KR20120077556A - 격벽조성물, 이를 구비한 전기영동 표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

격벽조성물, 이를 구비한 전기영동 표시소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공정이 단순화되고 격벽을 신속하게 형성할 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 액상조성물을 도포하고 임프린팅하여 화상비표시부에 복수의 격벽을 형성하고 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계; 상기 제1격벽들 사이에 형성되는 복수의 영역에 전기영동물질을 적하하는 단계; 상기 제2기판에 공통전극을 형성하는 단계; 및 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계로 구성되며, 상기 액상조성물은 글리시딜메타클리레이트(glycidyl methacrylate) 5-50w%, 하이드록시에틸메타클리레이트(hydroxyethyl methacrylate) 10-30w%, 헥산디올디아클리레이트(hezanediol diacrylate) 20-40w%, 2-(카보메톡시) 에틸트리메톡시 실란(2-(carbomethoxy) ethyltrimethoxy silane)과 같은 접착촉진제(adhesion promoter) 1-20w%, Irgaure 369와 같은 광개시제 1-3w% 및 나노 Ag(Nano Ag) 1-3w%로 이루어는 것을 특징으로 한다.

Description

격벽조성물, 이를 구비한 전기영동 표시소자 및 그 제조방법{COMPOSITE OF PARTITION, ELECTROPHORETIC DISPLAY DEIVCE AND METHOD OF FABRICATION THEREOF}
본 발명은 격벽조성물, 전기영동 표시소자 및 그 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 복수의 화소영역을 포함하는 제1기판(20) 및 제2기판(40)과, 상기 제1기판(20)의 화상표시부에 형성된 화소전극(18)과, 상기 제2기판(40)에 형성된 공통전극(42)과, 상기 제2기판(40)의 화소와 화소영역 사이의 화상비표시부에 형성되어 각각의 화소를 구획하는 격벽(80)과, 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40) 사이에 형성된 전기영동층(60)으로 이루어진다.
도면에는 도시하지 않았지만, 각각의 화소영역에는 박막트랜지스터가 형성되어 화소전극(18)에 전압을 인가함에 따라 상기 화소전극(18)과 공통전극(42) 사이에 전계가 형성되며, 상기 전기영동층(60)을 포함하는 제2기판(40)은 접착층에 의해 제1기판(20)에 합착된다. 전기영동층(60)은 분산매질내(62)에 양전하 및 음전하 특성을 각각 갖는 화이트입자(64) 및 블랙입자(65)가 산포된 전기영동물질로 이루어진다.
이러한 구조의 전기영동 표시소자에서는 화이트입자(64)가 양전하 특성을 갖고 있기 때문에, 외부로부터 화소전극(18)에 (+)전압이 인가되면 공통전극(42)은 상대적으로 (-)전위를 가지게 되므로 (+)전하를 띄는 화이트입자(64)는 공통전극(42)쪽으로 이동하게 된다. 따라서, 외부, 즉 제2기판(40)의 상부로부터 광이 입력되면, 입력된 광이 상기 화이트입자(64)에 의해 대부분 반사되므로 전기영동 표시소자에는 화이트가 구현된다.
반대로, 상기 화소전극(18)에 (-)전압이 인가되면, 공통전극(42)은 (+)전위를 가지게 되어, (+)전하를 띄는 화이트입자(64)는 제1기판(20)으로 이동하게 되어 외부로부터 광이 입력되면, 입력된 광이 거의 반사되지 않게 되므로, 블랙을 구현하게 된다.
상기와 같은 구조의 종래 전기영동 표시소자(1)의 제조방법을 개략적으로 나타내면 다음과 같다.
도 2는 종래 전기영동 표시소자(1)의 제조방법을 개략적으로 나타내는 플로우챠트이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 우선 제1기판(20)상에 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(Gate Line) 및 데이터라인(Data Line)을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터를 형성한다(S101). 이어서, 박막트랜지스터가 형성된 제1기판(20) 상에 화소전극(18)을 형성한다(S102).
한편, 제2기판(40)상에 공통전극(42)을 형성한다(S103). 이어서, 상기 제2기판(40)에 격벽을 형성하여 각각의 화소영역을 구획한 후, 격벽에 의해 구획된 화소영역에 전기영동물질을 충진하여 전기영동층(60)을 형성한다(S105). 그 후, 전기영동층(60)이 형성된 제2기판(40)에 공통전극(42)을 형성하고 그 위에 보호필름을 부착한다(S105,S106). 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 공통전극(42) 상에는 접착층이 형성되어 보호필름은 접착층에 부착된다. 상기 보호필름은 제2기판(40)을 제1기판(20)과 합착하기 위해 제2기판(40)을 합착공정으로 이송할 때 접착층의 접착력이 저하되거나 접착층에 이물질이 달라붙는 것을 방지하기 위해 부착되는 것이다.
통상적으로, 전기영동 표시소자 제조업체에서는 전기영동층(60)이 형성된 제2기판(40)을 공급받아 이를 제1기판(20)에 합착하여 제작한다. 즉, 외부로부터 전기영동 표시소자 형성라인으로 전기영동층(60)이 형성된 제2기판(40)을 이송한 후, 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 합착하여 전기영동 표시소자를 완성하는 것이다.
따라서, 전기영동층(60)이 형성된 제2기판(40)은 차량과 같은 이송수단에 의해 먼거리를 이송되어야만 하기 때문에, 이송도중에 접착층의 접착력이 저하되어 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 합착할 때 불량이 발생할 수 있는데, 보호필름은 접착층의 접착력이 약화되는 것을 방지하여 불량을 방지하기 위한 것이다.
전기영동 표시소자 제조업체의 제조라인으로 이송된 제2기판(40)은 부착된 보호필름이 박리되고, 이어서 제1기판(20)과 정렬된 후 합착되어 전기영동 표시소자가 완성된다(S109).
그러나, 상기와 같은 방법에 의해 제작된 종래 전기영동 표시소자(1)에서는 다음과 같은 문제가 발생한다.
종래 전기영동 표시소자(1)에서는 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 별도로 제작한 후, 접착층에 의해 상기 제1기판(20) 및 제2기판(40)을 합착함으로써 완성된다.
그런데, 전기영동표시소자의 단위 화소는 가로 및 세로의 크기가 150㎛ 이내의 작은 크기로 형성되기 때문에, 이 크기에 정확히 맞도록 전기영동층을 화소와 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 없게 되므로, 제조공정이 지연되고 제조비용이 증가하게 된다.
한편, 제2기판(40)상에는 공통전극(42)을 형성하고 전기영동층(60)을 도포한 후 접착층을 도포하며, 상기 제2기판(40)을 합착공정으로 이송하여 제1기판(20)과 합착하기 위해서는 상기 접착층의 접착력이 저하되거나 접착층에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위해, 상기 접착층에 보호필름을 부착한 상태에서 이송해야만 하며, 동시에 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 발생하여 화질이 불량으로 된다는 문제 등이 있었다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 전기영동층을 박막트랜지스터가 형성되는 기판에 직접 형성함으로써 제조비용을 절감하고 제조공정을 단순화할 수 있는 전기영동 표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 격벽을 신속하게 형성할 수 있는 전기영동 표시소자 및 그 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 액상조성물을 도포하고 임프린팅하여 화상비표시부에 복수의 격벽을 형성하고 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계; 상기 제1격벽들 사이에 형성되는 복수의 영역에 전기영동물질을 적하하는 단계; 상기 제2기판에 공통전극을 형성하는 단계; 및 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계로 구성되며, 상기 액상조성물은 글리시딜메타클리레이트(glycidyl methacrylate) 5-50w%, 하이드록시에틸메타클리레이트(hydroxyethyl methacrylate) 10-30w%, 헥산디올디아클리레이트(hezanediol diacrylate) 20-40w%, 2-(카보메톡시) 에틸트리메톡시 실란(2-(carbomethoxy) ethyltrimethoxy silane)과 같은 접착촉진제(adhesion promoter) 1-20w%, 광개시제 1-3w% 및 나노 Ag(Nano Ag) 1-3w%로 이루어는 것을 특징으로 한다.
상기 격벽을 형성하는 단계는 제1기판에 액상조성물을 도포하는 단계; 패턴이 형성된 몰드를 도포된 액상조성물에 접촉한 후 압력을 인가하여 패턴 내부로 액상조성물을 유입하는 단계; 상기 액상조성물을 경화하는 단계; 및 상기 몰드를 분리하는 단계로 이루어지며, 상기 액상조성물은 모세관현상에 의해 패턴 내부로 유입된다.
또한, 본 발명에 따른 전기영동 표시소자는 복수의 화소를 포함하는 화상표시부 및 화상비표시부를 포함하는 제1기판 및 제2기판: 상기 제1기판 위에 형성된 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터가 형성된 기판상에 보호층; 상기 보호층 위의 화상비표시부에 형성된 격벽; 상기 보호층 위의 화상표시부에 형성된 화소전극; 제2기판에 형성된 공통전극; 상기 제1격벽에 사이에 형성된 전기영동층으로 구성되며, 상기 격벽은 글리시딜메타클리레이트(glycidyl methacrylate) 5-50w%, 하이드록시에틸메타클리레이트(hydroxyethyl methacrylate) 10-30w%, 헥산디올디아클리레이트(hezanediol diacrylate) 20-40w%, 2-(카보메톡시) 에틸트리메톡시 실란(2-(carbomethoxy) ethyltrimethoxy silane)과 같은 접착촉진제(adhesion promoter) 1-20w%, 광개시제 1-3w% 및 나노 Ag(Nano Ag) 1-3w%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
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 발명은 전기영동층을 보호하기 위한 보호필름을 원천적으로 사용하지 않기 때문에 보호필름의 제거시 발생하는 정전기로 인한 화질저하 문제를 개선할 수 있으며, 박막트랜지스터가 형성되는 어레이 기판에 전기영동층을 직접 형성하기 때문에 전기영동층을 별도로 제작한 다음 정렬공정을 통해 합착하는 종래 기술에 비해 오정렬에 의한 화질저하 문제를 근본적으로 해결할 수 있게 된다.
더욱이, 본 발명에서는 격벽을 액상조성물로 형성한 후, 임프린트방식에 의해 형성하므로, 신속한 격벽의 형성이 가능하게 된다. 이때, 격벽에는 나노 Ag가 포함되어 있으므로, 격벽의 면저항을 감소시킬 수 있게 되며, 그 결과 전기영동 표시소자의 구동전압을 낮출 수 있게 된다.
도 1은 종래 전기영동 표시소자를 나타내는 도면.
도 2는 종래 전기영동 표시소자의 제조방법을 간략하게 나타내는 플로우챠트.
도 3은 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 제조방법을 간략하게 나타내는 플로우챠트.
도 4a-도 4g는 본 발명에 따른 전기영동 표시소자 제조방법을 나타내는 도면.
도 5a-도 5c는 본 발명에 전기영동 표시소자 제조방법에서 격벽의 제조방법을 나타내는 도면.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명에 따른 전기영동 표시소자 제조방법에서 전기영동층의 제조방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기영동 표시소자 및 그 제방법에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 제조공정을 대략적으로 나타내는 플로우챠트이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 우선 제1기판상에 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인 및 데이터라인을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터를 형성한다( S201 ). 이어서, 박막트랜지스터가 형성된 제1기판 상의 화상비표시부에 격벽을 형성한 후 화상표시부에 화소전극을 형성한다( S202 , S203 ).
이어서, 제1기판의 격벽에 의해 구획된 화소영역 , 즉 화상표시부에 전기영동물질을 도포하여 전기영동층을 형성한다( S204 ).
한편, 제2기판에는 공통전극이 형성되며( S205 ), 이 공통전극이 형성된 제2기 판을 제1기판과 정렬한 후 합착하여 전기영동 표시소자를 완성한다( S206 , S207 ).
상기 공통전극은 투명한 도전물질을 제2기판에 증착 등의 방법으로 적층함으로써 형성하는 것으로서, 제1기판에 형성된 박막트랜지스터나 화소전극과 동일한 제조라인에 의해 형성된다. 다시 말해서, 본 발명에서는 제2기판의 공정을 제1기판의 공정과 동일한 제조라인에서 실행할 수 있기 때문에, 종래 전기영동 표시소자는 다른 공장에서 제2기판을 제작한 후 이송하여 제1기판 및 제2기판을 합착하는데 비해, 본 발명의 전기영동 표시소자는 인라인으로 제1기판 및 제2기판을 제작하고 이들 제1기판 및 제2기판을 합착할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 제1기판 및 제2기판의 제조공정이 인라인으로 이루어지므로, 제2기판의 이송이나 전기영동층이 형성된 기판을 박막트랜지스터 기판에 부착하기 위한 접착층이나 상기 접착층을 보호하기 위한 보호필름이 필요없게 되고, 2개의 기판을 정렬하는 공정, 전기영동층이 형성된 기판의 접착층을 보호하는 보호필름을 박리하는 공정 등이 필요없게 되므로 제조공정을 단순화할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 실제 제조방법을 도 4a-도 4h를 참조하여 상세히 설명한다. 이때, 전기영동 표시소자는 실질적으로 복수의 단위 화소로 이루어져 있지만, 설명의 편의를 위해 도면에서는 하나의 화소만을 도시하였다.
우선, 도 4a에 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 4b에 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 4c에 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 4d에 도시된 바와 같이, 제1기판(120)의 화상비표시영역에 격벽(180)을 형성한다.
상기 격벽(180)은 수지 등으로 이루어진 절연층을 적층한 후 포토레지스트를 이용한 사진식각방법에 의해 식각함으로써 형성하거나 감광성 수지를 적층한 후 사진식각방법에 의해 식각함으로써 형성할 수도 있다. 그러나, 상기 격벽(180)은 약 10-100㎛의 두께로 형성하기 때문에, 사진식각방법에 의해 형성하는 경우 광조사시간 및 현상시간이 길어지게 되어 공정이 지연되는 문제가 있다.
본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 상기 격벽(180)을 임프린팅(imprinting)법에 의해 형성하는데, 도 5a-도 5c에 임프린팅법에 의해 격벽(180)을 형성하는 방법이 개시되어 있다.
우선, 도 5a에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터 등이 형성된 제1기판(120)을 스테이지(190) 위에 로딩한 후, 상기 제1기판(120) 상에 자외선경화형 액상조성물(180a)을 도포한다. 상기 액상조성물은 글리시딜메타클리레이트(glycidyl methacrylate) 5-50w%, 하이드록시에틸메타클리레이트(hydroxyethyl methacrylate) 10-30w%, 헥산디올디아클리레이트(hezanediol diacrylate) 20-40w%, 2-(카보메톡시) 에틸트리메톡시 실란(2-(carbomethoxy) ethyltrimethoxy silane)과 같은 접착촉진제(adhesion promoter) 1-20w%, Irgaure 369와 같은 광개시제 1-3w%로 이루어진다.
또한, 본 발명에서는 상기 액상조성물로서, 글리시딜메타클리레이트(glycidyl methacrylate) 5-50w%, 하이드록시에틸메타클리레이트(hydroxyethyl methacrylate) 10-30w%, 헥산디올디아클리레이트(hezanediol diacrylate) 20-40w%, 2-(카보메톡시) 에틸트리메톡시 실란(2-(carbomethoxy) ethyltrimethoxy silane)과 같은 접착촉진제(adhesion promoter) 1-20w%, Irgaure 369와 같은 광개시제 1-3w% 및 나노 Ag(Nano Ag) 1-3w%의 조성물을 사용할 수도 있다.
이와 같이, 액상조성물에 나노 Ag가 포함되는 경우, 이 액상조성물에 의해 격벽을 형성할 경우 면저항이 감소시킬 수 있게 되며, 따라서 낮은 구동전압에 의해서도 상기 전기영동 표시소자를 작동시킬 수 있게 된다.
상기와 같이 액상조성물(180a)을 제1기판(120) 상에 도포한 후, 패턴(194)이 형성된 몰드(192)를 제1기판(120)과 정렬하여 접촉한 상태에서 상기 몰드(192)에 압력을 인가한다. 이때, 상기 패턴(194)의 높이는 약 10-100㎛이고 폭은 약 5-20㎛이다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 몰드(192)를 제1기판(120)과 정렬하여 접촉한 상태에서 상기 몰드(192)에 압력을 인가하면, 모세관현상에 의해 액상조성물(180a)이 몰드(192)의 패턴(194) 사이로 유입된다. 상기 몰드(192)의 패턴(194)은 그 높이가 약 10-100㎛로 그 높이가 대단히 높지만, 모세관현상에 의해 액상조성물(180a)이 몰드(192)의 패턴(194) 사이에 유입되므로, 패턴(194) 사이에 액상조성물(180a)이 신속하게 채워진다.
이 상태에서 상기 액상조성물(180a)에 자외선을 조사하여 액상조성물(180a)을 경화한 후, 도 5c에 도시된 바와 같이 몰드(192)을 제1기판(120)에서 분리하면, 제1기판(120) 상에 높이가 약 10-100㎛이고 폭이 약 5-20㎛인 복수의 격벽(180)이 형성된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 격벽(180)은 화상비표시영역을 따라 제1기판(120) 상에 매트릭스형상으로 형성된다. 또한, 도면에서는 상기 격벽(180)의 단면형상이 마름모꼴로 형성되어 있지만, 상기 격벽(180)의 단면형상이 직사각형, 정사각형, 육각형 등과 같은 다양한 형태로 형성될 수 있을 것이다.
이후, 도 4e에 도시된 바와 같이, 제1격벽(180)이 형성된 제1기판(120) 전체에 걸쳐서 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.
이때, 보호층(124) 위에 금속층을 형성하고 식각하여 제1기판(120)의 화상표시영역에 화소전극(118)을 먼저 형성하고, 그 후에 제1기판(120)의 화상비표시영역에 격벽(180)을 형성할 수도 있을 것이다.
이어서, 도 4f에 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 컬러입자로서, 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 양전하를 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 6a 및 도 6b는 기판(120)에 형성된 격벽(180) 내부로 전기영동물질을 충진하여 전기영동층(160)을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 6a에 도시된 방법은 잉크젯방식 또는 노즐방식에 관한 것으로, 도 6a에 도시된 바와 같이 실린지(또는 노즐)(185) 내부에 전기영동물질(160a)을 충진한 후, 상기 기판(120) 상부에 상기 실린지(185)를 위치시킨다. 이후, 외부의 공기공급장치(도면표시하지 않음)에 의해 실린지(185)에 압력을 인가한 상태에서 상기 실린지(185)를 기판(120) 상에서 이동시킴에 따라 상기 격벽(180) 내부에 전기영동물질(160a)이 적하되어 기판(120) 상에 전기영동층(160)이 형성된다.
도 6b에 도시된 방법은 스퀴즈방법에 관한 것으로, 도 6b에 도시된 바와 같이 복수의 격벽(180)이 형성된 기판(120) 상부에 전기영동물질(160a)을 도포한 후, 스퀴즈바(187)에 의해 기판(120) 상에서 이동시킴으로써 스퀴즈바(187)의 압력에 의해 전기영동물질(160a)이 단위 화소내의 격벽(180) 내부로 충진되어 전기영동층(160)이 형성되는 것이다.
물론, 본 발명이 상술한 바와 같은 방법에만 한정되는 것은 아니다. 상술한 방법은 본 발명에서 사용될 수 있는 전기영동층(160)의 형성공정의 일례를 나타내는 것으로서, 본 발명이 이러한 특정 공정에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 캐스팅인쇄법, 바코팅인쇄법, 스크린인쇄법, 몰드인쇄법과 같은 다양한 전기영동층(160) 형성공정이 본 발명에 적용될 수 있을 것이다.
이어서, 도 4g에 도시된 바와 같이, 투명한 물질로 이루어진 제2기판(140) 상에 ITO나 IZO와 같은 투명한 도전물질을 적층하여 공통전극(142)을 형성하고 제2기판(140) 상에 실링재를 도포하여 실링층(168)을 형성한 후, 상기 제1기판(120)과 제2기판(140)을 정렬하고 합착하여 전기영동 표시소자를 완성한다. 이때, 상기 실링층(168)은 제1기판(120)의 전체 또는 격벽(180) 상부에 형성될 수도 있을 것이다.
상기 방법에 의해 제작된 본 발명에 따른 전기영동 표시소자의 구조를 도 4g를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4g에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기영동 표시소자는 제1기판(120)의 화상비표시부에 게이트전극(111), 반도체층(113), 소스전극(115) 및 드레인전극(116)으로 이루어진 박막트랜지스터가 형성되어 있고 그 위에 보호층(124)이 형성된다. 상기 보호층(124) 위의 화상비표시부에는 격벽(180)이 형성되고 전기영동층(160)이 역시 제1기판(120)의 화상표시부, 즉 격벽(180) 사이의 화소전극(118)에 배치되어 상기 전기영동층(160)이 직접적으로 상기 화소전극(118)과 직접 접촉한다.
이때, 상기 격벽(180)은 액상조성물을 경화하여 형성한 것으로, 글리시딜메타클리레이트(glycidyl methacrylate) 5-50w%, 하이드록시에틸메타클리레이트(hydroxyethyl methacrylate) 10-30w%, 헥산디올디아클리레이트(hezanediol diacrylate) 20-40w%, 2-(카보메톡시) 에틸트리메톡시 실란(2-(carbomethoxy) ethyltrimethoxy silane)과 같은 접착촉진제(adhesion promoter) 1-20w%, Irgaure 369와 같은 광개시제 1-3w% 및 나노 Ag(Nano Ag) 1-3w%로 이루어진 액상조성물을 주로 사용한다.
따라서, 종래 전기영동 표시장치와는 달리 본 발명의 전기영동 표시소자에서는 전기영동층(160)과 화소전극(118) 및 보호층(124) 사이에 전기영동층(160)을 부착하기 위한 별도의 접착층이 필요없게 된다. 또한, 격벽(180)에는 나노Ag가 포함되어 있으므로, 격벽(180)의 면저항이 감소되어 낮은 구동전압에 의해서도 전기영동 표시소자를 작동시킬 수 있게 된다.
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.
그리고, 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 격벽의 형성시 액상조성물을 임프린팅법에 의해 형성하여 모세관현상에 의해 높은 격벽을 형성하므로, 신속한 격벽의 형성이 가능하게 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 168 : 실링층
180 : 격벽 192 : 몰드
194 : 패턴

Claims (19)

  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 액상조성물을 도포하고 임프린팅하여 화상비표시부에 복수의 격벽을 형성하고 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 제1격벽들 사이에 형성되는 복수의 영역에 전기영동물질을 적하하는 단계;
    상기 제2기판에 공통전극을 형성하는 단계; 및
    제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계로 구성되며,,
    상기 액상조성물은 글리시딜메타클리레이트(glycidyl methacrylate) 5-50w%, 하이드록시에틸메타클리레이트(hydroxyethyl methacrylate) 10-30w%, 헥산디올디아클리레이트(hezanediol diacrylate) 20-40w%, 2-(카보메톡시) 에틸트리메톡시 실란(2-(carbomethoxy) ethyltrimethoxy silane)과 같은 접착촉진제(adhesion promoter) 1-20w%, 광개시제 1-3w% 및 나노 Ag(Nano Ag) 1-3w%로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 격벽 및 화소전극을 형성하는 단계는,
    제1기판의 화상비표시부에 격벽을 형성하는 단계; 및
    제1기판의 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 격벽 및 화소전극을 형성하는 단계는,
    제1기판의 화상표시부에 화소전극을 형성하는 단계; 및
    제1기판의 화상비표시부에 격벽을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 격벽을 형성하는 단계는,
    제1기판에 액상조성물을 도포하는 단계;
    패턴이 형성된 몰드를 도포된 액상조성물에 접촉한 후 압력을 인가하여 패턴 내부로 액상조성물을 유입하는 단계;
    상기 액상조성물을 경화하는 단계; 및
    상기 몰드를 분리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 액상조성물은 모세관현상에 의해 패턴 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전기영동물질은 전하특성을 갖는 컬러입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전기영동물질은 분산매질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 분산매질은 투명한 분산매질, 블랙분산매질 또는 컬러분산매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 제1기판 또는 제2기판에 형성되어 전기영동물질를 실링하는 실링층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 실링층은 제1기판 또는 제2기판 전체에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 실링층은 격벽 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자 제조방법.
  12. 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.
  13. 복수의 화소를 포함하는 화상표시부 및 화상비표시부를 포함하는 제1기판 및 제2기판:
    상기 제1기판 위에 형성된 박막트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터가 형성된 기판상에 보호층;
    상기 보호층 위의 화상비표시부에 형성된 격벽;
    상기 보호층 위의 화상표시부에 형성된 화소전극;
    제2기판에 형성된 공통전극;
    상기 제1격벽에 사이에 형성된 전기영동층으로 구성되며,
    상기 격벽은 글리시딜메타클리레이트(glycidyl methacrylate) 5-50w%, 하이드록시에틸메타클리레이트(hydroxyethyl methacrylate) 10-30w%, 헥산디올디아클리레이트(hezanediol diacrylate) 20-40w%, 2-(카보메톡시) 에틸트리메톡시 실란(2-(carbomethoxy) ethyltrimethoxy silane)과 같은 접착촉진제(adhesion promoter) 1-20w%, I광개시제 1-3w% 및 나노 Ag(Nano Ag) 1-3w%로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자.
  14. 제13항에 있어서, 상기 박막트랜지스터는,
    기판 위에 형성된 게이트전극;
    상기 게이트전극 위에 형성된 반도체층; 및
    상기 반도체층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자.
  15. 제13항에 있어서, 상기 전기영동물질은 전하특성을 갖는 컬러입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자.
  16. 제13항에 있어서, 상기 전기영동물질은 분산매질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자.
  17. 제16항에 있어서, 상기 분산매질은 투명한 분산매질, 블랙 분산매질 또는 컬러 분산매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자.
  18. 제13항에 있어서, 상기 격벽의 높이는 10-100㎛인 것을 특징으로 하는 전기영동 표시소자.
  19. 글리시딜메타클리레이트(glycidyl methacrylate) 5-50w%, 하이드록시에틸메타클리레이트(hydroxyethyl methacrylate) 10-30w%, 헥산디올디아클리레이트(hezanediol diacrylate) 20-40w%, 2-(카보메톡시) 에틸트리메톡시 실란(2-(carbomethoxy) ethyltrimethoxy silane)과 같은 접착촉진제(adhesion promoter) 1-20w%, Irgaure 369와 같은 광개시제 1-3w% 및 나노 Ag(Nano Ag) 1-3w%로 이루어진 격벽 조성물.
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