KR20150123530A - 전기 영동 슬러리 조성물 및 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법 - Google Patents

전기 영동 슬러리 조성물 및 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150123530A
KR20150123530A KR1020140050020A KR20140050020A KR20150123530A KR 20150123530 A KR20150123530 A KR 20150123530A KR 1020140050020 A KR1020140050020 A KR 1020140050020A KR 20140050020 A KR20140050020 A KR 20140050020A KR 20150123530 A KR20150123530 A KR 20150123530A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrophoretic
particles
polymer
acrylate
electrophoresis
Prior art date
Application number
KR1020140050020A
Other languages
English (en)
Inventor
임동홍
유설아
윤영서
Original Assignee
코오롱인더스트리 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코오롱인더스트리 주식회사 filed Critical 코오롱인더스트리 주식회사
Priority to KR1020140050020A priority Critical patent/KR20150123530A/ko
Publication of KR20150123530A publication Critical patent/KR20150123530A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C08L101/02—Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/166—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect
    • G02F1/167—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect by electrophoresis
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/1675—Constructional details
    • G02F2001/1678—Constructional details characterised by the composition or particle type

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 무기물 입자를 포함하는 코어부; 상기 코어부 상에 형성된 쉘층; 및 상기 쉘층 상에 형성된 보호층을 포함하는 전기 영동 입자와, 상기 영동 입자의 제조 방법과, 상기 전기 영동 입자를 포함하는 전기 영동 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

전기 영동 슬러리 조성물 및 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법{ELECTROPHORESIS SLURRY COMPOSTION AND PREPARATION METHOD OF ELECTROPHORESIS DISPLAY DEVICE}
본 발명은 전기 영동 슬러리 조성물 및 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 우수한 색상 구현력을 가지며 높은 대조비 및 응답 반응 속도를 구현할 수 있고 높은 형태 안정성 및 분산 안정성을 갖는 전기 영동 슬러리 조성물과 보다 간단한 공정을 통하여 우수한 색상 구현력을 가지며 높은 대조비 및 응답 반응 속도를 구현할 수 있는 전기 영동 디스플레이 장치를 제공할 수 있는 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 산업원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 10033294, 연구사업명: 산업소재 산업원천기술 개발사업(화학공정소재), 연구과제명: 저전압/장수명형 전자 잉크 소재 개발].
전자종이(Electronic Paper, Digital Paper)는 E-paper라고도 불리는데, 종이책, 종이신문, 종이잡지처럼 편리하게 휴대하고 필요할 때마다 쉽게 꺼내 볼 수 있고 메모도 할 수 있어 종이 역할을 할 수 있는 전자장치를 말한다.
이러한 전자종이는 전기 영동 디스플레이의 형태를 띌 수 있는데, 이러한 전기 영동 디스플레이는 유연하여 구부릴 수 있다는 장점을 가질 뿐 아니라, 기존의 평면 디스플레이 등에 비해 생산단가가 훨씬 저렴하며 별도의 배경조명 등이 필요하지 않으므로 에너지 효율도 월등히 앞선다. 이러한 전자종이는 매우 선명하고 시야각이 넓으며 전원이 없더라도 글씨가 완전히 사라지지 않는 메모리 기능도 가질 수 있다.
이러한 큰 장점으로 인하여, 전자종이는 종이와 같은 면과 움직이는 일러스트레이션을 갖는 전자서적, 자체 갱신성 신문, 이동 전화 등을 위한 재사용 가능한 종이 디스플레이, 폐기 가능한 TV 스크린 및 전자 벽지 등 실로 광대한 분야에 응용될 수 있으며 거대한 잠재 시장을 가지고 있다. 전자종이를 구현 방법에 따라 나누어 보면, 대표적으로 전기 영동(Electrophoresis) 방식, 액정(Liquid crystal) 방식, 토너(QR-LPD) 방식, 미세전자제어기술(MEMS)방식 등이 있다. 이들 중 전기 영동 방식은 유전성 용매 내에서 부유하는 대전 안료 입자들의 전기 영동 현상에 기초한 것으로서, 서로 대향하는 전극 사이에 전압차가 가해지면 인력에 의해서 대전 안료 입자가 반대되는 극을 지니는 전극으로 이동함으로서 색 또는 명암을 표현하게 된다.
이러한 전기 영동 디스플레이들 중, 가장 상용화에 근접한 기술은 마이크로캡슐(Micro-capsule)형 전기 영동 디스플레이와 마이크로컵(Micro-cup)형 전기 영동 디스플레이로서, 이들은 색채의 표시소자로 입자(Particle)를 사용한다. 마이크로캡슐형 전기 영동 디스플레이는 전기 영동 입자와 유동 유체 등을 포함하는 분산액을 마이크로캡슐화하여 대향하는 전극 사이에 배치하는 방식의 디스플레이 장치이고, 마이크로컵형 전기 영동 디스플레이는 대향하는 전극 사이에 격벽으로 정의되는 오목부 유닛이 형성되고 여기에 전기 영동 입자 또는 전기 영동 입자 슬러리가 봉입된 형태의 디스플레이 장치이다.
이전에 알려진 전기 영동 디스플레이 장치는 다양한 분야에 실제 적용될 수 있을 정도의 색상 구현력 또는 대조비 등을 갖지 못하였으며, 구동 전압에 대한 반응성 또는 구동 전압 소거시에 잔상을 적절히 유지할 수 있는 능력을 충분히 확보하지 못하였다.
또한, 전기 영동 디스플레이 장치에서, 전기 영동 입자는 유동 유체 상에 분산되어 있는 상태로 사용되는 것이 일반적인데, 이전에 알려진 전기 영동 입자는 유동 유체 상에 안정적으로 분산되지 못하여 뭉치기도 하였다. 또한, 이전의 전기 영동 입자는 유동 유체에 일부 용해되거나 유동 유체를 일부 흡수하여 팽윤되어, 입자 자체의 물성이나 진비중 등이 변화하였고, 이에 따라 전기 영동 디스플레이 장치의 대조비나 응답 반응 속도를 저하시키기도 하였다.
전기 영동 디스플레이 장치의 제조 공정에서 마이크로캡슐형의 경우 전기 영동 입자를 캡슐화하는 공정, 마이크로컵형의 경우 마이크로컵을 제조하는 공정 등이 있어 경제적 효율성이 낮아지는 경향이 있었다.
본 발명은 우수한 색상 구현력을 가지며 높은 대조비 및 응답 반응 속도를 구현할 수 있는 전기 영동 디스플레이 장치를 제공할 수 있으며 높은 형태 안정성 및 분산 안정성을 갖는 전기 영동 슬러리 조성물을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 보다 간단한 공정을 통하여 우수한 색상 구현력을 가지며 높은 대조비 및 응답 반응 속도를 구현할 수 있는 전기 영동 디스플레이 장치를 제공할 수 있는 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서에서, 전기 영동 입자; (메타)아크릴레이트기, 비닐기, 에폭시기 및 우레탄기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 광반응성 작용기를 1이상 포함한 광경화성 고분자 화합물; 및 유동 유체를 포함하는 전기 영동 슬러리 조성물이 제공된다.
또한, 본 명세서에서, 2개의 기판 사이에 형성된 전기 영동부에 상기 전기 영동 슬러리 조성물을 주입하는 단계; 및 상기 2개의 기판 중 적어도 어느 한쪽의 방향에서 포토마스크를 통하여 자외선을 조사하는 단계;를 포함하는, 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법이 제공된다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 전기 영동 슬러리 조성물 및 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에서, '전기 영동 입자'라 함은 일정한 대전 특성을 가질 수 있고, 특정의 전압이 가해지는 전극 사이에서 인력에 의해서 반대로 대전된 전극으로 이동하여 색 또는 명암을 표현할 수 있는 입자를 의미한다.
또한, '전기 영동 슬러리'는 유동 유체 내에 일정한 성분(예를 들어, 전기 영동 입자 또는 유동 유체 등)을 포함하고, 특정의 구동 전압 하에서 상기 성분들이 일정한 반응 또는 구동을 할 수 있는 분산상의 물질을 의미한다.
발명의 일 구현예에 따르면, 전기 영동 입자; (메타)아크릴레이트기, 비닐기, 에폭시기 및 우레탄기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 광반응성 작용기를 1이상 포함한 광경화성 고분자 화합물; 및 유동 유체를 포함하는 전기 영동 슬러리 조성물이 제공될 수 있다.
본 발명자들은, 상기 전기 영동 입자, 광경화성 고분자 화합물 및 유동 유체를 포함하는 전기 영동 슬러리 조성물를 사용하면 우수한 색상 구현력을 가지며 높은 대조비 및 응답 반응 속도를 구현할 수 있는 전기 영동 디스플레이 장치가 제공될 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
이전에 알려진 전기 영동 디스플레이 장치 제조 과정에서는 최종 제품의 신뢰성이나 성능을 향상시키기 위하여 전기 영동부 또는 마이크로컵의 형상이나 크기를 정밀하게 조정하는 과정이 필요하였으며, 이에 따라 다단의 공정이나 추가적인 제조 장치/단계의 적용이 필요로 하였다.
이에 반하여, 후술하는 일 구현예의 제조 방법에 나타난 바와 같이, 상기 전기 영동 슬러리 조성물이 상기 광경화성 고분자 화합물을 포함함에 따라서, 전기 영동 디스플레이 장치 제조 과정에서 전기 영동부를 형성하는 공정을 추가적으로 구성하지 않고도, 소정의 패턴이 형성된 포토마스크를 이용한 광조사 단계만으로도 전기 영동부에 적정한 크기 및 형상을 갖는 단위 셀을 형성할 수 있다.
상기 광경화성 고분자는 (메타)아크릴레이트기, 비닐기, 에폭시기 및 우레탄기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 광반응성 작용기를 1이상 포함한 고분자 화합물을 포함한다. 상기 광반응성 작용기를 1이상 포함한 고분자 화합물은 포토마스크를 통하여 조사되는 자외선으로 인하여 광경화가 일어날 수 있으며, 이에 따라 상기 전기 영동 슬러리 조성물이 위치하는 전기 영동부 내에 소정의 형상 및 크기를 갖는 격벽이 형성될 수 있게 한다.
상기 (메타)아크릴레이트기는 (메트)아크릴레이트기 아크릴레이트기를 모두 포함하는 의미이다.
상기 광경화성 고분자 화합물의 구체적인 예로, (메타)아크릴레이트계 고분자, 우레탄계 고분자, 우레탄 (메타)아크릴레이트계 고분자, 실리콘계 고분자, 에폭시계 고분자 및 티올-엔(thiol-ene)계 고분자, 이들의 2종 이상의 혼합물 또는 이들의 2종 이상의 공중합체를 들 수 있다.
상기 광경화성 고분자 화합물의 상용 제품의 예로는 NOA제품군 (Norland사, 60, 61, 63, 65, 68, 68T, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 78, 81, 83H, 84, 85, 85V, 86, 86H, 87, 88, 89)을 들 수 있으나, 구체적인 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광경화성 고분자 화합물은 5,000 내지 500,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 광경화성 고분자 화합물의 중량평균분자량이 너무 작으며, 상기 전기 영동 슬러리 조성물을 이용하여 형성되는 전기 영동부의 격벽의 기계적 강도가 충분하지 않거나 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 과정에서 상기 격벽의 형상이나 크기 조절이 용이하지 않을 수 있다. 상기 광경화성 고분자 화합물의 중량평균분자량이 너무 크면, 상기 전기 영동 슬러리 조성물에 포함되는 성분들간의 상용성 또는 분산성이 저하될 수 있으며, 상기 전기 영동 슬러리를 이용하는 전기 영동 디스플레이 장치의 성능이 저하될 수 있다.
상기 일 구현예의 전기 영동 슬러리 조성물은 상기 전기 영동 입자 20 내지 80중량%; 상기 광경화성 고분자 화합물 1 내지 50중량%; 및 잔량의 상기 유동 유체를 포함할 수 있다.
상기 일 구현예의 전기 영동 슬러리 조성물 중, 상기 광경화성 고분자 화합물은 1 내지 50중량%, 또는 5 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 상기 광경화성 고분자 화합물의 함량이 너무 작으면, 상기 전기 영동 슬러리 조성물이 위치하게 되는 전기 영동부 내에서 격벽이 형성되기 어려울 수 있다. 또한, 상기 광경화성 고분자 화합물의 함량이 너무 크면, 자외선 조사에 따라서 격벽을 형성하기 위한 성분 이외로 광경화물이 발생하여 전기 영동 디스플레이 장치의 성능이 저하될 수 있다.
한편, 상기 전기 영동 입자는 TiO2, MgO, ZnO, CaO 또는 ZrO2을 포함한 금속 무기 입자 또는 이들의 유기 화합물을 포함하는 백색 입자; 산화철, CrCu 및 Carbon Balck을 포함하는 유색 입자; 및 백색 또는 유색의 무기물 입자가 표면에 결합되고, 아크릴레이트계 반복 단위 또는 비닐계 반복 단위를 포함하는 고분자 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 전기 영동 입자의 크기에는 별 다른 제한이 없으나, 이의 평균 입경이 수백 나노미터에서 서브마이크론(submicron)이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 100㎚내지 100㎛ 의 평균 입경을 가질 수 있다.
또한, 상기 전기 영동 입자는 전기 영동 슬러리 또는 전기 영동 디스플레이 장치의 특성 등에 따라서 적절한 범위의 평균 전위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 -200mV내지 +200mV의 평균 전위를 가질 수 있다.
상기 전기 영동 입자는 상기 유동 유체에 의하여 팽윤되거나 연화되지 않아야 하며, 화학적으로 안정하여야 한다. 그리고, 상기 전기 영동 슬러리는 전기영동 디스플레이 장치의 통상적인 작동 조건 하에서 침강, 엉김, 또는 응집에 대해 안정해야 한다.
상기 전기 영동 입자는 전기영동 디스플레이 장치에서 구현하고자 하는 색상 또는 명암 특성 등에 따라서 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 백색의 전기 영동 입자를 적용하고자 하는 경우에는 TiO2, MgO, ZnO, CaO, ZrO2등의 금속 무기 입자 또는 이들의 유기 화합물 등을 사용할 수 있으며, 유색 전기 영동 입자를 사용하는 경우에는 산화철, CrCu, Carbon Balck 등의 유기 또는 무기 안료를 사용할 수 있다.
또한, 상기 전기 영동 입자는 아크릴레이트계 반복 단위 또는 비닐계 반복 단위를 포함하는 코어부 및 이러한 코어부 표면에 결합된 백색 또는 유색의 무기물 입자를 포함하는 고분자 입자를 포함할 수도 있다.
상기 코어부 표면에 결합된 백색 무기물 입자는 티타늄 산화물, 마그네슘 산화물, 아연 산화물, 칼슘 산화물, 지르코늄 산화물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 코어부 표면에 결합된 유색 무기물 입자는, 산화철, CrCu 또는 Carbon Balck 의 금속 화합물이나, 프탈로시아닌 (phthalocyanine) 블루, 프탈로시아닌 그린, 디아릴리드 (diarylide) 옐로우, 디아릴리드 AAOT 옐로우, 및 퀸아크리돈 (quinacridone), 아조(azo), 로다민 (rhodamine), 페릴렌 (perylene) 안료 시리즈 또는 Hansa yellow G 입자의 유색 안료 화합물을 포함할 수 있다.
상기 전기 영동 입자는 유색 안료로 착색 될 수 있는데, 이러한 유색 안료의 구체적인 예로는 프탈로시아닌 (phthalocyanine) 블루, 프탈로시아닌 그린, 디아릴리드 (diarylide) 옐로우, 디아릴리드 AAOT 옐로우, 및 퀸아크리돈 (quinacridone), 아조(azo), 로다민 (rhodamine), 페릴렌 (perylene) 안료 시리즈, Hansa yellow G 입자 등이 있다. 다만, 전기 영동 입자의 착색에 사용되는 유색 안료의 예는 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 유동 유체에 불용성이며 전기 영동 입자의 착색에 사용되는 것으로 알려진 것이면 별 다른 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 전기 영동 입자는 전체 조성물 중 20 내지 80중량% 또는 50 내지 70 중량%로 포함될 수 있다. 상기 전기 영동 입자의 함량이 너무 작으면 텍스트 또는 이미지 형성이 용이하지 않거나 구동 특성이 저하될 수 있고 입자에 의한 반사 효과로 감소로 대조비가 저하될 수 있다. 또한, 상기 전기 영동 입자의 함량이 너무 크면 전기 영동 슬러리의 점도가 크게 상승하거나 전기 영동 입자의 유동성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 전기 영동 입자는 무기물 입자를 포함하는 코어부; 아크릴레이트계 또는 비닐계 반복 단위와 다관능성 아크릴레이트계 반복 단위를 포함한 제1고분자 화합물을 포함하고, 상기 코어부 상에 형성된 쉘층; 및 아크릴레이트계 또는 비닐계 반복 단위와 다관능성 방향족 비닐계 반복단위를 포함한 제2고분자 화합물을 포함하고, 상기 쉘층 상에 형성된 보호층;을 포함할 수도 있다.
상기 무기물 코어와, 특정한 구조의 고분자를 포함한 쉘층, 또 다른 특정한 구조의 고분자를 포함한 보호층을 포함한 전기 영동 입자가, 전기 영동 슬러리의 유동 유체 내에서 높은 분산 안정성을 가지면서도, 유동 유체와 반응하거나 용해되지 않아서 입자의 형태 또는 비중이 일정하게 유지될 수 있으며, 또한 이를 사용한 전기 영동 디스플레이 장치가 우수한 색상 구현력, 높은 대조비 및 응답 반응 속도를 구현할 수 있다.
상기 전기 영동 입자에 포함되는 상술한 특정한 쉘층과 보호층 각각은 안정적이고 견고한 구조를 가질 뿐만 아니라, 이들이 순차적으로 적층된 상태에서 서로 결합 또는 가교됨으로서 보다 향상된 기계적 물성, 형태 안정성 및 내용제성을 갖는 외부막 또는 표면층을 형성할 수 있다. 즉, 상기 쉘층과 보호층은 각각 단독으로 상기 코어부 표면에 형성되어 있을 때보다, 상기 전기 영동 입자에서와 같이 순차적으로 적층 및 결합되어 있을 때 보다 높은 형태 안정성 및 내용제성을 나타낼 수 있으며, 이에 따라 상기 전기 영동 입자는 유동 유체에 용해되지 않으며 유동 유체와 반응하여 팽윤(swelling)되지 않을 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 전기 영동 입자는 상기 보호층의 특징적인 구조로 인하여 유동 유체 내에서 입자들의 뭉침 없이 안정적으로 분산될 수 있다.
구체적으로, 상기 보호층에 포함되는 제2고분자 화합물은 아크릴레이트계 또는 비닐계 반복 단위와 더불어 다관능성 방향족 비닐계 반복단위를 포함함에 따라서, 상기 전기 영동 입자는 우수한 형태 안정성 및 높은 내용제성을 가질 수 있다. 특히, 후술하는 바와 같이, 상기 다관능성 방향족 비닐계 반복 단위는 2이상의 비닐기를 포함하는 방향족 화합물의 잔기일 수 있는데, 상기 잔기에 포함되는 비닐기와 방향족 부위로 인하여 상기 제2고분자 화합물은 보다 견고한 가교 결합 및 가교 구조를 형성할 수 있고, 상기 쉘층과도 보다 견고하게 결합 또는 가교될 수 있다.
상기 전기 영동 입자가 상술한 특징을 가져서 우수한 형태 안정성 및 높은 내용제성을 나타내기 때문에, 20cP이하의 점도를 갖는 용매에 상기 전기 영동 입자를 첨가하였을 때 상기 용매의 점도 변화율은 10% 이하, 바람직하게는 5%이하일 수 있다. 즉, 상기 전기 영동 입자는 유동 유체에 용해되지 않으며 유동 유체와 반응하여 팽윤(swelling)되지 않기 때문에, 유체 단독일 때의 점도와 입자 첨가 후의 유체 점도 값이 실질적으로 큰 차이가 없다. 즉, 상기 전기 영동 입자는 유동 유체에 크게 용해되지 않으며 유동 유체와 반응하여 팽윤(swelling)되지 않기 때문에, 20cP이하의 점도를 갖는 용매 단독일 때의 점도와 상기 전기 영동 입자 첨가 후의 용매의 점도 값이 실질적으로 큰 차이가 없다.
상기 전기 영동 입자는 낮은 비중값, 예를 들어, 1.60 g/cm3 이하의 진비중, 바람직하게는 0.8 내지 1.5 g/cm3의 진비중을 가질 수 있다. 상기 진비중은 겉보기 비중이 아닌 물질 자체의 비중값을 의미하며, 구체적으로 입자간 공극 또는 입자내 pore도 반영된 물질 자체의 비중 값으로서, 밀폐된 챔버에 비활성 가스를 주입하여 압력 변화를 환산한 값으로부터 측정될 수 있다.
이전에는 전기 영동 입자 슬러리의 비중을 낮추기 위하여 비중 조절제 또는 할로겐계 용매 등을 사용하였으나, 이러한 방법에 따르면 전기 영동 입자 표면 상에 형성되는 전기적 이중층(electrical double layer)의 특성 및 입자의 전기 영동 특성 자체를 저하시키는 문제점이 있었다. 이에 반하여, 상기 전기 영동 입자는 상술한 낮은 진비중 값을 가지며, 이에 따라 이전의 비중 조절제 또는 할로겐계 용매 등을 사용하지 않고도 전기 영동 입자 슬러리의 비중을 낮출 수 있다.
한편, 상기 무기물 입자를 포함하는 코어부의 최대 직경은 30㎚ 내지 1㎛, 바람직하게는 100㎚ 내지 800㎚일 수 있다. 상기 코어부의 직경이 너무 크면 입자 유동 속도가 저하되거나 상기 전기 영동 입자를 이용한 디스플레이 장치의 화소가 떨어질 수 있으며, 상기 코어부의 직경이 너무 작으면 대조비가 크게 저하될 수 있다.
상기 코어부에 포함되는 무기물 입자는, 티타늄 산화물, 마그네슘 산화물, 아연 산화물, 칼슘 산화물, 지르코늄 산화물, 산화철, CrCu, 카본블랙, 프탈로시아닌 (phthalocyanine) 블루, 프탈로시아닌 그린, 디아릴리드 (diarylide) 옐로우, 디아릴리드 AAOT 옐로우, 및 퀸아크리돈 (quinacridone), 아조(azo), 로다민 (rhodamine), 페릴렌 (perylene) 안료 시리즈, Hansa yellow G 입자 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 보다 바람직하게는 백색의 대전입자를 적용하고자 하는 경우에는 TiO2, MgO등의 금속 무기 입자 또는 이들의 유기 화합물 등을 사용할 수 있으며, 유색 전기 영동 입자를 사용하는 경우에는 CuCr, Carbon Black 등의 유기 또는 무기 안료를 사용할 수 있다.
한편, 상기 쉘층은 상기 코어부 상에 형성될 수 있으며, 이러한 쉘층은 1㎚ 내지 15㎛, 바람직하게는 25㎚ 내지 1㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 쉘층의 두께가 너무 크면 대조비가 저하될 수 있으며, 상기 쉘층의 두께가 너무 작으면 입자의 밀도가 높아 쌍안정성(bistability)이 유지되지 않을 수 있다.
상기 쉘층은 상기 제1고분자 화합물을 포함할 수 있으며, 이러한 제1고분자 화합물을 아크릴레이트계 반복 단위 또는 비닐계 반복 단위를 포함할 수 있다. 상기 제1고분자 화합물 100중량부에는 상기 아크릴레이트계 반복 단위 또는 비닐계 반복 단위가 50 내지 99중량부로 포함될 수 있다.
상기 제1고분자 화합물에 포함되는 아크릴레이트계 반복 단위는 하기 화학식1의 반복단위를 포함할 수 있으며, 상기 제1고분자 화합물에 포함되는 비닐계 반복 단위는 하기 화학식2의 반복단위를 포함할 수 있다.
[화학식1]
Figure pat00001
[화학식2]
Figure pat00002
상기 화학식 1 또는 2에서, R1은 각각 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 7내지 30의 알킬아릴기, 탄소수 7 내지 30의 아릴알킬기, 탄소수 4 내지 20의 사이클로알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알킬기가 치환 또는 비치환된 아마이드기 및 탄소수 1 내지 20의 알콕시카르보닐기이고, R2는 각각 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.
그리고, 바람직하게는 상기 화학식 1 또는 2에서, 상기 R1은 각각 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 10의 아릴기, 탄소수 5 내지 10의 사이클로알킬기 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기가 치환 또는 비치환된 아마이드기일 수 있고, 상기 R2는 각각 수소 또는 메틸기일 수 있다.
상기 제1고분자 화합물은 상기 아크릴레이트계 또는 비닐계 반복 단위와 함께 다관능성 아크릴레이트계 반복 단위를 포함할 수 있다. 상기 다관능성 아크릴레이트계 반복 단위를 포함함에 따라서, 상기 쉘층에 포함되는 제1고분자 화합물들 간의 가교 결합이 증가되고, 상기 쉘층의 가교 밀도가 높아질 수 있다.
이러한 다관능성 아크릴레이트계 반복 단위는 상기 제1고분자 화합물 100중량부에 대하여 1 내지 50중량부, 바람직하게는 3 내지 20중량부로 포함될 수 있다. 상기 다관능성 아크릴레이트계 반복 단위의 함량이 너무 작으면 상기 쉘층이 충분한 가교 밀도나 향상된 경도 특성을 갖기 어려울 수 있으며, 상기 함량이 너무 크면 상기 쉘층이 불균일한 물성을 갖거나 자체 물성이 저하될 수 있다.
상기 다관능성 아크릴레이트계 반복 단위는 2이상의 아크릴레이트기(acrylate) 또는 메타크릴레이트(methacrylate)기를 포함한 화합물의 잔기를 포함할 수 있다.
본 명세서에서, '잔기'는 특정한 화합물이 화학 반응에 참여하였을 때, 그 화학 반응의 결과물에 포함되고 상기 특정 화합물로부터 유래한 일정한 부분 또는 단위를 의미한다. 예를 들어, 상기 '2이상의 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기를 포함한 화합물의 잔기'는 아크릴레이트계 단량체 또는 비닐계 단량체와 2이상의 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기를 포함한 화합물 등이 반응하여 형성되는 제1고분자 화합물에 포함되는 반복 단위 중, 상기 2이상의 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기를 포함한 화합물로부터 유래한 반복단위를 의미한다.
상기 2이상의 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기를 포함한 화합물의 구체적인 예로는, 1,2-에탄디올 디아크릴레이트, 1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,5-펜탄디올 디아크릴레이트, 네오펜틸 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 부틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 및 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트를 들 수 있다. 즉, 상기 제1고분자 화합물에 포함된 다관능성 아크릴레이트계 반복 단위는 상기 화합물들의 잔기를 포함할 수 있다.
한편, 상기 보호층은 상기 제2고분자 화합물을 포함할 수 있으며, 이러한 제2고분자 화합물을 아크릴레이트계 반복 단위 또는 비닐계 반복 단위를 포함할 수 있다. 상기 제2고분자 화합물 100중량부에는 상기 아크릴레이트계 반복 단위 또는 비닐계 반복 단위가 50 내지 99중량부로 포함될 수 있다.
상기 제2고분자 화합물도 아크릴레이트계 반복 단위 또는 비닐계 반복 단위를 포함할 수 있으며, 상기 아크릴레이트계 반복 단위는 상기 화학식1의 반복단위를 포함할 수 있으며 상기 비닐계 반복 단위는 상기 화학식2의 반복단위를 포함할 수 있다.
상기 제2고분자 화합물은 상기 아크릴레이트계 또는 비닐계 반복 단위와 함께 다관능성 방향족 비닐계 반복단위를 포함할 수 있으며, 상기 다관능성 방향족 비닐계 반복단위는 2이상의 비닐기를 포함하는 방향족 화합물의 잔기일 수 있다. 상기 2이상의 비닐기를 포함하는 방향족 화합물은 방향족(aromatic) 그룹 또는 작용기를 화합물 내부에 포함하고 2이상의 비닐기가 도입된 화합물을 의미한다. 구체적으로, 상기 2이상의 비닐기를 포함하는 방향족 화합물은 디비닐벤젠(Divinyl benzene), 비스(비닐 페닐)에탄(bis-(vinyl phenyl) ethane) 또는 트리알릴시아누레이트(Triallylcyanurate)일 수 있으며, 바람직하게는 디비닐벤젠(Divinyl benzene)일 수 있다.
상기 제2고분자 화합물이 상기 다관능성 방향족 비닐계 반복단위를 포함함에 따라서, 상기 보호층에 포함되는 제2고분자 화합물들 간의 가교 결합이 증가되고, 상기 보호층의 가교 밀도가 높아질 수 있다. 특히, 상기 다관능성 방향족 비닐계 반복단위를 포함하는 제2고분자 화합물은 상술한 제1고분자 화합물에 비하여 보다 견고한 가교 결합 및 가교 구조를 형성할 수 있으며, 이에 따라 상기 전기 영동 입자는 표면에 높은 우수한 형태 안정성 및 높은 내용제성을 갖는 보호층을 형성할 수 있다.
이러한 다관능성 방향족 비닐계 반복단위는 상기 제2고분자 화합물 100중량부에 대하여 1 내지 50중량부, 바람직하게는 3 내지 20중량부로 포함될 수 있다. 상기 다관능성 방향족 비닐계 반복단위의 함량이 너무 작으면 상기 보호층이 충분한 가교 밀도나 향상된 경도 특성을 갖기 어려울 수 있고, 충분한 형태 안정성 및 높은 내용제성을 확보하지 못할 수 있다. 또한, 상기 다관능성 방향족 비닐계 반복단위의 함량이 너무 크면, 상기 보호층이 불균일한 물성을 갖거나 자체 물성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 쉘층 또는 보호층은 미량의 분산 안정제 또는 중합 개시제를 더 포함할 수도 있다. 이러한 분산 안정제는 상기 전기 영동 입자의 제조 시 무기물 입자 등이 분산되는 용매에 첨가되어 각각의 성분들이 안정하게 분산될 수 있게 하며, 유화 단계에서 각각의 성분들이 서로 응집하는 현상을 방지하거나 중합 단계에서 발생할 수 있는 중합 응집물의 발생을 최소화 할 수 있다. 다만, 이러한 분산 안정제 또는 중합 개시제는 전기 영동 입자의 제조 과정에서 세정 단계 등을 통하여 제거되기 때문에, 상기 코어부에는 미량으로 존재할 수 있다. 상기 분산 안정제 및 중합 개시제의 의 구체적인 예는 후술하는 바와 같다.
상술한 바와 같이, 상기 쉘층과 보호층은 순차적으로 적층된 상태에서 서로 결합 또는 가교됨으로서 보다 향상된 기계적 물성, 형태 안정성 및 내용제성을 가질 수 있다. 구체적으로 상기 제1고분자 화합물과 제2고분자 화합물이 서로 반응 또는 가교됨으로서, 상기 전기 영동 입자가 유동 유체에 용해되지 않으며 유동 유체와 반응하여 팽윤(swelling)되지 않으며, 유동 유체 내에서 입자들의 뭉침 없이 안정적으로 분산될 수 있다.
상기 제1고분자 화합물 및 제2고분자 화합물은 각각 10,000 내지 200,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다.
상기 유동 유체로는 20cP이하의 점도를 갖는 용매를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 20cP이하의 점도를 갖는 탄화수소계 용제를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 유동 유체로는 2 내지 30의 유전 상수를 갖는 용매를 사용할 수 있다. 이러한 유동 유체의 예로는 데카하이드로나프탈렌 (DECALIN), 5-에틸리덴-2-노르보르넨, 지방유, 파라핀유(Isopar G, Isopar L, Isopar M 등) 등의 하이드로카본; 톨루엔, 크실렌, 페닐크실릴에탄, 도데실벤젠 및 알킬나프탈렌 등의 방향족 하이드로카본; 퍼플루오르데칼린, 퍼플루오르톨루엔, 퍼플루오르크실렌, 디클로로벤조트리플루오라이드, 3,4,5-트리클로로벤조트리플루오라이드, 클로로펜타플루오르-벤젠, 디클로로노네인, 펜타클로로벤젠 등의 할로겐화 용매; 퍼플루오르 용매; 퍼플루오르폴리알킬에테르와 같은 폴리머들을 함유하는 저분자량 할로겐 용매 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 유동 유체는 전기영동 디스플레이 장치의 특성에 따라 투명, 반투명 또는 유색일 수 있으며, 반투명 또는 유색의 유동 유체의 경우 염료에 의해 착색될 수 있다. 유동 유체의 착색에 사용되는 염료로는 대전 입자 슬러리에 사용될 수 있는 것으로 알려진 것이면 별 다른 제한 없이 사용할 수 있으나, 비이온성 아조(non-ionic azo) 염료, 안트라퀴논(anthraquinone) 염료 또는 플루오로화(fluorinated) 염료 등이나, 프탈로시아닌 (phthalocyanine) 블루, 프탈로시아닌 그린, 디아릴리드 (diarylide) 옐로우, 디아릴리드 AAOT 옐로우, 및 퀸아크리돈 (quinacridone), 아조(azo), 로다민 (rhodamine), 페릴렌 (perylene) 안료 시리즈, Hansa yellow G 입자, 카본 블랙 등을 사용할 수 있다.
상기 유동 유체는 상술한 전기 영동 슬러리 조성물에 포함되는 성분의 양을 고려하여 적절한 함량으로 사용될 수 있으며, 추가적인 첨가제의 사용에 따라서도 함량 범위가 적절히 변경될 수 있다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 2개의 기판 사이에 형성된 전기 영동부에 제1항의 전기 영동 슬러리 조성물을 주입하는 단계; 및 상기 2개의 기판 중 적어도 어느 한쪽의 방향에서 포토마스크를 통하여 자외선을 조사하는 단계;를 포함하는, 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법이 제공될 수 있다.
이전에 알려진 전기 영동 디스플레이 장치 제조 과정에서는 최종 제품의 신뢰성이나 성능을 향상시키기 위하여 전기 영동부 또는 마이크로컵의 형상이나 크기를 정밀하게 조정하는 과정이 필요하였으며, 이에 따라 다단의 공정이나 추가적인 제조 장치/단계의 적용이 필요로 하였다.
이에 반하여, 상술한 일 구현예의 전기 영동 슬러리 조성물이 상기 광경화성 고분자 화합물을 포함함에 따라서, 2개의 기판 사이에 형성된 전기 영동부에 상기 전기 영동 슬러리 조성물을 주입한 이후, 상기 2개의 기판 중 적어도 어느 한쪽의 방향에서 포토마스크를 통하여 자외선을 조사함으로서, 상기 전기 영동부 내에 소정의 형상 및 크기를 갖는 격벽을 형성할 수 있다. 즉, 상기 구현의 제조 방법에 따르면, 전기 영동 디스플레이 장치 제조 과정에서 전기 영동부를 형성하는 공정을 추가적으로 구성하지 않고도, 소정의 패턴이 형성된 포토마스크를 이용한 광조사 단계만으로도 전기 영동부에 적정한 크기 및 형상을 갖는 단위 셀을 형성할 수 있다.
상기 포토마스크는 전기 영동부에 형성되는 단위 셀의 크기 및 형상이나 격벽의 크기 및 형상 등을 고려하여 소정의 크기나 형상을 갖는 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 포토마스크에는 4㎛ 내지 50㎛의 선폭 및 10㎛ 내지 500㎛의 선간격을 갖는 패턴이 형성될 수 있다. 또한, 상기 격벽의 높이가 크게 제한 되는 것은 아니지만, 예를 들어 1㎛ 내지 100㎛, 또는2㎛ 내지 50㎛일 수 있다.
상기 자외선 조사 방법은 통상적으로 알려진 광경화성 고분자 화합물의 광경화 과정에서 사용될 수 있는 방법 및 장치를 별 다른 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 조사되는 자외선은 500 mJ/㎠ 내지 20,000 mJ/㎠의 강도를 가질 수 있다.
상기 자외선 조사는 최종 제조되는 전기 영동 디스플레이 장치의 형상이나 성능, 또는 전기 영동부에 형성되는 단위 셀의 크기 및 형상이나 격벽의 크기 및 형상 등을 고려하여 상기 2개의 기판 중 어느 한쪽의 기판 방향 또는 양쪽 기판 방향으로부터 자외선을 조사할 수 있다.
한편, 상기 전기 영동 슬러리 조성물에 관한 구체적인 내용은 상기 일 구현예의 전기 영동 슬러리 조성물에 관하여 상술한 바와 같다.
상기 '기판'은 전기 영동부를 포함하는 전기 영동 디스플레이 장치 내부의 양면, 예를 들어 상/하부면을 구성하는 기재면을 의미한다. 이러한 기판은 다양한 종류의 층 또는 구조물 또는 전기 영동을 위한 전극 등이 기판의 일면에 형성되거나 내부에 포함될 수 있다.
이에 따라, 상기 기판은 기재층, 전도성 기재층 또는 전극층 등을 포함할 수 있다. 상기 기재층으로는 디스플레이 소자의 기재 또는 기판으로 사용할 수 있는 것으로 알려진 것이면 별 다른 제한 없이 적용할 수 있고, 예를 들어 열가소성 또는 열경화성 수지를 사용하거나, PET, PAN, PI 또는 Glass 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 전도성 기재층은 디스플레이 소자에 통상적으로 사용되는 것으로 알려지는 전도성 소재를 별 다른 제한 없이 포함할 수 있으며, 예를 들어 CNT, 전도성 고분자 등을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 전극층에는 디스플레이 소자에 사용될 수 있는 것으로 알려진 전극 물질을 별 다른 제한 없이 사용할 수 있으나, 양 기판에 포함된 전극 물질 중 적어도 하나는 투명 전극 물질, 예를 들어, ITO, SnO2, ZnO 또는 IZO(Indi㎛ Zinc Oxide) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 전기 영동부는 서로 대향하는 기판 사이에 전압차가 가해지면 인력에 의해서 전기 영동 입자들이 전극으로 이동하여 색 또는 명암을 구현하는 부분을 의미한다. 상기 전기 영동부는 유동 매질과 유동 매질 내에서 부유하는 상기 전기 영동 입자를 포함할 수 있다.
상기 전기 영동부의 형태 또는 구조는 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 마이크로컵의 구조를 포함할 수 있다. 상기 ?뗌謙㈆匡?은 전기영동 디스플레이 장치 내부에 형성된 컵 형상의 오목부를 의미하며, 예를 들어 서로 대향하는 2개의 전극과 상기 전극 사이에 형성된 격벽으로 둘러싸인 공간을 의미할 수 있다.
상기 마이크로컵은 전기 영동부에 형성되는 격벽에 의하여 크기 및 형태가 정의될 수 있으며, 제조되는 전기 영동 디스플레이 장치의 특성 및 크기 등에 따라 적절히 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 격벽은 10 내지 500㎛의 높이 및 2 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있고, 직사각형, 정사각형, 사다리꼴 등의 다양한 모양의 단면을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 마이크로컵은 원형, 삼각형, 사각형, 직사각형, 타원형 또는 다양한 다각형 등의 평면 모양을 가질 수 있다.
상술한 내용을 제외하고 전기 영동 디스플레이 장치에 통상적으로 사용되는 것으로 알려진 장치, 구성 요소 및 방법은 상기 발명의 일 예의 전기 영동 디스플레이 장치에 별 다른 제한 없이 적용 가능하다.
한편, 상기 전기 영동 디스플레이 장치는 상술한 전기 영동 입자를 사용함에 따라서, 높은 대조비 값 예를 들어 12:1 (백색: 흑색)이상의 대조비를 나타낼 수 있으며, 짧은 반응 속도를 구현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 우수한 색상 구현력을 가지며 높은 대조비 및 응답 반응 속도를 구현할 수 있고 높은 형태 안정성 및 분산 안정성을 갖는 전기 영동 슬러리 조성물과, 보다 간단한 공정을 통하여 우수한 색상 구현력을 가지며 높은 대조비 및 응답 반응 속도를 구현할 수 있는 전기 영동 디스플레이 장치를 제공할 수 있는 제조 방법이 제공될 수 있다.
도1은 발명의 일 예의 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법 중 자외선 경화 과정에 관한 내용을 개략적으로 나타난 것이다.
도2은 발명의 일 예의 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법 중 자외선 경화 과정에서 형성되는 격벽에 관한 내용을 개략적으로 나타난 것이다.
도3는 실시예1에서 얻어진 자유격벽형 전기 영동 디스플레이 장치를 분해 관찰한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도4는 실시예2에서 얻어진 자유격벽형 전기 영동 디스플레이 장치를 분해 관찰한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도5는 실시예3에서 얻어진 자유격벽형 전기 영동 디스플레이 장치를 분해 관찰한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도6는 비교예1에서 얻어진 자유격벽형 전기 영동 디스플레이 장치를 분해 관찰한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도7는 비교예2에서 얻어진 자유격벽형 전기 영동 디스플레이 장치를 분해 관찰한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 및 비교예 : 전기 영동 디스플레이의 제조>
실시예1
(1) 코어-쉘 구조의 백색 전기 영동 입자 제조
이온수를 분산매로 하여 분산안정제인 폴리비닐알코올(PVA) 5g과 TiO2 20g를 용해하고, 이러한 용액에 상기 혼합물을 투여하여 나노 분산기(Kotobuki사 ULTRA APEX MILL UAM-015)를 이용해 8000rpm에서 5분 동안 균질화하여 유화시켰다.
그리고, 메틸메타아크릴레이트(MMA) 70g, 다관능성 단량체인 에틸렌글리콜디메타아크릴레이트(EGDMA) 20g및 중합 개시제로 2,2]아조비스이소부틸로니트릴(AIBN) 1g를 혼합하고, 이러한 혼합물을 0.5mL씩 상기 유화액에 첨가하면서, 질소분위기하에서 50℃에서 6시간동안 반응시키고, 온도를 75℃로 올려 4 시간 동안 반응시켰다.
상기 반응에 의하여 합성된 중합체를 여과한 후, 물과 에탄올 수용액으로 세척하고 여과물을 진공 오븐에 넣어 하루 동안 건조시켜 백색 무취의 코어-쉘 형태의 입자를 제조하였다.
(2) 코어-쉘 구조의 백색 전기 영동 입자 표면에 보호층 형성
이온수를 분산매로 하여 분산안정제인 폴리비닐알코올(PVA) 5g과 이후 회수한 백색 코어-쉘 형태의 입자20g를 용해하고, 이러한 용액에 상기 혼합물을 투여하여 나노 분산기(Kotobuki사 ULTRA APEX MILL UAM-015)를 이용해 8000rpm에서 5분 동안 균질화하여 유화시켰다.
그리고, 메틸메타아크릴레이트(MMA) 70g, 다관능성 단량체인 디비닐벤젠(DVB) 20g및 중합 개시제로 2,2]아조비스이소부틸로니트릴(AIBN) 1g를 혼합하고, 이러한 혼합물을 0.5mL씩 상기 유화액에 첨가하면서, 질소분위기하에서 50℃에서 6시간동안 반응시키고, 온도를 75℃로 올려 4 시간 동안 반응시켰다.
상기 반응에 의하여 합성된 중합체를 여과한 후, 물과 에탄올 수용액으로 세척하고 여과물을 진공 오븐에 넣어 하루 동안 건조시켜, 백색 전기 영동 입자를 얻었다.
(3) 코어-쉘 구조의 흑색 하전 입자 제조
이온수를 분산매로 하여 분산안정제인 폴리비닐알코올(PVA) 5g과 Carbon Black 10g를 용해하고, 이러한 용액에 상기 혼합물을 투여하여 나노 분산기(Kotobuki사 ULTRA APEX MILL UAM-015)를 이용해 8000rpm에서 5분 동안 균질화하여 유화시켰다.
그리고, 메틸메타아크릴레이트(MMA) 70g, 다관능성 단량체인 에틸렌글리콜디메타아크릴레이트(EGDMA) 20g및 중합 개시제로 2,2]아조비스이소부틸로니트릴(AIBN) 1g를 혼합하고, 이러한 혼합물을 0.5mL씩 상기 유화액에 첨가하면서, 질소분위기하에서 50℃에서 6시간동안 반응시키고, 온도를 75℃로 올려 4 시간 동안 반응시켰다.
상기 반응에 의하여 합성된 중합체를 여과한 후, 물과 에탄올 수용액으로 세척하고 여과물을 진공 오븐에 넣어 하루 동안 건조시켜 흑색 무취의 코오-쉘 형태의 입자를 제조하였다.
(4) 코어-쉘 구조의 흑색 하전 입자 표면에 보호층 형성
이온수를 분산매로 하여 분산안정제인 폴리비닐알코올(PVA) 5g과 이후 회수한 흑색 코어-쉘 형태의 입자20g를 용해하고, 이러한 용액에 상기 혼합물을 투여하여 나노 분산기(Kotobuki사 ULTRA APEX MILL UAM-015)를 이용해 8000rpm에서 5분 동안 균질화하여 유화시켰다.
그리고, 라우릴메타아크릴레이트(LMA) 70g, 터셔리부틸메타아크릴레이트(t-BMA) 30g및 중합 개시제로 2,2]아조비스이소부틸로니트릴(AIBN) 1g를 혼합하고, 이러한 혼합물을 0.5mL씩 상기 유화액에 첨가하면서, 질소분위기하에서 50℃에서 6시간동안 반응시키고, 온도를 75℃로 올려 4 시간 동안 반응시켰다.
상기 반응에 의하여 합성된 중합체를 여과한 후, 물과 에탄올 수용액으로 세척하고 여과물을 진공 오븐에 넣어 하루 동안 건조시켜, 흑색 전기 영동 입자를 얻었다.
(5) 자외선 경화 격벽제를 포함한 전기 영동 슬러리 제조
상기에서 수득한 코어-쉘 구조의 전기영동 백색 입자 5g과 흑색 입자 2g, 분산 유체로 Isopar-M 15mL, Halocarbon 15ml 혼합하고 분산제로 Solsperse 17000을 0.3g, Span 85를 0.3g 혼합 후 호모믹서를 사용하여 30분 분산시키고 추가로 자외선 경화 격벽제로 NOA-72(Norland사) 10g을 넣고 호모믹서를 사용하여 30분 더 분산시켜 전기 영동 슬러리를 제조하였다.
(6) 자유격벽형 전기 영동 디스플레이 장치의 제조
상기에서 제조한 전기 영동 슬러리를 전기 영동 구동 기판1과 전기 영동 구동 기판 2에 주입한다. 상기 전기 영동 구동 기판1및 2는 각각 100 X 100mm 크기 ITO가 코팅된 PET 필름(표면저항 400Ω) 이용하였고, 슬러리 주입은 Capillary 방식을 이용하였다. 이후 전기 영동 기판 1에 Quartz Photo Mask(크롬 사각 Pattern, 선폭 20㎛, 선 간격 60㎛) 를 통과시킨 자외선 5000mJ/cm2를 주사하여 전기 영동 디스플레이이 장치를 제조하였다.
실시예 2
NOA-72(Norland사) 10g대신에 NOA-65(Norland 사) 10g을 사용한 점을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 전기 영동 디스플레이 장치를 제조하였다.
실시예 3
NOA-72(Norland사) 10g 대신에 NOA-48(Norland 사) 5g을 사용한 점을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 전기 영동 입자를 얻었다.
비교예1
NOA-72(Norland사) 10g 대신에 에폭시계 접착제 10g을 사용한 점을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 전기 영동 디스플레이 장치를 제조하였다.
비교예2
NOA-72(Norland사) 10g대신에 아크릴계 접착제 10g을 사용한 점을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 전기 영동 디스플레이 장치를 제조하였다.
< 실험예 >
실험예1 . 전기 영동 디스플레이 장치의 격벽 크기 측정
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 전기 영동 디스플레이 장치의 격벽 크기를 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, Hitachi사 S-4300)을 이용하여 측정하였다.
실험예 1의 결과
격벽 선폭 (㎛) 격벽 선 간격(㎛) 주사전자현미경 도면
실시예1 58.8 21.3 도면 3
실시예2 23.7 56.7 도면 4
실시예3 119.5 9.4 도면 5
비교예1 격벽 없음 격벽 없음 도면 6
비교예2 격벽 없음 격벽 없음 도면 7
실험예2 . 전기 영동 디스플레이 장치의 성능 실험
실시예 및 비교예에서 얻어진 전기 영동 디스플레이 장치를 대조비와 속도 변화를 관찰하였다. 구체적인 측정 항목 및 측정 방법은 다음과 같다.
(1) 대조비 측정
제작된 디스플레이 장치 전기 영동 구동 기판 1과 전기 영동 구동 기판 2에 +15V 및 -15V 의 전압을 인가한 후, 백색 반사율의 최대값의 절대값과 흑색 반사율 최소값의 절대값을 측정한 뒤, 상기 2개의 값을 나누어 비율로 환산하여 측정하였다.
구체적으로, 상기 전압에 의하여 구현되는 명암을 휘도계(KONICA MINOLTA사 CHROMA METER CS-100A)를 이용하여 측정하고 휘도값(L)을 얻었으며, Standard white plate 인 bari㎛ sulfate(100cd/m2)로 만들어진 plate와 비교하여 L* 값(휘도)을 산정하였다.
(2) 반응 속도 측정
제작된 디스플레이 장치 전기 영동 구동 기판 1과 전기 영동 구동 기판 2에 +15V 및 -15V의 전압을 인가하여 백색 휘도의 최대값 및 흑색 휘도의 최소값에 이르는 시간을 측정하였다.
실험예 2 결과
대조비 반응속도
(L/sec)
실시예1 13:1 20
실시예2 14:1 20
실시예3 12:1 20
비교예1 9:1 60
비교예2 9:1 60
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예의 전기 영동 디스플레이 장치는 비교예의 전기 영동 디스플레이 장치보다 격벽 생성의 우수성을 가진다. 이러한 점은 표2에 나타난 바와 같이, 실시예의 전기 영동 디스플레이 장치는 비교예의 전기 영동 디스플레이 장치에 비하여 동등 이상의 대조비를 구현할 수 있다.
또한, 실시예의 자유격벽형 전기 영동 디스플레이 장치는 기존 마이크로캡슐(Micro-capsule)형 전기 영동 디스플레이와 마이크로컵(Micro-cup)형 전기 영동 디스플레이과 비교하여 낮은 셀 갭을 통해 높은 반응 속도를 나타낼 수 있다는 점이 확인되었고 공정 과정의 단순화로 인해 경제적 이득이 확인되었다.
10 : 전기 영동 슬러리
20 : 전기 영동 구동 기판 1
30 : 전기 영동 구동 기판 2
11 : 전기 영동 입자
12 : 광경화성 고분자 화합물
13 : 유동 유체
14 : 자외선 경화 후 생성된 격벽

Claims (11)

  1. 전기 영동 입자;
    (메타)아크릴레이트기, 비닐기, 에폭시기 및 우레탄기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 광반응성 작용기를 1이상 포함한 광경화성 고분자 화합물; 및
    유동 유체를 포함하는 전기 영동 슬러리 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광경화성 고분자 화합물은 (메타)아크릴레이트계 고분자, 우레탄계 고분자, 우레탄 (메타)아크릴레이트계 고분자, 에폭시계 고분자 및 티올-엔(thiol-ene)계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고분자를 포함하는, 전기 영동 슬러리 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광경화성 고분자 화합물은 5,000 내지 500,000의 중량평균분자량을 갖는, 전기 영동 슬러리 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전기 영동 입자 20 내지 80중량%;
    상기 광경화성 고분자 화합물 1 내지 50중량%; 및
    잔량의 상기 유동 유체;를 포함하는, 전기 영동 슬러리 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전기 영동 입자는 TiO2, MgO, ZnO, CaO 또는 ZrO2을 포함한 금속 무기 입자 또는 이들의 유기 화합물을 포함하는 백색 입자; 산화철, CrCu 및 Carbon Balck을 포함하는 유색 입자; 및 백색 또는 유색의 무기물 입자가 표면에 결합되고, 아크릴레이트계 반복 단위 또는 비닐계 반복 단위를 포함하는 고분자 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 전기 영동 슬러리 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전기 영동 입자는 무기물 입자를 포함하는 코어부; 아크릴레이트계 또는 비닐계 반복 단위와 다관능성 아크릴레이트계 반복 단위를 포함한 제1고분자 화합물을 포함하고, 상기 코어부 상에 형성된 쉘층; 및 아크릴레이트계 또는 비닐계 반복 단위와 다관능성 방향족 비닐계 반복단위를 포함한 제2고분자 화합물을 포함하고, 상기 쉘층 상에 형성된 보호층;을 포함하는,
    전기 영동 슬러리 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 코어부의 최대 직경이 30㎚ 내지 1㎛이고,
    상기 쉘층이 1㎚ 내지 15㎛의 두께를 갖고,
    상기 보호층이 5㎚ 내지 15㎛의 두께를 갖는, 전기 영동 슬러리 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유동 유체는 20cP이하의 점도를 갖는 용매를 포함하는, 전기 영동 슬러리 조성물.
  9. 2개의 기판 사이에 형성된 전기 영동부에 제1항의 전기 영동 슬러리 조성물을 주입하는 단계; 및
    상기 2개의 기판 중 적어도 어느 한쪽의 방향에서 포토마스크를 통하여 자외선을 조사하는 단계;를 포함하는, 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 포토마스크에는 포토마스크에는 4㎛ 내지 50㎛의 선폭 및 10㎛ 내지 500㎛의 선간격을 갖는 패턴이 형성된, 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 자외선은 500 mJ/㎠ 내지 20,000 mJ/㎠의 강도로 조사되는, 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법.
KR1020140050020A 2014-04-25 2014-04-25 전기 영동 슬러리 조성물 및 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법 KR20150123530A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140050020A KR20150123530A (ko) 2014-04-25 2014-04-25 전기 영동 슬러리 조성물 및 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140050020A KR20150123530A (ko) 2014-04-25 2014-04-25 전기 영동 슬러리 조성물 및 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150123530A true KR20150123530A (ko) 2015-11-04

Family

ID=54600004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140050020A KR20150123530A (ko) 2014-04-25 2014-04-25 전기 영동 슬러리 조성물 및 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150123530A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110231744A (zh) * 2019-07-17 2019-09-13 深圳秋田微电子股份有限公司 一种电泳显示器、电泳显示模组及其制作方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110231744A (zh) * 2019-07-17 2019-09-13 深圳秋田微电子股份有限公司 一种电泳显示器、电泳显示模组及其制作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI454816B (zh) 電泳顯示器流體
CN103293816A (zh) 电泳颗粒、显示用颗粒分散液、显示媒介和显示装置
JP2007310400A (ja) 電気泳動ディスプレイ装置
KR101330269B1 (ko) 전자 잉크의 제조 방법, 이에 의해 형성된 전자잉크 및 이를 포함하는 전기영동 디스플레이
KR101430698B1 (ko) 전기 영동 슬러리 조성물 및 이를 포함하는 전기 영동 디스플레이 장치
JP5353603B2 (ja) 電気泳動粒子分散液、表示媒体、表示装置、及び電気泳動粒子
KR100932401B1 (ko) 전기영동성 컬러 유기/무기 복합입자를 함유한마이크로캡슐 및 그 제조방법
JP6127924B2 (ja) 表示装置および電子機器
KR101430697B1 (ko) 전기 영동 입자, 전기 영동 입자의 제조 방법, 및 전기 영동 디스플레이 장치
WO2012044117A2 (ko) 전기영동 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법
JP2006195379A (ja) 帯電泳動粒子、電気泳動分散液および電気泳動表示装置。
KR20150123530A (ko) 전기 영동 슬러리 조성물 및 전기 영동 디스플레이 장치의 제조 방법
TW201343683A (zh) 顯示粒子、顯示粒子分散液、顯示媒體及顯示裝置
JP4662728B2 (ja) 電気泳動粒子の製造方法及び電気泳動粒子分散液の製造方法、並びに、画像表示媒体及び画像表示装置
JP5648268B2 (ja) 表示用粒子分散液、表示媒体、及び表示装置
JP5321156B2 (ja) 表示用粒子分散液、表示媒体、及び表示装置
JP2007279434A (ja) 帯電泳動粒子の製造方法、電気泳動表示用分散液ならびに電気泳動表示装置
WO2015151409A1 (en) Display unit and electronic apparatus
KR101430695B1 (ko) 저비중의 전기 영동 입자, 전기 영동 입자의 제조 방법, 및 전기 영동 디스플레이 장치
KR20150123529A (ko) 전기 영동 마이크로 캡슐, 전기 영동 디스플레이 장치 및 전기 영동 마이크로 캡슐의 제조 방법
KR101430699B1 (ko) 전기 영동 입자, 전기 영동 입자의 제조 방법, 전기 영동 슬러리 조성물 및 이를 포함하는 전기 영동 디스플레이 장치
JP2021502610A (ja) ブラック隔壁パターンフィルムおよびその製造方法
WO2013002519A2 (en) Electrophoretic slurry composition and electrophoretic display device comprising the same
WO2015141303A1 (ja) 表示装置および表示装置の製造方法ならびに電子機器
JP2008241851A (ja) 帯電粒子の製造方法、帯電粒子及び電気泳動表示パネル

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination