KR20180096943A - 전자종이 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하부기판 상면에 배치된 하부전극; 상기 하부전극 상면에 배치된 제 1 격벽들 및 제 2 격벽들을 포함하며, 상기 제 1 격벽들 및 상기 제 2 격벽들에 의해 정의되는 셀 영역을 갖는 격벽 구조체; 상기 격벽 구조체 상에 배치된 상기 하부전극과 마주보는 상부전극을 포함하는 상부기판; 및 상기 셀 영역에 채워진 전자잉크를 포함하되, 상기 격벽 구조체는 개구를 포함하고 있는 제 1 격벽과 개구를 포함하지 아니하는 제 2 격벽이, 전체 셀 영역에서 개구들이 일직선 구조를 갖지 않도록, 교차하여 형성되는 전자종이 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법에 대한 것이다.
Description
본 발명의 전자종이 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스플레이 장치를 평면, 직각 또는 임의의 각도나 방향으로 사용하여도 전자잉크의 특성(반사도, 대조비, 응답속도, 구동전압)이 최대한 발현되어 컬러 전자종이 디스플레이 장치의 신뢰성과 안정성을 향상시킨 전자종이 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전자종이는 전자책 또는 표시장치에 사용되고 있다. 특히, 전기영동현상을 이용한 전자종이가 상용화되어 있다. 전기 영동형 전자종이는 유체에 분산된 입자들을 포함하는 현탁액을 캡슐화하여 표시로 구동될 수 있다.
또한, 상기 전기 영동형 전자종이는 셀에 직접 잉크를 주입하여 구동될 수 있다. 상기 전기 영동형 전자종이는 반사형이므로 가독성이 뛰어나고 쌍안정성으로 인해 소비전력이 기존 LCD 나 OLED에 비해 현저히 낮다. 따라서, 상기 전기 영동형 전자종이는 전자책으로 이미 상용화되어 사용되며, 가격표시판 및 광고판 시장으로 접근하고 있다.
현재 상용화에 성공한 전기 영동형 전자종이는 흑백이 주류를 이루고 있어 응용성에 제한이 있으므로 컬러 표현이 가능한 전자종이의 개발이 필요하다. 최근에, 컬러필터를 사용하거나 컬러 입자들을 셀에 직접 주입하여 컬러 전자종이를 구현하였다. 그러나 전자종이에 컬러필러를 장착할 경우 일정 이상의 반사도와 색재현율을 얻기가 어렵다. 아울러, 컬러 입자들을 전자종이의 셀에 주입할 경우, 원하는 위치의 셀에 원하는 컬러 입자들을 주입하거나, 컬러 입자들이 포함된 캡슐을 패터닝하는 것이 어렵다.
일반적인 셀 또는 마이크로 컵 타입의 전기영동 전자종이 구현에 있어서, 셀 또는 마이크로 컵에 전자 잉크를 채운 후 상부 전극을 덮는 방식의 제조 공정에서는 셀 또는 마이크로 컵에 전자 잉크를 완전히 채울 수 없다는 단점이 있다. (특허문헌 1, 특허문헌 2 참조)
이에 출원인은 셀 영역들을 가지는 격벽 구조체 및 상기 격벽 구조체의 일단에 잉크 주입 튜브를 동시에 형성한 후 상기 격벽 구조체가 포함된 하부기판과 상부 기판이 접합되어 형성된 디스플레이 구조체를 형성한 후에 상기 잉크 주입 튜브에 전자잉크를 주입하여 상기 셀 영역들 내에 전자잉크를 가득 채우는 제조 공정을 통해 전자잉크의 특성(반사도, 대조비, 응답속도, 구동전압)을 최대한 발현하여 디스플레이 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있었다. (특허문헌 3 참조)
그러나 특허문헌 3에서는, 격벽 구조체가 포함된 하부기판과 상부 기판이 접합되어 형성된 디스플레이 구조체를 평면에 대해 직각으로 세워서 사용할 경우 셀 영역 내에서 전자 잉크의 중력에 따른 쏠림 현상이 나타나고, 각 셀 영역 내의 형성되어 있는 개구가 일직선 구조로 형성되어 있어 셀 간의 전자 잉크의 이동이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신뢰성이 보다 향상된 컬러 전자종이 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치는, 하부기판 상면에 배치된 하부전극; 상기 하부전극 상면에 배치된 제 1 격벽들 및 제 2 격벽들을 포함하며, 상기 제 1 격벽들 및 상기 제 2 격벽들에 의해 정의되는 셀 영역을 갖는 격벽 구조체; 상기 격벽 구조체 상에 배치된 상기 하부전극과 마주보는 상부전극을 포함하는 상부기판; 상기 셀 영역 내에 형성되는 세미 격벽; 및 상기 셀 영역에 채워진 전자잉크를 포함하되, 상기 제 1 격벽들은 개구를 가져 제 1 방향으로 나열되고, 상기 제 2 격벽들은 제 2 방향으로 상기 개구와 인접하게 상기 제 1 격벽들을 가로질러 나열된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치는, 하부기판 상면에 배치된 하부전극; 상기 하부전극 상면에 배치된 제 1 격벽들 및 제 2 격벽들을 포함하며, 상기 제 1 격벽들 및 상기 제 2 격벽들에 의해 정의되는 셀 영역을 갖는 격벽 구조체; 상기 격벽 구조체 상에 배치된 상기 하부전극과 마주보는 상부전극을 포함하는 상부기판; 상기 셀 영역 내에 형성되는 세미 격벽; 및 상기 셀 영역에 채워진 전자잉크를 포함하되, 상기 격벽 구조체는 개구를 포함하고 있는 제 1 격벽과 개구를 포함하지 아니하는 제 2 격벽이, 전체 셀 영역에서 개구들이 일직선 구조를 갖지 않도록, 교차하여 형성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치는, 하부기판 상면에 배치된 하부전극; 상기 하부전극 상면에 배치된 제 1 격벽들 및 제 2 격벽들을 포함하며, 상기 제 1 격벽들 및 상기 제 2 격벽들에 의해 정의되는 셀 영역을 갖는 격벽 구조체; 상기 격벽 구조체 상에 배치된 상기 하부전극과 마주보는 상부전극을 포함하는 상부기판; 및 상기 셀 영역에 채워진 전자잉크를 포함하되, 상기 격벽 구조체는 개구를 포함하고 있는 제 1 격벽과 개구를 포함하지 아니하는 제 2 격벽이, 전체 셀 영역에서 개구들이 일직선 구조를 갖지 않도록, 교차하여 형성된다.
상기 격벽 구조체는 육각형으로 이루어진 벌집구조, 또는 스트립형 또는 사각형으로 이루어진 그물구조일 수 있다.
상기 격벽 구조체의 일단 및 타단에 상기 개구를 채우는 절연물질을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법은, 하부기판 상에 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극 상에 개구를 포함하는 제 1 방향의 제 1 격벽과, 인접한 상기 개구의 양 옆에 상기 제 1 격벽을 가로지르는 제 2 격벽을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 격벽들에 의해 정의되는 셀 영역들을 갖는 격벽 구조체를 형성하는 단계; 상기 셀 영역 내에 세미 격벽을 형성하는 단계; 상기 격벽 구조체의 일단에 잉크 주입 튜브를 형성하는 단계; 상기 격벽 구조체 상에 상부전극을 덮는 단계; 및 상기 잉크 주입 튜브에 전자잉크를 주입하여 상기 격벽 구조체에 전자잉크를 채우는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법은, 하부기판 상에 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극 상에 개구를 포함하는 제 1 방향의 제 1 격벽과, 인접한 상기 개구의 양 옆에 개구를 포함하지 아니하는 제 2 격벽을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 격벽들에 의해 정의되는 셀 영역들을 갖는 격벽 구조체를 형성하는 단계; 상기 셀 영역 내에 세미 격벽을 형성하는 단계; 상기 격벽 구조체의 일단에 잉크 주입 튜브를 형성하는 단계; 상기 격벽 구조체 및 세미 격벽 상에 상부전극을 덮는 단계; 및 상기 잉크 주입 튜브에 전자잉크를 주입하여 상기 격벽 구조체에 전자잉크를 채우는 단계를 포함하되, 상기 격벽 구조체는 개구를 포함하고 있는 제 1 격벽과 개구를 포함하지 아니하는 제 2 격벽이, 전체 셀 영역에서 개구들이 일직선 구조를 갖지 않도록, 교차하여 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법은, 하부기판 상에 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극 상에 개구를 포함하는 제 1 방향의 제 1 격벽과, 인접한 상기 개구의 양 옆에 개구를 포함하지 아니하는 제 2 격벽을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 격벽들에 의해 정의되는 셀 영역들을 갖는 격벽 구조체를 형성하는 단계; 상기 격벽 구조체의 일단에 잉크 주입 튜브를 형성하는 단계; 상기 격벽 구조체 상에 상부전극을 덮는 단계; 및 상기 잉크 주입 튜브에 전자잉크를 주입하여 상기 격벽 구조체에 전자잉크를 채우는 단계를 포함하되, 상기 격벽 구조체는 개구를 포함하고 있는 제 1 격벽과 개구를 포함하지 아니하는 제 2 격벽이, 전체 셀 영역에서 개구들이 일직선 구조를 갖지 않도록, 교차하여 형성될 수 있다.
상기 잉크 주입 튜브는 상기 제 1 격벽으로부터 연장되게 형성될 수 있다.
상기 격벽 구조체 및 세미 격벽 상에 상기 상부전극을 덮는 것은, 상기 상부전극 상에 접착제를 형성하는 단계; 및 상기 격벽 구조체 및 세미 격벽을 상기 접착제에 접착시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법에서는, 상기 격벽 구조체 상에 상기 상부전극을 덮는 것은, 상부기판 상에 상기 상부전극을 형성하는 단계; 상기 상부전극 상에 접착제를 형성하는 단계; 및 상기 격벽 구조체를 상기 접착제에 접착시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 격벽 구조체에 상기 전자잉크를 채운 후에, 상기 잉크 주입 튜브를 절단하여 상기 격벽 구조체로부터 제거하는 단계; 및 상기 잉크 주입 튜브가 절단된 부분에 절연물질로 막아, 상기 전자잉크가 상기 격벽 구조체로부터 이탈을 방지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 잉크 주입 튜브는 서로 대칭으로 형성될 수 있다.
상기 격벽 구조체는 육각형으로 이루어진 벌집구조, 또는 스트립형 또는 사각형으로 이루어진 그물구조로 형성될 수 있다.
상기 셀 영역들은 상기 제 1 방향으로 교대로 나열된 제 1 셀 영역, 제 2 셀 영역, 및 제 3 셀 영역을 포함하고, 상기 제 1 셀 영역, 상기 제 2 셀 영역, 및 상기 제 3 셀 영역 각각은 상기 제 2 방향으로 나열되어 제 1 셀 영역 그룹, 제 2 셀 영역 그룹, 및 제 3 셀 영역 그룹으로 정의될 수 있다.
상기 잉크 주입 튜브를 형성할 때 상기 격벽 구조체의 타단에 상기 제 1 격벽으로부터 연장되는 잉크 배출 튜브를 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 잉크 주입 튜브는 제 1 튜브 및 제 2 튜브를 포함하고, 상기 잉크 배출 튜브는 제 3 튜브 및 제 4 튜브를 포함하되, 상기 제 1 튜브 및 상기 제 3 튜브는 상기 셀 영역 그룹들에 채워지는 상기 전자 잉크 색의 수와 동일하게 형성되고, 상기 제 2 튜브 및 상기 제 4 튜브는 상기 셀 영역 그룹들 각각의 일단 및 타탄에 형성되며, 상기 제 1 튜브는 동일한 색의 상기 전자 잉크가 채워지는 상기 셀 영역 그룹들의 상기 제 2 튜브와 연결되고, 상기 제 3 튜브는 동일한 색의 전자 잉크가 배출되는 상기 셀 영역 그룹들의 상기 제 4 튜브와 연결될 수 있다.
전자 잉크를 주입하기 전에, 펌프 및 상기 펌프와 연결된 잉크 배기용 펌프를 준비하고, 상기 잉크 배기용 튜브를 상기 잉크 배출 튜브에 연결하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 격벽 구조체에 상기 전자잉크를 채우는 것은, 상기 잉크 주입 튜브들을 통해 상기 제 1 셀 영역 그룹, 상기 제 2 셀 영역 그룹, 및 상기 제 3 셀 영역 그룹 각각에 서로 다른 색의 전자잉크가 주입되는 것을 포함할 수 있다.
상기 격벽 구조체를 형성하기 전에, 상기 하부기판 상에 상기 셀 영역들 각각에 박막 트랜지스터를 형성하는 것을 더 포함하고, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 하부기판으로 연장된 상기 하부전극으로 연장될 수 있다.
상기 격벽 구조체, 세미 격벽 및 상기 잉크 주입 튜브는 포토레지스트 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치장치의 제조방법에서는, 상기 격벽 구조체 및 상기 잉크 주입 튜브는 포토레지스트 물질로 형성될 수 있다.
상기 전자 잉크는 전기적으로 색변환이 가능한 것으로써 염료를 포함한 유전유체, 안료입자가 포함된 유전유체, 염료 및 안료를 포함한 유전유체, 두개 또는 그이상의 유색입자가 포함된 유전유체, 색변환이 가능한 유체, 또는 광 결정성 콜로이드를 포함할 수 있다.
상기 잉크 주입 튜브는 상기 격벽 구조체의 일측면에 상기 제 1 방향으로 형성될 수 있다.
상기 잉크 주입 튜브를 형성하는 것은, 상기 격벽 구조체의 일측면 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트막을 패터닝하여 상기 제 1 셀 영역 그룹과 연장되는 잉크 주입 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 잉크 주입 패턴 상에 잉크 주입 덮개를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
복수 개의 상기 잉크 주입 튜브는 상기 하부기판으로부터 수직하게 나열되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에 따라, 격벽 구조체가 포함된 하부기판과 상부 기판이 접합되어 형성된 디스플레이 구조체를 평면에 대해 직각으로 세워서 사용할 경우 셀 영역 내에서의 전자잉크의 쏠림 현상과 일직선으로 형성되어 있는 셀 영역 내의 개구에 의한 셀 영역 간의 전자잉크의 이동을 방지 할 수 있도록, 각 셀 영역 내에 세미 격벽을 형성하는 방법, 셀 영역 내에 형성되는 개구가 일직선 구조를 갖지 않도록 랜덤하게 형성하는 방법 또는 상기 두 방법을 동시에 사용함으로써, 전자잉크의 쏠림 현상과 셀 영역 간의 전자잉크의 이동이 발생하지 아니하며, 이로 인하여 디스플레이 장치를 평면, 직각 또는 임의의 각도나 방향으로 사용하여도 전자잉크의 특성(반사도, 대조비, 응답속도, 구동전압)이 최대한 발현되어 컬러 전자종이 디스플레이 장치의 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있었다.
도 1은 종래 기술로서 셀 영역 내에 형성되어 있는 개구가 일직선 구조로 형성된 전자종이 디스플레이 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치에 관한 단면도이다.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치에 관한 단면도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 순서도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 격벽 구조체와 튜브들을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 격벽 구조체와 튜브들을 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 튜브들을 이용하여 격벽 구조체의 셀 영역들 내에 삼색의 전자잉크들 주입 및 배출되는 방법을 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 튜브들이 절단된 격벽 구조체의 모습을 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 셀 영역 내에 형성되는 가능한 세미 격벽 구조들을 나타낸 평면도이다.
도 11a 내지 도11c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 격벽 구조체에 잉크 주입 튜브들을 형성하는 방법을 나타낸 사시도들이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 격벽 구조체를 나타낸 평면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 격벽 구조체를 나타낸 평면도이다.
도 14 (a), (b), (c)는 종래 기술로서 셀 내에 형성되어 있는 개구가 일직선 구조로 형성된 RGB 컬러 전자종이 디스플레이 장치에 전압을 인가한 결과를 나타낸 광학현미경(Optical Microscope) 사진이다.
도 15 (a), (b), (c)는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 RGB 컬러 전자종이 디스플레이 장치에 디스플레이 장치에 인가한 결과를 나타낸 광학현미경(Optical Microscope) 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치에 관한 단면도이다.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치에 관한 단면도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 순서도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 격벽 구조체와 튜브들을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 격벽 구조체와 튜브들을 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 튜브들을 이용하여 격벽 구조체의 셀 영역들 내에 삼색의 전자잉크들 주입 및 배출되는 방법을 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 튜브들이 절단된 격벽 구조체의 모습을 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 셀 영역 내에 형성되는 가능한 세미 격벽 구조들을 나타낸 평면도이다.
도 11a 내지 도11c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 격벽 구조체에 잉크 주입 튜브들을 형성하는 방법을 나타낸 사시도들이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 격벽 구조체를 나타낸 평면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 격벽 구조체를 나타낸 평면도이다.
도 14 (a), (b), (c)는 종래 기술로서 셀 내에 형성되어 있는 개구가 일직선 구조로 형성된 RGB 컬러 전자종이 디스플레이 장치에 전압을 인가한 결과를 나타낸 광학현미경(Optical Microscope) 사진이다.
도 15 (a), (b), (c)는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 RGB 컬러 전자종이 디스플레이 장치에 디스플레이 장치에 인가한 결과를 나타낸 광학현미경(Optical Microscope) 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 종래 기술로서 셀 영역 내에 형성되어 있는 개구가 일직선 구조로 형성된 전자종이 디스플레이 장치의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 전자종이 디스플레이 장치의 격벽 구조체(14)는 제 1 방향으로 형성된 제 1 격벽(14a) 및 제 2 방향으로 상기 제 1 격벽(14a)을 교차하도록 형성된 제 2 격벽(14b)을 포함하고, 상기 제 1 격벽(14a)은 개구(14c)을 포함하는 구조를 가진다. 상기 격벽 구조체(14)의 상기 제 1 및 제 2 격벽들(14a, 14b) 사이에 서브픽셀을 구성하는 셀 영역들(16)이 형성되며 상기 셀 영역들(16)은 제 1 셀 영역들(16a), 제 2 셀 영역들(16b), 제 3 셀 영역들(16c)을 포함한다.
상기 전자종이 디스플레이 장치는 셀 영역들을 가지는 격벽 구조체 및 상기 격벽 구조체의 일단에 잉크 주입 튜브를 동시에 형성 한 후 상기 격벽 구조체가 포함된 하부기판과 상부 기판이 접합되어 형성된 디스플레이 구조체를 형성한 후에 상기 잉크 주입 튜브에 전자잉크를 주입하여 상기 셀 영역들 내에 전자잉크를 가득 채우는 제조 공정을 통해 제조되어 진다.
그러나 격벽 구조체가 포함된 하부기판과 상부 기판이 접합되어 형성된 디스플레이 구조체를 평면에 대해 직각으로 세워서 사용할 경우 셀 영역 내에서 전자 잉크의 중력에 따른 쏠림 현상이 나타나고, 각 셀 영역 내의 형성되어 있는 개구가 일직선 구조로 형성되어 있어 셀 간의 전자 잉크의 이동이 발생하는 문제점이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치에 관한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 전자종이 디스플레이 장치(100)는 하부기판(10)의 상면 상에 형성된 하부전극(12), 상기 하부전극(12) 상에 셀 영역(16)을 정의하는 격벽 구조체(14), 상기 하부전극(12)과 대향하는 상부전극(22)을 포함하는 상부기판(20) 및 상기 셀 영역 내에 채우는 전자잉크(26)를 포함한다. 상기 하부기판(10), 상기 하부전극(12), 상기 격벽 구조체(14), 상기 상부전극(22) 및 상기 상부기판(20)는 디스플레이 구조체(30)일 수 있다.
상기 하부기판(10) 및 상기 상부기판(20)은 유연성을 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 상기 하부, 및 상부기판들(10, 20)은 예를 들어, 반도체 기판, 유리기판, 석영기판, 금속기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 하부, 및 상부기판(10, 20)들이 금속기판일 경우, 상기 금속기판 상에 추가로 절연막이 형성될 수 있다.
상기 하부전극(12) 및 상기 상부전극(22)은 예를 들어, 폴리 티오핀 또는 폴리아닐린과 같은 도전성 폴리머, 은 또는 니켈 같은 금속 입자, 상기 금속 입자를 포함하는 폴리머 필름, 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO: Indium Zinc Oxide) 물질을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 9를 참조하면, 상기 격벽 구조체(14)는 제 1 방향으로 나열되고 개구(14c)을 갖는 제 1 격벽(14a) 및 제 2 방향으로 나열되어 상기 제 1 격벽(14a)을 가로지르며, 인접하는 상기 개구(14c)의 양 옆에 형성되는 제 2 격벽(14b)을 포함할 수 있다. 상기 격벽 구조체(14)는 육각형 모양들로 이루어진 벌집 구조(honeycomb structure)를 가질 수 있다. 그러나 상기 격벽들(14)의 모양은 상기 육각형으로 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 격벽들(14)은 스트립(strip)형, 또는 사각형 모양들로 이루어진 그물 구조(network structure) 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
상기 격벽 구조체(14)로 정의되는 상기 셀 영역(16)은 제 1 셀 영역(16a), 제 2 셀 영역(16b), 및 제 3 셀 영역(16c)을 포함할 수 있다. 상기 셀 영역들(16a, 16b, 16c)은 제 1 방향으로 교대로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 셀 영역, 상기 제 2 셀 영역(16b), 및 상기 제 3 셀 영역(16c)은 상기 제 2 격벽(14b)에 의해 구획될 수 있다. 한편, 상기 제 1 셀 영역(16a), 상기 제 2 셀 영역(16b), 및 상기 제 3 셀 영역(16c) 각각은 상기 제 2 방향으로 나열되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 동일한 셀 영역들(16a, 16b, 16c)은 상기 제 1 격벽 (14a)에 의해 구획될 수 있다. 상기 제 2 방향으로 나열된 상기 제 1 셀 영역(16a), 상기 제 2 셀 영역(16b) 및 상기 제 3 셀 영역(16c) 각각은 제 1 셀 영역 그룹(16d), 제 2 셀 영역 그룹(16e), 및 제 3 셀 영역 그룹(16f)으로 정의될 수 있다. 상기 제 2 방향으로 상기 제 1 셀 영역 그룹(16d)에 포함된 상기 제 1 셀 영역들(16a), 상기 제 2 셀 영역 그룹(16e)에 포함된 상기 제 2 셀 영역들(16b), 및 상기 제 3 셀 영역 그룹(16f)에 포함된 상기 제 3 셀 영역들(16c)은 상기 개구(14c)에 의하여 서로 연결될 수 있다.
상기 셀 영역(16)에 전자잉크(26)가 채워질 수 있다. 예를 들어, 삼색으로 구동되는 전자종이 디스플레이 장치(100)일 경우, 상기 제 1 셀 영역 그룹(16d)에 빨간색 전자잉크(26a), 상기 제 2 셀 영역 그룹(16e)에 녹색 전자잉크(26b), 및 제 3 셀 영역 그룹(16f)에 파란색 전자잉크(26c)가 채워질 수 있다. 이와 달리, 하나의 색으로 구동되는 디스플레이 장치일 경우, 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 셀 영역 그룹들(16d, 16e, 16f)에 동일한 색의 전자잉크가 채워질 수 있다.
상기 전자잉크(26)는 전기적으로 색변환이 가능한 것으로써 염료를 포함한 유전유체, 안료입자가 포함된 유전유체, 염료 및 안료를 포함한 유전유체, 두개 또는 그 이상의 유색입자가 포함된 유전유체, 색변환이 가능한 유체, 또는 광 결정 콜로이드일 수 있다.
상기 셀 영역들 내에는 세미 격벽(14d)이 형성될 수 있다. 상기 디스플레이 구조체(30)를 평면에 대해 직각으로 세워서 사용할 경우에도, 상기 세미 격벽(14d)은 셀 영역 내부에서 중력에 의해 전자잉크(26)가 셀 하부로 쏠리는 현상을 방지하고, 일직선으로 형성되어 있는 셀 영역 내의 개구(14c)에 의한 셀 영역 간의 전자잉크(26)의 이동 또한 방지 하는 역할을 한다.
도 9를 참조하면, 셀 영역 내에 다양한 형태의 세미 격벽(14d) 구조들이 형성될 수 있으며, 도 10에서 예시한 세미 격벽(14d) 구조들에 한정되지 않고, 전자잉크(26)를 셀 영역 내에 고정 시킬 수 있는 형태의 구조는 모두 가능하다.
전자잉크(26)가 격벽 구조체(14)와 세미 격벽(14d)에 부분적으로 부착되는 현상을 방지하기 위해 전자잉크(26)와 접촉하는 격벽 구조체(14)와 세미 격벽(14d)의 벽면을 절연체 물질 (예: SiO2)로 원자층 증착법 (ALD : Atomic Layer Deposition)을 이용하여 코팅하거나, 전자잉크(26)의 표면 개질이 추가적으로 이루어질 수 있다.
상기 격벽 구조체(14)의 일면, 및 타면에 배치된 상기 개구(14c) 내에 절연물질(29)이 배치될 수 있다. 상기 절연물질(29)은 봉지제 또는 봉지 필름을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치에 관한 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도3에 도시된 다른 실시예에서, 도 2의 일 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 해당 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 상기 하부전극(10) 상에 박막 트랜지스터(40)가 상기 셀 영역(16) 각각에 배치될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터(40)는 절연막(43)으로 덮힌 게이트 전극(41), 서로 이격되어 상기 게이트 전극(41)의 양 옆에 각각 형성된 소오스 전극(45), 및 드레인 전극(47)을 포함할 수 있다. 상기 드레인 전극(47)은 상기 하부기판(10) 상으로 연장될 수 있다. 이에 따라, 상기 드레인 전극(47)은 전자종이 디스플레이 장치(200)의 상기 하부전극(12)으로 사용될 수 있다. 상기 소오스 전극(45) 및 상기 드레인 전극(47)의 상면 일부분을 덮는 캡핑막(49)이 더 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 순서도이다. 도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다. 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 단색(mono-Color) 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 셀 영역들과 튜브들을 나타낸 평면도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다색(multi-Color) 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 셀 영역들과 튜브들을 나타낸 평면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 튜브들을 이용하여 셀 영역들 내에 삼색의 전자잉크들 주입 및 배출되는 방법을 나타낸 평면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 튜브들을 절단된 모습을 나타낸 평면도이다.
도 4 및 도 5a를 참조하면, 하부기판(10) 상에 하부전극(12)을 형성한다.(S10) 상기 하부기판(10)은 유연성을 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 상기 하부기판(10)은 예를 들어, 반도체 기판, 유리기판, 석영기판, 금속기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 하부기판(10)이 금속기판일 경우, 상기 금속기판 상에 추가로 절연막이 형성될 수 있다.
상기 하부전극(12)은 예를 들어, 폴리 티오핀 또는 폴리아닐린과 같은 도전성 폴리머, 은 또는 니켈 같은 금속 입자, 상기 금속 입자를 포함하는 폴리머 필름, 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐징크 옥사이드(IZO: Indium Zinc Oxide) 물질을 포함할 수 있다. 상기 하부전극(12)은 화학 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition)방법 또는 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition)방법으로 형성될 수 있다. 도 4와 같이 상기 하부기판(10) 상에 박막 트랜지스터(40)가 형성될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터(40)의 소오스 전극(47)은 상기 하부기판(10) 상으로 연장되어 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5b를 참조하면, 상기 하부전극(12) 상에 격벽 구조체(14)와 세미 격벽(14d)을 형성한다.(S20) 상기 격벽 구조체(14)와 세미 격벽(14d)은 두 가지 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 첫째로, 상기 하부전극(12) 상에 포토레지스트막을 형성하고, 상기 포토레지스트막에 리소그라피 공정(Lithography process)을 수행하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 격벽 구조체(14)와 세미 격벽(14d)의 높이, 두께는 포토 마스크의 설계를 통해 조절할 수 있다. 둘째로, 별도로 제작된 격벽 구조물(미도시)을 상기 하부전극(12) 상에 접착하여 형성할 수 있다. 상기 격벽 구조물은 몰딩법 또는 프린팅법을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 하부전극(12) 상에 접착되는 상기 격벽 구조물의 접착력을 높이기 위해 접착 강화제(adhension promoter)가 사용될 수 있다.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 상기 격벽 구조체(14)는 제 1 방향으로 형성된 제 1 격벽(14a) 및 제 2 방향으로 상기 제 1 격벽(14a)을 교차하도록 형성된 제 2 격벽(14b)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 격벽(14a)은 개구(14c)을 포함할 수 있다. 상기 격벽 구조체(14)는 육각형 모양들로 이루어진 벌집 구조(honeycomb structure)를 가질 수 있다. 그러나, 상기 격벽 구조체(14)의 모양은 상기 벌집 구조로 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 격벽 구조체(14)는 스트립(strip)형, 또는 사각형 모양들로 이루어진 그물 구조(network structure) 등으로 구성될 수 있다.
상기 격벽 구조체(14)의 상기 제 1 및 제 2 격벽들(14a, 14b) 사이에 형성된 공간은 서브픽셀을 구성하는 셀 영역들(16)일 수 있다. 상기 셀 영역들(16)은 제 1 셀 영역들(16a), 제 2 셀 영역들(16b), 제 3 셀 영역들(16c)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 셀 영역들(16a, 16b, 16c)은 상기 제 1 방향으로 교대로 나열될 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 셀 영역들(16a, 16b, 16c)은 상기 제 2 방향으로 형성된 상기 제 2 격벽(14b)에 의해 구획될 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 셀 영역들(16a, 16b, 16c) 각각은 상기 제 2 방향으로 나열될 수 있다. 동일한 셀 영역들(16a, 16b, 16c)은 상기 제 1 격벽(14a)에 의해 구획될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 방향으로 나열된 상기 셀 영역들(16a, 16b, 16c)은 상기 제 1 격벽(14a)의 상기 개구(14c)에 의해 연결될 수 있다. 상기 제 2 방향으로 나열된 상기 제 1 셀 영역들(16a), 상기 제 2 셀 영역들(16b), 및 상기 제 3 셀 영역들(16c)은 각각의 제 1 셀 영역 그룹(16d), 제 2 셀 영역 그룹(16e) 및 제 3 셀 영역 그룹(16f)으로 정의될 수 있다.
상기 격벽 구조체(14)를 형성할 때 튜브들(18, 19)이 동시에 형성될 수 있다. 상기 튜브들(18, 19)은 상기 셀 영역 그룹들(16d, 16e, 16f) 내에 전자잉크를 주입하기 위해 사용될 수 있다. 상기 튜브들(18, 19)은 잉크 주입 튜브(18) 및 잉크 배출 튜브(19)를 포함할 수 있다. 상기 잉크 주입 튜브(18)는 제 1 튜브(18a) 및 제 2 튜브(18b)를 포함할 수 있다. 상기 잉크 배출 튜브(19)는 제 3 튜브(19a) 및 제 4 튜브(19b)를 포함할 수 있다. 상기 잉크 주입 튜브(18) 및 상기 잉크 배출 튜브(19)는 상기 셀 영역 그룹들(16d, 16e, 16f)의 양 끝에 위치한 상기 제 1 격벽(14a)에 연장되어 형성될 수 있다. 따라서, 상기 잉크 주입 튜브(18) 및 상기 잉크 배출 튜브(19)는 상기 셀 영역 그룹들(16d, 16e, 16f)과 연결될 수 있다. 상기 튜브들(18, 19)은 상기 격벽 구조체(14)와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 셀 영역들 내에는 다양한 형태의 세미 격벽(14d)이 형성될 수 있다. 상기 디스플레이 구조체(30)를 평면에 대해 직각으로 세워서 사용할 경우에도, 상기 세미 격벽(14d)은 셀 영역 내부에서 중력에 의해 전자잉크(26)가 셀 하부로 쏠리는 현상을 방지하고, 일직선으로 형성되어 있는 셀 영역 내의 개구(14c)에 의한 셀 영역 간의 전자잉크(26)의 이동 또한 방지 하는 역할을 한다.
도 10에서 예시한 세미 격벽(14d) 구조들에 한정되지 않고, 전자잉크(26)를 셀 영역 내에 고정 시킬 수 있는 형태의 구조는 모두 가능하다.
전자잉크(26)가 격벽 구조체(14)와 세미 격벽(14d)에 부분적으로 부착되는 현상을 방지하기 위해 전자잉크(26)와 접촉하는 격벽 구조체(14)와 세미 격벽(14d)의 벽면을 절연체 물질 (예: SiO2)로 원자층 증착법 (ALD : Atomic Layer Deposition)을 이용하여 코팅하거나, 전자잉크(26)의 표면 개질이 추가적으로 이루어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 6 및 도 7과 같이 상기 제 1 튜브들(18a) 및 제 3 튜브들(19a)은 상기 셀 영역 그룹들(16d, 16e, 16f)에 주입되는 전자 잉크색의 수와 동일하게 형성될 수 있다. 상기 제 2 튜브들(18b)은 상기 제 1 튜브(18a)에 연장되며 상기 셀 영역 그룹들(16d, 16e, 16f)의 일단에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 4 튜브(19b)는 상기 제 3 튜브(19a)에 연장되며 상기 셀 영역 그룹들(16d, 16e, 16f)의 타단에 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 셀 영역 그룹들(16d, 16e, 16f)에 제공되는 전자잉크의 색이 하나일 경우, 상기 제 1 튜브(18a) 및 상기 제 3 튜브(19a) 각각은 한 개씩 형성될 수 있고, 상기 제 2 튜브(18b) 및 상기 제 4 튜브(19b) 각각은 상기 제 1 튜브(18a) 및 상기 제 3 튜브(19a)와 연장되며 상기 셀 영역 그룹들(16d, 16e, 16f)의 개수에 따라 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 셀 영역 그룹들(16d, 16e, 16f) 내에 삼색(Red, Green, Blue)으로 채울 경우, 상기 잉크 주입 튜브들(18) 및 상기 잉크 배출 튜브들(19) 각각은 3개가 형성될 수 있다. 상기 제 1 튜브들(18a) 각각에 빨간색 잉크, 녹색 잉크, 및 파란색 잉크가 주입될 수 있다. 아울러, 상기 제 3 튜브들(19a) 각각에 빨간색 잉크, 녹색 잉크, 및 파란색 잉크가 배출될 수 있다. 그리고 상기 제 2 튜브들(18b) 및 제 4 튜브들(19b)은 상기 하나의 셀 영역 그룹들(16d, 16e, 16f) 각각에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 내지 제 3 셀 영역 그룹들(16d, 16e, 16f)각각에 빨간색 잉크, 녹색 잉크, 및 파란색 잉크로 채워질 수 있다. 상기 제 1 튜브들(18a) 각각에는 상기 제 1 튜브들(18a)에 주입되는 색을 채우는 상기 제 1 내지 상기 제 3 셀 영역 그룹들(16d, 16e,16f) 의 상기 제 2 튜브들(18b)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 빨간색으로 채워지는 상기 제 1 셀 영역 그룹들(16d)의 상기 제 2 튜브들(18b)은 상기 빨간색 잉크가 주입되는 제 1 튜브들(18a)과 연결될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제 4 튜브들(19b) 중의 하나는 상기 빨간색 잉크가 배출되는 제 3 튜브들(19a)와 연결될 수 있다.
도 4 및 도 5c를 참조하면, 상부기판(20) 상에 상부전극(22)을 형성한다.(S30) 상기 상부기판(20)은 유연성을 가지며 광투광성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 상부기판(20)은 예를 들어, 반도체 기판, 유리기판, 석영기판, 금속기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 상부전극(22)은 예를 들어, 폴리 티오핀 또는 폴리아닐린과 같은 도전성 폴리머, 은 또는 니켈 같은 금속 입자, 상기 금속 입자를 포함하는 폴리머 필름, 인듐 틴 옥사이드 (ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO: Indium Zinc Oxide)로 이루어질 수 있다.
도 4 및 도 5d를 참조하면, 상기 상부전극(22) 상에 접착제(24)를 형성한다.(S40) 상기 접착제(24)는 상기 상부 전극(22) 상에 패터닝되어 형성될 수 있다. 상기 접착제(24)는 후속 공정에서 제공되는 전자잉크와 화학적으로 반응하지 않는 물질일 수 있다.
도 4 및 도 5e를 참조하면, 상기 격벽 구조체(14)와 세미 격벽(14d)를 상기 접착제(24)에 부착하여 디스플레이 구조체(30)를 형성한다.(S50) 상기 격벽 구조체(14)와 세미 격벽(14d)는 상기 접착제(24)에 접착시켜 합지한 후에 상기 접착제(24)를 경화하여 상기 디스플레이 구조체(30)를 완성할 수 있다.
다시 도 2, 도 4 및 도 8을 참조하면, 상기 셀 영역들(16)에 전자잉크(26)를 주입한다.(S60) 상기 전자잉크(26)는 전기적으로 색변환이 가능한 것으로써 염료를 포함한 유전유체, 안료입자가 포함된 유전유체, 염료 및 안료를 포함한 유전유체, 두개 또는 그 이상의 유색입자가 포함된 유전유체, 색변환이 가능한 유체, 또는 광결정 콜로이드일 수 있다. 상기 전자잉크(26)는 상기 잉크 주입 튜브(18)의 상기 제 1 튜브(18a)로 제공되어 상기 제 2 튜브(18b)로 분배되고, 상기 제 2 튜브(18b)와 연결된 상기 제 1 내지 제 3 셀 영역 그룹들(14d, 14e, 14f) 내로 주입될 수 있다.
세 개의 상기 잉크 주입 튜브들(18) 각각에 빨간색 전자잉크(26a), 녹색 전자잉크(26b), 및 파란색 전자잉크(26c)를 주입할 수 있다. 상기 세 개의 전자 잉크들(26a, 26b, 26c) 각각은 상기 제 1 셀 영역 그룹들(16d), 상기 제 2 셀 영역 그룹들(16e), 및 상기 제 3 셀 영역 그룹들(16f) 각각에 채울 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3셀 영역 그룹들(16d, 16e, 16f)을 전자 잉크들로 채운 후 나머지의 상기 전자 잉크들(26a, 26b, 26c)은 상기 잉크 배출 튜브(19)를 통하여 배출될 수 있다. 상기 제 3 튜브(19a)는 잉크 배기용 튜브(27)에 의하여 펌프(28)와 연결될 수 있다. 상기 펌프(28)는 상기 주입된 전자 잉크들(26a, 26b, 26c)의 주입 및 배출을 용이하게 하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 잉크 배기용 튜브(27)와 상기 제 3 튜브(19a) 사이에 상기 펌프(28)의 펌핑량을 조절할 수 있는 유량 조절계를 더 배치할 수 있다. 상기 펌프(28)는 연동 펌프(peristartic pump) 또는 진공 펌프일 수 있다.
도 2, 도 4 및 도 9를 참조하면, 상기 튜브들(18, 19)을 제거하여 전자종이 디스플레이 장치(100)를 형성한다.(S70) 상기셀 영역들(16) 내에 상기 전자 잉크들(26a, 26b, 26c)의 주입이 완료되면, 상기 잉크 주입 튜브(18) 및 상기 잉크 배출 튜브(19)를 절단할 수 있다. 바람직하게, 상기 제 2 튜브들(18b) 및 상기 제 4 튜브들(19b)을 절단할 수 있다. 상기 제 2 및 제 4 튜브들(18b, 19b)이 절단된 후에 상기 제 1 내지 상기 제 3 셀 영역들(16a, 16b,16c)로부터 상기 전자 잉크들(26a, 26b, 26c)의 이탈을 방지하기 위해 상기 제 2 튜브(18b) 및 상기 제 4 튜브(29b)의 절단부에 절연물질(29)로 막을 수 있다. 상기 절연물질(19)은 봉지제 또는 봉지 필름을 포함할 수 있다.
상기 전자잉크(26)는 상기 디스플레이 구조체(30)를 형성한 후에 상기 셀 영역들(16)에 주입된다. 상기 셀 영역들(16)과 연결된 상기 잉크 주입 튜브들(18)을 통해 상기 셀 영역들(16) 내에 상기 전자잉크(26)를 완전히 채울 수 있다. 이에 따라, 상기 전자잉크(26)는 상기 하부전극(12) 및 상기 상부전극(22)과 접촉되도록 채울 수 있다. 따라서 상기 전자잉크(26)의 특성(반사도, 대조비, 응답속도, 구동전압)을 최대한 발현하여 전자종이 디스플레이 장치(100)의 신뢰성이 향상될 수 있다. 아울러, 상기 셀 영역들(16) 내에 컬러 전자 잉크들(26a, 26b, 26c)을 주입할 경우, 상기 잉크 주입 튜브(18)을 사용하여 원하는 상기 셀 영역들(16) 각각에 다른 색의 상기 전자 잉크들(26a, 26b, 26c)을 주입할 수 있다. 따라서 상기 전자종이 디스플레이 장치(100)의 컬러 구현을 위한 제조 공정이 단순화될 수 있다.
도 11a 내지 도11c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 격벽 구조체에 잉크 주입 튜브들을 형성하는 방법을 나타낸 사시도들이다. 설명의 간결함을 위해, 도 11a 내지 도11c에 도시된 다른 실시예에서, 일 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 해당 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 11a 참조하면, 상기 격벽 구조체(14)의 일측면에 제 1 막(50)을 형성하고, 상기 제 1 막(50)에 리소그라피 공정을 실시하여 제 1 잉크 주입 패턴(51a)을 형성한다. 상기 제 1 잉크 주입 패턴(51a)은 상기 제 2 방향으로 나열된 상기 제 1 셀 영역 그룹(16d)과 연장되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 방향으로 나열된 상기 제 2 셀 영역 그룹(16e) 및 상기 제 3 셀 영역 그룹(16f)과 인접하는 상기 격벽 구조체(14)의 일측면은 상기 제 1 잉크 주입 패턴(51a)에 노출될 수 있다. 그리고 상기 제 1 잉크 주입 패턴(51a) 상에 제 1 잉크 주입 덮개(51b)가 형성될 수 있다. 상기 제 1 잉크 주입 패턴(51a) 및 상기 제 2 잉크 주입 덮개(51b)는 제 1 잉크 주입 튜브(51)로 정의될 수 있다.
도 11b를 참조하면, 상기 제 1 잉크 주입 튜브(51)가 형성되지 않은 상기 격벽 구조체(14)의 일측면에 제 2 막(52)을 형성하고, 상기 제 2 막(52)에 리소그라피 공정을 실시하여 제 2 잉크 주입 패턴(53a)을 형성한다. 상기 제 2 잉크 주입 패턴(53a)은 상기 제 2 방향으로 나열된 상기 제 2 셀 영역 그룹(16e)와 연장되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 방향으로 나열된 상기 제 3 셀 영역 그룹(16f)과 인접하는 상기 격벽 구조체(14)의 일측면은 상기 제 1 및 제 2 잉크 주입 패턴들(51a, 53a)에 노출될 수 있다. 그리고 상기 제 2 잉크 주입 패턴 (53a) 상에 제 2 잉크 주입 덮개(53b)가 형성될 수 있다. 상기 제 2 잉크 주입 패턴(53a) 및 상기 제 2 잉크 주입 덮개(53b)는 제 2 잉크 주입 튜브(53)로 정의될 수 있다.
도 11c를 참조하면, 상기 제 1 및 제 2 잉크 주입 튜브들(51, 53)이 형성되지 않은 상기 격벽 구조체(14)의 일측면에 제 3 막(54)을 형성하고, 상기 제 3 막(54)에 리소그라피 공정을 실시하여 제 3 잉크 주입 패턴(55a)을 형성한다. 상기 제 3 잉크 주입 패턴(55a)은 상기 제 2 방향으로 나열된 상기 제 3 셀 영역 그룹(16f)와 연장되도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 제 3 잉크 주입 패턴(55a) 상에 제 2 잉크 주입 덮개(55b)가 형성될 수 있다. 상기 제 3 잉크 주입 패턴(55a) 및 상기 제 2 잉크 주입 덮개(55b)는 제 3 잉크 주입 튜브(55)로 정의될 수 있다.
상기 제 1 잉크 주입 튜브(51), 상기 제 2 잉크 주입 튜브(53) 및 상기 제 3 잉크 주입 튜브(55)는 상기 격벽 구조체(14)의 일측면에 상기 제 1 방향에 수직으로 나열되어 형성될 수 있다. 상기 제 1 잉크 주입 튜브(51), 상기 제 2 잉크 주입 튜브(53) 및 상기 제 3 잉크 주입 튜브(55)는 DFR(Dry Film Photoresist) 필름으로 형성될 수 있다. 제 1 잉크 배출 튜브(미도시), 제 2 잉크 배출 튜브(미도시) 및 제 3 잉크 배출 튜브(미도시)는 상기 격벽 구조체(14)의 타측면에 상기 제 1, 2, 및 상기 제 3 잉크 주입 패턴들(51a, 53a, 55a)과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 격벽 구조체를 나타낸 평면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 12에 도시된 다른 실시예에서, 도 6 내지 9의 일 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 해당 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 12를 참조하면, 도 6 내지 9의 전자종이 디스플레이 장치에서 세미 격벽(14d)이 설치되지 아니한 기본 격벽 구조체(14)와 개구(14c)의 상대적인 위치가 변형된 디스플레이 장치에 해당된다. 세미 격벽(14d)이 설치되지 아니한 도 1에서와 같은 기본 격벽 구조체(14)와 개구(14c)의 구조에서는 일직선으로 형성되어 있는 셀 영역 내의 개구(14c)에 의해 셀 영역 간의 전자잉크(26)의 이동이 가능하여, RGB 컬러 구현의 신뢰성에 문제점이 발생할 수 있다. 도 12의 전자종이 디스플레이 장치 구조에서는 이러한 셀 영역 간의 전자잉크의 이동을 방지하고자, 셀 영역 내에 형성되는 개구(14c)가 일직선 구조를 갖지 않도록 격벽 구조체(14)를 중심으로 랜덤하게 형성될 수 있다. 상기 격벽 구조체(14)는 개구(14c)를 포함하고 있는 제 1 격벽(14a)과 개구(14c)를 포함하지 아니하는 제 2 격벽(14b)이 전체 셀 영역에서 개구(14c)들이 일직선 구조를 갖지 않도록 교차하여 형성될 수 있다. 이러한 랜덤한 개구(14c)의 형성 패턴 구조는 도 12에 한정되지 아니하고 개구(14c)가 일직선 구조를 가지지 않는 모든 형태의 패턴 구조가 가능할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법에서 격벽 구조체를 나타낸 평면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 13에 도시된 다른 실시예에서, 도 6 내지 9의 일 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 해당 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 13을 참조하면, 도 6 내지 9의 전자종이 디스플레이 장치에서 세미 격벽(14d)을 포함하며 격벽 구조체(14)와 개구(14c)의 상대적인 위치가 도 12와 같은 변형된 디스플레이 장치에 해당된다. 격벽 구조체가 포함된 하부기판과 상부 기판이 접합되어 형성된 디스플레이 구조체를 평면에 대해 직각으로 세워서 사용할 경우, 세미 격벽(14d)이 설치되지 아니한 도 1에서와 같은 기본 격벽 구조체(14)와 개구(14c)의 구조에서는 일직선으로 형성되어 있는 셀 영역 내의 개구(14c)에 의해 셀 영역 간의 전자잉크(26)의 이동이 가능하며, 셀 영역 내에서 전자잉크가 중력에 따라 셀 영역 하부로 쏠리는 현상이 나타날 수 있어 RGB 컬러 구현의 신뢰성에 문제가 발생할 수 있다. 도 13의 전자종이 디스플레이 장치 구조에서는 이러한 셀 영역 간의 전자잉크의 이동을 방지하고자, 셀 영역 내에 형성되는 개구(14c)가 일직선 구조를 갖지 않도록 격벽 구조체(14)를 중심으로 랜덤하게 형성될 수 있으며, 셀 영역 내에 형성되는 세미 격벽(14d)에 의해 전자잉크의 쏠림 현상을 방지할 수 있어 디스플레이 장치를 평면, 직각 또는 임의의 각도나 방향으로 사용하여도 전자잉크의 특성(반사도, 대조비, 응답속도, 구동전압)이 최대한 발현되어 컬러 전자종이 디스플레이 장치의 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있다. 도 12와 동일하게 상기 격벽 구조체(14)는 개구(14c)를 포함하고 있는 제 1 격벽(14a)과 개구(14c)를 포함하지 아니하는 제 2 격벽(14b)이 전체 셀 영역에서 개구(14c)들이 일직선 구조를 갖지 않도록 교차하여 형성될 수 있다. 이러한 랜덤한 개구(14c)의 형성 패턴 구조는 도 13에 한정되지 아니하고 개구(14c)가 일직선 구조를 가지지 않는 모든 형태의 패턴 구조가 가능할 수 있다. 또한, 상기 세미 격벽(14d)은 도 10에서 예시한 세미 격벽(14d) 구조들에 한정되지 않고, 전자잉크(26)를 셀 영역 내에 고정 시킬 수 있는 형태의 구조는 모두 가능하다.
다른 실시예인 도 12와 도 13의 전자종이 디스플레이 장치는 상기 차별적인 특징 구성 이외에는 도 2 내지 11에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법과 단색 및 삼색 전자잉크의 구현 방법 및 격벽 구조체의 잉크 주입 튜브 형성 방법에 의해 제조되어 질수 있다.
<비교 실험>
도 14 (a), (b), (c)는 종래 기술로서 셀 영역 내에 형성되어 있는 개구(14c)가 일직선 구조로 형성된 RGB 컬러 전자종이 디스플레이 장치에 전압을 인가한 결과를 나타낸 광학현미경(Optical Microscope) 사진이다. 도 14 (a), (b)는 RGB 삼색 전자잉크가 제 1 내지 제 3 셀 영역 그룹에 각각 채워져 있는 장치의 각 화소전극에 대해 +10V와 -10V를 각각 인가하였을 때 전압 인가에 따라 제 1 내지 제 3 셀 영역 그룹의 RGB 삼색 전자잉크가 하부면에 ITO가 형성된 상부기판으로 떠오르는 전자종이의 표면 사진들을 나타낸다. 도 14 (c)는 디스플레이 구조체를 평면에 대해 직각으로 세운 상태로 상당 시간이 흐른 후에 전압 인가에 따른 전자종이의 표면 사진으로서, 셀 영역 간의 전자잉크의 이동으로 도 14 (b)와 대비하여 상기 디스플레이 구조체가 신뢰성과 안정성이 급격히 감소함을 알 수 있다.
<본 발명에 따른 실시예>
이와 비교하여 도 15 (a), (b), (c)는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 RGB 컬러 전자종이 디스플레이 장치에 디스플레이 장치에 인가한 결과를 나타낸 광학현미경(Optical Microscope) 사진이다.
도 15 (a), (b)는 RGB 삼색 전자잉크가 제 1 내지 제 3 셀 영역 그룹에 각각 채워져 있는 장치의 각 화소전극에 대해 +10V와 -10V를 각각 인가하였을 때 전압 인가에 따라 제 1 내지 제 3 셀 영역 그룹의 RGB 삼색 전자잉크가 하부면에 ITO가 형성된 상부기판으로 떠오르는 전자종이의 표면 사진들을 나타낸다. 도 15 (c)는 디스플레이 구조체를 평면에 대해 직각으로 세운 상태로 상당 시간이 흐른 후에 전압 인가에 따른 전자종이의 표면 사진으로서, 도 14의 종래기술과는 달리 전자잉크의 특성에 변함이 없어 도 15 (b)와 동일한 디스플레이 구조체의 신뢰성과 안정성을 유지함을 알 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 하부기판
12: 하부전극
14: 격벽 구조체
14c: 개구
14d: 세미 격벽
16: 셀 영역
18: 잉크 주입 튜브
19: 잉크 배출 튜브
20: 상부기판
22: 상부전극
24: 접착제
26: 전자잉크
30: 디스플레이 구조체
40: 박막 트랜지스터
41: 게이트 전극
43: 절연막
45: 소오스 전극
47: 드레인 전극
49: 캡핑막
100, 200: 전자종이 디스플레이 장치
12: 하부전극
14: 격벽 구조체
14c: 개구
14d: 세미 격벽
16: 셀 영역
18: 잉크 주입 튜브
19: 잉크 배출 튜브
20: 상부기판
22: 상부전극
24: 접착제
26: 전자잉크
30: 디스플레이 구조체
40: 박막 트랜지스터
41: 게이트 전극
43: 절연막
45: 소오스 전극
47: 드레인 전극
49: 캡핑막
100, 200: 전자종이 디스플레이 장치
Claims (20)
- 하부기판 상면에 배치된 하부전극;
상기 하부전극 상면에 배치된 제 1 격벽들 및 제 2 격벽들을 포함하며, 상기 제 1 격벽들 및 상기 제 2 격벽들에 의해 정의되는 셀 영역을 갖는 격벽 구조체;
상기 격벽 구조체 상에 배치된 상기 하부전극과 마주보는 상부전극을 포함하는 상부기판; 및
상기 셀 영역에 채워진 전자잉크를 포함하되,
상기 격벽 구조체는 개구를 포함하고 있는 제 1 격벽과 개구를 포함하지 아니하는 제 2 격벽이, 전체 셀 영역에서 개구들이 일직선 구조를 갖지 않도록, 교차하여 형성되는 전자종이 디스플레이 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 격벽 구조체는 육각형으로 이루어진 벌집구조, 또는 스트립형 또는 사각형으로 이루어진 그물구조인 전자종이 디스플레이 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 격벽 구조체의 일단 및 타단에 상기 개구를 채우는 절연물질을 더 포함하는 전자종이 디스플레이 장치.
- 하부기판 상에 하부전극을 형성하는 단계;
상기 하부전극 상에 개구를 포함하는 제 1 방향의 제 1 격벽과, 인접한 상기 개구의 양 옆에 개구를 포함하지 아니하는 제 2 격벽을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 격벽들에 의해 정의되는 셀 영역들을 갖는 격벽 구조체를 형성하는 단계;
상기 격벽 구조체의 일단에 잉크 주입 튜브를 형성하는 단계;
상기 격벽 구조체 상에 상부전극을 덮는 단계; 및
상기 잉크 주입 튜브에 전자잉크를 주입하여 상기 격벽 구조체에 전자잉크를 채우는 단계를 포함하되, 상기 격벽 구조체는 개구를 포함하고 있는 제 1 격벽과 개구를 포함하지 아니하는 제 2 격벽이, 전체 셀 영역에서 개구들이 일직선 구조를 갖지 않도록, 교차하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 잉크 주입 튜브는 상기 제 1 격벽으로부터 연장되게 형성되는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 격벽 구조체 상에 상기 상부전극을 덮는 것은, 상부기판 상에 상기 상부전극을 형성하는 단계;
상기 상부전극 상에 접착제를 형성하는 단계; 및
상기 격벽 구조체를 상기 접착제에 접착시키는 단계를 포함하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 격벽 구조체에 상기 전자잉크를 채운 후에,
상기 잉크 주입 튜브를 절단하여 상기 격벽 구조체로부터 제거하는 단계; 및
상기 잉크 주입 튜브가 절단된 부분에 절연물질로 막아, 상기 전자잉크가 상기 격벽 구조체로부터 이탈을 방지하는 단계를 포함하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 격벽 구조체는 육각형으로 이루어진 벌집구조, 또는 스트립형 또는 사각형으로 이루어진 그물구조로 형성되는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 잉크 주입 튜브는 서로 대칭으로 형성되는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 셀 영역들은 상기 제 1 방향으로 교대로 나열된 제 1 셀 영역, 제 2 셀 영역, 및 제 3 셀 영역을 포함하고, 상기 제 1 셀 영역, 상기 제 2 셀 영역, 및 상기 제 3 셀 영역 각각은 상기 제 2 방향으로 나열되어 제 1 셀 영역 그룹, 제 2 셀 영역 그룹, 및 제 3 셀 영역 그룹으로 정의되는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 잉크 주입 튜브를 형성할 때 상기 격벽 구조체의 타단에 상기 제 1 격벽으로부터 연장되는 잉크 배출 튜브를 형성하는 것을 더 포함하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 잉크 주입 튜브는 제 1 튜브 및 제 2 튜브를 포함하고, 상기 잉크 배출 튜브는 제 3 튜브 및 제 4 튜브를 포함하되, 상기 제 1 튜브 및 상기 제 3 튜브는 상기 셀 영역 그룹들에 채워지는 상기 전자 잉크 색의 수와 동일하게 형성되고, 상기 제 2 튜브 및 상기 제 4 튜브는 상기 셀 영역 그룹들 각각의 일단 및 타탄에 형성되며, 상기 제 1 튜브는 동일한 색의 상기 전자 잉크가 채워지는 상기 셀 영역 그룹들의 상기 제 2 튜브와 연결되고, 상기 제 3 튜브는 동일한 색의 전자 잉크가 배출되는 상기 셀 영역 그룹들의 상기 제 4 튜브와 연결되는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 전자 잉크를 주입하기 전에, 펌프 및 상기 펌프와 연결된 잉크 배기용 펌프를 준비하고, 상기 잉크 배기용 튜브를 상기 잉크 배출 튜브에 연결하는 것을 더 포함하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 격벽 구조체에 상기 전자잉크를 채우는 것은,
상기 잉크 주입 튜브들을 통해 상기 제 1 셀 영역 그룹, 상기 제 2 셀 영역 그룹, 및 상기 제 3 영역 그룹 각각에 서로 다른 색의 전자잉크가 주입되는 것을 포함하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 격벽 구조체를 형성하기 전에,
상기 하부기판 상에 상기 셀 영역들 각각에 박막 트랜지스터를 형성하는 것을 더 포함하고, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 하부기판으로 연장된 상기 하부전극인 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 격벽 구조체 및 상기 잉크 주입 튜브는 포토레지스트 물질로 형성되는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 전자 잉크는 전기적으로 색변환이 가능한 것으로써 염료를 포함한 유전유체, 안료입자가 포함된 유전유체, 염료 및 안료를 포함한 유전유체, 두 개 또는 그 이상의 유색입자가 포함된 유전유체, 색변환이 가능한 유체, 또는 광 결정성 콜로이드를 포함하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 잉크 주입 튜브는 상기 격벽 구조체의 일측면에 상기 제 1 방향으로 형성되는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서,
상기 잉크 주입 튜브를 형성하는 것은,
상기 격벽 구조체의 일측면 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계;
상기 포토레지스트막을 패터닝하여 상기 제 1 셀 영역 그룹과 연장되는 잉크 주입 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 잉크 주입 패턴 상에 잉크 주입 덮개를 형성하는 단계를 포함하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서,
복수 개의 상기 잉크 주입 튜브는 상기 하부기판으로부터 수직하게 나열되도록 형성되는 전자종이 디스플레이 장치의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170023372A KR101902199B1 (ko) | 2017-02-22 | 2017-02-22 | 전자종이 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 |
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