KR20120131490A - 전기영동 표시장치의 제조방법 - Google Patents

전기영동 표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표시 품질 및 제조 효율을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 하부 기판의 화소 영역에 형성된 화소 전극을 둘러싸도록 격벽을 형성하는 단계; 상기 격벽이 형성된 하부 기판을 일정 포화 증기압을 가지는 챔버 내부에 입고시킨 후, 특정 컬러를 표시하도록 착색된 복수의 대전 입자 및 용제를 포함하는 전기영동 분산액을 상기 화소 영역에 충진시키는 단계; 공통 전극 및 상기 하부 기판과의 합착을 위한 실링 레이어가 형성된 상부 기판;을 마련하는 단계; 및 상기 하부 기판과 상기 상부 기판을 합착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기영동 표시장치의 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR ELECTROPHORETIC DISPLAY DEVICE}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 제조 효율을 향상시킴과 아울러, 제조비용을 절감시킬 수 있는 전기영동 표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
전기영동 표시장치란 착색된 대전 입자가 외부로부터 가해진 전계에 의해 이동하는 전기영동(Electrophoresis) 현상을 이용하여 화상을 표시하는 장치를 말한다. 여기서 전기영동 현상이란, 대전 입자를 액체 속에 분산시킨 전기영동 분산액(e-ink)에 전계를 인가하는 경우에 상기 대전 입자가 쿨롱력에 의하여 액체 속을 이동하는 현상을 의미한다.
전기영동 현상을 이용한 전기영동 표시장치는 쌍안정성(Bistability)의 특징을 갖고 있어, 인가된 전압이 제거되어도 원래의 이미지를 장시간 표시할 수 있다. 즉, 전기영동 표시장치는 지속적으로 전압을 인가하지 않아도 일정 화면을 장기간 유지할 수 있기 때문에 화면의 신속한 교환이 요구되지 않는 전자 책(e-book) 분야에 적합한 디스플레이 장치이다.
또한, 전기영동 표시장치는 액정 표시장치와는 달리 시야각(Viewing Angle)에 대한 의존성이 없을 뿐만 아니라, 종이와 유사한 정도로 눈에 편안한 화상을 제공할 수 있다. 아울러, 자유롭게 휘어지는 유연성(Flexibility), 저전력 소비(low power consumption), 친환경(eco like)의 장점을 가지고 있어 수요가 증가되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치는 대향 합착된 하부 기판(10) 및 상부 기판(20)과, 상기 하부 기판(10)과 상부 기판(20) 사이에 개재된 전기영동 필름(30)을 포함한다.
하부 기판(10)에는 상호 교차하도록 형성된 복수의 게이트 라인(미도시) 및 복수의 데이터 라인(미도시)를 포함한다. 상기 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 복수의 화소가 정의된다.
하부 기판(10)에 형성된 복수의 화소에는 박막 트랜지스터(12, TFT)와 화소 전극(14)이 형성된다.
박막 트랜지스터(12)는 게이트 라인을 통해 인가된 스캔 신호에 따라 스위칭 된다. 박막 트랜지스터(12)의 스위칭에 의해 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압이 화소 전극(14)에 공급되게 된다.
상부 기판(20)에는 상기 화소 전극(14)과 대향되는 공통 전극(22)이 형성된다.
전기영동 필름(30)은 복수의 대전 입자(34) 및 용제로 구성된 다수의 마이크로 캡슐(32)과, 상기 마이크로 캡슐(32)을 보호함과 아울러 하부 기판(10)과의 접착을 위한 보호층을 포함한다.
여기서, 복수의 대전 입자(34)는 일부가 포지티브(+)로 대전되고, 나머지 일부는 네거티브(-)로 대전된다.
하부 기판(10)의 화소 전극(14)과 상부 기판(20)의 공통 전극(22) 사이에 전계가 형성되면, 상기 마이크로 캡슐(32) 내에 포함된 대전 입자(34)들이 전기영동에 의해 이동함으로써 화상을 구현하게 된다.
이러한 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치는 하부 기판(10), 상부 기판(20) 및 라미네이션(Lamination) 전기영동 필름(30)을 각각 제조한다. 이후, 전기영동 필름(30)을 하부 기판(10) 및 상부 기판(20) 사이에 개재시킨다.
여기서, 전기영동 필름(30)은 상부 기판(20)에 부착된 상태로 보관 및 운반되다가 하부 기판(10)에 라미네이팅되기 직전에 하부에 부착된 릴리즈 필름(미도시) 제거되고, 라미네이팅 공정에 의해 하부 기판(10)에 부착된다.
종래 기술에 따른 전기영동 표시장치는 하부 기판(10), 상부 기판(20), 전기영동 필름(30) 각각을 별도로 제작하여야 함으로 제조 공정이 복잡하고, 제조 시간이 많이 소요되어 제조 효율이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 별도로 제조된 전기영동 필름(30)을 적용하여야 함으로 제조 비용이 증가되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해, 전기영동 레이어를 하부 기판에 내재화시키는 기술이 제안된 바 있으나, 전기영동 레이어를 하부 기판에 내재화시키는 제조공정 기술이 성숙되지 않은 이유로 여러 가지 문제점이 발생되어 기술 적용에 어려움이 있다.
특히, 하부 기판에 전기영동 분산액(대전 입자 및 용제)을 충진시키는 공정 중 용제의 휘발로 인해 화소들 간에 전기영동 분산액의 충진 량이 상이하여 대전 입자의 안정성 및 구동 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 컬러 화상을 표시하기 위해, 컬러 화소 별로 착색된 대전 입자를 충진시키는 경우에는 용제의 휘발로 인해 컬러 화상의 표시 품질이 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기영동 표시장치의 제조효율을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기영동 표시장치의 제조비용을 절감시킬 수 있는 전기영동 표시장치의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기영동 표시장치의 표시 품질을 높일 수 있는 전기영동 표시장치의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하부 기판에 내재화된 대전 입자의 안정성 및 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 하부 기판의 화소 영역에 형성된 화소 전극을 둘러싸도록 격벽을 형성하는 단계; 상기 격벽이 형성된 하부 기판을 일정 포화 증기압을 가지는 챔버 내부에 입고시킨 후, 특정 컬러를 표시하도록 착색된 복수의 대전 입자 및 용제를 포함하는 전기영동 분산액을 상기 화소 영역에 충진시키는 단계; 공통 전극 및 상기 하부 기판과의 합착을 위한 실링 레이어가 형성된 상부 기판;을 마련하는 단계; 및 상기 하부 기판과 상기 상부 기판을 합착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 상기 챔버 내부의 환경을 상기 용제의 포화 증기압과 동일하게 형성한 후, 상기 전기영동 분산액을 상기 화소 영역에 충진시키는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 따른 본 발명은 전기영동 표시장치의 제조효율을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 전기영동 표시장치의 제조비용을 절감시킬 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 전기영동 표시장치의 표시 품질을 높일 수 있는 전기영동 표시장치의 제조방법을 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 하부 기판에 내재화된 대전 입자의 안정성 및 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치의 제조방법을 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 다양한 컬러로 높은 품질의 화상을 구현할 수 있는 전기영동 표시장치의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 전기영동 표시장치의 양산성을 향상시킬 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 도면.
도 2 본 발명을 통해 제조된 전기영동 표시장치를 나타내는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 전기영동 표시장치의 하부 기판을 나타내는 평면도.
도 4 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시 예들에 따른 전기영동 표시장치 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물 '상에 또는 상부에' 및 '아래에 또는 하부에' 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 대전 입자와 용제(바인더)를 포함하는 전기영동 분산액이 하부 기판에 내재화된 전기영동 표시장치 및 이의 제조방법을 제안한다.
본 발명의 기술적 사상은 모노 또는 컬러 구현의 여부와 관계없이 모든 타입의 전기영동 표시장치에 적용될 수 있다.
본 발명은 모노 타입 및 컬러 필터를 포함하는 전기영동 표시장치는 물론이고, 전기영동 분산액(전기영동 잉크) 내의 대전 입자가 레드(red), 블루(blue), 그린(green), 옐로우(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 블랙(black), 화이트(white)의 색상이 선택적으로 착색되어 풀 컬러 화상을 표시하는 전기영동 표시장치에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 2 본 발명을 통해 제조된 전기영동 표시장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 전기영동 표시장치의 하부 기판을 나타내는 평면도이다.
도 2 및 도 3은 참조하면, 본 발명의 제조방법을 통해 제조된 전기영동 표시장치는 전기영동 분산액이 내재화된 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 포함한다.
하부 기판(100)은 하부 베이스 기판(110), TFT(120), 화소 전극(130), 격벽(140) 및 전기영동 분산액(150)을 포함한다.
하부 베이스 기판(110)은 투명 재질의 유리기판, 가요성(Flexibility)을 가지는 플라스틱 기판 또는 금속 기판이 적용될 수 있다. 그러나, 하부 기판은 화상이 표시되는 화면의 반대 측에 위치함으로 상기 하부 베이스 기판(110)은 반드시 투명할 필요는 없다.
도면에 도시되지 않았지만, 하부 베이스 기판(110)은 상호 교차하도록 형성된 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인을 포함한다.
복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 복수의 화소가 정의되고, 복수의 화소 각각에 대응되도록 TFT(120) 및 화소 전극(130)이 형성된다.
여기서, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인은 비저항(Resistivity)이 낮은 은(Ag), 알루미늄(Al), 또는 이들의 합금(Alloy)으로 이루어진 단일막으로 형성되거나, 또는 이러한 단일막에 더하여 전기적 특성이 우수한 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 또는 탄탈륨(Ta)으로 이루어진 막을 더 포함하는 다층막으로 형성될 수 있다. 상기 게이트 라인과 데이터 라인 사이에는 질화막(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막이 위치할 수 있다.
상기 TFT(120)의 게이트 전극은 상기 게이트 라인에 접속되고, 소스 전극은 상기 데이터 라인에 접속되며, 드레인 전극은 상기 화소 전극(130)과 접속된다.
상기 화소 전극(130)은 상기 격벽(140)에 의해 정의되는 복수의 화소 영역에 대응되도록 형성되고, 상기 TFT(120)의 스위칭에 의해 화소 영역에 전압을 인가한다.
이러한, 화소 전극(130)은 도전성의 금속 레이어(conductive metal layer)로 콘택홀을 통해 TFT(120)의 드레인 전극과 전기적으로 접속되며, 구리, 알루미늄, 인듐틴옥사이드(ITO)의 물질로 형성될 수 있다. 또한, 구리, 알루미늄, 인듐틴옥사이드(ITO)의 물질에 니켈 및/또는 금 등이 더 적층되어 형성될 수도 있다.
하부 베이스 기판(110) 상에는 화소 영역을 정의하는 격벽(140, Partition wall)이 형성된다. 이러한, 격벽(140)에 의해 각 화소마다 충진 공간이 형성되고, 이렇게 형성된 충진 공간에 전기영동 분산액이 충진되어 하부 기판(100) 상에 전기영동 분산액(150)이 내재화 된다.
격벽(140)은 하부 기판 상에 형성되어 화소 영역을 정의함과 아울러, 전기영동 분산액이 충진되는 충진 공간을 정의한다. 이때, 격벽(140)은 일정 높이 및 폭(예를 들면, 10um ~ 100um의 높이, 5um ~ 30um의 폭)를 가지도록 형성되며, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 화소 전극(130)을 둘러싸도록 형성된다.
여기서, 격벽(140)은 포토 리소그래피(Photo lithography) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 공정을 통해, 상기 전기영동 분산액과 물성이 일치되도록 폴리머(polymer)와 같은 유기물(organic) 또는 무기물로 형성될 수 있다.
복수의 화소를 둘러싸도록 형성된 격벽(140)에 의해 정의된 충진 공간 내에는 전기영동 분산액(150)이 충진된다.
전기영동 분산액(150)은 포지티브(+) 또는 네거티브(-) 극성으로 대전된 복수의 대전 입자 및 용제로 구성된다.
대전 입자는 블랙(black), 화이트(white), 레드(red), 그린(green), 블루(blue), 옐로우(yellow), 시안(cyan) 및 마젠타(magenta)의 색상 중에서 적어도 하나의 색상이 선택적으로 착색될 수 있다. 도 2에서는 복수의 대전 입자가 레드(red), 그린(green), 블루(blue) 및 화이트(white) 색상으로 착색되어 전기영동 표시장치가 풀 컬러 화상을 표시하는 것을 일 예로 도시하고 있다.
용제는 바인더를 포함하며, 도데칸(dodecane, C12H26), 파라핀 계열 솔벤트, 할로겐 솔벤트(halogenated solvents), 포화 탄화수소(saturated hydrocarbons), 실리콘 오일(silicone oils), 저 분자량 할로겐을 포함하는 폴리머(low molecular weight halogen-containing polymers), 에폭사이드(epoxides), 비닐 에테르(vinyl ethers), 비닐 에스테르(vinyl ester), 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon), 톨루엔(toluene), 나프탈렌(naphthalene), 액상 파라핀(paraffinic liquids), 테트라데칸(tetradecane, C14H30), 헥사데칸(hexadecane, C16H34), 페놀(phenol, C6H5OH) 또는 나프탈렌(naphthalene, C10H8) 또는 폴리 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머(poly chlorotrifluoroethylene polymers) 물질이 사용될 수 있다.
한편, 용제는 도데칸(dodecane, C12H26), 파라핀 계열 솔벤트, 할로겐 솔벤트(halogenated solvents), 포화 탄화수소(saturated hydrocarbons), 실리콘 오일(silicone oils), 저 분자량 할로겐을 포함하는 폴리머(low molecular weight halogen-containing polymers), 에폭사이드(epoxides), 비닐 에테르(vinyl ethers), 비닐 에스테르(vinyl ester), 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon), 톨루엔(toluene), 나프탈렌(naphthalene), 액상 파라핀(paraffinic liquids), 테트라데칸(tetradecane, C14H30), 헥사데칸(hexadecane, C16H34), 페놀(phenol, C6H5OH) 또는 나프탈렌(naphthalene, C10H8) 또는 폴리 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머(poly chlorotrifluoroethylene polymers) 물질을 포함하는 합성 물질이 사용될 수도 있다.
이러한, 전기영동 분산액(150)은 격벽(140)에 의해 정의된 충진 공간에 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스팅(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식, 스퀴징(squeezing) 방식, 스크린 프린팅(Screen printing) 방식, 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식 또는 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 방식을 통해 충진될 수 있다.
전기영동 표시장치가 풀 컬러 화상을 표시하는 경우, 전기영동 분산액의 대전 입자는 레드, 그린, 블루의 색상으로 착색되고, 각 화소가 표시하는 색상에 따라 전기영동 분산액의 충진이 순차적으로 이루어질 수 있다.
상기 상부 기판(200)은 상부 베이스 기판(210), 공통 전극(220) 및 실링 레이어(230)를 포함한다.
상부 베이스 기판(210)은 화상을 표시하기 위해 투명하여야 함으로, 투명 재질의 유리 또는 가요성(Flexibility)의 투명한 플라스틱의 재질로 형성된다.
공통 전극(220)은 하부 기판(100)의 화소 전극(130)과 대응되어 화소 영역 각각에 공통 전압(Vcom)을 공급한다.
이러한, 공통 전극(220)은 화상이 표시되는 면에 위치함으로 투명하여야 한다. 따라서, 공통 전극(220)은 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 전도성 투명 물질로 형성된다.
공통 전극(220)과 화소 전극(130)에 인가된 전압에 의해 각 화소 영역에 전계가 형성되고, 상기 전계에 의해 대전 입자들이 용제 내에서 이동하여 화상을 구현하게 된다.
실링 레이어(230)는 하부 기판(100)에 내재화되는 전기영동 분산액(150)의 대전 입자의 실링 및 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 합착을 위한 것이다.
대전 입자가 공통 전극(220)과 직접 접하는 경우, 대전 입자의 대전 특성이 소멸될 수 있는데, 공통 전극(220)과 하부 기판(100) 사이에 형성된 실링 레이어(230)를 통해 대전 입자가 공통 전극(220)과 직접 접하는 것을 방지할 수 있다.
이러한, 실링 레이어(230)는 전기적으로 절연성을 가지는 유기물(organic) 또는 무기물(inorganic)로 투명하도록 상기 공통 전극(220) 상에 형성되고, 0.1um ~ 40um의 두께를 가진다.
실링 레이어(230)가 유기물로 형성되는 경우, 폴리머(Polymer), 아크릴 자외선 경화 수지(Acrylic UV curable resin), 유기 자기 조립 단층 박막(organic SAM layer)으로 코팅 가능한 유기물 또는 비전도성의 투명 유기물이 재료로 이용될 수 있다.
한편, 실링 레이어(230)가 무기물로 형성되는 경우, 실리콘 질화물(일 예로서, SiNx), 비정질 실리콘(a-Si), 실리콘 산화물(일 예로서, SiOx), 알루미늄 산화물(일 예로서, Al2O3) 또는 비전도성의 투명 무기물이 재료로 이용될 수 있다.
실링 레이어(230)는 자외선(UV) 및 열을 이용하여 경화할 수 있는 유기물 또는 무기물(SiNx, SiOx)로 형성될 수 있다.
실링 레이어(230)는 진공 증착(CVD, Sputter) 방식, 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스트(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식 스퀴징(squeezing) 방식, 스크린 프린팅(Screen printing) 방식 또는 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식으로 형성할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법에 의해 제조된 전기영동 표시장치는 그린, 블루의 색상으로 착색된 대전 입자를 포함하는 전기영동 분산액(150)을 화소의 색상에 맞게끔 하부 기판(100)에 내재화시켜 풀 컬러 화상을 표시할 수 있다.
전기영동 분산액(150)을 하부 기판(100)에 내재화 시키는 공정 중, 용제의 휘발을 억제하여 하부 기판(100)에 내재화된 대전 입자의 안정성 및 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 실링 레이어(230)를 통해 하부 기판(100)에 내재화된 전기영동 분산액(150)을 밀봉하여 공기 및 습기의 침투를 방지할 수 있다.
도 4 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다. 이하, 도 4 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 복수의 화소 영역 각각에 대응되도록 하부 베이스 기판(110) 상에 TFT(120)를 형성한다.
여기서, 하부 베이스 기판(110)은 투명 재질의 유리기판, 가요성(Flexibility)을 가지는 플라스틱 기판 또는 금속 기판을 이용할 수 있다.
이후, TFT(120) 상에 절연층을 형성하고, 절연층 상에 구리, 알루미늄, ITO와 같은 도전성 물질을 도포한 후, 포토 리쏘그래피 공정 및 에칭 공정을 수행하여 복수의 화소 영역 각각에 화소 전극(130)을 형성한다.
여기서, 화소 전극(130)은 상술한 구리, 알루미늄, 인듐틴옥사이드(ITO)의 물질에 니켈 및/또는 금 등이 더 적층되어 형성될 수도 있다.
도 4에 도시하지 않았지만, 하부 베이스 기판(110)에는 상호 교차하는 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인이 형성되어 있고, 상기 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되는 영역에 TFT(120)가 형성된다.
TFT(120)의 게이트는 게이트 라인과 접속되고, 소스는 데이터 라인과 접속되며, 드레인은 콘택홀을 통해 화소 전극(130)과 전기적으로 접속된다.
이어서, 도 5를 참조하면, 화소 전극(130)이 형성된 하부 베이스 가판(110) 상에 유기 물질 또는 무기 물질을 도포한 후, 패터닝하여 화소 전극(130)을 둘러싸도록 격벽(140)을 형성한다.
이때, 상기 격벽은 10um ~ 100um의 높이 및 5um ~ 30um의 폭을 가지도록 형성될 수 있으며, 이러한, 격벽(140)을 통해 전기영동 분산액이 충진되는 충진 공간이 형성된다.
격벽(140)은 포토 리소그래피(Photo lithography) 방식뿐만 아니라, 임프린팅(imprinting) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 방식을 이용하여 형성될 수도 있다.
이어서, 도 6을 참조하면, 격벽(140)이 형성된 하부 기판(100)을 외부와 밀폐된 챔버(300)에 입고시킨 후, 전체 화소의 충진 공간에 전기영동 분산액을 충진시킨다. 이때, 전기영동 분산액의 충진은 레드, 그린, 블루 화소 별로 순차적으로 이루어진다.
여기서, 복수의 대전 입자 중 일부는 포지티브(+)로 대전되고, 나머지 일부는 네거티브(-)로 대전된다. 즉, 화이트 색상의 대전 입자들이 포지티브(+)로 대전되면, 블랙 색상의 대전 입자들은 네거티브(-)로 대전된다.
용제는 도데칸(dodecane, C12H26), 파라핀 계열 솔벤트, 할로겐 솔벤트(halogenated solvents), 포화 탄화수소(saturated hydrocarbons), 실리콘 오일(silicone oils), 저 분자량 할로겐을 포함하는 폴리머(low molecular weight halogen-containing polymers), 에폭사이드(epoxides), 비닐 에테르(vinyl ethers), 비닐 에스테르(vinyl ester), 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon), 톨루엔(toluene), 나프탈렌(naphthalene), 액상 파라핀(paraffinic liquids), 테트라데칸(tetradecane, C14H30), 헥사데칸(hexadecane, C16H34), 페놀(phenol, C6H5OH) 또는 나프탈렌(naphthalene, C10H8) 또는 폴리 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머(poly chlorotrifluoroethylene polymers) 물질이 사용될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 충진 장비(310)를 이용한 디스펜스(Dispense) 방식으로 전체 화소 중에서 레드 화소의 충진 공간에 레드 색상으로 착색된 대전 입자를 포함하는 레드 전기영동 분산액(151)을 충진시킨다.
이어서, 도 7을 참조하면, 모든 레드 화소에 레드 대전 입자를 포함하는 전기영동 분산액(151)의 충진을 완료한 후, 충진 장비(310)를 이용하여 전체 화소 중에서 그린 화소의 충진 공간에 그린 색상으로 착색된 대전 입자를 포함하는 그린 전기영동 분산액(152)을 충진시킨다.
이어서, 도 8을 참조하면, 모든 레드 화소와 그린 화소에 전기영동 분산액의 충진을 완료 한 후, 충진 장비(310)를 이용하여 전체 화소 중에서 블루 화소의 충진 공간에 블루 색상으로 착색된 대전 입자를 포함하는 블루 전기영동 분산액(153)을 충진시킨다.
여기서, 레드, 그린, 블루 전기영동 분산액(151~153)의 충진은 동시에 이루이지 않고 순차적으로 진행되므로, 화소의 색상에 따라 전기영동 분산액을 구성하는 용제의 휘발 정도가 상이할 수 있다.
예를 들어, 마지막에 충진되는 블루 전기영동 분산액(153)의 용제는 휘발되는 양이 적을 수 있으나, 가장 먼저 충진이 이루어진 레드 전기영동 분산액(151)의 용제는 휘발되는 양이 상대적으로 많게 된다.
이와 같이, 전체 화소들의 색상에 따라 전기영동 분산액의 충진 시점이 상이하게 때문에 용제의 휘발 정도도 상이하게 된다.
용제의 휘발 정도가 상이하면 색상 별로 화소 내에 충진된 전기영동 분산액의 충진 양이 상이하게 되어 화상의 구동 시 대전 입자의 구동 안정성이 떨어질 수 있다. 특히, 용제의 휘발 양이 많은 경우에는 대전 입자가 충진 공간 내의 하부 및 외벽에 달라붙어 해당 화소는 불량화소가 되고 화상을 표시할 수 없게 된다.
본 발명에서는 화소의 색상에 따라 전기영동 분산액의 충진 시점이 상이하여 전기영동 분산액을 구성하는 용제의 휘발 양이 상이하게 되는 것을 방지하기 위해 챔버 내부의 환경을 용제의 포화 증기압과 동일한 환경으로 형성한다.
Figure pat00001
상기 표 1을 참조하면, 각 물질은 특성에 따라 상이한 포화 증기압을 가지게 된다. 클로로폼(chloroform, CHCl3)은 194.8[torr], 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, C3H7OH)은 43.32[torr], 시클로헥센(cyclohexene, C6H10)은 [88.80]의 포화 증기압을 가진다. 반면, 본 발명에서 용제의 물질로 사용되는 도데칸(dodecane, C12H26)은 0.12[torr]의 포화 증기압을 가진다.
0.12[torr]의 포화 증기압을 가지는 도데칸(dodecane, C12H26)을 용제로 사용한 경우, 챔버(300) 내부를 도데칸(dodecane, C12H26)의 포화 증기압과 동일한 환경으로 만든 후에 레드, 그린, 블루 전기영동 분산액(151~153)의 충진 공정을 수행한다. 즉, 챔버(300) 내부 미리 0.12[torr]의 포화 증기압으로 도데칸(dodecane, C12H26)을 분산시킨 후, 레드, 그린, 블루 전기영동 분산액(151~153)의 충진 공정을 수행하여 용제가 휘발되는 것을 방지한다.
특히, 포화 증기압이 0.12[torr]인 도데칸(dodecane, C12H26)은 다른 물질들에 비해 상대적으로 포화 증기압이 낮아 전기영동 분산액의 충진에 시간차가 있더라도 용제의 휘발 편차 매우 작다.
이와 같이, 챔버(300) 내부를 용제의 포화 증기압과 동일한 환경으로 형성하면, 전기영동 분산액을 구성하는 용제의 휘발을 최소화시킬 수 있다. 즉, 컬러 화소 별로 전기영도 분산액의 충진이 순차적으로 진행되더라도 용제가 휘발되는 양의 편차가 최소화되어 전체 화소에 충진되는 전기영동 분산액의 양을 균일하게 유지시킬 수 있다.
이와 같이, 휘발 편차가 적은 용제를 사용하면서 챔버(300) 내부의 환경의 용제의 포화 증기압과 동일하게 형성하면 컬러 별로 충진되는 전기영동 분산액의 충진 양을 더욱 균일하게 유지시킬 수 있다.
상기 도 6 내지 도 8에 도시된 충진 방식 이외에도, 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스팅(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 스퀴징(squeezing) 방식, 스크린 프린팅(Screen printing) 방식, 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식 또는 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 방식을 이용하여 화소의 컬러 별로 충진 공간에 전기영동 분산액을 충진시킬 수도 있다.
도 9를 참조하면, 전기영동 분산액(150)의 충진 시, 레드 화소, 그린 화소, 블루 화소를 선택적으로 오픈시키는 마스크(320)를 이용하여 화소, 그린 화소 및 블루 화소의 충진 공간에 전기영동 분산액을 순차적으로 충진시킬 수 있다.
구체적으로, 전체 화소들 중 레드 화소의 충진 공간만을 오픈시키는 마스크를 하부 기판(100) 상부에 얼라인 시킨 후, 잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 레드 화소들에만 레드 전기영동 분산액(151)을 충진시킬 수 있다.
이후, 전체 화소들 중 그린 화소의 충진 공간만을 오픈시키는 마스크를 하부 기판(100) 상부에 얼라인 시킨 후, 잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 그린 화소들에만 그린 전기영동 분산액(152)을 충진시킬 수 있다.
그리고, 전체 화소들 중 블루 화소의 충진 공간만을 오픈시키는 마스크를 하부 기판(100) 상부에 얼라인 시킨 후, 잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 블루 화소들에만 블루 전기영동 분산액(153)을 충진시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 격벽(140)에 의해 정의된 화소 영역에 전기영동 분산액(150)을 충진하여, 상기 하부 기판(100)에 내재화 시킨다.
이어서, 도 10을 참조하면, 상기 하부 기판(100)을 형성하는 제조공정과는 별도의 제조공정을 수행하여 상부 기판(200)을 제조한다.
투명 재질의 유리 또는 가요성(Flexibility)의 투명한 플라스틱의 재질의 상부 베이스 기판(210) 상에 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 전도성 투명 물질로 공통 전극(220)을 형성한다.
이후, 상기 공통 전극(220) 상에 전기적으로 절연성을 가지는 유기물(organic) 또는 무기물(inorganic)로 실링 레이어(230)를 형성한다. 이때, 실링 레이어(230)는 화상이 표시되는 면에 형성되므로 투명하도록 형성된다.
실링 레이어(230)는 하부 기판(100)에 내재화되는 전기영동 분산액의 대전 입자의 실링을 위한 것이다. 또한, 실링 레이어(230)는 대전 입자가 공통 전극(220)과 직접 접하는 것을 방지한다. 이러한, 실링 레이어(230)는 전기적으로 절연성을 가지는 유기물(organic) 또는 무기물(inorganic)로 투명하도록 상기 공통 전극(220) 상에 형성되고, 0.1um ~ 40um의 두께를 가진다.
실링 레이어(230)는 자외선(UV) 및 열을 이용하여 경화할 수 있는 유기물 또는 무기물(SiNx, SiOx)로 형성될 수 있다.
실링 레이어(230)가 유기물로 형성되는 경우, 폴리머(Polymer), 아크릴 자외선 경화 수지(Acrylic UV curable resin), 유기 자기 조립 단층 박막(organic SAM layer)으로 코팅 가능한 유기물 또는 비전도성의 투명 유기물이 재료로 이용될 수 있다.
한편, 실링 레이어(230)가 무기물로 형성되는 경우, 실리콘 질화물(일 예로서, SiNx), 비정질 실리콘(a-Si), 실리콘 산화물(일 예로서, SiOx), 알루미늄 산화물(일 예로서, Al2O3) 또는 비전도성의 투명 무기물이 재료로 이용될 수 있다.
실링 레이어(230)는 진공 증착(CVD, Sputter) 방식, 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스트(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식 스퀴징(squeezing) 방식, 스크린 프린팅(Screen printing) 방식 또는 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식으로 형성할 수 있다.
이어서, 도 11을 참조하면, 제조가 완료된 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 얼라인 시킨 후, 롤투롤(roll to roll) 방식과 같이 일정 압력을 가하여 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 합착시킨다. 이때, 하부 기판(100)과 상부 기판(200)의 합착 공정은 일정 압력을 가하는 가압 공정과 함께 일정 온도를 가하는 어닐링 공정을 더 이용할 수 있다.
실링 레이어(230)를 통해 하부 기판(100)과 상부 기판(200)의 합착이 원활이 이어지도록 하고, 상기 하부 기판(100)에 내재화되는 전기영동 분산액(150)이 밀봉되도록 한다. 또한, 실링 레이어(230)를 통해 공기 및 습기가 하부 기판 내부로 침투되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 전기영동 분산액(150)이 내재화된 하부 기판(100)과 상부 기판(200)의 합착 공정은 일정 압력 및 온도의 환경을 가지는 챔버(미도시) 내부에서 수행되거나, 외부 대기 환경에서 수행될 수도 있다.
여기서, 하부 기판(100)과 상부 기판(200)의 합착이 별로도 마련된 챔버 내에서 수행되는 경우, 상기 챔버 내부 환경은 용제의 휘발이 억제되는 압력 및 온도로 설정된다.
한편, 상술한 설명에서는 실링 레이어(230)를 상부 기판(200)에 형성하는 것으로 도시하고 설명하였지만 이는 본 발명의 여러 실시 예들 중에서 하나를 나타낸 것이다.
본 발명의 다른 실시 예로서, 하부 기판(100)의 격벽(140) 상에 실링 레이어(230)를 바로 형성한 후, 하부 기판(100)과 상부 기판(200)의 합착이 이루어질 수 도 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 하부 기판에 전기영동 분산액을 내재화 시키는 공정 중, 챔버 내부의 환경을 용제의 포화 증기압과 동일하게 형성하여 용제의 휘발을 최소화시킬 수 있다. 이를 통해, 전기영동 표시장치의 제조효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 전기영동 표시장치의 양산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 하부 기판 상에 전기영동 분산액을 내재화 시켜 전기영동 표시장치의 제조비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 화소의 색상 별로 전기영동 분산액의 충진이 순차적으로 이루어짐으로 인해 발생되는 용제의 휘발 편차를 줄여 전체 화소에 충진되는 전기영동 분산액의 양을 균일하게 유지시킬 수 있다. 이를 통해, 전기영동 표시장치가 다양한 컬러로 높은 품질의 화상을 구현할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 용제의 휘발 편차를 줄여 하부 기판에 내재화된 대전 입자의 안정성 및 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예들에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 기존의 액정 표시장치의 제조 공정에 이용되는 제조 인프라(infra)를 적용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 하부 기판 110: 하부 베이스 기판
120: TFT 130: 화소 전극
140: 격벽 150: 전기영동 분산액
200: 상부 기판 210: 상부 베이스 기판
220: 공통 전극 230: 실링 레이어
챔버: 300 310: 충진 장비

Claims (8)

  1. 하부 기판의 화소 영역에 형성된 화소 전극을 둘러싸도록 격벽을 형성하는 단계;
    상기 격벽이 형성된 하부 기판을 일정 포화 증기압을 가지는 챔버 내부에 입고시킨 후, 특정 컬러를 표시하도록 착색된 복수의 대전 입자 및 용제를 포함하는 전기영동 분산액을 상기 화소 영역에 충진시키는 단계;
    공통 전극 및 상기 하부 기판과의 합착을 위한 실링 레이어가 형성된 상부 기판;을 마련하는 단계; 및
    상기 하부 기판과 상기 상부 기판을 합착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 내부의 환경을 상기 용제의 포화 증기압과 동일하게 형성한 후, 상기 전기영동 분산액을 상기 화소 영역에 충진시키는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    레드 화소들, 그린 화소들, 블루 화소들 별로 전기영동 분산액을 순차적으로 충진시키는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 레드 화소들에 레드 색상으로 착색된 대전 입자를 포함하는 전기영동 분산액을 충진시키고,
    상기 그린 화소들에 그린 색상으로 착색된 대전 입자를 포함하는 전기영동 분산액을 충진시키고,
    상기 블루 화소들에 블루 색상으로 착색된 대전 입자를 포함하는 전기영동 분산액을 충진시키는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 레드 화소들, 상기 그린 화소들, 상기 블루 화소들의 충진공간을 선택적으로 오픈시키는 마스크를 이용하여, 상기 전기영동 분산액을 충진시키는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 대전 입자는 레드, 블루, 그린, 옐로우, 시안, 마젠타, 블랙 및 화이트의 색상 중 적어도 하나가 선택적으로 착색된 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    용제는 도데칸(dodecane, C12H26), 파라핀 계열 솔벤트, 할로겐 솔벤트(halogenated solvents), 포화 탄화수소(saturated hydrocarbons), 실리콘 오일(silicone oils), 저 분자량 할로겐을 포함하는 폴리머(low molecular weight halogen-containing polymers), 에폭사이드(epoxides), 비닐 에테르(vinyl ethers), 비닐 에스테르(vinyl ester), 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon), 톨루엔(toluene), 나프탈렌(naphthalene), 액상 파라핀(paraffinic liquids), 테트라데칸(tetradecane, C14H30), 헥사데칸(hexadecane, C16H34), 페놀(phenol, C6H5OH) 또는 나프탈렌(naphthalene, C10H8) 또는 폴리 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머(poly chlorotrifluoroethylene polymers) 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 기판과 상기 하부 기판의 합착은 상기 용제의 휘발이 억제되는 일정 압력 및 온도의 환경을 가지는 챔버 내부에서 수행되거나, 또는 외부 대기 환경에서 수행되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
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