KR20130020484A - 전기영동 표시장치와 이의 제조방법 - Google Patents

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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 기판에 형성된 복수의 화소 전극을 둘러싸도록 격벽을 형성하여 복수의 화소 영역을 정의하는 단계; 상기 복수의 화소 영역 중에서 특정 컬러를 표시하는 화소들 만을 오픈 시키는 쉐도우 마스크를 상기 격벽 상에 배치함과 아울러, 상기 격벽 상부 또는 상기 쉐도우 마스크 배면에 고분자 필름을 형성하는 단계; 상기 쉐도우 마스크 및 상기 고분자 필름을 이용하여 상기 복수의 화소 영역 내에 대전 입자 및 제1 용제를 충진 시키는 단계; 상기 화소 영역 내에 충진된 상기 제1 용제를 휘발 시키는 단계; 상기 화소 영역 내에 제2 용제를 충진 시키는 단계; 공통 전극이 형성된 상부 기판을 마련하는 단계; 및 상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 실링 레이어를 형성하고, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 합착하는 단계를 포함한다.

Description

전기영동 표시장치와 이의 제조방법{ELECTROPHORETIC DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THE SAME}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 표시 품질 및 제조 효율을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
전기영동 표시장치란 착색된 대전입자가 외부로부터 가해진 전계에 의해 이동하는 전기영동(Electrophoresis) 현상을 이용하여 화상을 표시하는 장치를 말한다. 여기서 전기영동 현상이란, 대전입자를 액체 속에 분산시킨 전기영동 분산액(e-ink)에 전계를 인가하는 경우에 상기 대전입자가 쿨롱력에 의하여 액체 속을 이동하는 현상을 의미한다.
전하를 갖는 물질이 전기장에 놓이면 그 물질들은 전하, 분자의 크기 및 모양 등에 따라 특유의 이동을 한다. 이동 정도의 차이에 의하여 물질이 분리되는 현상을 전기영동이라 한다.
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.
따라서, 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.
하부 기판과 상부 기판의 실링이 원활이 이루어지지 않아, 외부 공기 및 수분 침투를 완벽히 차단하지 못하는 문제점이 있다.
특히, 하부 기판에 전기영동 분산액(대전 입자 및 용제)을 충진하는 공정 중에 전기영동 분산액이 인접한 셀로 넘쳐흘러 들어가 오염이 발생되는 문제점이 있다. 전기영동 표시장치가 풀 컬러 화상을 표시하는 경우, 특정 컬러로 착색된 대전 입자들이 이웃하는 다른 컬러의 화소로 넘쳐흘러 들어가면 컬러 화상을 표시할 수 없고, 광 반사율 및 명암비(contrast ratio)가 떨어지는 문제점이 있다.
상술한 문제점들로 인해, 전기영동 표시장치의 구동 신뢰성이 저하되고, 제조효율이 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 표시품질이 높은 전기영동 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제조공정 중 전기영동 분산액의 넘침을 방지하여 광 반사율을 증가시키고, 명암비(contrast ratio)를 높일 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
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, 하부 기판에 내재화된 대전 입자의 안정성 및 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 컬러로 높은 품질의 화상을 구현할 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 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.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 하부 기판에 형성된 복수의 화소 전극을 둘러싸도록 격벽을 형성하여 복수의 화소 영역을 정의하는 단계; 상기 복수의 화소 영역 중에서 특정 컬러를 표시하는 화소들 만을 오픈 시키는 쉐도우 마스크를 상기 격벽 상에 배치함과 아울러, 상기 격벽 상부 또는 상기 쉐도우 마스크 배면에 고분자 필름을 형성하는 단계; 상기 쉐도우 마스크 및 상기 고분자 필름을 이용하여 상기 복수의 화소 영역 내에 대전 입자 및 제1 용제를 충진 시키는 단계; 상기 화소 영역 내에 충진된 상기 제1 용제를 휘발 시키는 단계; 상기 화소 영역 내에 제2 용제를 충진 시키는 단계; 공통 전극이 형성된 상부 기판을 마련하는 단계; 및 상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 실링 레이어를 형성하고, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 합착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 하부 기판에 형성된 화소 전극을 둘러싸도록 형성되어 복수의 화소 영역을 정의하는 격벽; 상기 격벽 상부에 형성된 고분자 필름; 화소 영역에 충진된 전기영동 분산액; 공통 전극이 형성된 상부 기판; 및 상기 공통 전극과 상기 격벽 사이에 형성되어 상기 하부 기판과 상기 상부 기판을 합착시키는 실링 레이어;를 포함하고, 상기 전기영동 분산액은 특정 컬러를 표시하도록 착색된 복수의 대전 입자 및 용제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 따른 본 발명은 표시품질이 높은 전기영동 표시장치와 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 제조공정 중 전기영동 분산액의 넘침을 방지하여 광 반사율을 증가시키고, 명암비(contrast ratio)를 높일 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 전기영동 표시장치의 제조효율을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 하부 기판에 내재화된 대전 입자의 안정성 및 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 다양한 컬러로 높은 품질의 화상을 구현할 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 전기영동 표시장치의 양산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 하부 기판에 전기영동 분산액을 내재화 시킬 수 있는 전기영동 표시장치의 제조방법을 제공할 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 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 하부 기판을 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조고정 중 격벽 상부에 배치되는 고분자 필름을 나타내는 평면도.
도 5 내지 도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시 예들에 따른 전기영동 표시장치 및 이의 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 용제를 포함하는 전기영동 분산액이 하부 기판에 내재화된 전기영동 표시장치 및 이의 제조방법을 제안한다.
이하 설명되는 본 발명의 기술적 사상은, 모노 타입 및 컬러 필터를 포함하는 전기영동 표시장치는 물론이고, 전기영동 분산액(전기영동 잉크) 내의 대전 입자가 레드(red), 그린(green), 블루(blue), 옐로우(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 블랙(black), 화이트(white)의 컬러가 선택적으로 착색되어 풀 컬러 화상을 표시하는 전기영동 표시장치에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상은 모노 또는 컬러 구현의 여부와 관계없이 모든 타입의 전기영동 표시장치에 적용될 수 있으나, 이하에서는 대전 입자가 레드(red), 그린(green), 블루(blue) 및 블랙(black)의 컬러로 착색되어 풀 컬러 화상을 표시하는 전기영동 표시장치를 일 예로 설명한다.
도 2 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 전기영동 분산액이 내재화된 하부 기판(100); 공통 전극(210)이 형성된 상부 기판(200); 상기 하부 기판(100)과 상부 기판(200) 사이에 개재된 고분자 필름(300); 및 상기 하부 기판(100)과 상기 상부 기판(200)을 합착시키는 실링 레이어(320);를 포함한다.
하부 기판(100)은 투명 재질의 유리기판, 가요성(Flexibility)을 가지는 플라스틱 기판 또는 금속 기판이 적용될 수 있다. 하부 기판은 화상이 표시되는 화면의 반대 측에 위치함으로 반드시 투명할 필요는 없으며, 전기영동 표시장치를 플렉서블 하게 제조할 경우에 플렉서블 한 플라스틱 기판이 하부 기판(100)으로 적용될 수 있다.
도면에 도시되지 않았지만, 하부 기판(100)은 상호 교차하도록 형성된 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인을 포함한다.
여기서, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인은 비저항(Resistivity)이 낮은 은(Ag), 알루미늄(Al), 또는 이들의 합금(Alloy)으로 이루어진 단일막으로 형성된다.
한편, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인은 상기 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.
복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 복수의 화소가 정의되고, 각각의 화소에 대응되도록 TFT(110) 및 화소 전극(120)이 형성된다.
상기 TFT(110)의 게이트 전극은 상기 게이트 라인에 접속되고, 소스 전극은 상기 데이터 라인에 접속되며, 드레인 전극은 상기 화소 전극(120)과 접속된다.
상기 화소 전극(120)은 상기 격벽(130)에 의해 정의되는 복수의 화소 영역에 대응되도록 형성되고, 상기 TFT(110)의 스위칭에 의해 화소 영역에 구동 전압을 인가한다.
이러한, 화소 전극(120)은 콘택홀을 통해 TFT(110)의 드레인 전극과 전기적으로 접속되며, 구리, 알루미늄, 인듐틴옥사이드(ITO)의 물질로 형성될 수 있다.
또한, 화소 전극(120)은 구리, 알루미늄, 인듐틴옥사이드(ITO)의 물질에 니켈 및/또는 금 등이 더 적층되어 형성될 수도 있다.
하부 기판(100) 상에는 화소 영역을 정의하는 격벽(130, Partition wall)이 형성되며, 격벽(130)은 도 3에 도시된 바와 같이, 화소 전극(120)을 둘러싸도록 형성된다.
이러한, 격벽(130)에 의해 각 화소마다 충진 공간이 형성되고, 이렇게 형성된 충진 공간에 전기영동 분산액이 충진되어 하부 기판(100) 상에 전기영동 분산액이 내재화 된다.
한편, 도면에 도시되지 않았지만 상기 충진 공간 내부에는 인터 레이어가 형성되어 있어 상기 전기영동 분산액의 대전 입자(150)들을 격벽(130)과 물리적으로 격리시킬 수도 있다.
격벽(130)은 하부 기판 상에 형성되어 화소 영역을 정의함과 아울러, 전기영동 분산액이 충진되는 충진 공간을 정의한다. 이때, 격벽(130)은 10um ~ 100um의 높이 및 5um ~ 30um의 폭을 가지도록 형성되며, 화소 전극(120)을 둘러싸도록 형성된다.
여기서, 격벽(130)은 포토 리소그래피(Photo lithography) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 공정을 통해 형성되며, 격벽(130)은 전기영동 분산액과 물성이 일치되도록 무극성의 유기물(organic) 또는 무극성의 무기물로 형성될 수 있다.
격벽(130)의 상부에는 고분자 필름(300)이 형성되어 있다. 고분자 필름(300)은 전기영동 분산액의 충진 시, 전기영동 분산액의 넘침으로 인해 격벽(130) 상부가 오염되고, 화소들의 오염 및 화소들 간의 색 혼합을 방지하기 위한 것으로, 제조공정 중에 격벽(130) 상부에 형성된다.
이러한, 고분자 필름(300)은 비닐(vinyl)계 폴리머 물질로 투명하게 형성되며, 일 예로서, 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 폴리부틸렌(polybuthylene)의 물질로 형성될 수 있다. 고분자 필름(300)은 5um~25um의 두께를 가지도록 형성되며, 후술되는 전기영동 분산액의 제1 용제(140)에 용해되는 특성을 가진다.
고분자 필름(300)은 도 4에 도시된 바와 같이, 액티브 영역(active area)과 동일하거나 크게 형성되어 제조공정 중에 격벽(130) 상부에 배치된다. 도 4에서는 액티브 영역 중 일부를 도시하고 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조공정에서, 전기영동 분산액의 충진공정은 1차 및 2차에 걸쳐 이루어진다.
먼저, 화소 영역이 오픈 된 쉐도우 마스크(미도시)를 고분자 필름(300) 및 격벽(130) 상부에 얼라인 시키고, 대전 입자(150)와 제1 용제(충진 용제)로 구성된 전기영동 분산액을 스크린 프린팅(Screen Printing) 공정을 이용하여 화소 영역에 1차 충진 한다. 이때, 제1 용제는 대전 입자(150)를 화소 영역에 충진시키기 위한 용도로 이용된다.
이후, 상기 제1 용제를 휘발시키고, 메탈 마스크를 이용하여 대전 입자(150)의 구동을 위한 제2 용제(160, 화소 용제)를 균일한 양으로 화소 영역에 2차 충진하게 된다. 제2 용제는 대전 입자(150)를 구동시키기 위한 용도로 이용된다.
여기서, 대전 입자(150)와 제1 용제(140)가 화소 영역 내에 충진되는 공정에서 제1 용제(140)가 쉐도우 마스크의 배면을 타고 격벽(130) 상부 및 이웃하는 화소 영역으로 넘쳐흘러 들어갈 수 있다.
제1 용제(140)가 이웃하는 화소 영역으로 넘쳐흘러 들어가면 쉐도우 마스크의 배면 및 격벽(130) 상부가 오염된다. 또한, 화소가 표시하고자 하는 컬러로 착색된 대전 입자(150)도 이웃하는 화소 영역으로 함께 넘쳐흘러 화소들 간에 색 혼합이 발생될 수 있다.
이로 인해, 광 반사율 및 명암비(contrast ratio)가 떨어지고 심한 경우에 하부 기판(110)과 상부 기판(200)으 합착이 원활이 이루이지지 않을 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 상술한 문제점들의 발생을 방지하기 위해 격벽(130) 상부에 고분자 필름(300)을 형성하였다.
쉐도우 마스크의 홀을 통해 주입되는 제1 용제(140) 및 충진 시 가해지는 압력에 의해 격벽(130) 상부에 형성된 고분자 필름(300)의 일부가 용해되어 홀이 형성된다.
이때, 화소 영역 내에 충진되는 제1 용제의 양이 극소량 이기 때문에, 고분자 필름(300)이 전부 용해되지는 않고 쉐도우 마스크의 홀에 대응되는 영역만 용해되어 화소 영역을 오픈시킨다.
따라서, 쉐도우 마스크의 홀과 고분자 필름(300)에 형성된 홀을 통해 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)가 화소 영역 내에 충진되며, 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)가 화소 영역 내에 충진되는 공정 중에 쉐도우 마스크의 배면을 타고 흐르는 제1 용제(140)를 고분자 필름(300)이 차단하게 된다.
이를 통해, 제1 용제(140)로 인해 쉐도우 마스크의 배면이 오염되는 것을 방지하고, 격벽(130)의 상부가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 용제(140) 및 대전 입자(150)가 이웃하는 화소로 넘쳐흘러 화소들간에 오염 및 색 혼합이 발생되는 문제점도 방지할 수 있다.
전기영동 분산액은 포지티브(+) 또는 네거티브(-) 극성으로 대전된 복수의 대전 입자(150)와 바인더를 포함하는 제2 용제(160)로 구성되며, 상기 격벽(130)에 의해 정의된 충진 공간(충진 셀)에 충진된다. 이를 통해, 상기 하부 기판(100)에 전기영동 레이어가 내재화 된다.
여기서, 대전 입자(150)와 제1 용제(140)가 함께 화소 영역 내에 충진되는 1차 충진공정과, 제1 용제(140)를 화소 영역 내에서 휘발시켜 제거한 후, 제2 용제(160)를 화소 영역 내에 충진 시키는 2차 충진공정을 진행하여 최종적으로 전기영동 분산액(대전 입자와 제2 용제)이 화소 영역 내에 충진되게 된다.
따라서, 전기영동 표시장치의 제조가 완료된 상태에서는 화소 영역 내에 제1 용제(140)는 존재하지 않고, 대전 입자(140)와 제2 용제(160)만이 화소 영역 내에 존재하게 된다.
대전 입자(150)는 레드(red), 블루(blue), 그린(green), 옐로우(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 블랙(black), 화이트(white)의 컬러가 선택적으로 착색될 수 있다.
제2 용제(160)는 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) 또는 폴리 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머(poly chlorotrifluoroethylene polymers) 물질이 사용될 수 있다.
여기서, 화소 영역 내에 대전 입자(150)의 충진을 위한 용도로 이용되는 제1 용제(140)는 상기 제2 용제(160)와 동일한 물질이 이용될 수 있다.
이러한, 전기영동 분산액은 격벽(130)에 의해 정의된 충진 공간(충진 셀)에 스크린 프린팅(Screen printing) 방식, 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스팅(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식, 스퀴징(squeezing) 방식, 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식 또는 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 방식을 통해 충진될 수 있다.
도 2의 도시 및 상술에서는 고분자 필름(300)이 격벽(130) 상부에 바로 형성되는 것으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 여러 실시 예들 중에서 일 예를 설명한 것이다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 고분자 필름(300)은 전기영동 분산액의 충진을 쉐도우 마스크의 배면에 형성될 수 있으며, 전기영동 분산액이 화소 영역 내에 충진된 이후 고분자 필름(300)이 제거될 수 있다. 이와 같이, 고분자 필름(300)이 쉐도우 마스크의 배면에 형성되는 경우에는 제조가 완료된 전기영동 표시장치에서 고분자 필름(300)이 존재하지 않게 된다.
본 발명의 또 다른 실시 예로서, 고분자 필름(300)은 제조공정 중에 격벽(130) 상부 및 쉐도우 마스크의 배면에 모두 형성되고, 쉐도우 마스크 및 고분자 필름을 통해 전기영동 분산액이 화소 영역 내에 충진될 수 있다.
한편, 상기 상부 기판(200)은 공통 전극(210)을 포함한다.
상부 기판(200)은 화상을 표시하기 위해 투명하여야 함으로, 투명 재질의 유리 또는 가요성(Flexibility)의 투명한 플라스틱의 재질로 형성된다.
상기 공통 전극(210)은 하부 기판(100)의 화소 전극(120)과 대응되어 화소 영역 각각에 공통 전압을 공급한다. 이러한 공통 전극(210)은 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 전도성 투명 물질로 형성된다.
상부 기판(200)의 상기 공통 전극(210)과 상기 화소 전극(120)에 인가된 전압에 의해 각 화소 영역에 전계가 형성되고, 상기 전계에 의해 대전 입자(150)들이 제2 용제(160) 내에서 이동하여 화상을 구현한다.
하부 기판(100)과 상부 기판(200) 사이에는 실링 레이어(320)가 형성된다.
이러한, 실링 레이어(320)는 하부 기판(100)과 상부 기판(200)의 합착 및 전기영동 분산액의 실링을 위한 것으로, 공통 전극(210)의 하부와 격벽(130) 상부 사이에 위치한다.
실링 레이어(320)는 전기영동 분산액이 이웃하는 화소로 넘치지 않도록 전기영동 분산액과 반발력(repulsion)을 가지는 물질로 형성될 수 있다. 실링 레이어(320)는 전기적으로 무극성의 유기물(organic) 또는 무극성의 무기물(inorganic)로 0.1um ~ 40um의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
여기서, 실링 레이어(320)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) 방식 또는 그라비어 롤 프린팅(gravure roll printing) 방식을 이용하여 하부 기판(100)의 최상단에 유기물 또는 무기물을 코팅한 후, 자외선(UV) 또는 열을 가하여 경화시켜 형성할 수 있다.
한편, 실링 레이어(320)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) 방식 또는 그라비어 롤 프린팅(gravure roll printing) 방식을 이용하여 공통 전극(210) 하부에 유기물 또는 무기물을 코팅한 후, 자외선 또는 열을 가하여 경화시켜 형성할 수 있다.
전기영동 분산액과 반발력을 가지는 물질로 형성된 실링 레이어(320)를 통해 전기영동 분산액이 다른 화소의 충진 공간으로 넘치는 것을 방지함과 아울러, 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 합착하여 전기영동 분산액을 실링한다.
또한, 실링 레이어(320)는 하부 기판(100)에 내재화되는 전기영동 분산액의 대전 입자(150)가 공통 전극(210)과 직접 접하는 것을 방지한다.
실링 레이어(320)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(320)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.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 고분자 필름(300)을 통해 전기영동 분산액이 화소 영역 내에 충진되는 공정 중, 전기영동 분산액의 넘침을 방지하여 충진공정에 이용되는 쉐도우 마스크의 배면 오염 및 격벽(130) 상부가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이웃하는 화소들로 전기영동 분산액이 넘쳐흘러 화소들의 오염 및 색 혼합을 방지할 수 있다. 아울러, 광 반사율 및 콘트라스트 비율을 높이고 상기 두 기판(100, 200)의 합착이 원활이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 실링 레이어(320)를 이용하여 하부 기판(100)과 상부 기판(200)의 합착이 원활이 이어지도록 한다. 아울러, 하부 기판(100)에 내재화되는 전기영동 분산액의 밀봉되도록 하여 공기 및 습기의 침투를 방지할 수 있다.
이를 통해, 전기영동 표시장치의 광 반사율 및 콘트라스트 비율을 높여 표시 품질을 향상시키고 제조 공정의 효율을 높일 수 있다. 또한, 하부 기판(100)에 내재화된 대전 입자(150)의 안정성 및 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 설명에서는 실링 레이어(320)를 이용하여 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 합착하는 것으로 설명하였으나, 실링 레이어(320)를 형성시키지 않고 라미네이션 방식을 이용하여 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 합착시킬 수도 있다.
도 5 내지 도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다. 이하, 도 5 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 하부 기판(100) 상에 복수의 화소 영역 각각에 대응되도록 TFT(110)를 형성하고, TFT(110)를 덮도록 절연층을 형성한다.
이후, 절연층 상에 구리, 알루미늄, ITO와 같은 도전성 물질을 도포한 후, 포토 리쏘그래피 공정 및 에칭 공정을 수행하여 복수의 화소 영역 각각에 화소 전극(120)을 형성한다.
여기서, 화소 전극(120)은 상술한 구리, 알루미늄, 인듐틴옥사이드(ITO)의 물질에 니켈 및/또는 금 등이 더 적층되어 형성될 수도 있다.
여기서, 하부 기판(100)은 투명 재질의 유리기판, 가요성(Flexibility)을 가지는 플라스틱 기판 또는 금속 기판이 적용될 수 있다. 하부 기판(100)은 화상이 표시되는 화면의 반대 측에 위치함으로 반드시 투명할 필요는 없으며, 전기영동 표시장치를 플렉서블 하게 제조할 경우에 플렉서블 한 플라스틱 기판이 하부 기판(100)으로 적용될 수 있다.
상기 도 5에 도시하지 않았지만, 하부 기판(100)에는 상호 교차하는 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 형성되어 있다. 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차되는 영역에 TFT(110)가 형성된다.
상기 데이터 라인은 TFT(110)의 소스 전극과 접속되고, 게이트 라인은 TFT(110)의 게이트 전극과 접속되며, TFT(110)의 드레인 전극은 콘택홀을 통해 화소 전극(120)과 전기적으로 접속되도록 형성된다.
이어서, 도 6을 참조하면, 화소 전극(120)이 형성된 하부 가판(100) 상에 유기 물질 또는 무기 물질을 도포한 후, 패터닝하여 화소 전극(120)을 둘러싸도록 격벽(130)을 형성한다.
이때, 상기 격벽(130)을 통해 전기영동 분산액이 충진되는 충진 공간(충진 셀)이 정의된다. 이때, 상기 격벽은 10um ~ 100um의 높이 및 5um ~ 30um의 폭을 가지도록 형성될 수 있다.
격벽(130)은 상술한 포토 리소그래피(Photo lithography) 방식뿐만 아니라, 임프린팅(imprinting) 또는 몰드 프린팅(Mold Printing) 방식을 이용하여 형성될 수도 있다.
이어서, 도 7을 참조하면, 격벽(130)의 상부에 고분자 필름(300)을 형성한다.
고분자 필름(300)은 전기영동 분산액의 충진 시, 전기영동 분산액의 넘침으로 인해 격벽(130) 상부가 오염되고, 화소들의 오염 및 화소들 간의 색 혼합을 방지하기 위한 것으로, 격벽(130) 상부에 형성된다.
이러한, 고분자 필름(300)은 비닐(vinyl)계 폴리머 물질로 투명하게 형성되며, 일 예로서, 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 폴리부틸렌(polybuthylene)의 물질로 형성될 수 있다. 고분자 필름(300)은 5um~25um의 두께를 가지도록 형성되며, 후술되는 전기영동 분산액의 제1 용제(140)에 용해되는 특성을 가진다.
이어서, 고분자 필름(300) 상부에 쉐도우 마스크를 얼라인 시킨 후, 전기영동 분산액을 화소 영역 내에 충진하게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법에서 전기영동 분산액의 충진은 1차 및 2차에 걸쳐 이루어진다.
전기영동 표시장치가 풀 컬러를 구현하는 경우, 상기 대전 입자(150)는 각 셀이 표시하고자 하는 컬러로 착색되게 된다. 따라서, 대전 입자(150)와 제1 용제로 구성된 전기영동 분산액의 상기 1차 충진공정은 착색된 대전 입자(150)의 컬러 별로 순차적으로 이루어질 수 있다.
일 예로서, 복수의 화소가 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 3가지 컬러로 구성되는 경우, 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 컬러와 대응되는 화소 별로 전기영동 분산액의 충진이 순차적으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 도 8을 참조하면, 전체 화소 영역 중에서 특정 컬러의 화소 예를 들면, 레드 컬러를 표시하는 화소 영역을 오픈 시키는 쉐도우 마스크(400)를 고분자 필름(300) 상부에 얼라인 시킨다.
이후, 스퀴지 바(410, squeeze bar)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 방식으로 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)로 구성된 전기영동 분산액을 레드 화소 영역 내에 충진 시킨다. 이때, 제1 용제(140)는 대전 입자(150)를 화소 영역에 충진시키기 위한 충진 용제로 이용된다.
여기서, 이때, 전기영동 분산액 중 제1 용제(140)의 부피 비율은 10~30%, 대전 입자(150)의 부피 비율은 70~90%이며, 제1 용제(140)는 100cP~100kcP의 점도를 가진다. 전기영동 분산액의 1차 충진공정은 5~50[mm/sec]의 스퀴지 속도 및 0.1~30[kgf] 스퀴지 압력으로 이루어질 수 있다.
이때, 쉐도우 마스크(400)의 홀을 통해 주입되는 제1 용제(140) 및 충진 압력에 의해 격벽(130) 상부에 형성된 고분자 필름(300)의 일부가 용해되어 레드 화소 영역을 오픈 시키는 홀(310)이 형성된다.
화소 영역 내에 충진되는 제1 용제(140)의 양이 극소량 이기 때문에, 고분자 필름(300)이 전부 용해되지는 않고 쉐도우 마스크(400)의 홀에 대응되는 영역만 용해되어 화소 영역을 오픈 시킨다.
따라서, 쉐도우 마스크(300)의 홀과 고분자 필름(300)에 형성된 홀(310)을 통해 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)가 화소 영역 내에 충진된다.
이어서, 도 9를 참조하면, 전체 화소 영역 중에서 특정 컬러의 화소 예를 들면, 그린 컬러를 표시하는 화소 영역을 오픈 시키는 쉐도우 마스크(400)를 고분자 필름(300) 상부에 얼라인 시킨다.
이후, 스퀴지 바(410)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 방식으로 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)로 구성된 전기영동 분산액을 그린 화소 영역 내에 충진 시킨다.
이어서, 도 10을 참조하면, 전체 화소 영역 중에서 특정 컬러의 화소 예를 들면, 블루 컬러를 표시하는 화소 영역을 오픈 시키는 쉐도우 마스크(400)를 고분자 필름(300) 상부에 얼라인 시킨다.
이후, 스퀴지 바(410)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 방식으로 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)로 구성된 전기영동 분산액을 블루 화소 영역 내에 충진 시킨다.
이와 같이, 상기 1차 충진공정을 수행하여 도 11에 도시된 바와 같이, 전체 화소 영역(레드 화소 영역, 그린 화소 영역 및 블루 화소 영역)에 전기영동 분산액을 충진시키게 된다. 즉, 컬러 화소 별로 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)의 1차 충진을 완료한다.
이때, 격벽(130) 상부에 형성된 고분자 필름(300)은 전기영동 분산액이 화소 영역 내에 1차 충진되는 공정 중에 각각의 화소 영역과 대응되는 부분이 용해되어 홀(310)이 형성되게 된다.
대전 입자(150)와 제1 용제(140)가 화소 영역 내에 충진되는 1차 충진공정에서 제1 용제(140)가 쉐도우 마스크(400)의 배면을 타고 이웃하는 화소 영역으로 넘쳐흘러 들어갈 수 있다.
제1 용제(140)가 이웃하는 화소 영역으로 넘쳐흘러 들어가면 쉐도우 마스크(400)의 배면 및 격벽(130) 상부가 오염된다. 또한, 화소가 표시하고자 하는 컬러로 착색된 대전 입자(150)도 이웃하는 화소 영역으로 함께 넘쳐흘러 화소들 간에 색 혼합이 발생될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법에서는 상술한 문제점들의 발생을 방지하기 위해 격벽(130) 상부에 고분자 필름(300)을 형성하였다.
대전 입자(150) 및 제1 용제(140)가 화소 영역 내에 충진되는 공정 중에 쉐도우 마스크(400)의 배면을 타고 흐르는 제1 용제(140)를 고분자 필름(300)이 차단하게 된다.
이를 통해, 제1 용제(140)로 인해 쉐도우 마스크의 배면이 오염되는 것을 방지하고, 격벽(130)의 상부가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 용제(140) 및 대전 입자(150)가 이웃하는 화소로 넘쳐흘러 들어가는 문제점도 방지할 수 있다.
한편, 전기영동 분산액 1차 충진공정은 상기 스크린 프린팅 방법 이외에도 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스팅(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식, 스퀴징(squeezing) 방식, 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식을 이용할 수도 있다.
대전 입자(150)는 레드(red), 블루(blue), 그린(green), 옐로우(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta), 블랙(black), 화이트(white)의 컬러가 선택적으로 착색될 수 있으며, 도 8 내지 도 10에서는 대전 입자(150)가 레드(red), 블루(blue), 그린(green) 및 블랙(black)으로 착색된 것을 일 예로 도시하고 있다.
상기 전기영동 분산액의 제1 용제(140)는 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), 폴리 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머(poly chlorotrifluoroethylene polymers) 물질이 사용될 수 있다.
이때, 상기 제1 용제(140)는 레드, 그린, 블루 및 블랙 컬러로 착색된 대전 입자(150)를 화소 영역 내에 충진 시키는 용도로만 이용되는 것으로, 상술한 충진방식에 적합한 물질을 적용할 수 있다.
일 예로서, 잉크젯 방식을 이용하여 충진 셀에 전기영동 분산액을 충진 시키는 경우 솔벤트(solvents)가 이용될 수 있으며, 각각의 충진 방식에 따라 대전입자의 반응성을 고려하여 용해 및 침전이 없는 재료를 이용할 수 있다. 또한, 후속 공정에서 상기 제1 용제(140)의 휘발 시간을 단축시키고, 완전 휘발이 용이하도록 휘발성이 높은 물질이 제1 용제(140)로 이용될 수 있다.
한편, 전기영동 분산액의 1차 충진공정이 원활이 이루어지도록 하기 위해, 상기 제1 용제(140)는 무극성의 물리적 특성을 가지며, 전기영동 분산액의 충진 시, 정전기의 발생을 방지하기 위해 화소 전극(120)에는 그라운드(GND) 전압이 공급된다.
상술한 설명에서는 1차 충진공정에서 대전 입자(150)가 레드(red), 그린(green), 블루(blue) 및 블랙(black)의 컬러로 착색된 것을 일 예로 설명하였으나, 대전 입자가 옐로우(yellow), 시안(cyan), 마젠타(magenta) 및 화이트(white)의 컬러로 착색되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
이어서, 도 12를 참조하면, 전체 화소 영역(레드 화소 영역, 그린 화소 영역 및 블루 화소 영역)에 대전 입자(150) 및 제1 용제(14)가 충진 된 후, 건조 공정을 수행하여 상기 제1 용제(140)를 휘발시킨다. 이때, 제1 용제(140)는 완전 휘발될 수도 있고, 일부만 휘발될 수도 있다.
이때, 전체 화소 영역에 충진된 제1 용제(140)가 완전 또는 일부 휘발되도록 1분 ~ 24시간 동안 건조공정을 진행한다.
일 예로서, 상기 화소 영역(충진 셀)의 부피가 1.35×10-4cc 인 경우에는 상기 제1 용제(140)의 건조공정이 20분 이내가 되도록 한다. 아울러, 건조공정의 효율을 높이기 위해, 150℃ 이하의 온도를 가하여 상기 제1 용제(140)의 휘발 속도를 높이고, 전체 화소 영역에서 제1 용제(140)를 완전 휘발시킬 수 있다.
그러나, 이는 건조공정의 일 예를 나타낸 것으로 상기 제1 용제(140)의 휘발성이 높고, 화소 영역의 부피가 작은 경우에는 건조공정의 시간이 더 단축될 수 있다.
한편, 상기 제1 용제(140)의 휘발성이 낮고, 화소 영역의 부피가 큰 경우에는 건조공정의 시간이 더 연장될 수 있다. 따라서, 건조공정의 진행 시간은 제1 용제(140)의 휘발 특성 및 화소 영역의 부피를 고려하여 제1 용제(140)가 완전 휘발 또는 일부 휘발되는 적정시간 동안 진행하게 된다.
이어서, 도 13을 참조하면, 상기 제1 용제(140)를 완전 휘발 시킨 후, 각 화소 영역 내에 대전 입자(150)가 충진된 상태에서 주입 장비(420)를 이용하여 제2 용제(160)를 전체 화소 영역 내에 충진한다.
이때, 제2 용제(160)는 모든 화소에 동시에 충진될 수도 있고, 도 13에 도시된 바와 같이, 메탈 마스크(430)를 이용하여 각 화소에 대해 순차적으로 제2 용제(160)를 충진시킬 수도 있다. 이때, 제2 용제(160)는 1cP~100cP의 점도를 가질 수 있다.
이와 같이, 대전 입자(150)가 충진된 화소 영역에 1cP~100cP의 점도를 가지는 제2 용제(160)가 충진되어 대전 입자(150)가 전기영동에 의해 구동될 수 있도록 한다.
이때, 상기 제2 용제(160)는 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), 폴리 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머(poly chlorotrifluoroethylene polymers) 물질이 사용될 수 있다.
이때, 제1 용제(140)를 완전 휘발시킨 후, 제2 용제(160)를 화소 영역에 충진하는 경우, 상기 제2 용제(160)는 반드시 제1 용제(140)와 동일한 물질일 필요는 없다. 그러나, 제1 용제(140)를 일부만 휘발시킨 후, 제2 용제(160)를 화소 영역에 충진하는 경우에는 상기 제1 용제(140)와 제2 용제(160)를 동일한 물질을 이용하게 된다. 또한, 충진 방식에 따라 상기 제1 용제(140)와 상기 제2 용제(160)는 서로 다른 물질일 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 주입 장비(420)를 이용한 디스펜스(Dispense) 방식뿐만 아니라, 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 또는 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식을 통해 각 화소 영역에 상기 제2 용제(160)를 충진시킬 수도 있다.
이어서, 도 14를 참조하면, 격벽(130) 상부에 실런트를 도포하여 실링 레이어(320)를 형성한다. 이러한 실링 레이어(320)를 통해 격벽(130) 상부 및 전기영동 분산액을 실링한다.
이때, 실링 레이어(320)는 전기영동 분산액을 실링하는 용도뿐만 아니라, 상기 하부 기판(100)과 후술되는 제조공정에서 형성되는 상부 기판(200)을 합착시키는 합착 레이어로도 기능한다.
이러한, 실링 레이어(320)는 전기영동 분산액이 이웃하는 화소로 넘치지 않도록 전기영동 분산액과 반발력(repulsion)을 가지는 물질로 형성될 수 있다. 실링 레이어(320)는 전기적으로 무극성의 유기물(organic) 또는 무극성의 무기물(inorganic)로 0.1um ~ 40um의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
여기서, 실링 레이어(320)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) 방식 또는 그라비어 롤 프린팅(gravure roll printing) 방식을 이용하여 하부 기판(100)의 최상단에 유기물 또는 무기물을 코팅한 후, 자외선(UV) 또는 열을 가하여 경화시켜 형성할 수 있다.
이어서, 도 15를 참조하면, 상부 기판(200) 상에 공통 전극(210)을 형성하고, 실링 레이어(320)를 이용하여 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 합착한다. 이때, 상부 기판(200)의 제조는 하부 기판(100)의 제조 공정과 별도로 이루어지며, 선행 제조공정을 통해 미리 마련될 수 있다.
투명 재질의 유리 또는 가요성(Flexibility)의 투명한 플라스틱의 재질의 기판 상에 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 전도성 투명 물질로 공통 전극(210)을 형성한다.
이러한, 공통 전극(210)은 상기 대전 입자(150)의 구동을 위해, 상기 화소 전극(120)과 대응되어 화소 영역 각각에 공통전압을 공급한다.
상부 기판(200)과 하부 기판(100)의 합착은 일정 압력을 가하는 가압 공정을 통해 이루어질 수 있으며, 상기 가압 공정과 함께 일정 온도를 가하는 어닐링 공정이 함께 이루어질 수 있다.
한편, 실링 레이어(320)를 하부 기판(100) 상에 형성하지 않고, 상부 기판(200)의 공통 전극(210) 상에 형성한 후, 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 합착시킬 수도 있다.
또한, 상기 실링 레이어(320)를 필름 형태(film type)로 제조한 뒤, 라미네이션(lamination) 공정을 이용하여 상부기판(100)과 하부기판(200)을 합착시킬 수도 있다.
이와 같이, 실링 레이어(320)를 이용하여 하부기판(100)과 상부기판(200)을 합착함으로써, 표시 영역의 차폐가 완벽하게 이루어지도록 할 수 있다. 따라서, 외부 공기 및 수분에 의해 전기영동 표시장치가 오염되는 불량을 방지하고, 전기영동 표시장치의 양산성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 격벽(130)의 상부에 고분자 필름(300)이 형성되어 있어 하부기판(100)과 상부기판(200)을 합착이 원활이 이루어지도록 하고, 표시 영역의 차폐가 완벽하게 이루어지도록 할 수 있다.
상술한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법으로 하부 기판(100)에 전기영동 분산액이 내재화된 전기영동 표시장치를 제조할 수 있다.
상술한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법에서는 고분자 필름(300)을 격벽(130) 상부에 바로 형성하는 것으로 설명하였다. 그러나, 이는 본 발명의 여러 실시 예들 중에서 하나를 설명한 것이다.
본 발명의 제2 실시 예에서는 고분자 필름(300)을 전기영동 분산액의 1차 충진에 이용되는 쉐도우 마스크(400)의 배면에도 형성시킬 수 있다.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 나타내는 도면이다. 이하, 도 16 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법을 설명함에 있어서, 상술한 제1 실시 예에 동일한 제조공정 및 구성에 대한 설명은 생략될 수 있다.
상술한 도 5 및 도 6의 제조공정을 통해 TFT(110), 화소 전극(120) 및 격벽(130)을 형성한 후, 쉐도우 마스크(400)를 이용하여 화소 영역 내에 전기영동 분산액을 1차 충진하게 된다.
구체적으로, 도 16을 참조하면, 쉐도우 마스크(400)의 배면에 고분자 필름(300)을 형성한다.
이후, 전체 화소 영역 중에서 특정 컬러의 화소 예를 들면, 레드 컬러를 표시하는 화소 영역을 오픈 시킴과 아울러, 배면에 고분자 필름(300)이 형성된 쉐도우 마스크(400)를 격벽(130) 상에 얼라인 시킨다.
이후, 스퀴지 바(410, squeeze bar)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 방식으로 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)로 구성된 전기영동 분산액을 레드 화소 영역 내에 충진 시킨다.
이때, 쉐도우 마스크(400)의 홀을 통해 주입되는 제1 용제(140) 및 충진 압력에 의해 격벽(130) 상부에 형성된 고분자 필름(300)의 일부가 용해되어 레드 화소 영역을 오픈 시키는 홀(310)이 형성된다.
화소 영역 내에 충진되는 제1 용제(140)의 양이 극소량 이기 때문에, 고분자 필름(300)이 전부 용해되지는 않고 쉐도우 마스크(400)의 홀에 대응되는 영역만 용해되어 화소 영역을 오픈 시킨다.
따라서, 쉐도우 마스크(300)의 홀과 고분자 필름(300)에 형성된 홀(310)을 통해 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)가 화소 영역 내에 충진된다.
이어서, 전체 화소 영역 중에서 특정 컬러의 화소 예를 들면, 그린 컬러를 표시하는 화소 영역을 오픈 시킴과 아울러, 배면에 고분자 필름(300)이 형성된 쉐도우 마스크(400)를 격벽(130) 상에 얼라인 시킨다.
이후, 스퀴지 바(410)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 방식으로 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)로 구성된 전기영동 분산액을 그린 화소 영역 내에 충진 시킨다.
이어서, 전체 화소 영역 중에서 특정 컬러의 화소 예를 들면, 블루 컬러를 표시하는 화소 영역을 오픈 시킴과 아울러, 배면에 고분자 필름(300)이 형성된 쉐도우 마스크(400)를 격벽(130) 상에 얼라인 시킨다.
이후, 스퀴지 바(410)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 방식으로 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)로 구성된 전기영동 분산액을 블루 화소 영역 내에 충진 시킨다.
이때, 상기 제1 용제(140)는 레드, 그린, 블루 및 블랙 컬러로 착색된 대전 입자(150)를 화소 영역 내에 충진 시키는 용도로만 이용되는 것으로, 상술한 충진방식에 적합한 물질을 적용할 수 있다.
이와 같이, 상기 1차 충진공정을 수행하여 전체 화소 영역(레드 화소 영역, 그린 화소 영역 및 블루 화소 영역)에 전기영동 분산액을 충진시키게 된다. 즉, 컬러 화소 별로 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)의 1차 충진을 완료한다.
대전 입자(150) 및 제1 용제(140)의 1차 충진을 완료된 후, 고분자 필름(300) 및 쉐도우 마스크(400)를 격벽(130) 상에서 제거한다.
이어서, 도 17을 참조하면, 전체 화소 영역(레드 화소 영역, 그린 화소 영역 및 블루 화소 영역)에 대전 입자(150) 및 제1 용제(14)가 충진 된 후, 건조 공정을 수행하여 상기 제1 용제(140)를 휘발시킨다. 이때, 제1 용제(140)는 완전 휘발될 수도 있고, 일부만 휘발될 수도 있다.
이어서, 도 18을 참조하면, 상기 제1 용제(140)를 완전 휘발 시킨 후, 각 화소 영역 내에 대전 입자(150)가 충진된 상태에서 주입 장비(420)를 이용하여 제2 용제(160)를 전체 화소 영역에 충진한다.
이때, 제2 용제(160)는 모든 화소에 동시에 충진될 수도 있고, 메탈 마스크(430)를 이용하여 각 화소에 대해 순차적으로 제2 용제(160)를 충진시킬 수도 있다.
이어서, 도 19를 참조하면, 격벽(130) 상부에 실런트를 도포하여 실링 레이어(320)를 형성한다. 이러한 실링 레이어(320)를 통해 격벽(130) 상부 및 전기영동 분산액을 실링한다.
이때, 실링 레이어(320)는 전기영동 분산액을 실링하는 용도뿐만 아니라, 상기 하부 기판(100)과 후술되는 제조공정에서 형성되는 상부 기판(200)을 합착시키는 합착 레이어로도 기능한다.
이어서, 도 20을 참조하면, 상부 기판(200) 상에 공통 전극(210)을 형성하고, 실링 레이어(320)를 이용하여 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 합착한다.
상부 기판(200)과 하부 기판(100)의 합착은 일정 압력을 가하는 가압 공정을 통해 이루어질 수 있으며, 상기 가압 공정과 함께 일정 온도를 가하는 어닐링 공정이 함께 이루어질 수 있다.
한편, 실링 레이어(320)를 하부 기판(100) 상에 형성하지 않고, 상부 기판(200)의 공통 전극(210) 상에 형성한 후, 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 합착시킬 수도 있다.
또한, 상기 실링 레이어(320)를 필름 형태(film type)로 제조한 뒤, 라미네이션(lamination) 공정을 이용하여 상부기판(100)과 하부기판(200)을 합착시킬 수도 있다.
상술한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법으로 하부 기판(100)에 전기영동 분산액이 내재화된 전기영동 표시장치를 제조할 수 있다.
상술한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법에서, 고분자 필름(300)은 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)의 1차 충진공정 이후에 격벽(130) 상부에서 완전히 제거된다.
따라서, 고분자 필름(300)은 제조 공정 중에는 격벽(130) 상부에 존재하지만, 도 20에 도시된 바와 같이, 제조가 완료된 이후에는 전기영동 표시장치 내에 존재하지 않게된다.
본 발명의 또 다른 실시 예로서, 고분자 필름(300)은 제조공정 중에 격벽(130) 상부 및 쉐도우 마스크(400)의 배면에 모두 형성될 수 있으며, 상술한 제1 실시 예 및 제2 실시 예에 동일하게 컬러 화소 영역 별로 전기영동 분산액을 충진시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 대전 입자(150) 및 제1 용제(140)가 화소 영역 내에 충진되는 공정 중에 쉐도우 마스크(400)의 배면을 타고 흐르는 제1 용제(140)를 고분자 필름(300)을 통해 차단시킬 수 있다.
이를 통해, 제1 용제(140)로 인해 쉐도우 마스크의 배면이 오염되는 것을 방지하고, 격벽(130)의 상부가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 용제(140) 및 대전 입자(150)가 이웃하는 화소로 넘쳐흘러 들어가 색 혼합이 발생되는 문제점도 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 제조방법을 통해 제조된 전기영동 표시장치는 화소 영역에 충진 된 전기영동 분산액의 대전 입자(150)들이 용제(160) 내에서 이동하여 모노 화상 및 컬러 화상을 구현할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 제조 공정 중에 전기영동 분산액의 넘침을 방지하여 광 반사율을 증가시키고, 명암비(contrast ratio)를 높일 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 전기영동 표시장치의 제조효율을 향상시키고, 하부 기판에 내재화된 대전 입자의 안정성 및 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 전기영동 표시장치의 제조방법은 하부 기판에 내재화되는 전기영동 분산액의 넘침을 방지하고, 실링이 원활이 이루어지도록 하여 다양한 컬러로 높은 품질의 화상을 구현할 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: TFT
120: 화소 전극 130: 격벽
140: 제1 용제 150: 대전 입자
160: 제2 용제 200: 상부 기판
210: 공통 전극 300: 고분자 필름
310: 홀 320: 실링 레이어
400: 쉐도우 마스크 410: 스퀴지 바
420: 주입 장비 430: 메탈 마스크

Claims (10)

  1. 하부 기판에 형성된 복수의 화소 전극을 둘러싸도록 격벽을 형성하여 복수의 화소 영역을 정의하는 단계;
    상기 복수의 화소 영역 중에서 특정 컬러를 표시하는 화소들 만을 오픈 시키는 쉐도우 마스크를 상기 격벽 상에 배치함과 아울러, 상기 격벽 상부 또는 상기 쉐도우 마스크 배면에 고분자 필름을 형성하는 단계;
    상기 쉐도우 마스크 및 상기 고분자 필름을 이용하여 상기 복수의 화소 영역 내에 대전 입자 및 제1 용제를 충진 시키는 단계;
    상기 화소 영역 내에 충진된 상기 제1 용제를 휘발 시키는 단계;
    상기 화소 영역 내에 제2 용제를 충진 시키는 단계;
    공통 전극이 형성된 상부 기판을 마련하는 단계; 및
    상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 실링 레이어를 형성하고, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 합착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고분자 필름은,
    상기 복수의 화소 영역 내에 상기 제1 용제의 충진 시, 상기 제1 용제가 상기 쉐도우 마스크의 배면을 타고 상기 격벽 상부 및 이웃하는 화소 영역으로 넘치는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 고분자 필름은,
    비닐(vinyl)계 폴리머 물질로 투명하게 형성되고, 5um~25um의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 고분자 필름은,
    상기 제1 용제에 의해 일부가 용해되어 상기 복수의 화소 영역을 오픈 시키는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 대전 입자 및 상기 제1 용자가 상기 복수의 화소 영역 내에 충진된 이후, 상기 쉐도우 마스크의 배면에 형성된 고분자 필름은 제거되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    스크린 프린팅(Screen printing) 방식, 다이 코팅(Die coating) 방식, 캐스팅(Casting) 방식, 바 코팅(Bar Coating) 방식, 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식, 디스펜스(Dispense) 방식, 스퀴징(squeezing) 방식, 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 방식 또는 포토 리쏘그래피(Photo lithography) 방식으로 상기 대전 입자, 상기 제1 용제 및 상기 제2 용제를 상기 복수의 화소 영역 내에 충진시키는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 제조방법.
  7. 하부 기판에 형성된 화소 전극을 둘러싸도록 형성되어 복수의 화소 영역을 정의하는 격벽;
    상기 격벽 상부에 형성된 고분자 필름;
    화소 영역에 충진된 전기영동 분산액;
    공통 전극이 형성된 상부 기판; 및
    상기 공통 전극과 상기 격벽 사이에 형성되어 상기 하부 기판과 상기 상부 기판을 합착시키는 실링 레이어;를 포함하고,
    상기 전기영동 분산액은 특정 컬러를 표시하도록 착색된 복수의 대전 입자 및 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 고분자 필름은,
    상기 복수의 화소 영역 내에 상기 제1 용제의 충진 시, 상기 제1 용제가 상기 쉐도우 마스크의 배면을 타고 상기 격벽 상부 및 이웃하는 화소 영역으로 넘치는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 고분자 필름은,
    비닐(vinyl)계 폴리머 물질로 투명하게 형성되고, 5um~25um의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 고분자 필름은,
    상기 제1 용제에 의해 일부가 용해되어 상기 복수의 화소 영역을 오픈 시키는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
KR1020110083142A 2011-08-19 2011-08-19 전기영동 표시장치와 이의 제조방법 KR20130020484A (ko)

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