부에 상면에 나노패턴이 형성된 격벽을 형성하는 단계;
    상기 격벽 사이의 화상표시부에 전기영동물질을 주입하여 전기영동층을 형성하는 단계;
    상기 제2기판에 공통전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계로 구성된 전기영동 표시소자 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 격벽을 형성하는 단계는,
    상기 보호층 위에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층에 표면에 나노패턴이 형성된 스탬프를 접촉시켜 스탬프 표면의 나노패턴을 절연층 표면에 전사하는 단계; 및
    상기 나노패턴이 형성된 절연층의 일부를 제거하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 표면처리된 절연층의 일부를 제거는 사진식각방법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 절연층은 친수성물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전기영동층을 형성하는 단계는 격벽 상부에 흑백 전기영동물질을 도포하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 흑백 전기영동물질은 분산매질, 블랙입자 및 화이트입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전기영동층을 형성하는 단계는,
    적색, 녹색 및 청색의 컬러 전기영동물질이 포함된 디스펜서를 대응하는 화소영역 상부에 배치하는 단계; 및
    상기 디스펜서로부터 R,G,B 화소영역에 대응하는 컬러 전기영동물질을 적하하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 컬러 전기영동물질은 분산매질 및 상기 분산매질에 분산된 컬러입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계는,
    제1기판 위에 게이트전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트전극 위에 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층 위에 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  10. 복수의 화소를 포함하는 화소영역 및 더미영역을 포함하는 제1기판 및 제2기판;
    제1기판상에 형성된 박막트랜지스터;
    상기 제1기판 상에 형성된 보호층;
    상기 보호층 위의 화상표시부에 형성된 화소전극;
    상기 보호층 위 화상비표시부에 형성된 격벽;
    상기 격벽의 상면에 형성된 나노패턴;
    상기 보호층 상부의 격벽 내부의 형성된 전기영동층; 및
    상기 제2기판에 형성된 공통전극으로 구성된 전기영동 표시소자.
  11. 제10항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는,
    제1기판 위에 형성된 게이트전극;
    상기 게이트전극 위에 형성된 반도체층; 및
    상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자.
  12. 제10항에 있어서, 상기 전기영동물질은 전하특성을 갖는 화이트입자 및 블랙입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자.
  13. 제10항에 있어서, 상기 전기영동물질은 전하특성을 갖는 컬러입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 전기영동물질은 분산매질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자.
  15. 제10항에 있어서, 상기 격벽은 친수성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자.
  16. 복수의 화소를 포함하는 화상표시부 및 화상비표시부를 포함하는 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계;
    제1기판상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막트랜지스터가 형성된 제1기판상에 보호층을 형성하는 단계;
    상기 보호층 위의 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 보호층 위의 화상비표시부에 상면이 소수성 표면처리된 격벽을 형성하는 단계;
    상기 격벽 사이의 화상표시부에 전기영동물질을 주입하여 전기영동층을 형성하는 단계;
    상기 제2기판에 공통전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계로 구성된 전기영동 표시소자 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 격벽을 형성하는 단계는,
    상기 보호층 위에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층을 플라즈마에 의해 표면처리하는 단계; 및
    상기 표면처리된 절연층의 일부를 제거하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 표면처리된 절연층의 일부를 제거는 사진식각방법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 절연층은 친수성물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 전기영동층을 형성하는 단계는 격벽 상부에 흑백 전기영동물질을 도포하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  21. 제16항에 있어서, 상기 전기영동층을 형성하는 단계는,
    적색, 녹색 및 청색의 컬러 전기영동물질이 포함된 디스펜서를 대응하는 화소영역 상부에 배치하는 단계; 및
    상기 디스펜서로부터 R,G,B 화소영역에 대응하는 컬러 전기영동물질을 적하하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  22. 복수의 화소를 포함하는 화소영역 및 더미영역을 포함하는 제1기판 및 제2기판;
    제1기판상에 형성된 박막트랜지스터;
    상기 제1기판 상에 형성된 보호층;
    상기 보호층 위의 화상표시부에 형성된 화소전극;
    상기 보호층 위 화상비표시부에 형성된 격벽;
    상기 격벽의 상면에 형성된 소수성 표면처리층;
    상기 보호층 상부의 격벽 내부의 형성된 전기영동층; 및
    상기 제2기판에 형성된 공통전극으로 구성된 전기영동 표시소자.
  23. 제22항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는,
    제1기판 위에 형성된 게이트전극;
    상기 게이트전극 위에 형성된 반도체층; 및
    상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자.
  24. 제22항에 있어서, 상기 격벽은 친수성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자.
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