KR20130030898A - 전기영동 입자, 전기영동 매체, 전기영동 매체의 제조방법, 및 전기영동 표시장치 - Google Patents

전기영동 입자, 전기영동 매체, 전기영동 매체의 제조방법, 및 전기영동 표시장치 Download PDF

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Abstract

입자들 간의 응집 가능성이 최소화되어 우수한 이동성 및 분산성을 갖는 전기영동 입자, 그것을 포함하는 전기영동 매체 및 그 제조방법, 그리고 전기영동 표시장치가 개시된다. 본 발명의 전기영동 입자는, 발색 입자, 상기 발색 입자의 표면에 부착되어 있는 바인더 수지, 및 상기 바인더 수지와 결합되어 있는 계면 활성제를 포함한다.

Description

전기영동 입자, 전기영동 매체, 전기영동 매체의 제조방법, 및 전기영동 표시장치{Electrophoretic Particle, Electrophoretic Medium, Method for Manufacturing Electrophoretic Medium, and Electrophoretic Display Apparatus}
본 발명은 전기영동 입자, 전기영동 매체, 전기영동 매체의 제조방법, 및 전기영동 표시장치에 관한 것이다.
전기영동 표시장치는 전자책(e-book)의 제조에 사용되고 있는 평판표시장치 중 하나로서, 대향하는 2개의 전극들 사이에 전기영동 매체가 위치한다. 전기영동 매체는 절연 유체 및 그 안에 분산된 전기영동 입자들을 포함한다.
두 전극들 사이에 인가되는 전압에 의해 절연 유체 내에 분산되어 있는 전기영동 입자들이 전기영동(electrophoresis)에 의해 자신과 반대되는 극성의 전극으로 이동함으로써 화상이 표시된다. 예를 들어, 양으로 대전된 입자는 상대적으로 낮은 전압이 인가된 전극으로 이동하고, 음으로 대전된 입자는 상대적으로 높은 전압이 인가된 전극으로 이동한다.
전기영동 표시장치는 쌍안정성(bistability)을 갖고 있어 인가된 전압이 제거되어도 원래의 이미지를 일정 시간 보존할 수 있다. 따라서, 전기영동 표시장치는 전압이 지속적으로 공급되지 않아도 일정 화면을 일정 시간 유지할 수 있기 때문에 화면의 신속한 변화가 요구되지 않는 전자책 분야에 특히 적합하다.
그러나, 정지 화면에서 소정 시간이 경과하면 쿨롱 인력으로 인해 양으로 대전된 입자와 음으로 대전된 입자의 응집(aggreation)이 발생하거나 중력으로 인한 침전(settling)이 발생하여 원래의 이미지가 소실되는 문제점이 여전히 존재한다. 이러한 전기영동 입자들의 응집은 전기영동 표시장치의 색재현성, 대조비(contrast ratio), 응답 속도, 및 영상 안정성을 저하시키는 가장 큰 요인들 중 하나이다.
미국공개특허공보 제2009/0009852호는 전기영동 표시장치의 영상 안정성을 향상시키기 위한 하나의 방법으로서 전기영동 입자를 제조하는 방법을 제시하고 있다. 이 방법에 의하면, 안료를 이온성 모노머로 표면 처리한 후 2단계의 중합공정들을 거쳐 전기영동 입자를 제조한다. 그러나, 이와 같은 방법에 의하면, 상기 표면 처리 공정 및 2 단계의 중합 공정들이 끝날 때마다 잔존하는 모노머들을 제거하여야 하는 등 그 제조 과정이 복잡하고 번거롭다. 더욱이, 원하는 정도의 응집 억제 효과를 얻을 수 있도록 중합 정도를 적절히 조절하는 것이 어렵다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수있는 전기영동 입자, 전기영동 매체, 전기영동 매체의 제조방법, 및 전기영동 표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면은, 반대 극성으로 대전된 입자와 응집될 가능성이 적고 절연 유체 내에서 향상된 이동성을 가지며 용이하게 제조될 수 있는 전기영동 입자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은, 향상된 쌍안정성을 가질 뿐만 아니라 전계가 인가될 때 빠른 입자 이동성을 갖는 전기영동 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 향상된 쌍안정성을 가질 뿐만 아니라 전계가 인가될 때 빠른 입자 이동성을 갖는 전기영동 매체를 용이하게 제조할 수 있는 전기영동 매체의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 우수한 색재현성, 대조비, 응답 속도, 및 영상 안정성을 갖는 전기영동 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관점들이 이하에서 기술될 것이고, 부분적으로는 그러한 기술로부터 자명할 것이다. 또는, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 관점들이 학습되어질 수 있을 것이다. 본 발명의 과점들은 첨부된 도면은 물론이고 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 특정된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.
위와 같은 본 발명의 일 측면으로서, 발색 입자, 상기 발색 입자의 표면에 부착되어 있는 바인더 수지, 및 상기 바인더 수지와 결합되어 있는 하기의 화학식의 계면 활성제를 포함하는 전기영동 입자가 제공된다:
화학식:
Figure pat00001
여기서, n은 40 내지 100이고, m은 2 내지 6임.
본 발명의 다른 측면으로서, 절연 유체 및 상기 절연 유체 내의 전기영동 입자를 포함하되, 상기 전기영동 입자는, 발색 입자, 상기 발색 입자의 표면에 부착되어 있는 바인더 수지, 및 상기 바인더 수지와 결합되어 있는 하기의 화학식의 계면 활성제를 포함하는 전기영동 매체가 제공된다:
화학식:
Figure pat00002
여기서, n은 40 내지 100이고, m은 2 내지 6임.
본 발명의 또 다른 측면으로서, 제1 반응액을 준비하는 단계 - 여기서, 상기 제1 반응액의 준비는, 제1 유기용매에 바인더 수지를 용해시키는 단계, 상기 제1 유기용매에 발색 입자를 첨가하는 단계, 및 상기 제1 유기용매에 하기의 화학식의 계면 활성제를 첨가하는 단계를 포함함 -, 상기 제1 반응액에 제2 유기용매를 첨가함으로써 제2 반응액을 제조하는 단계, 및 상기 제2 반응액으로부터 상기 제1 유기용매를 제거하는 단계를 포함하는 전기영동 매체의 제조방법이 제공된다:
화학식:
Figure pat00003
여기서, n은 40 내지 100이고, m은 2 내지 6임.
본 발명의 또 다른 측면으로서, 화소 전극, 공통 전극, 및 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전기영동 매체를 포함하되, 상기 전기영동 매체는, 절연 유체 및 상기 절연 유체 내의 전기영동 입자를 포함하고, 상기 전기영동 입자는, 발색 입자, 상기 발색 입자의 표면에 부착되어 있는 바인더 수지, 및 상기 바인더 수지와 결합되어 있는 하기의 화학식의 계면 활성제를 포함하는 전기영동 표시장치가 제공된다:
화학식:
Figure pat00004
여기서, n은 40 내지 100이고, m은 2 내지 6임.
위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 전기영동 입자 및 그것을 포함하는 전기영동 매체에 의하면, 입자들 간의 응집 가능성이 최소화되어 우수한 쌍안정성이 얻어질 수 있을 뿐만 아니라 전계가 가해질 때 입자들이 우수한 이동성을 나타낸다.
또한, 본 발명의 전기영동 매체의 제조방법에 의하면, 위와 같은 우수한 특성을 갖는 전기영동 입자 및 그것을 포함한 전기영동 매체가 용이하게 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 전기영동 입자 및 그것을 포함하는 전기영동 매체를 이용하여 제조된 전기영동 표시장치는 우수한 색재현성, 대조비, 응답 속도 특성, 및 영상 안정성을 갖는다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치를 간략하게 나타내는 블록도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치의 하부 어레이를 나타내는 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 매체를 더욱 상세히 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 전기영동 입자, 전기영동 매체, 전기영동 매체의 제조방법, 및 전기영동 표시장치를 상세히 설명한다.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 이해를 돕기를 위한 예에 불과한 것으로서, 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.
본 발명의 기술적 사상은 컬러 구현 여부와 관계없이 모든 전기영동 표시장치에 적용될 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 흑백만을 구현하는 모노 타입의 전기영동 표시장치를 예로 들어 본 발명을 설명하기로 한다. 즉, 아래에서 개시되는 본 발명의 기술적 사상은, 컬러필터를 추가로 포함하는 전기영동 표시장치는 물론이고, 전기영동 매체 내의 전기영동 입자가 적색, 청색, 녹색 또는 백색으로 착색된 전기영동 표시장치의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은 전기영동 매체가 격벽에 의해 화소 별로 구획되는 마이크로컵(microcup) 타입의 전기영동 표시장치는 물론이고 전기영동 매체가 캡슐 형태의 투명막으로 둘러싸인 마이크로캡슐(microcapsule) 타입의 전기영동 표시장치에도 적용될 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 마이크로컵 타입의 전기영동 표시장치를 예로 들어 본 발명을 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물의 "상에" 또는 "아래에" 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 다만, "바로 위에" 또는 "바로 아래에"라는 용어가 사용될 경우에는, 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 것으로 제한되어 해석되어야 한다.
본 명세서에서 전기영동 입자의 "입경(diameter)"이라 함은 공칭 입경(nominal diameter), 즉 해당 입자와 동일한 체적을 갖는 구(sphere)의 직경을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치를 간략하게 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치는, 전기영동 표시 패널(10), 데이터 구동부(20), 게이트 구동부(30), 및 타이밍 컨트롤러(40)를 포함한다.
전기영동 표시 패널(10)에는 데이터 라인들(D1 내지 Dm)과 게이트 라인들(G1 내지 Gn)이 서로 교차하고, 이러한 교차 구조로 인해 m×n개의 화소(11)들이 매트릭스 타입으로 배열된다. 데이터 라인들(D1 내지 Dm)과 게이트 라인들(G1 내지 Gn)이 교차하는 영역마다 박막트랜지스터(T)들이 형성되어 있다. 각각의 박막트랜지스터(T)는 게이트 전극, 소스 전극, 및 드레인 전극을 갖는다. 게이트 전극은 게이트 라인들(G1 내지 Gn) 중 하나에 접속되고, 소스 전극은 데이터 라인들(D1 내지 Dm) 중 하나에 접속되며, 드레인 전극은 해당 화소(11)의 화소 전극(15)에 접속된다.
스캔 펄스가 게이트 라인(G1 내지 Gn)을 통해 해당 라인에 접속되어 있는 박막트랜지스터(T)들에 공급되면, 이들 박막트랜지스터(T)들이 상기 스캔 펄스에 응답하여 턴-온됨으로써 데이터 라인들(D1 내지 Dm)을 통해 공급되는 데이터 전압이 대응하는 화소(11)들의 화소 전극(15)들로 인가된다.
화소 전극(15)과 공통 전극(13) 사이에는 전기영동 매체가 존재한다. 전기영동 매체는 절연 유체 및 상기 절연 유체 내의 전기영동 입자들(14)을 포함한다. 따라서, 이 두 전극들(13, 15)에 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)이 각각 인가될 경우, 전기영동 입자들(14)이 절연 유체 내에서 전기영동(electrophoresis)에 의해 반대 극성의 전극(13, 15)으로 각각 이동함으로써 해당 화소(11)에 화상이 표시된다.
데이터 구동부(20)는 소스 구동부라고도 지칭되며, 타이밍 컨트롤러(40)의 제어 하에, 표시하고자 하는 계조에 대응하는 데이터 전압을 데이터 라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다.
게이트 구동부(30)는 스캔 구동부라고도 지칭되며, 타이밍 컨트롤러(40)의 제어에 따라 박막트랜지스터(T)들의 스위칭 동작을 제어하기 위한 스캔 펄스를 게이트 라인들(G1 내지 Gn)에 공급한다.
타이밍 컨트롤러(40)는 외부의 그래픽 제어기(미도시)로부터 수직/수평 동기신호(Vsync/Hsync), 클럭신호(CLK) 등을 제공받아 데이터 구동부(20) 및 게이트 구동부(30)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호를 발생시킨다. 또한, 타이밍 컨트롤러(40)는 그래픽 제어기로부터 화상 데이터를 수신하고, 수신한 화상 데이터에 대응하는 데이터 전압의 구동 파형을 룩업 테이블(lookup table), 프레임 카운터 등을 이용하여 결정하며, 이렇게 결정된 데이터 전압의 구동 파형에 대응하는 디지털 데이터를 데이터 구동부(20)에 전송한다.
이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 전기영동 표시장치를 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치의 하부 어레이를 나타내는 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치는, 공통 전극(242)을 포함하는 상판(240), 복수개의 화소 전극(120)들을 포함하는 하부 어레이(100), 상기 상판(240)과 하부 어레이(100) 사이에 위치하는 전기영동 매체(220), 및 상기 전기영동 매체(220)가 화소별로 독립하여 존재할 수 있도록, 상기 전기 영동 매체(220)를 분할하는 격벽(210)을 포함한다.
본 발명에 의한 전기영동 매체(220)는 절연 유체(221) 및 상기 절연 유체(221) 내에 분산되어 있는 전기영동 입자들(222, 223)을 포함한다.
화소 전극(120)과 공통 전극(242)에 데이터 전압과 공통 전압이 각각 인가되면, 전기영동 입자들(222, 223)이 절연 유체(221) 내에서 자신의 극성과 반대인 극성의 전극(13, 15)으로 각각 이동함으로써 해당 화소에 화상이 구현되며, 이렇게 구현된 화상이 상판(240)을 통해 표시된다.
상판(240)은 베이스 필름(241) 및 그 위에 형성된 공통 전극(242)을 포함한다. 베이스 필름(241)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어지며, 공통 전극(242)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 형성된다. 상기 베이스 필름(241) 및 공통 전극(242)은 화상 표시를 위해 투명하여야 한다.
하부 어레이(100)는 각 화소 별로 박막트랜지스터(T)들이 형성되어 있는 TFT 기판(110), 및 상기 박막트랜지스터(T)들에 대응하여 상기 TFT 기판(110) 상에 형성된 화소 전극(120)들을 포함한다.
TFT 기판(110)은 기판(111) 위에 교차 형성된 게이트 라인(112) 및 데이터 라인(115)을 포함한다. 기판(111)은 유리 기판일 수 있으나, 전기영동 표시장치에 유연성(flexibility)을 부여하기 위하여 플라스틱 기판 또는 금속 기판이 기판(111)으로 사용될 수도 있다. 기판(111)은 화상이 표시되는 면의 반대 측에 위치하므로 투명성을 가질 필요는 없다. 게이트 라인(112) 및 데이터 라인(115)은 비저항(resistivity)이 낮은 은(Ag), 알루미늄(Al), 또는 이들의 합금(alloy)으로 이루어진 단일막이거나, 또는 이러한 단일막에 더하여 전기적 특성이 우수한 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 또는 탄탈륨(Ta)으로 이루어진 막을 더 포함하는 다층막일 수 있다.
게이트 라인(112)과 데이터 라인(115) 사이에는 질화막(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(113)이 위치한다. 게이트 라인(112)과 데이터 라인(115)의 교차부마다 박막트랜지스터(T)가 형성된다.
박막 트랜지스터(T)는, 게이트 라인(112)으로부터 분지된 게이트 전극(112a), 상기 게이트 전극(112a)에 대응하는 부분의 게이트 절연막(113) 상에 형성된 반도체 층(114), 상기 데이터 라인(115)으로부터 분지된 소스 전극(115a), 및 드레인 전극(116)을 포함한다. 상기 소스 전극(115a) 및 드레인 전극(116)은 게이트 절연막(113) 및 반도체층(114) 상에 서로 이격되어 형성되어 있으며, 상기 반도체층(114)과 각각 부분적으로 중첩되어 있다. 도시되어 있지는 않으나, 박막 트랜지스터(T)는, 상기 소스 전극(115a)과 반도체층(114) 사이, 그리고 상기 드레인 전극(116)과 반도체층(114) 사이에 각각 오믹 콘택층(ohmic contact)을 더 포함할 수 있다.
박막 트랜지스터(T)를 포함하는 기판(111)의 전면 상에 질화막(SiNx) 등으로 이루어진 보호층(117)이 형성되어 있고, 상기 보호층(117) 상에 각 화소마다 화소 전극(120)이 형성되어 있다. 상기 화소 전극(120)은 보호층(117)에 형성되어 있는 콘택 홀(H)을 통해 대응하는 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(116)에 접속되어 있다. 구리, 알루미늄, ITO 등이 화소 전극(120)의 제조에 사용될 수 있으며, 이들에 니켈 및/또는 금 등이 더 적층될 수도 있다.
게이트 신호가 게이트 라인(112)을 통해 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극(112a)에 공급되면, 박막트랜지스터(T)는 상기 게이트 신호에 응답하여 턴-온 또는 턴-오프됨으로써 데이터 라인(115)을 통해 공급되는 데이터 전압이 대응하는 화소 전극(120)으로 인가되는 것을 스위칭한다.
상기 상판(240)과 하부 어레이(100) 사이에는 전기영동 매체(220)가 위치한다. 상기 전기영동 매체(220)는 격벽(210)에 의해 분할됨으로써 각 화소별로 독립하여 존재하게 된다. 즉, 격벽(210)은 각 화소들을 물리적으로 분할하며 각 화소들 간에 전기영동 매체(220)가 이동하는 것을 방지한다. 전기영동 매체(220) 및 격벽(210) 상에 전기영동 매체(220)의 누출을 방지하기 위한 실링부(230)가 형성되어 있다.
격벽(210)은 포토리소그래피(photolithography) 또는 임프린팅(imprinting) 공정을 통해 형성될 수 있다.
아크릴레이트 수지, 에폭시 수지 등과 같은 UV 경화 수지로 임프린팅 공정을 통해 격벽(210)이 형성될 경우 UV 경화 공정을 더 거치게 된다. 선택적으로, 상기 격벽(210)은 열경화제가 첨가된 재료를 이용하여 임프린팅 공정을 통해 형성될 수도 있는데, 이 경우 열 경화 공정을 더 거치게 된다.
상기 격벽(210)은 아닐린 블랙과 같은 흑색 염료를 포함할 수 있다. 격벽(210)은 흑색 염료가 첨가된 재료로 제조될 수 있다. 선택적으로, 격벽(210)이 형성된 후에 격벽(210)의 표면이 흑색 염료로 염색될 수도 있다. 이와 같이 격벽(210)이 흑색을 띄게 되면 전기영동 표시장치의 대조비 및 흑색 반사도가 향상될 수 있다.
이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 전기영동 매체(220)에 대하여 더욱 자세히 살펴보도록 한다.
도 4에 예시된 바와 같이, 본 발명의 전기영동 매체(220)는 절연 유체(221) 및 상기 절연 유체(221) 내에 분산되어 있는 흑색 및 백색 전기영동 입자들(222, 223)을 포함한다. 화소 전극(120)과 공통 전극(242) 사이의 전계에 의해 전기영동 입자들(222, 223)이 자신의 극성과 반대되는 극성의 전극으로 이동함으로서 해당 화소에 화상이 표시된다.
절연 유체(221)는 반사 휘도를 확보하기 위하여 투명한 것이 바람직하다. 알코올, 탄화수소계 용매, 이소파라핀계 용매, 할로카본계 오일, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물이 절연 유체(221)로서 이용될 수 있다. 전기영동 입자들(222, 223)의 높은 이동성(mobility)을 담보한다는 측면에서 상기 절연 유체(221)는 낮은 점도를 갖는 것으로 선택될 수 있다.
본 발명의 전기영동 입자(222, 223)는 발색 입자(222a, 223a)를 포함한다. 상기 발색 입자(222a, 223a)는 안료 또는 염료를 포함하는데, 상기 안료는 화이트 안료, 블랙 안료, 블루 안료, 그린 안료, 레드 안료, 옐로우 안료, 또는 마젠타 안료이고, 상기 염료는 양이온성 염료, 음이온성 염료, 또는 분산성 염료일 수 있다.
예를 들어, 흑색의 전기영동 입자(222)는 아닐린 블랙과 같은 흑색 염료로 착색된 고분자 입자 또는 카본 블랙과 같은 안료 입자를 발색 입자(222a)로서 포함할 수 있고, 백색의 전기영동 입자(223)는 이산화티탄(TiO2), 삼산화 안티몬(Sb2O3) 등과 같은 안료 입자를 발색 입자(223a)로서 포함할 수 있다.
상기 발색 입자(222a, 223a)의 표면에는 바인더 수지(222b, 223b)가 부착되어 있다. 상기 바인더 수지(222b, 223b)는 극성 작용기(polar functional group)를 갖는 고분자로서, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 및 폴리스티렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 바인더 수지(222b, 223b)는 복수개의 반복단위들을 갖고, 상기 반복단위들 중 적어도 하나는 극성 반응기(polar reactive group)를 가질 수 있다. 상기 극성 반응기는 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 설페이트기, 술포네이트기, 및 이들의 알칼리 금속염들로 이루어진 그룹으로부터 선택되거나, 아민기, 암모늄기, 이민기, 및 이들의 염들로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 전기영동 입자(222, 223)는 상기 바인더 수지(222b, 223b)와 결합되어 있는 하기의 화학식의 계면 활성제(222c, 223c)를 더 포함한다.
화학식:
Figure pat00005
여기서, n은 40 내지 100이고, m은 2 내지 6이다.
즉, 본 발명의 계면 활성제(222c, 223c)는 소수성 세그먼트로서 폴리이소부틸렌와 친수성 세그먼트로서 폴리아민을 포함한다.
본 발명의 계면 활성제(222c, 223c)는 충분히 긴 사슬 길이를 갖는, 충분히 큰 분자량을 갖는 폴리이소부틸렌을 소수성 세그먼트로서 포함하기 때문에 입체 장애(steric hindrance) 효과를 극대화시킬 수 있다. 서로 반대 극성을 갖는 전기영동 입자들(222, 223) 사이의 거리가 상기 충분히 긴 사슬 길이를 갖는 폴리이소부틸렌에 의해 소정 길이 이상으로 유지될 수 있고, 그 결과 전기영동 입자들(222, 223)의 응집이 효과적으로 방지될 수 있다.
본 발명의 계면 활성제(222c, 223c)는 상기 바인더 수지(222b, 223b)와 2차 결합 또는 공유 결합되어 있다.
공유 결합을 통해 상기 계면 활성제(222c, 223c)와 상기 바인더 수지(222b, 223b)가 강력히 결합되어 있는 전기영동 입자(222, 223)의 경우, 입체 장애를 통해 전기영동 입자들(222, 223)의 응집을 방지한다는 계면 활성제(222c, 223c)의 기능이 안정적으로 발휘될 수 있는 장점이 있는데 반해, 바인더 수지와 계면 활성제의 공중합체는 그 제조 과정이 다소 복잡할 수 있다.
반면, 2차 결합, 즉 수소 결합을 통해 상기 계면 활성제(222c, 223c)와 상기 바인더 수지(222b, 223b)가 결합되어 있는 전기영동 입자(222, 223)의 경우, 그 제조 과정이 비교적 단순한데 반해, 상기 계면 활성제(222c, 223c)와 상기 바인더 수지(222b, 223b)의 분리되는 현상이 발생할 수 있고 그로 말미암아 전기영동 입자들(222, 223)의 응집을 방지하는 기능을 상기 계면 활성제(222c, 223c)가 제대로 발휘하지 못할 수도 있다. 특히, 고온의 환경 하에서 계면 활성제(222c, 223c)와 바인더 수지(222b, 223b) 사이의 상호 작용(interaction)이 약화될 위험이 높아진다.
이와 같은 위험을 최소화하기 위하여, 본 발명의 계면 활성제(222c, 223c)는 다수의 아민기들을 포함하는 폴리아민을 친수성 세그먼트로서 포함한다. 상기 다수의 아민기들은 바인더 수지(222b, 223b), 더욱 정확하게는 바인더 수지(222b, 223b)의 극성 작용기들과 강한 상호 작용을 함으로써 고온의 환경 하에서도 상기 계면 활성제(222c, 223c)와 상기 바인더 수지(222b, 223b)가 분리되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 서로 반대의 극성을 갖는 전기영동 입자들(222, 223)의 응집이 효과적으로 억제되어 전기영동 입자들(222, 223)의 분산성이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 전기영동 입자들(222, 223)의 열안정성이 향상될 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 전기영동 입자(222, 223)는 상기 바인더 수지(222b, 223b)와 공유 결합된 계면 활성제(222c, 223c) 및 상기 바인더 수지(222b, 223b)와 2차 결합된 계면 활성제(222c, 223c)를 모두 포함할 수 있다.
본 발명의 전기영동 매체(220)는 상기 바인더 수지(222b, 223b)와 결합된 전하 조절제(charge control agent: CCA)를 더 포함할 수 있다. 상기 전하 조절제는 양전하 조절제, 음전하 조절제, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
이와 같은 전하 조절제를 통해, 흑색 전기영동 입자(222)는 양으로 대전되고, 백색 입자(223)는 음으로 대전되어 이용될 수 있다. 반대로, 흑색 입자(222)가 음으로 대전되고 백색 입자(223)가 양으로 대전될 수도 있다.
본 명세서 및 도면에서는 설명의 편의를 위하여 투명한 절연 유체(221)에 양으로 대전된 흑색의 전기영동 입자(222) 및 음으로 대전된 백색의 전기영동 입자(223)가 분산되어 있는 전기영동 매체(220)를 예로 들어 본 발명을 설명하고 있으나, 본 발명의 전기영동 매체는 이에 제한되지 않으며, 대전된 백색의 전기영동 입자가 흑색 염료를 포함하는 절연 유체에 분산되어 있는 전기영동 매체가 이용될 수 있다. 이 경우, 화소 전극(120) 및 공통전극(242)에 데이터 전압 및 공통 전압(Vcom)이 각각 인가되면 백색의 전기영동 입자가 반대 극성의 전극으로 이동함으로써 흑과 백이 표시될 수 있다. 반대로, 대전된 흑색의 전기영동 입자가 백색 염료를 포함하는 절연 유체에 분산되어 있는 전기영동 매체가 이용될 수도 있다.
위와 같은 구성을 갖는 본 발명의 전기영동 입자(222, 223)는 50 내지 3,000 nm의 입경을 갖는다.
이하에서는 본 발명의 전기영동 입자 및 전기영동 매체의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 제1 반응액을 준비한다. 상기 제1 반응액은, 제1 유기용매에 바인더 수지를 용해시키는 단계, 상기 제1 유기용매에 발색 입자를 첨가하는 단계, 및 상기 제1 유기용매에 하기의 화학식의 계면 활성제를 첨가하는 단계를 수행함으로써 준비될 수 있다.
화학식:
Figure pat00006
여기서, n은 40 내지 100이고, m은 2 내지 6이다.
상기 각 단계들을 수행함에 있어서 특별한 순서가 있는 것은 아니며, 상기 단계들이 동시에 수행될 수도 있다.
상기 발색 입자 및 바인더 수지는 앞에서 각각 설명되었으므로, 이들에 대한 설명은 생략한다.
이어서, 상기 제1 반응액에 제2 유기용매를 첨가함으로써 제2 반응액을 제조한다.
상기 제2 유기용매에 대한 상기 바인더 수지의 용해도는 상기 제1 유기용매에 대한 상기 바인더 수지의 용해도의 10% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2 유기용매에 대한 상기 바인더 수지의 용해도는 상기 제2 유기용매에 대한 상기 계면 활성제의 용해도의 10% 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 유기용매에 대한 상기 바인더 수지의 용해도는 0.05 g/ml 이상, 바람직하게는 0.05 내지 1 g/ml이고, 상기 제2 유기용매에 대한 상기 바인더 수지의 용해도는 0.005 g/ml 이하이며, 상기 계면 활성제는 상기 제1 및 제2 유기용매들 모두에 대하여 0.05 g/ml 이상의 용해도를 갖는다.
상기 제1 유기용매는 톨루엔, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸렌 클로라이드, 에틸렌 클로라이드, 및 테트라하이드로퓨란으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 제2 유기용매는 알코올, 탄화수소계 용매, 이소파라핀계 용매, 및 할로카본계 오일로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
이어서, 감압 증류 등의 방법을 통해 상기 제2 반응액으로부터 상기 제1 유기용매를 제거함으로써 본 발명의 전기영동 매체를 완성한다. 이때, 전기영동 매체의 농도 조절을 위하여, 상기 제1 유기용매와 함께 상기 제2 유기용매도 부분적으로 제거될 수 있다. 제1 반응액으로부터 제1 유기용매가 제거되면서 바인더 수지가 발색 입자의 표면에 부착된 상태로 석출되며, 남아 있는 제2 유기용매에 용해된 상태로 존재하는 계면 활성제는 석출된 상기 바인더 수지와 강한 2차 결합을 하고 있다.
이하, 실시예들 및 비교예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로 이것들에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.
계면 활성제의 합성
1) 폴리이소부틸렌 숙시닉 안하이드라이드(Polyisobutylene succinic anhydride)(PIBSA)의 합성
하기의 반응식 1에 의해 폴리이소부틸렌 숙시닉 안하이드라이드를 얻었다. 구체적으로, 250ml 3-neck 원형 플라스크에 폴리이소부틸렌(100g, 0.04몰)과 말레익 안하이드라이드(maleic anhydride)(15.9g, 0.1몰)를 넣고, 200℃에서 24시간 동안 기계식 교반기(mechanical stirrer)를 이용하여 반응시켰다. TLC로 반응을 확인한 후 온도를 상온으로 내리고 300ml의 헥산으로 희석하여 플래시 컬럼(flash column)으로 88g의 폴리이소부틸렌 숙시닉 안하이드라이드(PIBSA)를 얻었다(수율: 85%).
Figure pat00007
[반응식 1]
2) 폴리이소부틸렌 숙시닉 이미드(Polyisobutylene succinic imide)(PIBSI-TETA)의 합성
하기의 반응식 2에 의해 폴리이소부틸렌 숙시닉 이미드(PIBSI-TETA)를 얻었다. 구체적으로, 250ml 3-neck 원형 플라스크에서 폴리이소부틸렌 숙시닉 안하이드라이드(50g, 0.02몰)과 트리에틸렌 테트라아민(triethylene tetramine)(7.6g, 0.05몰)을 100ml의 o-자일렌(o-xylene)에 넣고, 딘-스타크 장치(dean-stark apparatus)를 사용하면서 160℃에서 16시간 동안 반응을 진행시켰다. TLC로 반응을 확인한 후 온도를 상온으로 내리고 200ml의 헥산으로 희석하여 플래시 컬럼으로 41g의 폴리이소부틸렌 숙시닉 이미드(PIBSI-TETA)를 얻었다(수율: 80%).
Figure pat00008
[반응식 2]
3) 폴리이소부틸렌 숙시닉 이미드(Polyisobutylene succinic imide)(PIBSI-TEPA)의 합성
하기의 반응식 3에 의해 폴리이소부틸렌 숙시닉 이미드(PIBSI-TEPA)를 얻었다. 구체적으로, 250ml 3-neck 원형 플라스크에서 폴리이소부틸렌 숙시닉 안하이드라이드(50g, 0.02몰)과 트리에틸렌 펜타아민(triethylene pentamine)(9.9g, 0.05몰)을 100ml의 o-자일렌에 넣고, 딘-스타크 장치를 사용하면서 160℃에서 16시간 동안 반응을 진행시켰다. TLC로 반응을 확인한 후 온도를 상온으로 내리고 200ml의 헥산으로 희석하여 플래시 컬럼으로 44g의 폴리이소부틸렌 숙시닉 이미드(PIBSI-TEPA)를 얻었다(수율: 80%).
Figure pat00009
[반응식 3]
바인더 수지와 계면 활성제의 공중합체 합성
(1) 음이온성 폴리에스테르와 PIBSI-TETA의 공중합체(PS-PIBSI-TETA) 합성
250ml 3-neck 원형 플라스크에 PIBSI-TETA 50g, 숙시닉 안하이드라이드 5g , 트리에틸렌아민(촉매) 3ml, 및 에틸렌 클로라이드 150ml를 넣고 70℃에서 5시간 동안 반응을 진행시켰다. TLC로 반응을 확인한 후 온도를 상온으로 내리고 에틸렌 클로라이드로 추출(extraction)을 수행하였다. 이어서, MgSO4를 넣고 30분 동안 교반한 후 여과 작업을 수행하였다. 용매를 증발시키고 헥산:에틸아세테이트(10:1)에서 플래시 컬럼을 수행하여 PIBSI-TETA가 치환된 숙신산(succinic acid) 45g을 얻었다. 이어서, 250ml 3-neck 원형 플라스크에 음이온성 폴리에스테르 50g, PIBSI-TETA가 치환된 숙신산 40g, N,N'-디시클로헥실카보디미드(N,N'-dicyclohexylcarbodimide)(DCC) 5g, 메틸렌 클로라이드 100ml를 넣고 30℃에서 2시간 동안 반응을 진행시켰다. TLC로 반응을 확인한 후 온도를 상온으로 내리고 메틸렌 클로라이드로 추출을 수행하였다. 이어서, MgSO4를 넣고 30분 동안 교반한 후 여과 작업을 수행하였다. 용매를 증발시키고 헥산:에틸아세테이트(10:1)에서 플래시 컬럼을 수행하여 PIBSI-TETA가 치환된 폴리에스테르(PS-PIBSI-TETA) 55g을 얻었다.
(2) 음이온성 폴리에스테르와 PIBSI-TEPA의 공중합체(PS-PIBSI-TEPA) 합성
250ml 3-neck 원형 플라스크에 PIBSI-TEPA 50g, 숙시닉 안하이드라이드 5g , 트리에틸렌아민(촉매) 3ml, 및 에틸렌 클로라이드 150ml를 넣고 70℃에서 5시간 동안 반응을 진행시켰다. TLC로 반응을 확인한 후 온도를 상온으로 내리고 에틸렌 클로라이드로 추출을 수행하였다. 이어서, MgSO4를 넣고 30분 동안 교반한 후 여과 작업을 수행하였다. 용매를 증발시키고 헥산:에틸아세테이트(10:1)에서 플래시 컬럼을 수행하여 PIBSI-TEPA가 치환된 숙신산(succinic acid) 45g을 얻었다. 이어서, 250ml 3-neck 원형 플라스크에 음이온성 폴리에스테르 50g, PIBSI-TEPA가 치환된 숙신산 40g, N,N'-디시클로헥실카보디미드(DCC) 5g, 메틸렌 클로라이드 100ml를 넣고 30℃에서 2시간 동안 반응을 진행시켰다. TLC로 반응을 확인한 후 온도를 상온으로 내리고 메틸렌 클로라이드로 추출을 수행하였다. 이어서, MgSO4를 넣고 30분 동안 교반한 후 여과 작업을 수행하였다. 용매를 증발시키고 헥산:에틸아세테이트(10:1)에서 플래시 컬럼을 수행하여 PIBSI-TEPA가 치환된 폴리에스테르(PS-PIBSI-TEPA) 60g을 얻었다.
백색 잉크의 제조
(1) 제조예 1
바인더 수지인 폴리에스테르(Mn: 4,000)을 제1 유기용매인 메틸에틸케톤 100ml에 용해시키고, 백색 안료인 TiO2(듀폰사, R104) 6g을 첨가한 후, 볼밀(ballmill)을 이용하여 TiO2의 부피 평균 입경이 D50=200nm가 되도록 상온에서 분산을 진행시켰다. 이어서, 상기 제1 유기용매에 전하 조절제(오리엔트사, Bontron E88) 0.05g을 용해시키고 제1 유기용매인 메틸에틸케톤 100ml를 더 첨가하여 희석시킨 후, 계면 활성제로서 앞에서 설명한 방법으로 제조된 PIBSI-TETA 0.27g을 첨가함으로써 제1 반응액을 얻었다. 이때, 미량의 고분자 회합이 유도되었다. 상기 제1 반응액 45ml에 제2 유기용매인 이소파라핀계 용매(엑슨 모빌사, Isopar G) 100ml를 첨가한 후, 100rpm으로 교반 중인 반응기에 100ml/min의 속도로 투입함으로써 제2 반응액을 얻었다. 이어서, 이소파라핀계 용매[엑슨 모빌사, Isopar G(비중: 0.75) 또는 Isopar M]와 할로카본계 오일(비중: 1.8)을 혼합하여 비중이 1.35인 혼합액을 얻었다. 상기 혼합액 6ml를 상기 제2 반응액에 첨가하고, 40℃에서 감압 증류하여 상기 제1 유기용매를 제거하고, 상기 제2 유기용매를 부분적으로 제거함으로써 상대적으로 음전하를 띄는 전기영동 입자를 포함하는 백색 잉크 8ml를 얻었다. 상기 백색 잉크의 농도는 0.278g/ml이었다.
(2) 제조예 2
계면 활성제로 PIBSI-TETA 대신에 앞에서 설명한 방법으로 제조된 PIBSI-TEPA를 사용하였다는 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 8ml의 백색 잉크를 얻었다. 백색 잉크의 농도는 0.282g/ml이었다.
(3) 제조예 3
바인더 수지로서 음이온성 폴리에스테르 대신에 앞에서 설명한 방법으로 제조된 PS-PIBSI-TETA를 사용하였고, 계면 활성제로서 PIBSI-TETA 대신에 앞에서 설명한 방법으로 제조된 PIBSI-TEPA를 사용하였다는 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 8ml의 백색 잉크를 얻었다. 백색 잉크의 농도는 0.285g/ml이었다.
(4) 비교제조예 1
계면 활성제로 앞에서 설명한 방법으로 제조된 PIBSI-TETA 대신에 수평균분자량(Mn)이 1,000인 PIBSI-TETA를 사용하였다는 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 8ml의 백색 잉크를 얻었다. 백색 잉크의 농도는 0.280g/ml이었다.
흑색 잉크의 제조
(1) 제조예 4
바인더 수지인 폴리에스테르(Mn: 6,000)을 제1 유기용매인 메틸에틸케톤 100ml에 용해시키고, 백색 안료인 카본 블랙 2g을 첨가한 후, 볼밀을 이용하여 T카본 블랙의 부피 평균 입경이 D50=150nm가 되도록 상온에서 분산을 진행시켰다. 이어서, 상기 제1 유기용매에 전하 조절제(오리엔트사, Bontron N07) 2.0g을 용해시키고 제1 유기용매인 메틸에틸케톤 100ml를 더 첨가하여 희석시킨 후, 계면 활성제로서 앞에서 설명한 방법으로 제조된 PIBSI-TETA 0.225g을 첨가함으로써 제1 반응액을 얻었다. 이때, 미량의 고분자 회합이 유도되었다. 상기 제1 반응액 45ml에 제2 유기용매인 이소파라핀계 용매(엑슨 모빌사, Isopar G) 100ml를 첨가한 후, 100rpm으로 교반 중인 반응기에 100ml/min의 속도로 투입함으로써 제2 반응액을 얻었다. 이어서, 이소파라핀계 용매[엑슨 모빌사, Isopar G(비중: 0.75) 또는 Isopar M]와 할로카본계 오일(비중: 1.8)을 혼합하여 비중이 1.35인 혼합액을 얻었다. 상기 혼합액 6ml를 상기 제2 반응액에 첨가하고, 40℃에서 감압 증류하여 상기 제1 유기용매를 제거하고, 상기 제2 유기용매를 부분적으로 제거함으로써 상대적으로 양전하를 띄는 전기영동 입자를 포함하는 흑색 잉크 8ml를 얻었다. 상기 백색 잉크의 농도는 0.269g/ml이었다.
(2) 제조예 5
계면 활성제로 PIBSI-TETA 대신에 앞에서 설명한 방법으로 제조된 PIBSI-TEPA를 사용하였다는 것을 제외하고는 상기 제조예 4와 동일한 방법으로 8ml의 흑색 잉크를 얻었다. 흑색 잉크의 농도는 0.272g/ml이었다.
(3) 제조예 6
바인더 수지로서 음이온성 폴리에스테르 대신에 앞에서 설명한 방법으로 제조된 PS-PIBSI-TETA를 사용하였고, 계면 활성제로서 PIBSI-TETA 대신에 앞에서 설명한 방법으로 제조된 PIBSI-TEPA를 사용하였다는 것을 제외하고는 상기 제조예 4와 동일한 방법으로 8ml의 흑색 잉크를 얻었다. 흑색 잉크의 농도는 0.274g/ml이었다.
(4)비교제조예 2
계면 활성제로 앞에서 설명한 방법으로 제조된 PIBSI-TETA 대신에 수평균분자량(Mn)이 1,000인 PIBSI-TETA를 사용하였다는 것을 제외하고는 상기 제조예 4와 동일한 방법으로 8ml의 흑색 잉크를 얻었다. 흑 잉크의 농도는 0.270g/ml이었다.
위와 같은 방법으로 얻어진 백색 잉크들(제조예 1~3, 비교제조예 1)과 흑색 잉크들(제조예 4~6, 비교제조예 2)의 전기영동 입자들의 입도 분포를 다음의 방법에 의해 각각 측정하였고, 그 측정 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
전기영동 입자의 입도 분포 측정
전기영동 입자를 분산매인 이소파라핀계 용매(엑슨 모빌사, Isopar G)에 0.01g/ml의 농도로 분산시킨 후, 25℃에서 말버른(Malvern)사의 제타시저 나노 제트에스(Zetasizer Nano ZS)를 이용하여 전기영동 입자의 입도 분포를 측정하였다.
제타시저 나노 제트에스(Zetasizer Nano ZS)를 사용할 때, 전기영동 입자와 이소파라핀계 용매의 반사율(reflective index)를 각각 입력하고, 측정각도는 173° 백스캐터(Backscatter)로 설정하였다.
입도 분포(nm)
D10 D50 D90
백색 잉크 제조예 1 164 232 313
제조예 2 179 245 329
제조예 3 170 240 321
비교제조예 1 194 297 478
흑색 잉크 제조예 4 543 728 955
제조예 5 570 749 970
제조예 6 555 736 962
비교제조예 2 410 641 885
전기영동 소자 샘플의 제조
(1) 실시예 1
ITO 투명 전극이 코팅되어 있는 유리에 감광성 필름(코오롱사, KS-8700 DFR)을 라미네이팅한 후, 노광 및 현상 공정을 순차적으로 수행함으로써 격벽을 형성하였다. 이어서, 위 제조예 1의 백색 잉크와 위 제조예 4의 흑색 잉크를 10:1의 부피비로 혼합하여 혼합 잉크를 제조한 후, 이 혼합 잉크를 상기 격벽 사이의 공간으로 주입하였다. 이어서, ITO 투명 전극이 코팅되어 있는 유리로 상기 혼합 잉크가 주입된 공간을 덮고, UV접착제(글루-테크 어드히시브사, DHUV-301)로 외부를 봉합함으로써 전기영동 소자 샘플을 완성하였다.
(2) 실시예 2
위 제조예 2의 백색 잉크와 위 제조예 5의 흑색 잉크를 이용하여 혼합 잉크를 제조하였다는 것을 제외하고는 위 실시예 1과 동일한 방법으로 전기영동 소자 샘플을 완성하였다.
(3) 실시예 3
위 제조예 3의 백색 잉크와 위 제조예 6의 흑색 잉크를 이용하여 혼합 잉크를 제조하였다는 것을 제외하고는 위 실시예 1과 동일한 방법으로 전기영동 소자 샘플을 완성하였다.
(4) 비교실시예
위 비교제조예 1의 백색 잉크와 위 비교제조예 2의 흑색 잉크를 이용하여 혼합 잉크를 제조하였다는 것을 제외하고는 위 실시예 1과 동일한 방법으로 전기영동 소자 샘플을 완성하였다.
위와 같이 제조된 실시예들 및 비교실시예의 전기영동 소자 샘플들의 상온 및 고온에서의 반사율 및 쌍안정성을 다음의 방법들에 의해 각각 측정하였고, 그 측정 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
전기영동 소자 샘플의 반사율 측정
암실 내부에 휘도측정장비(SpectraDuo PR-680), 광원(할로겐 램프), 샘플거치대가 이루는 각도를 45°로 유지한 상태에서 표준 백색 반사판(포토 리서치사, SRS-3)의 반사율을 100%로 기준(reference) 설정한 후 전기영동 소자 샘플에 파워공급기(이엘피사, EEC-P640)로 전압을 인가하면서 각 전압에서의 표준 백색 반사판 대비 반사율을 측정하였다. 각 샘플들에 대하여 상온에서 그리고 고온 보관(70℃, 24시간) 직후 2 번에 걸쳐 반사율을 각각 측정하였다.
전기영동 소자 샘플의 쌍안정성 측정
파워공급기(이엘피사, EEC-P640)를 이용하여 -15V를 350ms 동안 인가하여 전기영동 소자 샘플을 흑색 상태로 전환한 후 파워 공급을 중단시키고 시간의 경과에 따른 반사율을 측정함으로써 흑색 상태의 쌍안정성을 측정하였고, 15V를 350ms 동안 인가하여 전기영동 소자 샘플을 백색 상태로 전환한 후 파워 공급을 중단시키고 시간의 경과에 따른 반사율을 측정함으로써 백색 상태의 쌍안정성을 측정하였다.
상온 고온 보관(70℃, 24시간)
반사율(%) 쌍안정성
(ΔL*@10m)		 반사율(%) 쌍안정성
(ΔL*@10m)
백색 흑색 대조비 백색 흑색 백색 흑색 대조비 백색 흑색
실시예 1 49.7 3.7 13.4:1 0.0 3.3 45.2 3.3 13.7:1 0.0 -0.9
실시예 2 47.4 4.1 11.6:1 1.7 2.9 43.3 4.8 9:1 1.1 0.5
실시예 3 48.2 4.0 12:1 0.3 2.6 44.2 4.8 9.2:1 2.1 0.6
비교
실시예		 49.1 5.6 8.8:1 0.2 0.9 32.7 12.1 2.7:1 6.4 12.9
100: 하부 어레이 110: TFT 기판
120: 화소 전극 210: 격벽
220: 전기영동 매체 221: 절연 유체
222, 223: 전기영동입자 222a, 223a: 발색 입자
222b, 223b: 바인더 수지 222c, 223c: 계면 활성제
230: 실링부 240: 상판

Claims (20)

  1. 발색 입자(color particle);
    상기 발색 입자의 표면에 부착되어 있는 바인더 수지; 및
    상기 바인더 수지와 결합되어 있는 하기의 화학식의 계면 활성제를 포함하는 전기영동 입자:
    화학식:
    Figure pat00010

    여기서, n은 40 내지 100이고, m은 2 내지 6임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지와 상기 계면 활성제는 2차 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전기영동 입자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지와 상기 계면 활성제는 공유 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전기영동 입자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 및 폴리스티렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 입자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 복수개의 반복단위들을 갖고, 상기 반복단위들 중 적어도 하나는 극성 반응기를 갖는 것을 특징으로 하는 전기영동 입자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 극성 반응기는 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 설페이트기, 술포네이트기, 및 이들의 알칼리 금속염들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 전기영동 입자.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 극성 반응기는 아민기, 암모늄기, 이민기, 및 이들의 염들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전기영동 입자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발색 입자는 안료 또는 염료를 포함하되,
    상기 안료는 화이트 안료, 블랙 안료, 블루 안료, 그린 안료, 레드 안료, 옐로우 안료, 또는 마젠타 안료이고,
    상기 염료는 양이온성 염료, 음이온성 염료, 또는 분산성 염료인 것을 특징으로 하는 전기영동 입자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지와 결합된 전하 조절제를 더 포함하며,
    상기 전하 조절제는 양전하 조절제, 음전하 조절제, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기영동 입자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전기영동 입자는 50 내지 3,000 nm의 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 전기영동 입자.
  11. 절연 유체; 및
    상기 절연 유체 내의 전기영동 입자를 포함하되,
    상기 전기영동 입자는,
    발색 입자;
    상기 발색 입자의 표면에 부착되어 있는 바인더 수지; 및
    상기 바인더 수지와 결합되어 있는 하기의 화학식의 계면 활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 매체:
    화학식:
    Figure pat00011

    여기서, n은 40 내지 100이고, m은 2 내지 6임.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 절연 유체는 알코올, 탄화수소계 용매, 이소파라핀계 용매, 및 할로카본계 오일로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 매체.
  13. 제1 반응액을 준비하는 단계 - 여기서, 상기 제1 반응액의 준비는, 제1 유기용매에 바인더 수지를 용해시키는 단계, 상기 제1 유기용매에 발색 입자를 첨가하는 단계, 및 상기 제1 유기용매에 하기의 화학식의 계면 활성제를 첨가하는 단계를 포함함 -;
    상기 제1 반응액에 제2 유기용매를 첨가함으로써 제2 반응액을 제조하는 단계; 및
    상기 제2 반응액으로부터 상기 제1 유기용매를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 매체의 제조방법:
    화학식:
    Figure pat00012

    여기서, n은 40 내지 100이고, m은 2 내지 6임.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 유기용매에 대한 상기 바인더 수지의 용해도는 상기 제1 유기용매에 대한 상기 바인더 수지의 용해도의 10% 이하인 것을 특징으로 하는 전기영동 매체의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 유기용매에 대한 상기 바인더 수지의 용해도는 0.05 g/ml 이상이고,
    상기 제2 유기용매에 대한 상기 바인더 수지의 용해도는 0,005 g/ml 이하인 것을 특징으로 하는 전기영동 매체의 제조방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제2 유기용매에 대한 상기 바인더 수지의 용해도는 상기 제2 유기용매에 대한 상기 계면 활성제의 용해도의 10% 이하인 것을 특징으로 하는 전기영동 매체의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 유기용매에 대한 상기 바인더 수지의 용해도는 0.05 내지 1 g/ml이고,
    상기 제2 유기용매에 대한 상기 바인더 수지의 용해도는 0,005g/ml 이하이며,
    상기 계면 활성제는 상기 제1 및 제2 유기용매들 모두에 대하여 0.05 g/ml 이상의 용해도를 갖는 것을 특징으로 하는 전기영동 매체의 제조방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제1 유기용매는 톨루엔, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸렌 클로라이드, 에틸렌 클로라이드, 및 테트라하이드로퓨란으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 매체의 제조방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 제2 유기용매는 알코올, 탄화수소계 용매, 이소파라핀계 용매, 및 할로카본계 오일로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 매체의 제조방법.
  20. 화소 전극;
    공통 전극; 및
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이의 전기영동 매체를 포함하되,
    상기 전기영동 매체는,
    절연 유체; 및
    상기 절연 유체 내의 전기영동 입자를 포함하고,
    상기 전기영동 입자는,
    발색 입자;
    상기 발색 입자의 표면에 부착되어 있는 바인더 수지; 및
    상기 바인더 수지와 결합되어 있는 하기의 화학식의 계면 활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치:
    화학식:
    Figure pat00013

    여기서, n은 40 내지 100이고, m은 2 내지 6임.
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