KR20120134812A - 컬러 전자종이 표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 하부 전극 및 상부 전극, 하부 전극 상에 형성되는 다수의 셀을 구비하는 격벽 구조물, 격벽 구조물의 각 셀 내부에 주입되는 트위스트 볼 및 상부 전극에 접합되고, 모스 아이(moth-eye) 패턴으로 이루어진 반사 방지부가 형성된 컬러 필터를 포함하는 컬러 전자종이 표시소자로 컬러 전자종이 표시소자의 광 투과율을 개선할 수 있다.

Description

컬러 전자종이 표시소자 및 그 제조방법{Color electronic paper display device and manufacturing method thereof}
본 발명은 컬러 전자종이 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컬러 필터를 이용하여 문자나 영상을 컬러로 표시할 수 있는 컬러 전자종이 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 차세대 표시 장치로 유연하게 구부릴 수 있는 장점을 가진 전자종이 표시소자의 기술 개발이 가속화되고 있다.
전자종이 표시소자는 유연하게 구부릴 수 있을 뿐만 아니라, 다른 표시장치에 비해 생산단가가 저렴하고, 배경 조명이나 지속적인 재충전이 필요하지 않으므로 적은 에너지로 구동될 수 있어 에너지 효율이 우수한 특징이 있다.
또한, 전자종이 표시소자는 화질이 선명하고 시야각이 넓으며 전원이 순간적으로 차단되어도 표시된 문자나 영상이 사라지지 않도록 메모리 기능도 구비할 수 있기 때문에 책, 신문 또는 잡지 등의 인쇄매체를 비롯한 접을 수 있는 스크린 및 전자벽지 등의 광범위한 분야에서 폭넓게 사용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.
한편, 전자종이 표시소자를 구현할 수 있는 기술적 방식에는 크게 액정을 이용한 방식, 유기 EL 방식, 반사 필름 반사형 표시 방식, 전기 영동 방식, 트위스트 볼 방식, 일렉트로크로믹 방식, 미케닐컬 반사형 표시 방식 등으로 구분되어 개발되고 있다.
이 중에서 트위스트 볼을 이용한 전자종이 표시소자는 상, 하부 전극 및 상, 하부 전극 사이에 개재되며 광학적 및 전기적 이방성을 갖는 트위스트 볼이 부착된 엘라스토머 시트(elastomer matrix)를 포함하여 구성된다. 트위스트 볼의 외주면에는 유전액이 코팅되어 있으며, 트위스트 볼은 서로 다른 전하로 대전된 투명 세그먼트와 불투명 세그먼트로 이루어질 수 있다. 또한, 상부 전극과 트위스트 볼 사이에는 컬러 필터를 개재하여 문자나 영상이 컬러로 표시될 수 있게 한다.
그리하여 종래의 컬러 전자종이 표시소자는 외부로부터 인가되는 광이 상부 전극 및 컬러 필터를 통과한 후 각 트위스트 볼의 투명 세그먼트나 불투명 세그먼트를 통해 반사되거나 흡수되어 문자나 영상의 표시가 컬러로 이루어지게 된다.
그러나, 외부의 광이 상부 전극 및 컬러 필터를 통과하여 트위스트 볼까지 도달한 후 다시 반사되어 컬러 필터 및 상부 전극을 통해 외부로 빠져나갈 때 굴절률의 차이로 인해 일정량의 빛이 외부로 방출되지 않고 반사되는 문제점이 있었다.
이로 인해, 광 투과율이 감소하여 전자종이 표시소자의 표시 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 사상은 컬러를 생성하는 역할과 동시에 빛의 반사를 방지하는 역할도 수행할 수 있는 컬러 필터를 구현하여 컬러 전자종이 표시소자의 광 투과율을 향상시킬 수 있는 컬러 전자종이 표시소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 컬러 전자종이 표시소자는 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 하부 전극 및 상부 전극; 상기 하부 전극 상에 형성되는 다수의 셀을 구비하는 격벽 구조물; 상기 격벽 구조물의 각 셀 내부에 주입되는 트위스트 볼; 상기 상부 전극에 접합되고, 모스 아이(moth-eye) 패턴으로 이루어진 반사 방지부가 형성된 컬러 필터를 포함한다.
여기서, 상기 모스 아이 패턴은 복수 개의 돌기를 가지며, 상기 복수 개의 돌기는 원뿔 형상이다.
그리고, 상기 모스 아이 패턴은 나노(nano) 사이즈로 형성된다.
또한, 상기 반사 방지부는 상기 컬러 필터의 일면 또는 양면에 형성된다.
게다가, 상기 상부 전극 및 상기 컬러 필터 사이에 개재되는 접착층을 더 포함한다.
이때, 상기 접착층은 상기 상부 전극의 굴절률 및 상기 컬러 필터의 굴절률 사이의 굴절률을 가진다.
아울러, 상기 컬러 필터는 스탬프를 통한 임프린트 방식을 사용하여 모스 아이(moth-eye) 패턴으로 이루어진 반사 방지부가 형성되며, 상기 컬러 필터는 상기 격벽 구조물의 각 셀에 대응되는 영역에 세 가지 색상의 컬러 물질이 각각 포함되어 이루어지고, 상기 세 가지 색상의 컬러 물질은 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue)의 컬러 물질로 이루어진다.
본 발명의 일실시예에 의한 컬러 전자종이 표시소자의 제조방법은 하부 전극 상에 다수의 셀로 이루어진 격벽 구조물을 형성하는 단계, 상기 격벽 구조물의 각 셀 내부에 트위스트 볼을 주입하는 단계, 모스 아이 패턴으로 이루어진 반사 방지부가 형성된 컬러 필터를 제작하는 단계, 상부 전극에 상기 컬러 필터를 접합하는 단계 및 상기 하부 전극에 소정의 간격을 두고 상기 상부 전극을 대향 배치하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 컬러 필터를 제작하는 단계는 스탬프를 통한 임프린트 방식을 사용하여 상기 모스 아이 패턴으로 이루어진 반사 방지부가 형성된 컬러 필터를 제작한다.
이때, 상기 모스 아이 패턴은 복수 개의 돌기를 가지고, 상기 복수 개의 돌기는 원뿔 형상을 갖는다.
그리고, 상기 반사 방지부는 상기 컬러 필터의 일면 또는 양면에 형성된다.
게다가, 상기 상부 전극 및 상기 컬러 필터 사이에 접착층을 개재하는 단계를 더 포함하고, 상기 접착층은 상기 상부 전극의 굴절률 및 상기 컬러 필터의 굴절률 사이의 굴절률을 가진다.
아울러, 상기 컬러 필터를 제작하는 단계는 상기 컬러 필터에 컬러 수지층을 도포하는 단계; 상기 컬러 수지층에 상기 모스 아이 패턴으로 이루어진 반사 방지부를 형성하는 단계; 상기 모스 아이 패턴으로 이루어진 반사 방지부가 형성된 컬러 수지층을 경화시키는 단계를 포함하며, 상기 컬러 수지층은 열경화성 수지 또는 UV 경화수지로 구성되며, 스탬프를 통한 임프린트 방식을 사용하여 상기 모스 아이 패턴으로 이루어진 반사 방지부가 형성된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 컬러 전자종이 표시소자 및 그 제조방법에 따르면, 컬러를 생성하는 역할과 동시에 빛의 반사를 방지하는 역할도 수행할 수 있는 컬러 필터를 구현하여 컬러 전자종이 표시소자의 광 투과율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
보다 구체적으로는 컬러 필터의 일면 또는 양면에 모스 아이(moth-eye) 패턴으로 이루어진 반사 방지부를 형성하여 빛의 반사를 줄임으로써 광 투과율을 높일 수 있는 장점이 있다.
이로 인해, 컬러 전자종이 표시소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 컬러 전자종이 표시소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 컬러 전자종이 표시소자의 단면도이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명에 의한 컬러 전자종이 표시소자의 제조과정을 나타내는 단면도들이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 컬러 전자종이 표시소자의 단면도를 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 컬러 전자종이 표시소자는 크게 하부 전극(110), 격벽 구조물(120), 트위스트 볼(130), 상부 전극(140) 및 컬러 필터(150)를 포함하여 구성된다.
하부 전극(110)은 하부 기판(160) 상에 배치되며, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT) 형태로 복수 개가 구현될 수 있다.
여기서, 하부 기판(160)은 하부 전극(110)을 지지하는 기재층으로 이루어질 수 있으며, 기재층으로서 플라스틱 기판이나 유리 기판 등이 사용될 수 있다.
또한, 하부 전극(110)은 구리(Cu)나 금(Au) 등과 같은 도전성 기판으로 구성될 수 있는데, 상기와 같이 구성된 경우에는 컬러 전자종이 표시소자를 지지하는 역할과 동시에 전극의 역할도 수행할 수 있다.
격벽 구조물(120)은 하부 전극(110) 상에 형성되는 다수의 셀(121)을 구비한다.
이러한 격벽 구조물(120)은 스탬프(stamp)를 이용한 임프린트(imprint) 방식을 통해 형성될 수 있으며, 상기한 임프린트 방식 대신에 레이저 가공 또는 포토 에칭(photo etching) 방식 등의 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다.
트위스트 볼(130)은 격벽 구조물(120)의 각 셀(121) 내부에 배치되며, 중앙부를 중심으로 구분된 광을 반사하는 투명 세그먼트(131)와 광을 흡수하는 불투명 세그먼트(132)로 이루어진다.
그리고, 투명 세그먼트(131)와 불투명 세그먼트(132)는 서로 상이한 전하로 대전되어 있을 수 있다.
상기와 같이, 상, 하부 전극(140)(110)에 인가되는 전압에 의해 전기장이 형성되고, 전기장에 의해 복수의 트위스트 볼(130)이 다양한 방향으로 회전되어 투명 세그먼트(131) 또는 불투명 세그먼트(132)의 위치가 다양한 방향으로 배열됨으로써 문자 또는 영상 표시가 이루어지게 된다.
상부 전극(140)은 하부 전극(110)과 소정의 간격을 두고 대향 배치되며, 광의 투과가 가능한 도전막으로 이루어질 수 있다. 즉, 상부 전극(140)은 투명 전극(ITO : Indium Tin Oxide), IZO 또는 ITZO 등으로 구성될 수 있다.
상기와 같은 투명한 상부 전극(140)을 통해 외부의 광이 투과되어 각 트위스트 볼(130)의 투명 세그먼트(131)나 불투명 세그먼트(132)를 통해 반사되거나 흡수되도록 하고, 각 트위스트 볼(130)의 투명 세그먼트(131)나 불투명 세그먼트(132)를 통해 반사되거나 흡수되는 광의 조합으로 문자 또는 영상이 상부 전극(140)을 통해 외부로 표시될 수 있도록 한다.
컬러 필터(150)는 문자 또는 영상을 컬러로 표시하기 위해 상부 전극(140)에 접합하여 형성되고, 격벽 구조물(120)의 각 셀(121)에 대응되는 영역에 세 가지 색상의 컬러 물질이 각각 포함되어 이루어진다.
이러한 세 가지 색상의 컬러 물질은 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue)의 컬러 물질로 구성될 수 있다.
또한, 컬러 필터(150)는 광 투과율을 높이기 위하여 복수의 트위스트 볼(130)과 마주하는 표면인 컬러 필터(150)의 하면에 모스 아이(moth-eye) 패턴(151a)으로 이루어진 반사 방지부(151)를 가질 수 있다.
또는, 컬러 필터(150)의 상면에 모스 아이 패턴(151a)으로 이루어진 반사 방지부(151)를 가질 수도 있다.
이때, 모스 아이 패턴(151a)은 나노(nano) 사이즈를 갖는 복수 개의 돌기로 이루어질 수 있으며, 복수 개의 돌기는 원뿔 형상으로 구성될 수 있다.
이와 같이 모스 아이 패턴(151a)을 일례로 수십 나노미터에서 수백 나노미터 혹은 마이크로급의 나노 구조로 형성함으로써 계면에서의 반사율을 감소시켜 광 투과율을 높일 수 있다.
또한, 모스 아이 효과는 빛의 파장 대보다 작은 크기의 패턴에서 더욱 효과적으로 나타나며, 모스 아이 패턴 즉, 나노 사이즈를 갖는 복수 개의 돌기로 입사된 빛의 굴절률을 연속적으로 변화시켜 광 투과율을 높임으로써 밝기 향상 등 컬러 전자종이 표시소자의 외부 표시 성능을 크게 개선할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의한 컬러 전자종이 표시소자는 상부 전극(140) 및 컬러 필터(150) 사이에 개재되는 접착층(180)을 더 포함하여 구성된다.
접착층(180)은 상부 전극(140)에 컬러 필터(150)를 부착시키는 역할과 동시에 상부 전극(140)과 컬러 필터(150)의 굴절률의 차이를 줄이는 역할도 수행한다. 즉, 접착층(180)은 상부 전극(140)의 굴절률과 컬러 필터(150)의 굴절률 사이의 굴절률을 가짐으로써 상부 전극(140)과 컬러 필터(150) 간의 굴절률 차이로 인해 빛이 반사되는 것을 감소시킨다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 컬러 전자종이 표시소자의 단면도를 나타낸다.
도 2에 도시한 바와 같이, 컬러 전자종이 표시소자는 컬러 필터(150)의 양면(상면 및 하면)에 모스 아이 패턴(151a, 151b)으로 이루어진 반사 방지부(151)가 형성된 컬러 필터(150)를 포함하여 구성된다.
이러한 모스 아이 패턴(151a, 151b)은 나노(nano) 사이즈를 갖는 복수 개의 돌기로 이루어질 수 있으며, 복수 개의 돌기는 원뿔 형상으로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 컬러 필터(150)의 양면에 모스 아이 패턴(151a, 151b)으로 이루어진 반사 방지부(150)를 형성하여 컬러 필터(150)에서의 반사율을 최소화함에 따라 광 투과율을 높임으로써 밝기 향상 등 컬러 전자종이 표시소자의 외부 표시 성능을 크게 개선할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 컬러 전자종이 표시소자의 제조과정을 설명하도록 한다.
도 3 내지 도 8은 본 발명에 의한 컬러 전자종이 표시소자의 제조과정을 나타내는 단면도들을 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 하부 기판(160) 상의 하부 전극(110) 상부에 다수의 셀(121)로 이루어진 격벽 구조물(120)을 형성한다.
이때, 격벽 구조물(120)은 스탬프를 이용한 임프린트(imprint) 방식을 통해 형성되며, 상기한 임프린트 방식 대신에 레이저 가공 또는 포토 에칭(photo etching) 방법 등의 다양한 방식을 통해 형성될 수 있다.
다음으로, 도 4에서와 같이, 격벽 구조물(120) 내부에 트위스트 볼(130)을 주입한다. 상술한 트위스트 볼(130)은 스퀴즈(squeeze) 방식을 통해 격벽 구조물(120) 내부로 주입될 수 있다.
그리고, 모스 아이 패턴(151a, 151b)으로 이루어진 반사 방지부(151)가 형성된 컬러 필터(150)를 형성한다.
상기 모스 아이 패턴(151a, 151b)으로 이루어진 반사 방지부(151)가 형성된 컬러 필터(150)를 제작하는 방식은 도 5에서와 같이 스탬프를 통한 임프린트 방식을 사용하는데, 모스 아이 패턴이 형성된 두 개의 스탬프(50a, 50b)를 사용하여 컬러 필터(140)를 가압함으로써 모스 아이 패턴(151a, 151b)으로 이루어진 반사 방지부(151)를 갖는 컬러 필터(150)를 형성할 수 있다.
여기서, 컬러 필터(150)는 네거티브 타입(negative type)의 포토 레지스터(Photo resister)에 나노 입자의 안료가 함유된 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 컬러 필터(150)의 양면에 컬러 수지층(151_1)을 도포하고, 두 개의 스탬프(50a, 50b)로 컬러 수지층(151_1)을 가압하여 모스 아이 패턴(151a, 151b)으로 이루어진 반사 방지부(151)를 형성한 후, 이를 경화시켜 모스 아이 패턴(151a, 151b)으로 이루어진 반사 방지부(151)가 형성된 컬러 필터(150)를 형성할 수도 있다.
그 다음으로, 도 7에서와 같이, 상부 전극(140)과 컬러 필터(150) 사이에 접착층(180)을 도포하여 상부 전극(140)에 컬러 필터(150)를 접합한다.
이때, 접착층(180)은 상부 전극(140)에 컬러 필터(150)를 부착시키는 역할과 동시에 상부 전극(140)과 컬러 필터(150)의 굴절률의 차이를 줄이는 역할도 수행한다. 즉, 접착층(180)은 상부 전극(140)의 굴절률과 컬러 필터(150)의 굴절률 사이의 굴절률을 가짐으로써 상부 전극(140)과 컬러 필터(150) 간의 굴절률 차이로 인해 빛이 반사되는 것을 감소시킨다.
그리고, 도 8 및 도 9에서와 같이, 하부 전극(110)에 소정의 간격을 두고 상부 전극(140)을 대향 배치한다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
110. 하부 전극 120. 격벽 구조물
130. 트위스트 볼 140. 상부 전극
150. 컬러 필터 151. 반사 방지부
151a, 151b. 모스 아이 패턴 160. 하부 기판
170. 상부 기판 180. 접착층

Claims (18)

  1. 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 하부 전극 및 상부 전극;
    상기 하부 전극 상에 형성되는 다수의 셀을 구비하는 격벽 구조물;
    상기 격벽 구조물의 각 셀 내부에 주입되는 트위스트 볼;
    상기 상부 전극에 접합되고, 모스 아이(moth-eye) 패턴으로 이루어진 반사 방지부가 형성된 컬러 필터를 포함하는 컬러 전자종이 표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모스 아이 패턴은,
    복수 개의 돌기를 가지는 컬러 전자종이 표시소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 돌기는,
    원뿔 형상인 컬러 전자종이 표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모스 아이 패턴은,
    나노(nano) 사이즈로 형성되는 컬러 전자종이 표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 방지부는,
    상기 컬러 필터의 일면 또는 양면에 형성되는 컬러 전자종이 표시소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 전극 및 상기 컬러 필터 사이에 개재되는 접착층을 더 포함하는 컬러 전자종이 표시소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 접착층은,
    상기 상부 전극의 굴절률 및 상기 컬러 필터의 굴절률 사이의 굴절률을 가지는 컬러 전자종이 표시소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러 필터는,
    스탬프를 통한 임프린트 방식을 사용하여 상기 모스 아이(moth-eye) 패턴으로 이루어진 반사 방지부가 형성되는 컬러 전자종이 표시소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러 필터는,
    상기 격벽 구조물의 각 셀에 대응되는 영역에 세 가지 색상의 컬러 물질이 각각 포함되어 이루어지는 컬러 전자종이 표시소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 세 가지 색상의 컬러 물질은,
    레드(red), 그린(green) 및 블루(blue)의 컬러 물질인 컬러 전자종이 표시소자.
  11. 하부 전극 상에 다수의 셀로 이루어진 격벽 구조물을 형성하는 단계;
    상기 격벽 구조물의 각 셀 내부에 트위스트 볼을 주입하는 단계;
    모스 아이 패턴으로 이루어진 반사 방지부가 형성된 컬러 필터를 제작하는 단계;
    상부 전극에 상기 컬러 필터를 접합하는 단계;
    상기 하부 전극에 소정의 간격을 두고 상기 상부 전극을 대향 배치하는 단계를 포함하는 컬러 전자종이 표시소자의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 컬러 필터를 제작하는 단계는,
    스탬프를 통한 임프린트 방식을 사용하여 상기 모스 아이 패턴으로 이루어진 반사 방지부가 형성된 컬러 필터를 제작하는 컬러 전자종이 표시소자의 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 모스 아이 패턴은,
    복수 개의 돌기를 가지고, 상기 복수 개의 돌기는 원뿔 형상을 갖는 컬러 전자종이 표시소자의 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 반사 방지부는,
    상기 컬러 필터의 일면 또는 양면에 형성되는 컬러 전자종이 표시소자의 제조방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 상부 전극 및 상기 컬러 필터 사이에 접착층을 개재하는 단계를 더 포함하는 컬러 전자종이 표시소자의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 접착층은,
    상기 상부 전극의 굴절률 및 상기 컬러 필터의 굴절률 사이의 굴절률을 가지는 컬러 전자종이 표시소자의 제조방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 컬러 필터를 제작하는 단계는,
    상기 컬러 필터에 컬러 수지층을 도포하는 단계;
    상기 컬러 수지층에 상기 모스 아이 패턴으로 이루어진 반사 방지부를 형성하는 단계;
    상기 모스 아이 패턴으로 이루어진 반사 방지부가 형성된 컬러 수지층을 경화시키는 단계를 포함하는 컬러 전자종이 표시소자의 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 컬러 수지층은,
    열경화성 수지 또는 UV 경화수지로 구성되며, 스탬프를 통한 임프린트 방식을 사용하여 상기 모스 아이 패턴으로 이루어진 반사 방지부가 형성되는 컬러 전자종이 표시소자의 제조방법.
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