KR20220049375A - 전기영동 디스플레이 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 제1 기판 및 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판; 상기 제1 기판 및 제2 기판 상에 각각 형성되는 제1 전극 및 제2 전극; 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 복수의 격벽들에 의해 정의되는 복수의 셀; 및 상기 복수의 셀 내부를 채우는 유전성 유체 및 상기 유전성 유체 내에 분산된 적어도 1종 이상의 전기영동입자를 포함하며, 상기 제1 전극의 일부 또는 제2 전극의 일부에 형성된 절연 구조물의 개구부를 통해 노출된 유효전극이 상기 격벽에 인접하여 형성되고, 상기 제1 기판과 제1 전극 사이에 구비되는 컬러필터를 포함하는, 전기영동 디스플레이 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

전기영동 디스플레이 장치 및 이의 제조방법{Electrophoretic display device and method of manufacturing the same}

본 발명은, 전기영동 디스플레이 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

전기영동 디스플레이 장치는 외부 전기장 인가 없이도 원래의 화상을 그대로 유지하는 높은 쌍안정성(bistability)으로 인하여, 아무런 추가적인 에너지 없이 화상을 저장하는 기능을 가지며 유연성(flexibility)과 휴대성(portability)이 뛰어나며, 내구성 및 경량성 등의 특성을 지닌 전기영동(Electrophoresis; 전기장내에서 전하를 지닌 콜로이드 입자가 양극 또는 음극쪽으로 이동하는 현상)을 이용한 평판 디스플레이의 일종이다.

이러한 전기영동 디스플레이 장치는 종이 질감에 가장 가까운 특성을 가지고 있으며 광반사 효율이 40% 정도인 신문과 비슷하거나 높은 수치의 광반사 효율, 그리고 우수한 명암비를 나타내며, 종이나 플라스틱과 같은 얇고 구부리기 쉬운 베이스 필름에 전극을 입혀 전기영동 부유입자(Electrophoretic Suspension)를 구동하는 반사형 디스플레이로서, 액정표시장치, 플라즈마 디스플레이 패널, 유기 전계발광 소자를 뒤이을 차세대 전자종이(Electronic Paper)로서 각광받을 것으로 기대되는 장치이다.

이러한 반사형 디스플레이는 외부의 광원을 이용하여 정보 또는 화상을 표시하는 것으로 컬러 구현을 위한 컬러필터(Color filter)가 포함될 수 있으며, 이러한 컬러필터를 빛이 투과하여 나오면서 소정 색상의 화상을 표시하게 된다.

따라서 백라이트(Back light)를 사용하는 전통적인 평판 디스플레이와 달리 입사광과 반사광이 각각 컬러필터 등을 투과하게 됨으로써 높은 투과율과 반사율을 확보할 수 있는 방안이 요구된다.

이러한 요구에 따라 공개특허 제10-2011-0134161호는, 종래 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue) 컬러필터층으로 구성된 RGB 컬러필터를 사용하는 반사형 디스플레이 대비 반사율이 향상된 폴리머 분산 액정(PDLC; Polymer Dispersed Liquid Crystal)을 포함하는 반사형 컬러 디스플레이 장치를 제공한다.

그러나, 공개특허 제10-2011-0134161호의 폴리머 분산 액정(PDLC)의 반사율이 약 60% 수준으로 높은 명암비(Contrast Ratio)를 나타낼 수 없으며, 컬러필터가 사용자의 시인 방향을 기준으로 상부 기판의 직하에 위치하게 됨에 따라 컬러필터 자체의 표면 반사에 의한 높은 색재현성을 나타낼 수 없는 문제가 있다.

공개특허 제10-2011-0134161호

본 발명은, 명암비(Contrast Ratio)가 개선된 전기영동 디스플레이 장치를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

본 발명은, 색재현성이 향상된 전기영동 디스플레이 장치를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

본 발명은, 제1 기판 및 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판; 상기 제1 기판 및 제2 기판 상에 각각 형성되는 제1 전극 및 제2 전극; 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 복수의 격벽들에 의해 정의되는 복수의 셀; 및 상기 복수의 셀 내부를 채우는 유전성 유체 및 상기 유전성 유체 내에 분산된 적어도 1종 이상의 전기영동입자를 포함하며, 상기 제1 전극의 일부 또는 제2 전극의 일부에 형성된 절연 구조물의 개구부를 통해 노출된 유효전극이 상기 격벽에 인접하여 형성되고, 상기 제1 기판과 제1 전극 사이에 구비되는 컬러필터를 포함하는, 전기영동 디스플레이 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 그 제1 관점에 있어서, 상기 유효전극의 면적은 상기 셀 면적의 2% 내지 30%인 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제2 관점에 있어서, 상기 절연 구조물의 두께가 5㎛ 이하인 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제3 관점에 있어서, 상기 절연 구조물의 단면 형상이 순테이퍼 형상을 나타내는 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제4 관점에 있어서, 상기 셀은 상기 컬러필터의 서브필셀과 대응되는 위치에 형성되는 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제5 관점에 있어서, 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나 이상의 전극 구동을 위한 박막 트랜지스터를 포함하며, 상기 격벽은 상기 박막 트랜지스터와 대응되는 위치에 형성되는 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제6 관점에 있어서, 상기 컬러필터는 인접한 서브픽셀 사이에 구비되는 경계부재를 포함하며, 상기 컬러필터 상에 형성된 오버코트층을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제7 관점에 있어서, 상기 경계부재는, 차광 부재 또는 상기 오버코트층과 일체로 형성되는 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제8 관점에 있어서, 상기 컬러필터는 최대 투과율이 70% 이상인 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제9 관점에 있어서, 상기 컬러필터 하에 구비되는 반사층을 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제10 관점에 있어서, 상기 반사층은 반사율이 85% 이상인 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제11 관점에 있어서, 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나 이상은 광 투과성인 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제12 관점에 있어서, 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나 이상은 ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), 그래핀 (Grephene), 및 카본나노튜브(Carbon Nano Tube)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제13 관점에 있어서, 상기 제1 기판 및 제2 기판 중 적어도 하나 이상이 광 투과성인 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제14 관점에 있어서, 상기 전기영동 디스플레이 장치의 투광 모드에서 투과율이 55% 이상인 것일 수 있다.

본 발명은, 그 제15 관점에 있어서, 상기 전기영동 디스플레이 장치의 투광 모드에서 반사율이 40% 이상인 것일 수 있다.

또한, 본 발명은, 제1 기판 상에 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 컬러필터 상에 박막 트랜지스터와 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 절연 구조물과 유효전극을 형성하는 단계; 제2 기판 상에 제2 전극을 형성하는 단계; 상기 제2 전극 상에 격벽을 형성하는 단계; 전기영동 입자를 포함하는 유전성 유체를 격벽에 의해 구비되는 공간에 충진하는 단계; 및 상기 제1 기판에 대향하도록 상기 제2 기판을 결합하는 단계를 포함하는, 전기영동 디스플레이 장치 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은, 그 제16 관점에 있어서, 상기 제1 기판 상에 컬러필터를 형성하는 단계는, 제1 기판 상에 반사층을 형성하고, 상기 반사층 상에 컬러필터를 형성하는 단계인 것일 수 있다.

본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 장치에 의하면, 전기영동 디스플레이 장치의 투과율을 향상시킴으로써 종래의 반사형 디스플레이 대비 전기영동 디스플레이 장치의 명암비(Contrast Ratio)가 더욱 개선되는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 장치에 의하면, 전기영동 디스플레이 장치의 색반사율을 향상시킴으로써 종래의 반사형 디스플레이 대비 전기영동 디스플레이 장치의 색재현성이 더욱 향상되는 것일 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2a는, 도 1의 어레이 기판을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2b는, 도 1의 컬러필터를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은, 도 1의 I-I'선을 따라 자른 전기영동 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 4는, 도 1의 I-I'선을 따라 자른 전기영동 디스플레이 장치의 차광 모드의 단면도이다.
도 5는, 도 1의 I-I'선을 따라 자른 전기영동 디스플레이 장치의 투광 모드의 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은, 투광 모드에서의 전기영동 디스플레이 장치의 잔유하는 전기영동 입자를 나타낸 이미지이다.
도 8은, 투광 모드에서의 본 발명의 일 실시 예와 일 비교 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 셀 영역의 반복단위 일부를 각각 확대한 이미지이다.

본 발명은, 전기영동 디스플레이 장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 전극 일부에 형성되는 절연 구조물에 의해 전기영동입자의 움직임을 유도함으로써, 광투과율과 색재현성을 향상시키는 것을 발명의 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명은, 제1 기판 및 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판; 상기 제1 기판 및 제2 기판 상에 각각 형성되는 제1 전극 및 제2 전극; 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 복수의 격벽들에 의해 정의되는 복수의 셀; 및 상기 복수의 셀 내부를 채우는 유전성 유체 및 상기 유전성 유체 내에 분산된 적어도 1종 이상의 전기영동입자를 포함하며, 상기 제1 전극의 일부 또는 제2 전극의 일부에 형성된 절연 구조물의 개구부를 통해 노출된 유효전극이 상기 격벽에 인접하여 형성되고, 상기 제1 기판과 제1 전극 사이에 구비되는 컬러필터를 포함하는, 전기영동 디스플레이 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 도면을 참고하여, 본 발명의 실시 예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않은 한 복수형도 포함한다.

명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

<전기영동 디스플레이 장치>

도 1은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 2a는, 도 1의 어레이 기판을 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 2b는, 도 1의 컬러필터를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 3은, 도 1의 I-I'선을 따라 자른 전기영동 디스플레이 장치의 단면도이다. 도 4는, 도 1의 I-I'선을 따라 자른 전기영동 디스플레이 장치의 차광 모드의 단면도이고, 도 5는, 도 1의 I-I'선을 따라 자른 전기영동 디스플레이 장치의 투광 모드의 단면도이다.

도 1 내지 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치는, 서로 대향하는 제1 기판(10)과 제2 기판(11), 적색(PX1), 녹색(PX2), 청색(PX3) 영역으로 정의되는 컬러필터, 상기 컬러필터 하부에 배치된 반사층(60) 및 제1 기판과 제2 기판의 사이에 개재된 셀(31) 영역을 포함한다.

제1 기판(10) 및 제2 기판(11)은 전기영동 디스플레이 장치의 여러 구성 요소들을 지지하기 위한 기지(base)로서의 역할을 수행하며, 제1 기판(10) 및 제2 기판(11)은 서로 대향하도록 배치된다. 제1 기판(10) 및 제2 기판(11)은 디스플레이의 상부 또는 하부에 위치하며, 기판, 지지 부재, 지지 기판, 백플레인 등으로 지칭될 수 있다.

일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)은 각각 유리; 환형올레핀중합체(COP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(PI), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 폴리에테르술폰(PES), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC), 폴리카보네이트(PC), 환형올레핀공중합체(COC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 고분자 물질; 및/또는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 금속 산화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.

제1 기판(10) 및 제2 기판(11)은 디스플레이 장치의 광 제어 목적이나 그 적용 목적에 따라 상이한 물질이 사용될 수 있다. 디스플레이 장치가 광 투과에 목적이 있는 경우, 제1 기판(10) 및 제2 기판(11) 중 적어도 하나 이상은 절연성인 동시에 광 투과성인 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어 제1 기판(10) 및 제2 기판(11)은 모두 유리로 이루어진 투명 기판일 수 있다.

컬러필터는 복수의 픽셀을 포함하고, 각 픽셀은 광을 출력하는 복수의 서브 픽셀로 이루어진 표시 영역을 포함한다. 이때 제1 내지 제3 서브 픽셀(PX1 내지 PX3)은 각각 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 광을 출력하는 R 표시 영역(PX1), G 표시 영역(PX2) 및 B 표시 영역(PX3)으로 정의될 수 있다.

상기 컬러필터의 투과율은 특별히 제한되는 것은 아니나, 디스플레이 장치의 투과율 향상 측면에서, 70% 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 80% 이상일 수 있다.

상기 컬러필터는, R 표시 영역(PX1), G 표시 영역(PX2) 및 B 표시 영역(PX3) 각각의 혼색을 방지하기 위한 경계부재를 포함할 수 있다. 상기 경계부재는, 차광 부재로 블랙 매트릭스(BM; Black Matrix)일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 컬러필터 상에 형성된 오버코트층(OC)과 일체로 형성되어 블랙 매트릭스(BM)를 대체하는 것일 수 있다.

상기 컬러필터는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 광을 출력하기 위한 역할을 수행할 수 있으면 디스플레이 장치의 어느 영역에 구비되어도 무방하나, 각각의 서브 픽셀(PX1 내지 PX3) 자체의 표면 반사를 감소시키기 위하여, 사용자의 시인 방향을 기준으로, 배면 기판, 즉 제1 기판(10) 상에 구비되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 제1 기판(10)과 제1 전극(20) 사이에 구비되는 것일 수 있다.

상기 컬러필터 하부에는, 입사되는 광 중, 컬러필터를 투과한 광의 반사율을 향상시키기 위하여 반사층(60)이 구비되는 것일 수 있다. 반사층은 외부로부터 입사되는 광을 반사시키는 역할을 수행하는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 반사율이 바람직하게는 85% 이상인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 90% 이상일 수 있다.

제1 전극(20)은, 제1 기판(10) 상에 형성되는 도전성 구조물로, 화소전극 등으로 지칭될 수 있다. 제1 전극(20)은 후술되는 절연 구조물(50)에 의해 전기영동 입자(41)를 좁은 영역에 수집하는 역할을 수행한다. 제1 전극(20)은 투명한 도전성 물질 내지 도전성 금속 물질로 형성될 수 있다. 일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 제1 전극(20)은, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀(Graphene), PEDOT:PSS (Poly(3,4-ehylenedioxythiophene)poly(styrenesulfonate)) 등의 물질로 형성될 수 있고, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 마그네슘-은 합금(MgAg), 마그네슘-칼슘 합금(MgCa), 알루미늄-은 합금(AlAg), 또는 이터븀-은 합금(YbAg), 나노 Ag 등의 금속, 또는 전술한 금속물질 이외의 복수의 다른 금속물질로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 제1 전극(20)은 패터닝되어 제1 기판(10) 상의 일부 영역에 형성될 수 있다.

제2 전극(21)은, 제2 기판(11) 상에 형성되는 도전성 구조물로, 공통전극 등으로 지칭될 수 있다. 제2 전극(21)은 제2 기판(11) 상에 일체로 형성되어 전기영동 입자(41)를 넓은 영역에 확산시키는 역할을 수행한다. 제2 전극(21)은 투명한 도전성 물질 내지 도전성 금속 물질로 형성될 수 있다. 일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 제2 전극(21)은, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀(Graphene), PEDOT:PSS (Poly(3,4-ehylenedioxythiophene)poly(styrenesulfonate)) 등의 물질로 형성될 수 있고, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 마그네슘-은 합금(MgAg), 마그네슘-칼슘 합금(MgCa), 알루미늄-은 합금(AlAg), 또는 이터븀-은 합금(YbAg), 나노 Ag 등의 금속, 또는 전술한 금속물질 이외의 복수의 다른 금속물질로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 제2 전극(21)은 패터닝되어 제2 기판(11) 상의 일부 영역에 형성될 수 있다.

제2 전극(21)은 일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 전압이 인가되거나, 그라운드(Ground) 상태일 수 있고, 플로팅(Floating) 상태일 수 있다. 플로팅 상태란, 제2 전극(21)이 배선 등으로 연결되어 있지 않아 제2 전극(21)이 다른 구성과 전기적으로 연결되어 있지 않은 상태를 의미한다.

게이트 배선(GL, GE)은 복수의 게이트 라인(GL) 및 복수의 게이트 전극(GE)을 포함할 수 있다. 데이터 배선(DL, SE, DE)은 복수의 데이터 라인(DL), 복수의 소스 전극(SE) 및 복수의 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다.

게이트 배선(GL, GE) 및 데이터 배선(DL, SE, DE)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 배선(GL, GE) 및 데이터 배선(DL, SE, DE)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 도전막은 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어지고, 다른 도전막은 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 조합의 예로는, 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 및 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 게이트 배선(GL, GE) 및 데이터 배선(DL, SE, DE)은 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 형성될 수 있다.

각 게이트 라인(GL)은 제1 방향, 예를 들어 가로 방향으로 픽셀의 경계를 따라 연장될 수 있고, 각 데이터 라인(DL)은 제2 방향, 예를 들어 화소의 세로 방향 경계를 따라 연장될 수 있다. 복수의 게이트 라인(GL) 및 복수의 데이터 라인(DL)은 교차 배열되어 서브픽셀(PX1 내지 PX3)을 정의할 수 있다. 서브픽셀(PX1 내지 PX3)은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)으로 둘러싸인 영역에 의해 정의될 수 있다. 복수의 게이트 라인(GL) 및 복수의 데이터 라인(DL)에 의해 정의되는 서브픽셀(PX1 내지 PX3)은 일정한/균일한 크기를 가질 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다.

각 게이트 라인(GL)에는 서브픽셀(PX1 내지 PX3)마다 적어도 하나의 게이트 전극(GE)이 연결되어 배치된다. 게이트 전극(GE)은 게이트 라인(GL)으로부터 반도체층(SL) 측으로 분지되거나, 게이트 라인(GL)이 확장되어 형성될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 게이트 라인(GL)의 연장 경로 상에 반도체층(SL)과 중첩되는 영역에 게이트 전극(GE)이 정의될 수도 있다.

각 데이터 라인(DL)에는 서브픽셀(PX1 내지 PX3)마다 적어도 하나의 소스 전극(SE)이 연결되어 배치된다. 소스 전극(SE)은 데이터 라인(DL)으로부터 반도체층(SL) 측으로 분지되거나, 데이터 라인(DL)이 확장되어 형성될 수 있다.

그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 데이터 라인(DL)의 연장 경로 상에 반도체층(SL)과 중첩되는 영역에 소스 전극(SE)이 정의될 수도 있다. 드레인 전극(DE)은 반도체층(SL)을 기준으로 소스 전극(SE)과 이격되어 배치될 수 있으며, 보호막층(PS)을 관통하도록 형성된 컨택홀(CNT)을 통해 제1 전극(20)과 전기적으로 연결될 수 있다.

게이트 배선(GL, GE)과 데이터 배선(DL, SE, DE) 사이에는 게이트 절연막(GI)이 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 게이트 절연막(GI)은 게이트 배선(GL, GE) 상에 배치되고, 데이터 배선(DL, SE, DE)은 게이트 절연막(GI) 상에 배치될 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 예를 들어, 질화 실리콘(SiN_x), 산화 실리콘(SiO₂), 실리콘 산질화물(SiON), 또는 이들의 적층막 등으로 이루어질 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 게이트 배선(GL, GE)과 이들의 상부에 위치하는 데이터 라인(DL) 등의 도전성 박막들과의 절연을 유지하는 역할을 수행한다.

반도체층(SL)은 게이트 절연막(GI)상에 배치되며, 예를 들어, 수소화 비정질 실리콘(hydrogenated amorphous silicon) 또는 다결정 실리콘 등으로 이루어질 수 있다. 반도체층(SL)은 게이트 전극(GE)과 적어도 일부가 중첩되도록 배치된다. 반도체층(SL)은 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)과 함께 박막 트랜지스터(TFT)를 구성한다. 도 1 내지 2의 실시예에서 박막 트랜지스터는 각각의 서브픽셀마다 일정한 위치에 배치되는 경우를 예시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 박막 트랜지스터는 서브픽셀 열을 따라 지그재그 형태로 배치될 수도 있다.

게이트 전극(GE)이 게이트 온(on) 신호를 인가 받아 반도체층(SL)에 채널이 형성되면, 박막 트랜지스터(TFT)가 턴온(turn-on) 되며 드레인 전극(DE)은 소스 전극 (SE)으로부터 데이터 신호를 제공받아 이를 제1 전극(20)에 전달할 수 있다.

데이터 배선(DL, SE, DE) 및 노출된 반도체층(SL) 상에 보호막층(PS)(passivation layer)이 배치될 수 있다. 보호막층(PS)에는 드레인 전극(DE)의 적어도 일부를 노출시키는 컨택홀(CNT)이 형성될 수 있다. 컨택홀(CNT)을 통해 노출된 드레인 전극(DE)의 적어도 일부는 제1 전극(20)과 접촉될 수 있다. 이를 통해 드레인 전극(DE)과 제1 전극(20)은 전기적으로 연결/접속될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 보호막층(PS)은 생략될 수 있다.

보호막층(PS)은 예를 들어, 질화 실리콘 또는 산화 실리콘 등의 무기물, 플라즈마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition: PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 물질 등을 포함할 수 있다.

보호막층(PS) 상에는 평탄화층(미도시)이 배치될 수 있다. 평탄화층은 평탄화 특성이 우수하며, 감광성(photosensitivity)을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 평탄화층은 드레인 전극(DE)의 적어도 일부를 노출시키는 컨택홀(CNT)를 포함한다.

보호막층(PS) 내지 평탄화층 상에는 제1 전극(20)이 배치될 수 있다. 제1 전극(20)은 서브픽셀마다 배치될 수 있다. 제1 전극(20)은 박막 트랜지스터와 중첩하지 않을 수 있다. 제1 전극(20)은 도 1에 도시된 바와 같이 균일한/일정한 사이즈로 구현될 수 있다.

구체적으로, 제1 전극(20)은 서브픽셀(PX1 내지 PX3)의 사이즈와 무관하게 일정한/균일한 사이즈로 구현될 수 있다. 즉, 사용자의 시인 방향에서 바라보았을 때 각 서브픽셀 마다 배치된 제1 전극(20)의 면적은 일정한 값을 가질 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 전극(20)은 서로 다른 서브픽셀(PX1 내지 PX3)의 면적에 대응하여 서로 다른 면적을 가질 수 있다.

제1 전극(20)의 일부는 컨택홀(CNT)의 내부에도 배치된다. 컨택홀(CNT) 내부에 배치된 제1 전극(20)의 일부는 드레인 전극(DE)과 접촉되어 이와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(20)에 데이터 전압이 인가되면 제2 전극(21)과 함께 전계를 형성하여 셀 내부의 전기영동 입자(41)의 움직임을 제어할 수 있다.

상술한 예는 드레인 전극과 제1 전극이 컨택홀을 통해 연결되는 것을 나타낸 것이나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 다른 실시 예에 있어서, 드레인 전극이 제1 전극과 동일한 물질로 형성되어 제1 전극으로서의 기능을 할 수 있다.

상술한 예는 제1 전극이 박막 트랜지스터(TFT)와 연결된 경우를 예시한 것이나, 동일한 원리로 제2 전극이 박막 트랜지스터(TFT)와 연결된 경우 또한 같다.

셀(31)이란, 전기영동 디스플레이 장치에서 이웃한 격벽(30)에 의해 구분되는 하나의 단위 영역을 의미한다. 구체적으로, 상기 셀(31)은, 유전성 유체(40), 전기영동 입자(41), 전기영동 입자(41)의 움직임을 제어하기 위한 제1 전극(20)과 제2 전극(21) 및 전기영동 입자(41)의 움직임을 유도하기 위한 절연 구조물(50)이 구비될 수 있다.

셀(31)은 상기 서브픽셀(PX1 내지 PX3)이 형성된 영역과 대응되는 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 도 3을 참조하면, 각각의 셀(31)을 구분하기 위한 격벽(30)이 컬러필터의 블랙 매트릭스(BM) 상에 형성되는 것일 수 있다. 상기와 같이 셀(31)이 서브픽셀(PX1 내지 PX3)과 대응되는 영역에 형성될 경우, 격벽(30)에 의한 광 투과율 감소를 방지하여, 고색재현성을 발현시킬 수 있다.

격벽(30)은, 셀 간격 내지 셀갭(Cell Gap)을 유지하기 위하여 기둥 형태로 형성되는 구조물을 의미한다. 셀 간격이란, 도 3을 참조하면, 제1 전극(20)과 제2 전극(21) 사이의 간격을 의미할 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 전극 및/또는 제2 전극 상에 보호층 등이 형성되는 경우 제1 전극 및/또는 제2 전극과 보호층 사이의 간격을 의미하는 것일 수 있다.

격벽(30)은, 이웃한 셀(31)을 구분하기 위하여 일정한 이격거리를 두고 형성되는 것일 수 있다.

도 3에서는 격벽(30)을 직사각형 형태로 나타내었으나, 셀 간격 유지 및 각각의 셀을 구분할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 사다리꼴 등의 형태를 가질 수 있다.

격벽(30)은, 종래 격벽 조성물에서 사용되는 조성물에 의해 제조되는 것일 수 있으며, 일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 투명 물질, 흑색 물질, 그레이(gray) 물질 등을 포함하는 감광성 조성물에 의해 형성되는 것일 수 있다.

유전성 유체(40)는, 전기영동 입자(41)가 분산되는 공간을 제공하기 위한 것으로, 내부에 분산된 전기영동 입자(41)를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 유전성 유체(40)는 액체 용매 또는 기체 용매일 수 있으나, 상대적으로 낮은 구동전압과 오프(off) 시에도 전기영동 입자(41)의 위치가 유지될 수 있다는 측면에서 액체 용매인 것이 바람직하다.

상기 액체 용매는, 바인더를 포함할 수 있고, 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) 및 폴리 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머(poly chlorotrifluoroethylene polymers)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 포함되는 것일 수 있다.

전기영동 입자(41)는 차광 기능을 가지고, 제1 전극(20)과 제2 전극(21)간에 발생되는 전위차에 의한 움직임을 통해 광 제어 기능을 수행하는 대전입자를 의미한다. 전기영동 입자(41)는, 종래 또는 이후 개발되는 전기영동 입자가 사용될 수 있으며, 코어 물질, 폴리머 및 대전 물질로 구성될 수 있고, 상기 대전 물질의 전하에 따라 전기영동 입자(41)의 양전하 또는 음전하 여부가 결정된다. 전기영동입자는 예를 들어 카본입자를 포함하는 것일 수 있다. 전기영동 입자(41)의 색상은 차광 기능 등을 통해 광 제어의 역할을 수행하기 위한 것이면 특별히 제한되지 않으며, 일 또는 복수의 실시 형태에 있어서 흑색, 유채색, 백색 또는 고굴절률을 갖는 투명 입자일 수 있다. 도 3 내지 5에서는 전기영동 입자(41)가 흑색인 것으로 가정하고 도시하였으나, 이에 국한되지 않는 것은 전술한 바와 같다.

전기영동 입자(41)의 직경은, 광제어 기능의 측면에서 5nm 내지 1㎛인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 50nm 내지 500nm일 수 있다. 전기영동 입자(41)의 직경이 1㎛를 초과하는 경우에는 차폐, 산란과 같은 광제어 능력이 저하될 수 있으며, 직경이 5nm 미만인 경우에는 전기영동 입자(41)들의 응집에 의해 전기영동 입자(41)의 제어가 용이하지 않을 수 있다.

단위 셀(31) 내에서의 전기영동 입자(41)의 함량은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 광 제어 기능의 측면에서 전기영동 입자(41)를 포함하는 유전성 유체(40) 총 중량에 대하여, 0.1 내지 10 중량%인 것이 바람직하다. 전기영동 입자(41)의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 광 차단 기능을 원활히 수행하기 어려울 수 있고, 10 중량%를 초과하는 경우에는 광 투과율이 저하될 수 있다.

상기 셀(31) 내에 형성된 제1 전극(20) 상의 일부 영역에는 절연 구조물(50)이 형성될 수 있다. 상기 절연 구조물(50)은 구조적으로 전기영동 입자(41)의 유도를 통해 광 투과율 및 반사율을 향상시키기 위한 역할을 수행한다.

구체적으로, 절연 구조물(50)은 제1 전극(20) 상의 일부 영역에 형성되어 제1 전극(20)의 일부를 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 유효전극(51)은 절연 구조물(50)의 개구부를 통해 제1 전극(20)의 노출된 영역으로, 절연 구조물(50)이 제1 전극(20)에서 차지하는 영역과 반비례 관계에 있다.

유효전극(51)은 절연 구조물(50)에 의해 유도된 전기영동 입자(41)가 수집되는 영역으로, 격벽(30)에 인접하게 형성되는 것이 바람직하다. 일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 「격벽에 인접하게 형성되는 것」은, 유효전극(51)이 단위 셀(31) 영역의 격벽(30) 내부 둘레를 따라 격벽에 인접하여 형성되거나, 셀 영역의 장축 방향을 따라 격벽에 인접하여 형성되는 것 등, 후술되는 투광 모드에서 전기영동입자를 격벽에 인접한 위치에 응집시킬 수 있는 실시 형태를 포함한다. 상기 「인접」은, 물리적으로 접촉하여 형성되는 경우뿐만 아니라, 본원발명의 목적을 달성하기 위하여 실질적으로 인접하는 경우 또한 포함한다. 유효전극이 격벽(30)에 인접하게 형성될 경우, 투광 모드에서 전기영동 입자(41)에 의해 흡수되는 광이 최소화될 수 있어, 광 투과율과 색반사율이 향상될 수 있다. 전기영동 디스플레이 장치의 구동 모드인 투광 모드와 차광 모드에 대해서는 이후 상세히 설명한다.

도 7은, 투광 모드에서의 전기영동 디스플레이 장치의 잔유하는 전기영동 입자를 나타낸 CCD(Charge-Coupled Device) 이미지이다.

도 7을 참조하면, 투광 모드에서 전기영동 입자(41)가 셀(31) 내부 공간에 부유하지 않기 위한 유효전극(51)의 면적은, 단위 셀(31)의 면적에 대하여 2% 내지 30%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 3% 내지 20%일 수 있다. 상기 면적은, 사용자의 시인 방향에서 셀이 차지하는 영역과 전극이 차지하는 영역을 의미한다. 유효전극의 면적이 단위 셀(31) 면적의 2% 미만일 경우에는 전기영동 입자(41)를 제어하기에 충분한 전기장이 형성되기 어려워, 투광 모드에서 셀(31) 내부 공간에 부유하는 전기영동 입자(41)가 발생할 수 있고, 30%를 초과하는 경우에는 투광 모드에서 전기영동 입자(41)에 의한 광의 흡수율이 높아져, 광 투과율이 저하될 수 있다.

도 3을 참조하면, 절연 구조물(50)의 단면 형상은 순테이퍼 형상일 수 있으며, 제1 전극(20)과, 절연 구조물(50)의 측면이 갖는 각도는 30° 내지 90°일 수 있으며, 바람직하게는, 35° 내지 80°일 수 있다. 각도가 30°미만인 경우에는 전기영동 입자(41)를 유도하기에 충분하지 않으며, 90°를 초과하는 경우에는 전기영동 입자(41)가 유도되거나 마찰 등에 의해 개구부를 빠져나가기 용이하지 않아, 전기영동 입자(41)를 제어하기 어렵다.

다른 실시 예에 있어서, 절연 구조물은 1개 이상의 변곡점을 가지는 순테이퍼 형상일 수 있고, 또 다른 실시 예에 있어서, 절연 구조물은 곡선의 단면을 가질 수 있다. 절연 구조물이 곡선의 단면을 가지는 경우, 제1 전극과 절연 구조물의 측면이 갖는 각도는, 절연 구조물 높이의 절반 위치에서 측면과 접하는 평면 및 제1 전극 사이에 형성된 각도로 정의될 수 있다.

절연 구조물(50)은 제1 전극(20) 내지 전기영동 입자(41) 등의 전기적 성질에는 영향을 주지 않는 물질로 구성되는 것이 바람직하며, 유기 절연 물질, 예를 들어 폴리이미드, 포토아크릴(photo acryl), 벤조사이클로부텐(BCB) 등으로 이루어 지거나, 포토레지스트(PR)로 이루어질 수 있다.

절연 구조물(50)의 두께는, 제1 전극(20)의 두께보다 두껍게 형성하되, 5㎛를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 절연 구조물(50)의 두께가 제1 전극(20)의 두께보다 얇은 경우, 전기영동 입자(41)들을 유효전극으로 유도시켜 수용하기 어렵다. 절연 구조물(50)의 두께가 5㎛를 초과할 경우, 유효전극의 비율이 감소하여 전기영동 입자(41)가 충분히 유효전극에 유도되지 않고 전극 간에 잔유하게 되어 광 투과율 및 반사율이 감소할 수 있으며, 절연 구조물(50) 자체의 두께로 인해 투과율과 반사율이 감소할 수 있다.

도 4 내지 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 구동을 설명한다. 설명의 편의상 전기영동 입자(41)는 음전하를 띠는 흑색 대전입자인 것으로 가정하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

도 4를 참조하면, 전기영동 디스플레이 장치가 차광 모드로 작동하기 위해서, 제1 전극(20)과 제2 전극(21)에 각각 음의 전압과 양의 전압을 인가할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서는, 제2 전극에 레퍼런스 전압, 0V가 인가되거나 그라운드(Ground) 상태일 수 있다.

제2 전극(21)에 양의 전압이 인가되는 경우, 제1 전극(20)과 제2 전극(21) 간의 전위차로 인한 전기장이 형성됨에 따라, 음 전하를 띠는 전기영동 입자(41)가 제2 전극(21) 측으로 이동하여, 제2 전극(21) 상에 밀착하도록 위치할 수 있다. 이때 전기영동 디스플레이 장치로 입사되는 외부 광은 제2 기판(11) 및 제2 전극(21)을 통과하여 전기영동 입자(41)에 도달되고, 입사된 광은 전기영동 입자(41)에 의해 흡수된다.

한편, 도 4에서는, 전기영동 입자(41)가 1열로 도시되어 있으나, 전기영동 입자(41)의 함량에 따라, 2열 이상으로 배열될 수 있다. 전기영동 입자(41)에 의해 형성된 열이 2열 이상으로 배열된 경우에는, 전기영동 입자(41) 사이로 통과되거나, 굴절된 광이 인접한 전기영동 입자(41)에 의해 흡수될 수 있어 광 흡수율이 향상된다.

이러한 전기영동 입자(41)의 배열에 의해 사용자는 차폐된 셀에 대응되는 서브픽셀의 색상을 시인할 수 없고, 상술한 전압 인가에 따른 전기영동 입자(41)의 배열은 광을 차폐하므로, 이러한 모드를 차광 모드라고 지칭한다.

도 5를 참조하면, 전기영동 디스플레이 장치가 투광 모드로 작동하기 위해서, 제1 전극(20)과 제2 전극(21)에 각각 양의 전압과 음의 전압을 인가할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서는, 제2 전극에 레퍼런스 전압, 0V가 인가되거나 그라운드(Ground) 상태일 수 있다.

제1 전극(20)에 양의 전압이 인가되는 경우, 제1 전극(20)과 제2 전극(21) 간의 전위차로 인한 전기장이 형성됨에 따라, 음 전하를 띠는 전기영동 입자(41)가 제1 전극(20) 측으로 이동한다. 이때, 제1 전극(20)의 전기장은 제1 전극(20)을 중심으로 펼쳐지며, 제1 전극(20)에서 멀어질수록 약해진다. 따라서, 절연 구조물(50)이 형성되지 않은 유효전극(51) 영역은, 절연 구조물(50)이 형성된 영역 대비 상대적으로 강한 전기장이 형성되고, 전기영동 입자(41)는 유효전극(51)의 전기장에 더욱 강한 영향을 받게 된다. 따라서, 전기영동 입자(41)는 유효전극(51)의 강한 전기장과, 절연 구조물(50)에 의해 격벽(30)에 인접하게 응집되는 것일 수 있다.

이때 전기영동 디스플레이 장치로 입사되는 외부 광은 제2 기판(11), 제2 전극(21), 유전성 유체(40), 절연 구조물(50), 제1 전극(20) 및 서브픽셀(PX1 내지 PX3)을 차례로 통과하여, 반사층(60)에 도달되고, 상기 반사층(60)에 의해 반사되어 서브픽셀(PX1 내지 PX3), 제1 전극(20), 절연 구조물(50), 유전성 유체(40), 제2 전극(21) 및 제2 기판(11)을 차례로 통과하여 사용자에게 도달한다.

이러한 전기영동 입자(41)의 배열에 의해 사용자는 디스플레이 장치의 색상을 인식할 수 있고, 상술한 전압 인가에 따른 전기영동 입자(41)의 배열은 광을 투과하므로, 이러한 모드를 투광 모드라고 지칭한다.

투광 모드일 때, 전기영동 디스플레이 장치의 광투과율은 55% 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 60% 이상일 수 있고, 색반사율은 40% 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 45% 이상일 수 있다. 전기영동 디스플레이 장치의 광투과율과 색반사율이 상기 범위에 있을 경우, 디스플레이 장치의 명암비(Contrast Ratio)와 색재현성이 향상되어, 사용자가 더욱 선명한 이미지를 인식할 수 있다.

전기영동 입자(41)의 상기와 같은 구동은, 각각의 서브픽셀(PX1 내지 PX3) 단위로 독립하여 구동될 수 있는 것으로, 풀 컬러의 전기영동 디스플레이 장치를 구현할 수 있도록 한다.

상술한 예는 제1 전극(20) 상에 절연 구조물(50)이 형성된 경우를 예시한 것이나, 동일한 원리로 제2 전극 상에 절연 구조물이 형성되는 경우 또한 같다.

<전기영동 디스플레이 장치 제조방법>

본 발명은, 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법을 제공한다.

도 6은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 6을 참조하면, 먼저 제1 기판 상에 반사층이 형성된다. 상기 반사층 상에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 서브픽셀을 포함하는 컬러필터가 형성된다. 상기 컬러필터 상에는, 컬러필터의 화소부와 비화소부의 단차를 제거하기 위한 오버코트층이 형성될 수 있다. 이후, 상기 오버코트층 상에 도전성 물질을 도포하고, 선택적 에칭에 의해 박막 트랜지스터와 제1 전극을 형성한다. 상기 제1 전극 상에 절연성 물질을 도포한 후, 선택적 에칭에 의해 후술되는 격벽에 의해 정의되는 셀 영역에 구비될 절연 구조물과 유효 전극을 형성한다.

이와 별개로, 제2 기판 상에 도전성 물질을 도포하고, 선택적 에칭에 의해 제2 전극을 형성한다. 이후, 상기 제2 전극 상에 감광성 조성물을 도포하고, 선택적 에칭에 의해 격벽 구조물을 형성한다. 상기 격벽 구조물과 제2 전극에 의해 한정되는 영역에 전기영동 입자를 포함하는 유전성 유체를 충진시킨다.

이후 광학용 투명 잡착 필름(OCA) 등을 이용하여, 제1 기판과 제2 기판의 주면을 결합하여 전기영동 디스플레이 장치를 제조한다.

상기 제조방법에 사용된 제1 기판, 제2 기판, 제1 전극, 제2 전극, 전기영동 입자, 격벽, 유전성 유체, 박막 트랜지스터 등은 상기 <전기영동 디스플레이 장치>에서 기술된 것과 실질적으로 동일한 특성을 나타낸다.

<실시 예 및 비교 예>

실시예 1

PET 필름(6인치, 두께 5mm; 제2 기판) 상에 ITO 전극(제2 전극)을 형성하고, 폴리이미드, 바인더 수지(우레탄 아크릴레이트 또는 폴리에스테르 아크릴레이트 등의 가교성 올리고머), 기타 광개시제 및 광중합성 화합물을 포함하는 조성물을 코팅한 후, 마스크를 이용하여 노광, 현상 및 세정 과정을 거쳐 격벽을 형성하고, 상기 격벽에 의해 구비된 공간에 흑색 전기영동 입자를 포함하는 유전성 유체를 충진시켰다.

글래스(6인치, 두께 5mm; 제1 기판) 상에 반사층, 컬러필터, ITO 전극(제1 전극) 및 TFT를 형성하고, 제1 전극 상에 유효전극의 비율이 15%가 되도록 두께가 1.3㎛인 절연 구조물을 형성하여, 격벽에 인접한 유효전극을 형성하였다.

상기 제1 기판과 제2 기판의 주면을 OCA를 이용하여 결합하여, 실시예 1의 전기영동 디스플레이 장치를 제조하였다.

실시예 2

제1 전극 상에 유효전극의 비율이 11.78%가 되도록 두께가 1.9㎛인 절연 구조물을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시예 2의 전기영동 디스플레이 장치를 제조하였다.

실시예 3

제1 전극 상에 유효전극의 비율이 10.2%가 되도록 두께가 2.8㎛인 절연 구조물을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시예 3의 전기영동 디스플레이 장치를 제조하였다.

실시예 4

제1 전극 상에 유효전극의 비율이 1.7%가 되도록 두께가 5.5㎛인 절연 구조물을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시예 4의 전기영동 디스플레이 장치를 제조하였다.

실시예 5

제1 전극 상에 유효전극의 비율이 0.3%가 되도록 두께가 10.6㎛인 절연 구조물을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시예 5의 전기영동 디스플레이 장치를 제조하였다.

비교예 1

유효전극의 위치를 셀 가운데 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 비교예 1의 전기영동 디스플레이 장치를 제조하였다.

비교예 2

유효전극의 위치를 셀 가운데 형성한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 비교예 2의 전기영동 디스플레이 장치를 제조하였다.

비교예 3

유효전극의 위치를 셀 가운데 형성한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 비교예 3의 전기영동 디스플레이 장치를 제조하였다.

비교예 4

유효전극의 위치를 셀 가운데 형성한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일하게 비교예 4의 전기영동 디스플레이 장치를 제조하였다.

비교예 5

유효전극의 위치를 셀 가운데 형성한 것을 제외하고는, 실시예 5와 동일하게 비교예 5의 전기영동 디스플레이 장치를 제조하였다.

<실험 예>

투과율 및 반사율 평가

상기 실시예 및 비교예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 투광 모드에 대하여, 적분구 spectrophotometer 미놀타사 CM-3700d 제품을 사용하여 디스플레이 장치의 투과율과 반사율을 측정하여, 측정결과를 하기 표 1에 기재하였다.

전극사이 입자 잔유 평가

상기 실시예 및 비교예에 따른 전기영동 디스플레이 장치에 10V의 전압을 인가하여 구동 모드를 투광 모드로 설정하고, CCD(Charge-Coupled Device) 화상을 통해 입자의 이동을 관찰하여, 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기영동입자의 잔유 여부를 측정하여, 측정결과를 하기 표 1에 기재하였다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
절연 구조물 높이 (㎛)	1.3	1.9	2.8	5.5	10.6	1.3	1.9	2.8	5.5	10.6
유효 전극 비율 (%)	15	11.78	10.2	1.7	0.3	15	11.78	10.2	1.7	0.3
유효 전극 위치	격벽 인접	격벽 인접	격벽 인접	격벽 인접	격벽 인접	셀 중앙	셀 중앙	셀 중앙	셀 중앙	셀 중앙
투과율 (%)	61.9	65.4	69.1	20.4	6	59.3	63.8	67.8	18.8	5.4
반사율 (%)	49.6	53.4	55.8	12.6	3.4	39.6	43.3	44.9	7.4	1.8
잔유 입자	X	X	X	△	○	X	X	X	△	○

도 8은, 투광 모드에서의 실시예와 비교예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 셀 영역의 반복단위 일부를 각각 확대한 이미지로, 구체적으로 도 8(좌)는 유효전극이 격벽에 인접하게 형성된 실시예의 전기영동 디스플레이 장치이고, 도 8(우)는 유효전극이 셀 중앙에 형성된 비교예의 전기영동 디스플레이 장치를 나타낸다.

도 8(좌)을 참조하면, 유효전극이 격벽에 인접하여 형성되는 경우, 투광 모드에서 전기영동입자에 의해 차단되는 광이 관찰되지 않으나, 도 8(우)를 참조하면, 투광 모드에서 셀의 중앙에 형성된 유효전극에 수집된 전기영동입자에 의해 일부 광이 차단됨을 확인할 수 있다.

구체적으로 상기 표 1을 참조하면, 실시예 1의 전기영동 디스플레이 장치와 이에 대응하는 비교예 1의 전기영동 디스플레이 장치를 비교하면, 투과율이 59.3%에서 61.9%로, 반사율이 39.6%에서 49.6%로 각각 상승하였음을 확인할 수 있다.

또한, 실시예 2의 전기영동 디스플레이 장치와 이에 대응하는 비교예 2의 전기영동 디스플레이 장치를 비교하면, 투과율이 63.8%에서 65.4%로, 반사율이 43.3%에서 53.4%로 각각 상승하였음을 확인할 수 있다.

또한, 실시예 3의 전기영동 디스플레이 장치와 이에 대응하는 비교예 3의 전기영동 디스플레이 장치를 비교하면, 투과율이 67.8%에서 69.1%로, 반사율이 44.9%에서 55.8%로 각각 상승하였음을 확인할 수 있다.

또한, 실시예 4의 전기영동 디스플레이 장치와 이에 대응하는 비교예 4의 전기영동 디스플레이 장치를 비교하면, 투과율이 18.8%에서 20.4%로, 반사율이 7.4%에서 12.6%로 각각 상승하였음을 확인할 수 있다.

또한, 실시예 5의 전기영동 디스플레이 장치와 이에 대응하는 비교예 5의 전기영동 디스플레이 장치를 비교하면, 투과율이 5.4%에서 6%로, 반사율이 1.8%에서 3.4%로 각각 상승하였음을 확인할 수 있다.

특히, 실시예의 전기영동 디스플레이 장치의 반사율이 비교예의 전기영동 디스플레이 장치 대비 더욱 향상되었음을 확인할 수 있다. 이는 전기영동 디스플레이 장치의 셀 영역을 투과한 광이 하부 반사층에 의해 정반사 및 난반사가 발생하게 되는데, 유효전극이 셀의 중앙에 구비될 경우 전기영동 입자 및 격벽에 의한 난반사광의 흡수가 증가함에 기인하는 것임을 알 수 있다.

또한, 실시예 4 및 5의 전기영동 디스플레이 장치의 경우, 투광 모드에서 셀 내부 공간에 부유하는 전기영동입자가 일부 관찰되는 점에 비추어 볼 때, 적어도 유효전극의 면적(비율)은, 단위 셀 면적에 대하여 2% 이상인 것이 바람직한 실시형태임을 알 수 있다.

상기 실시예와 비교예의 실험 결과에 따르면, 유효전극이 격벽에 인접하게 형성되는 것에 의해 전기영동 디스플레이 장치의 명암비(Contrast Ratio)와 색재현성이 더욱 향상된 것으로, 사용자가 더욱 선명한 이미지를 인식할 수 있음을 확인할 수 있다.

10: 제1 기판 11: 제2 기판
20: 제1 전극 21: 제2 전극
30: 격벽 31: 셀
40: 유전성 유체 41: 전기영동입자
50: 절연구조물 51: 유효전극
60: 반사층

Claims (18)

1. 제1 기판 및 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판;
   상기 제1 기판 및 제2 기판 상에 각각 형성되는 제1 전극 및 제2 전극;
   상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 복수의 격벽들에 의해 정의되는 복수의 셀; 및
   상기 복수의 셀 내부를 채우는 유전성 유체 및 상기 유전성 유체 내에 분산된 적어도 1종 이상의 전기영동입자를 포함하며,
   상기 제1 전극의 일부 또는 제2 전극의 일부에 형성된 절연 구조물의 개구부를 통해 노출된 유효전극이 상기 격벽에 인접하여 형성되고,
   상기 제1 기판과 제1 전극 사이에 구비되는 컬러필터를 포함하는, 전기영동 디스플레이 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 유효전극의 면적은 상기 셀 면적의 2% 내지 30%인, 전기영동 디스플레이 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 절연 구조물의 두께가 5㎛ 이하인, 전기영동 디스플레이 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 절연 구조물의 단면 형상이 순테이퍼 형상을 나타내는, 전기영동 디스플레이 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 셀은 상기 컬러필터의 서브필셀과 대응되는 위치에 형성되는, 전기영동 디스플레이 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나 이상의 전극 구동을 위한 박막 트랜지스터를 포함하며, 상기 격벽은 상기 박막 트랜지스터와 대응되는 위치에 형성되는, 전기영동 디스플레이 장치.
   
7. 청구항 1에 있어서, 상기 컬러필터는 인접한 서브픽셀 사이에 구비되는 경계부재를 포함하며, 상기 컬러필터 상에 형성된 오버코트층을 포함하는, 전기영동 디스플레이 장치.
   
8. 청구항 7에 있어서, 상기 경계부재는, 차광 부재 또는 상기 오버코트층과 일체로 형성되는 것인, 전기영동 디스플레이 장치.
   
9. 청구항 1에 있어서, 상기 컬러필터는 최대 투과율이 70% 이상인, 전기영동 디스플레이 장치.
   
10. 청구항 1에 있어서, 상기 컬러필터 하에 구비되는 반사층을 더 포함하는, 전기영동 디스플레이 장치.
    
11. 청구항 10에 있어서, 상기 반사층은 반사율이 85% 이상인, 전기영동 디스플레이 장치.
    
12. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나 이상은 광 투과성인, 전기영동 디스플레이 장치.
    
13. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나 이상은 ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), 그래핀 (Grephene), 및 카본나노튜브(Carbon Nano Tube)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 전기영동 디스플레이 장치.
    
14. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 기판 및 제2 기판 중 적어도 하나 이상이 광 투과성인, 전기영동 디스플레이 장치.
    
15. 청구항 1에 있어서, 상기 전기영동 디스플레이 장치의 투광 모드에서 투과율이 55% 이상인, 전기영동 디스플레이 장치.
    
16. 청구항 1에 있어서, 상기 전기영동 디스플레이 장치의 투광 모드에서 반사율이 40% 이상인, 전기영동 디스플레이 장치.
    
17. 제1 기판 상에 컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 컬러필터 상에 박막 트랜지스터와 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 절연 구조물과 유효전극을 형성하는 단계;
    제2 기판 상에 제2 전극을 형성하는 단계;
    상기 제2 전극 상에 격벽을 형성하는 단계;
    전기영동 입자를 포함하는 유전성 유체를 격벽에 의해 구비되는 공간에 충진하는 단계; 및
    상기 제1 기판에 대향하도록 상기 제2 기판을 결합하는 단계를 포함하는, 전기영동 디스플레이 장치 제조방법.
    
18. 청구항 17에 있어서, 상기 제1 기판 상에 컬러필터를 형성하는 단계는, 제1 기판 상에 반사층을 형성하고, 상기 반사층 상에 컬러필터를 형성하는 단계인, 전기영동 디스플레이 장치 제조방법.
    

Images