KR101750081B1 - 전기 영동 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

전기 영동 표시 장치는 제1 전극을 포함하는 제1 기판, 상기 제1 전극 상에 위치하는 제1 절연층, 상기 제1 절연층 상에 위치하며, 유체 및 하전 입자를 가지는 유체층, 상기 유체층을 사이에 두고 상기 제1 기판과 대향하며, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함하는 제2 기판, 및 상기 제2 전극과 상기 유체층 사이에 위치하며, 상기 제1 절연층과 대향하는 제2 절연층을 포함한다.

Description

전기 영동 표시 장치{ELECTRO PHORETIC INDICATION DISPLAY DEVICE}
본 발명은 전기 영동 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절연층을 포함하는 전기 영동 표시 장치에 관한 것이다.
전기 영동 표시 장치는 반사율(reflectivity)과 명암비(contrast ratio)가 높고 액정 표시 장치와는 달리 시야각(viewing angle)에 대한 의존성이 없어서 종이와 같이 편안의 이미지(image)을 표시할 수 있는 장점을 가지고 있다.
전기 영동 표시 장치는 전극이 형성되어 있는 양 기판과 양 기판 사이에 형성되어 있는 하전 입자를 포함하며, 마주하는 두 전극에 전압을 인가하여 하전 입자를 반대 극성의 전극으로 이동시켜 이미지를 표시한다.
이러한 전기 영동 표시 장치는 지속적인 전압의 인가 없이 이미지를 유지할 수 있어야 하는데, 이를 위해 하전 입자에 쌍안정(bistability) 특성을 부여해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예는, 하전 입자에 쌍안정 특성이 용이하게 부여된 전기 영동 표시 장치를 제공하고자 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 제1 전극을 포함하는 제1 기판, 상기 제1 전극 상에 위치하는 제1 절연층, 상기 제1 절연층 상에 위치하며, 유체 및 하전 입자를 가지는 유체층, 상기 유체층을 사이에 두고 상기 제1 기판과 대향하며, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함하는 제2 기판, 및 상기 제2 전극과 상기 유체층 사이에 위치하며, 상기 제1 절연층과 대향하는 제2 절연층을 포함하는 전기 영동 표시 장치를 제공한다.
상기 유체층은 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층 사이에서 상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층과 접촉할 수 있다.
상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 하나 이상은 표면에 노출된 제1 작용기를 포함하며, 상기 하전 입자는 표면에 노출되어 상기 제1 작용기와 수소 결합 가능한 제2 작용기를 포함할 수 있다.
상기 제 1 작용기 및 상기 제 2 작용기는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 아크릴기, -OR1, -F, -NR2R3 또는 이들의 조합이고, 상기 R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 하나 이상은 유기물 또는 무기물을 포함할 수 있다.
상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 하나 이상은 실리콘 산화물(SiO2) 및 실리콘 질화물(SiNx) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 하나 이상은 아크릴기를 포함하는 감광성 재료 및 폴리이미드(polyimide) 중 하나 이상을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 하나 이상은 산소 플라즈마, 질소 플라즈마 및 플루오르 플라즈마 중 하나 이상의 플라즈마에 의해 표면 처리될 수 있다.
상술한 본 발명의 과제 해결 수단의 일부 실시예 중 하나에 의하면, 하전 입자에 쌍안정 특성이 용이하게 부여된 전기 영동 표시 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치에서 하전 입자와 절연층 간의 수소 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치에서 하전 입자와 절연층 간의 수소 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치에서 하전 입자와 절연층 간의 수소 결합을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치(1001)는 제1 기판(100), 제1 절연층(200), 격벽(300), 유체층(400), 제2 기판(500) 및 제2 절연층(600)을 포함한다.
제1 기판(100)을 살펴보면, 제1 기판 본체(110) 상에 다수의 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트 배선이 형성된다. 그리고 도시하지는 않았으나, 게이트 배선은 게이트 전극(124)과 연결된 다수의 게이트 라인들과, 다수의 제1 유지 전극 라인들을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 기판 본체(110)는 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱 등으로 이루어진 절연성 기판 등으로 형성된다. 특히, 제1 기판 본체(110)를 유연성을 갖는 소재로 형성하면 전기 영동 표시 장치(1001)의 활용 범위가 넓어지므로, 전기 영동 표시 장치(1001)의 유용성을 더욱 향상시킬 수 있다.
게이트 전극(124)을 포함한 게이트 배선은 Al, Ag, Cr, Ti, Ta, Mo 등의 금속 또는 이들을 포함하는 합금 등을 포함한다. 도 1에서 게이트 배선은 단일층으로 도시되었지만, 게이트 배선은 물리 화학적 특성이 우수한 Cr, Mo, Ti, Ta 또는 이들을 포함하는 합금의 금속층과 비저항이 작은 Al 계열 또는 Ag 계열의 금속층을 포함하는 다중층으로 형성될 수도 있다. 이외에도 여러 다양한 금속 또는 도전체로 게이트 배선을 만들 수 있으며, 동일한 식각 조건에 패터닝이 가능한 다층막이면 더욱 바람직하다.
게이트 배선 상에는 질화 규소(SiNx) 등으로 만들어진 게이트 절연막(130)이 형성된다.
게이트 절연막(130) 위에는 일 영역 이상이 게이트 전극(124)과 중첩되는 다수의 소스 전극(165)과, 소스 전극(165)과 이격 배치되며 적어도 일 영역이 게이트 전극(124)과 중첩되는 다수의 드레인 전극(166)을 포함하는 데이터 배선이 형성된다. 그리고 도시하지는 않았으나, 데이터 배선은 게이트 라인과 교차하는 다수의 데이터 라인들과, 제1 유지 전극과 중첩된 다수의 제2 유지 전극 라인들을 더 포함할 수 있다.
데이터 배선도 게이트 배선과 마찬가지로 크롬, 몰리브덴, 알루미늄 또는 이들을 포함하는 합금 등의 도전 물질로 만들어지며, 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
그리고, 게이트 전극(124)에 대응하는 게이트 절연막(130)과 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166) 사이에는 반도체층(140)이 위치하며, 반도체층(140)과 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166) 사이에는 둘 사이의 접촉 저항을 각각 감소시키기 위한 저항성 접촉층(155)이 형성된다. 저항성 접촉층(155)은 실리사이드나 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소 등을 포함한다.
이상과 같은 게이트 전극(124), 반도체층(140), 저항성 접촉층(155), 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166)은 박막 트랜지스터(thin film transistor)(TFT)를 구성한다.
데이터 배선 위에는 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등의 무기 절연 물질 등으로 이루어진 보호층(170)이 형성된다.
보호층(170)은 드레인 전극(166)의 일부를 드러내는 접촉구(171)를 포함하며, 후술할 제1 전극(180)은 접촉구(171)를 통해 드레인 전극(166)과 접속한다. 보호층(170) 상에는 제1 전극(180)이 형성된다.
제1 전극(180)은 전기 영동 표시 장치(1001)가 표시하는 이미지(image)의 최소 단위인 화소(pixel)에 대응하는 형태로 패터닝(patterning)되어 있다. 제1 전극(180)은 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 투명 도전 물질 또는 알루미늄(Al)과 같은 불투명 도전 물질 등을 포함한다. 제1 전극(180) 상에는 제1 절연층(200)이 위치한다.
제1 절연층(200)은 제1 전극(180) 상에 위치하며, 유체층(400)과 접촉하고 있다. 제1 절연층(200)은 유기물 또는 무기물을 포함하며, 이 중 실리콘 질화물(SiNx)을 포함한다. 제1 절연층(200)은 표면에 노출된 제1 작용기(F1)(도 3에 도시됨)를 포함하며, 이 제1 작용기(F1)는 후술할 하전 입자(410)의 제2 작용기(F2)(도 3에 도시됨)와 수소 결합 가능하다. 제1 절연층(200)이 실리콘 질화물을 포함함으로써, 제1 절연층(200)의 표면에 노출된 제1 작용기(F1)는 -NH 기이다.
다른 실시예에서, 제1 절연층(200)은 실리콘 산화물(SiOx)를 포함할 수 있다.
제1 절연층(200) 상에는 유체층(400)을 구획하는 격벽(300)이 위치한다.
격벽(300)은 유체층(400)를 구획한다. 또한 격벽(300)이 제1기판(100)과 제2 기판(200)사이의 셀갭(cell gap)을 유지시켜주기 때문에 별도의 스페이서(spacer)가 제1 기판(100)과 제2 기판(500) 사이에 필요치 않다.
유체층(400)은 제1 절연층(200)과 후술할 제2 절연층(600) 사이에 위치한다. 유체층(400)은 제1 절연층(200)과 제2 절연층(600) 사이에서 제1 절연층(200) 및 제2 절연층(600)과 접촉하며, 유체(420) 및 유체(420)내에 분산되어 있는 하전 입자(410)를 포함한다.
유체(420)는 하전 입자(410)의 높은 이동도를 위하여 점도가 낮으며 화학반응을 억제하기 위하여 유전상수도 낮은 것이 바람직하다. 유체(420)는 또한 반사휘도 확보를 위하여 투명한 것이 바람직하다. 유체(420)의 예로는 데카하이드로 나프탈렌, 5-에틸리덴-2-노르보르덴, 지방유, 파라핀유 등의 하이드로 카본; 톨루엔, 크실렌, 페닐크실릴에탄, 도데실 벤젠 및 알킬나프탈렌 등의 방향족 하이드로 카본; 퍼플루오르데칼린, 퍼플루오르톨루엔, 퍼플루오르크실렌, 디클로로벤조트리플루오라이드, 3,4,5-트리클로로벤조트리플루어라이드, 클로로펜타플루오르-벤젠, 디클로로노네인, 펜타클로로벤젠 등의 할로겐화 용매 등이 있다.
하전 입자(410)는 흑색서브입자 및 백색서브입자를 포함하거나, 또는 붉은색서브입자, 녹색서브입자, 파란색서브입자, 시안(cyan)서브입자, 마젠타(magenta)서브입자 및 옐로우(yellow)서브입자 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 각 서브입자는 서로 다른 극성으로 하전되어 있어 서로 반대방향으로 운동할 수 있다. 각 서브입자는 티타늄 산화물(TiO2) 또는 실리콘 산화물(SiO2) 등에 안료를 착색하여 만들어질 수 있다. 즉, 하전 입자는 티타늄 산화물 또는 실리콘 산화물을 포함한다. 하전 입자(410)는 제1 전극(180)과 제2 전극(520) 사이에 형성되는 전계에 따라 상하 운동하며 전기 영동 표시 장치(1001)에 의해 반사되는 빛의 양을 조절하게 된다. 하전 입자(410)는 고유 전하를 나타낼 수도 있고, 전하조절제(charge control agent)를 이용하여 명시적으로 하전될 수도 있고, 용매에 부유하면서 전하를 얻을 수 있다. 전하조절제는 폴리머이거나 비폴리머일 수도 있고, 이온성이거나 비이온성일 수도 있으며, 소듐 도데실벤젠술포네이트, 금속 비누, 폴리부텐 숙신이미드, 말레익 무수물 코폴리머, 비닐 피리딘 코폴리머, 비닐피롤리돈 코폴리머, 아크릴(메타크릴)산 코폴리머 등이 가능하다. 유체(420)에 분산되어 있는 하전 입자(410), 전하조절제 등의 입자들은 상호간에 콜로이달 안정성(colloidal stability)을 만족시켜야 하며, 이는 입자들의 크기와 표면전하를 조절하여 달성할 수 있다.
또한, 하전 입자(410)는 표면에 노출된 제2 작용기(F2)(도 3에 도시됨)를 포함하며, 이 제2 작용기(F2)는 제1 절연층(200)의 제1 작용기(F1)(도 3에 도시됨) 및 제2 절연층(600)의 제1 작용기(F1)와 수소 결합 가능하다. 하전 입자(410)가 티타늄 산화물 또는 실리콘 산화물을 포함함으로써, 하전 입자(410)의 표면에 노출된 제2 작용기(F2)는 -OH 기이다.
유체층(400) 상에는 제2 기판(500)이 위치하고 있다.
제2 기판(500)은 유체층(400)을 사이에 두고 제1 기판(100)과 대향하며, 제2 기판 본체(510) 및 제2 전극(520)을 포함한다.
제2 전극(520)은 통상 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등의 투명한 도전물질로 이루어져 있다. 제2 전극(520)은 제2 기판 본체(510) 전체에 걸쳐서 형성되어 있으며, 제1 전극(180)과 함께 양성 또는 음성을 띤 하전 입자(410)를 구동하기 위한 전계를 형성한다.
여기서 제1 기판 본체(110) 및 제2 기판 본체(510) 중 적어도 어느 하나는 투명하며 제1 기판 본체(110) 및 제2 기판 본체(510) 중 하나 이상을 플라스틱으로 만들 경우, 전기 영동 표시 장치(1001)를 가볍고 얇으면서 플렉서블(flexible)하게 제조할 수 있다.
제2 기판(500)과 유체층(400) 사이에는 제2 절연층(600)이 위치하고 있다.
제2 절연층(600)은 제2 전극(520) 상에 위치하며, 유체층(400)과 접촉하고 있다. 제2 절연층(600)은 유기물 또는 무기물을 포함하며, 이 중 실리콘 질화물(SiNx)을 포함한다. 제2 절연층(600)은 표면에 노출된 제1 작용기(F1)(도 3에 도시됨)를 포함하며, 이 제1 작용기(F1)는 하전 입자(410)의 제2 작용기(F2)(도 3에 도시됨)와 수소 결합 가능하다. 제2 절연층(600)이 실리콘 질화물을 포함함으로써, 제2 절연층(600)의 표면에 노출된 제1 작용기(F1)는 -NH 기이다.
이상과 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치(1001)는 제1 절연층(200) 및 제2 절연층(600)이 제1 작용기(F1)로서 -NH 기를 포함하고, 하전 입자(410)가 제2 작용기(F2)로서 -OH 기를 포함하나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치에서 제1 절연층 및 제2 절연층 각각의 제 1 작용기 및 하전 입자의 제 2 작용기는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 독립적으로 아크릴기, -OR1, -F, -NR2R3 또는 이들의 조합일 수 있다. 여기서, R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치(1001)의 구동 원리를 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 전기 영동 표시 장치(1001)는 전계를 형성하기 위한 한 쌍의 전극을 포함하는데, 한 쌍의 전극 중 어느 하나는 제1 전극(180)이고 다른 하나는 공통 전압이 인가되는 제2 전극(520)이다. 구동부(DR)로부터 제1 전극(180) 및 제2 전극(520) 각각에 전위차(+, -)를 가지는 전압이 인가되면, 전기적으로 양성(positive) 또는 음성(negative)을 띠고 있는 하전 입자(410)는 반대 극성의 전압이 인가된 제1 전극(180) 또는 제2 전극(520)으로 상하 이동한다. 이때, 사용자는 외부에서 입사되어 하전 입자(410)에서 반사된 빛을 인식하게 된다. 하전 입자(410)가 사용자에 가깝게 상부로 이동하면 사용자는 하전 입자(410)의 색상을 강하게 인식하고, 하전 입자(410)가 하부로 이동하면 사용자는 하전 입자(410)의 색상을 약하게 인식한다. 이러한, 하전 입자(410)의 이동은 전기 영동에 의한 것이며, 이로 인해 전기 영동 표시 장치(1001)는 이미지(image)를 표시한다.
여기서, 전기 영동이란 표면 전하를 띤 입자들이 전기장 속에서 반대의 전하를 띤 전극 쪽으로 이동하는 현상을 말한다.
특히, 도 2의 (b)와 같이, 하전 입자(410)가 반대 극성을 가지는 제1 전극(180) 또는 제2 전극(520)으로 이동하게 되면, 제1 전극(180)과 하전 입자(410) 사이 및 제2 전극(520)과 하전 입자(410) 사이에는 제1 작용기(F1)(도 3에 도시됨)와 제2 작용기(F2)(도 3에 도시됨)간의 수소 결합이 이루어지는데, 이를 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치에서 하전 입자와 절연층 간의 수소 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 절연층(200) 및 제2 절연층(600) 각각의 표면에는 제1 작용기(F1)인 -NH가 노출되어 있고, 하전 입자(410)의 표면에는 제2 작용기(F2)인 -OH 기가 노출되어 있다. 이때, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 전압이 인가되어 하전 입자(410)가 제1 절연층(200) 및 제2 절연층(600) 각각과 가깝게 이동하게 되면, 하전 입자(410)의 제2 작용기(F2)인 -OH기와 제1 절연층(200) 및 제2 절연층(600) 각각의 제1 작용기(F1) 중 -N기는 상호 수소 결합함으로써, 하전 입자(410)가 제1 절연층(200) 및 제2 절연층(600) 각각과 인접한 상태가 유지된다. 즉, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 전압이 인가된 후, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 전압을 인가하지 않은 상태에서도 하전 입자(410)는 수소 결합에 의해 제1 절연층(200) 및 제2 절연층(600) 각각에 인접하게 되며, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 다시 전압이 인가될 동안 하전 입자(410)는 제1 절연층(200) 및 제2 절연층(600) 각각과 인접하게 됨으로써, 하전 입자(410)에 쌍안정(bistability) 특성이 부여된다.
이러한 제1 작용기(F1)과 제2 작용기(F2) 간의 수소 결합은 쿨롱의 법칙에 따라 원자들의 거리가 가까울 수록 증가할 수 있으며, 각 원자의 전기 음성도의 차이에 따라 증가할 수 있다. 또한, 이러한 제1 작용기(F1)와 제2 작용기(F2) 간의 수소 결합은 제1 절연층(200)과 제2 절연층(600)의 표면에 노출된 제1 작용기(F1) 및 하전 입자(410)의 표면에 노출된 제2 작용기(F2)의 밀도를 제어함으로써, 그 결합력을 제어할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치(1001)는 제1 절연층(200) 및 제2 절연층(600)의 제1 작용기(F1)와 하전 입자(410)의 제2 작용기(F2) 간의 수소 결합을 이용해 하전 입자(410)에 쌍안정 특성을 부여함으로써, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 지속적인 전압의 인가하지 않아도 이미지(image)를 유지할 수 있기 때문에, 전기 영동 표시 장치(1001)가 표시하는 이미지의 표시 품질이 향상된다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예 및 제3실시예 각각을 따른 전기 영동 표시 장치를 설명한다.
이하, 제1 실시예와 구별되는 특징적인 부분만 발췌하여 설명하며, 설명이 생략된 부분은 제1 실시예에 따른다. 그리고, 본 발명의 제2 실시예 및 제3 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 동일한 구성요소에 대하여는 본 발명의 제1 실시예와 동일한 참조번호를 사용하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치에서 하전 입자와 절연층 간의 수소 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치(1002)는 제1 절연층(202) 및 제2 절연층(602)이 아크릴기를 포함하는 감광성 재료 및 폴리이미드(polyimide) 중 하나 이상을 포함한다.
제1 절연층(202) 및 제2 절연층(602) 각각의 표면에는 제1 작용기(F1)가 노출되어 있고, 하전 입자(410)의 표면에는 제2 작용기(F2)인 -OH 기가 노출되어 있다. 이때, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 전압이 인가되어 하전 입자(410)가 제1 절연층(202) 및 제2 절연층(602) 각각과 가깝게 이동하게 되면, 하전 입자(410)의 제2 작용기(F2)인 -OH기와 제1 절연층(202) 및 제2 절연층(602) 각각의 제1 작용기(F1) 중 -O기는 상호 수소 결합함으로써, 하전 입자(410)가 제1 절연층(202) 및 제2 절연층(602) 각각과 인접한 상태가 유지된다. 즉, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 전압이 인가된 후, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 전압을 인가하지 않은 상태에서도 하전 입자(410)는 수소 결합에 의해 제1 절연층(202) 및 제2 절연층(602) 각각에 인접하게 되며, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 다시 전압이 인가될 동안 하전 입자(410)는 제1 절연층(202) 및 제2 절연층(602) 각각과 인접하게 됨으로써, 하전 입자(410)에 쌍안정 특성이 부여된다.
이상과 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치(1002)는 제1 절연층(202) 및 제2 절연층(602)의 제1 작용기(F1)와 하전 입자(410)의 제2 작용기(F2) 간의 수소 결합을 이용해 하전 입자(410)에 쌍안정 특성을 부여함으로써, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 지속적인 전압의 인가하지 않아도 이미지를 유지할 수 있기 때문에, 전기 영동 표시 장치(1002)가 표시하는 이미지의 표시 품질이 향상된다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치에서 하전 입자와 절연층 간의 수소 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치(1003)는 제1 절연층(203) 및 제2 절연층(603)은 플루오르(F) 플라즈마(plasma)에 의해 표면 처리되어 있다.
제1 절연층(203) 및 제2 절연층(603) 각각의 표면에는 제1 작용기(F1)가 노출되어 있고, 하전 입자(410)의 표면에는 제2 작용기(F2)인 -OH 기가 노출되어 있다. 이때, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 전압이 인가되어 하전 입자(410)가 제1 절연층(203) 및 제2 절연층(603) 각각과 가깝게 이동하게 되면, 하전 입자(410)의 제2 작용기(F2)인 -OH기와 제1 절연층(203) 및 제2 절연층(603) 각각의 제1 작용기(F1) 중 -F기는 상호 수소 결합함으로써, 하전 입자(410)가 제1 절연층(203) 및 제2 절연층(603) 각각과 인접한 상태가 유지된다. 즉, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 전압이 인가된 후, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 전압을 인가하지 않은 상태에서도 하전 입자(410)는 수소 결합에 의해 제1 절연층(203) 및 제2 절연층(603) 각각에 인접하게 되며, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 다시 전압이 인가될 동안 하전 입자(410)는 제1 절연층(203) 및 제2 절연층(603) 각각과 인접하게 됨으로써, 하전 입자(410)에 쌍안정 특성이 부여된다.
이러한 제1 작용기(F1)과 제2 작용기(F2) 간의 수소 결합은 제1 절연층(203) 및 제2 절연층(603)에 대한 플라즈마를 이용한 표면 처리 정도에 따라 제1 절연층(203) 및 제2 절연층(603) 각각의 표면에 노출된 제1 작용기(F1)의 밀도를 제어함으로써, 그 결합력을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치의 제1 절연층 및 제2 절연층 중 하나 이상은 산소 플라즈마 및 질소 플라즈마 중 하나 이상의 플라즈마에 의해 표면 처리될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기 영동 표시 장치(1003)는 제1 절연층(203) 및 제2 절연층(603)의 제1 작용기(F1)와 하전 입자(410)의 제2 작용기(F2) 간의 수소 결합을 이용해 하전 입자(410)에 쌍안정 특성을 부여함으로써, 제1 전극(180) 및 제2 전극(520)에 지속적인 전압의 인가하지 않아도 이미지를 유지할 수 있기 때문에, 전기 영동 표시 장치(1003)가 표시하는 이미지의 표시 품질이 향상된다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
제1 절연층(200), 유체층(400), 하전 입자(410), 제2 절연층(600)

Claims (8)

  1. 제1 전극을 포함하는 제1 기판;
    상기 제1 전극 상에 위치하는 제1 절연층;
    상기 제1 절연층 상에 위치하며, 유체 및 하전 입자를 가지는 유체층;
    상기 유체층을 사이에 두고 상기 제1 기판과 대향하며, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함하는 제2 기판; 및
    상기 제2 전극과 상기 유체층 사이에 위치하며, 상기 제1 절연층과 대향하는 제2 절연층
    을 포함하며,
    상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 하나 이상은 표면에 노출된 제1 작용기를 포함하며,
    상기 하전 입자는 표면에 노출되어 상기 제1 작용기와 수소 결합 가능한 제2 작용기를 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 유체층은 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층 사이에서 상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층과 접촉하는 전기 영동 표시 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 제 1 작용기 및 상기 제 2 작용기는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로 아크릴기, -OR1, -F, -NR2R3 또는 이들의 조합이고,
    상기 R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하며, 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합인 전기 영동 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 하나 이상은 유기물 또는 무기물을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 하나 이상은 실리콘 산화물(SiO2) 및 실리콘 질화물(SiNx) 중 하나 이상을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 하나 이상은 아크릴기를 포함하는 감광성 재료 및 폴리이미드(polyimide) 중 하나 이상을 포함하는 전기 영동 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 하나 이상은 산소 플라즈마, 질소 플라즈마 및 플루오르 플라즈마 중 하나 이상의 플라즈마에 의해 표면 처리된 전기 영동 표시 장치.
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