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KR101495414B1 - 컬러 전기-광학 디스플레이 - Google Patents

컬러 전기-광학 디스플레이 Download PDF

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Publication number
KR101495414B1
KR101495414B1 KR1020127034383A KR20127034383A KR101495414B1 KR 101495414 B1 KR101495414 B1 KR 101495414B1 KR 1020127034383 A KR1020127034383 A KR 1020127034383A KR 20127034383 A KR20127034383 A KR 20127034383A KR 101495414 B1 KR101495414 B1 KR 101495414B1
Authority
KR
South Korea
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electro
layer
thermal imaging
optic
direct thermal
Prior art date
Application number
KR1020127034383A
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English (en)
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KR20130020812A (ko
Inventor
리차드 제이 주니어 파올리니
제이 윌리엄 앤세스
Original Assignee
이 잉크 코포레이션
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 이 잉크 코포레이션 filed Critical 이 잉크 코포레이션
Publication of KR20130020812A publication Critical patent/KR20130020812A/ko
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Abstract

직열 이미징 레이어 (112) 및 픽셀 전극들의 2-차원 어레이를 갖는 백플레인 (102) 을 함께 부착하여, 컬러 필터 어레이를 갖는 전기-광학 디스플레이가 제조된다. 그 다음에, 직열 이미징 레이어 (112) 는 직렬 이미징 레이어에 복수의 상이하게 착색된 영역들을 형성하기에 충분한 온도들에 노출되며, 복수의 상이하게 착색된 영역들은 픽셀 전극들의 2-차원 어레이에 맞춰 정렬된다.

Description

컬러 전기-광학 디스플레이{COLOR ELECTRO-OPTIC DISPLAYS}
본 출원은:
(a) 미국 특허 제 7,667,684 호;
(b) 미국 특허 제 6,864,875 호;
(c) 미국 특허 제 7,075,502 호; 및
(d) 미국 특허 출원 공개 제 2010/0225995 호와 관련된다.
본 발명은 컬러 전기-광학 디스플레이들 및 그러한 디스플레이들에서 사용하기 위한 컬러 필터들에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 본 발명은 전기-광학 디스플레이의 픽셀들에 맞춰 필터를 정렬하는 것을 단순화하는 그러한 컬러 필터들을 생산하기 위한 방법에 관한 것이다.
재료 또는 디스플레이에 적용되는 용어 "전기-광학 (electro-optic) " 은 적어도 하나의 광학적 속성에서 상이한 제 1 디스플레이 상태 및 제 2 디스플레이 상태를 갖는 재료를 언급하기 위해 이미징 기술에서의 그 종래의 의미로 여기에서 사용되며, 이 재료는 재료에 전계를 적용함으로써 그 제 1 디스플레이 상태에서 그 제 2 디스플레이 상태로 변화된다.
용어들 "쌍안정의 (bistable)" 및 "쌍안정성" 은 적어도 하나의 광학적 속성에서 상이한 제 1 디스플레이 상태 및 제 2 디스플레이 상태를 갖는 디스플레이 요소들을 포함하는 디스플레이들을 언급하고, 유한 기간의 어드레싱 펄스에 의하여 임의의 주어진 요소가 구동된 다음에, 어드레싱 펄스가 종료된 후에, 그 상태가 적어도 수회, 예를 들어, 디스플레이 요소의 상태를 변화시키기 위해 요구되는 어드레싱 펄스의 최소 기간인, 적어도 4 회 동안 유지될, 그 제 1 디스플레이 상태 또는 제 2 디스플레이 상태를 추정하기 위해, 종래 기술에서의 그 종래의 의미로 여기에서 사용된다.
비록 재료들이 내부의 액체 또는 기체로 채워진 공간들을 가질 수도 있고 종종 가지기도 하지만, 몇몇 전기-광학 재료들은 재료들이 고체 외부 표면들을 가진다는 점에서 고체이다. 고체 전기-광학 재료들을 이용하는 그러한 디스플레이들은 이하에서 편의상 "고체 전기-광학 디스플레이들" 로 언급될 수도 있다. 그러므로, 용어 "고체 전기-광학 디스플레이들" 은 회전 이색성 (bichromal) 부재 디스플레이들, 캡슐화된 전기영동 (electrophoretic) 디스플레이들, 마이크로셀 전기영동 디스플레이들, 및 캡슐화된 액정 디스플레이들을 포함한다.
전기-광학 디스플레이들의 여러 타입들, 예를 들어,
(a) 예를 들어, 미국 특허 제 5,808,783 호; 제 5,777,782 호; 제 5,760,761 호; 제 6,054,071 호; 제 6,055,091 호; 제 6,097,531 호; 제 6,128,124 호; 제 6,137,467 호; 및 제 6,147,791 호에 설명된 바와 같은 회전 이색성 부재 타입;
(b) 전기변색 매질 (electrochromic medium), 예를 들어, 적어도 일부분이 반도체 금속 산화물로 형성된 전극 및 그 전극에 부착된 가역 컬러 변화가 가능한 복수의 염료 분자들을 포함하는 나노크롬 필름의 형태인 전기변색 매질; 예를 들어, 미국 특허 제 6,301,038 호; 제 6,870,657 호; 및 제 6,950,220 호 참조; 및
(c) Hayes, R.A., 외, "Vidoe-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting", Nature, 425, 383-385 (2003), 및 미국 특허 제 7,420,549 호에 설명된 바와 같은 전기-습윤 디스플레이가 알려져 있다.
다년간 집중 연구 및 개발의 대상이었던 전기-광학 디스플레이의 한 가지 타입은 복수의 충전된 입자들이 전계의 영향 하에서 유체 (fluid) 를 통해 움직이는 입자-기반 전기영동 디스플레이다. 전기영동 디스플레이들은 액정 디스플레이들과 비교했을 때, 우수한 밝기 및 대비, 넓은 뷰잉 각도들, 상태 쌍안전성, 및 낮은 전력 소비라는 특성들을 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 디스플레이들의 장기 이미지 품질에 따른 문제점들은 이러한 디스플레이들의 광범위한 사용을 저해해왔다. 예를 들어, 전기영동 디스플레이들을 이루는 입자들은 침전하는 (settle) 경향이 있어, 이러한 디스플레이들에 대한 부적당한 서비스 수명을 야기한다.
전술한 바와 같이, 전기영동 매질들은 유체가 존재할 것을 요구한다. 대부분의 선행 기술의 전기영동 매질들에서, 이 유체는 액체이지만, 기체 (gaseous) 유체들을 이용하여 전기영동 매질들이 생산될 수 있다; 예를 들어, Kitamura, T., 외, "Electrical toner movement for electronic paper-like display", IDW 일본, 2001, HCS1-1 논문, 및 Yamaguchi, Y., 외, "Toner display using insulative particles charged triboelectrically", IDW 일본, 2001, AMD4-4 논문 참조. 또한, 미국 특허 제 7,321,459 호 및 제 7,236,291 호 참조. 그러한 기체-기반 전기영동 매질들은, 그러한 침전을 허용하는 방향으로 매질들이 사용될 때, 예를 들어, 매질이 수직 플레인 (plane) 에 배치되는 사인 (sign) 에서, 액체-기반 전기영동 매질들과 같은 입자 침전으로 인한 것과 동일한 타입들의 문제점들의 영향을 받기 쉬워 보인다. 사실, 액체 부유 유체들과 비교하여 기체 부유 (suspending) 유체들의 더 낮은 점도 (viscosity) 가 전기영동 입자들의 더 빠른 침전을 가능하게 하기 때문에, 입자 침전은 액체-기반 전기영동 매질들에서보다 기체-기반 전기영동 매질들에서 더 심각한 문제점이 될 것으로 보인다.
매사추세츠공과대학 (MIT; Massachusetts Institute of Techonology) 및 이 잉크 코퍼레이션 (E Ink Corporation) 으로 양도되거나, MIT 및 이 잉크 코퍼레이션의 이름으로 된 다수의 특허들과 출원들은 캡슐화된 전기영동 및 다른 전기-광학 매질들에서 사용되는 다양한 기술들을 설명한다. 그러한 캡슐화된 매질들은 그 각각이 자체적으로 유체 매질에서 전기영동적으로 이동하는 입자들이 들어 있는 내부상 (internal phase), 및 내부상을 둘러싸는 캡슐 벽 (capsule wall) 을 포함하는 다수의 작은 캡슐들을 포함한다. 일반적으로, 캡슐들 그 자체는 2 개의 전극들 사이에 위치된 밀착층 (coherent layer) 을 형성하기 위한 고분자 결합제 (polymeric binder) 내에 수용되어 있다. 이 특허들 및 출원들에서 설명된 기술들은:
(a) 전기영동 입자들, 유체들, 및 유체 첨가제 (additive) 들; 예를 들어, 미국 특허 제 7,002,728 호; 및 제 7,679,814 호 참조;
(b) 캡슐들, 결합제들, 및 캡슐화 공정들; 예를 들어, 미국 특허 제 6,922,276 호; 및 제 7,411,719 호 참조;
(c) 필름들, 및 전기-광학 재료들이 들어 있는 서브 어셈블리들; 예를 들어, 미국 특허 제 6,982,178 호; 및 제 7,839,564 호 참조;
(d) 백플레인 (backplane) 들, 접착제층들, 및 다른 보조층들과 디스플레이들에서 사용되는 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제 7,116,318 호; 및 제 7,535,624 호 참조;
(e) 컬러 형성 및 컬러 조정; 예를 들어, 미국 특허 제 6,017,584 호; 제 6,664,944 호; 제 6,864,875 호; 제 7,075,502 호; 제 7,167,155 호; 제 7,667,684 호; 및 제 7,791,789 호와; 미국 특허 출원 공개 제 2004/0263947 호; 제 2007/0109219 호; 제 2007/0223079 호; 제 2008/0023332 호; 제 2008/0043318 호; 제 2008/0048970 호; 제 2008/0211764 호; 제 2009/0004442 호; 제 2009/0225398 호; 제 2009/0237776 호; 제 2010/0103502 호; 제 2010/0156780 호; 및 제 2010/0225995 호 참조;
(f) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제 7,012,600 호; 및 제 7,453,445 호 참조;
(g) 디스플레이들에 대한 응용들; 예를 들어, 미국 특허 제 7,312,784 호; 및 미국 특허 출원 공개 제 2006/0279527 호 참조; 및
(h) 미국 특허 제 6,241,921 호; 제 6,950,220 호; 및 제 7,420,549 호와; 미국 특허 출원 공개 제 2009/0046082 호에 설명된 바와 같은 비-전기영동 디스플레이들을 포함한다.
전술한 특허들 및 출원들 중 많은 특허들 및 출원들은, 캡슐화된 전기영동 매질에서 불연속 마이크로캡슐들을 둘러싸는 벽들이 연속상 (continuous phase) 으로 대체될 수 있으므로, 이른바 고분자-분산형 (polymer-dispersed) 전기영동 디스플레이를 생산하며, 그 전기영동 매질은 전기영동 유체의 복수의 불연속 액적 (droplet) 들, 및 고분자 재료의 연속상을 포함하고, 그러한 고분자 분산형 전기영동 디스플레이 내의 전기영동 유체의 불연속 액적들은 어떠한 캡슐 막 (membrane) 도 각각의 개개 액적과 연관되지 않는다고 할지라도 캡슐들 또는 마이크로캡슐들로 간주될 수도 있음을 인정한다; 예를 들어, 전술한 미국 특허 제 6,866,760 호 참조. 따라서, 본 출원의 목적을 위해, 그러한 고분자 분산형 전기영동 매질은 캡슐화된 전기영동 매질의 서브 종들 (sub-species) 로 간주된다.
관련된 전기영동 디스플레이의 타입은 이른바 "마이크로셀 전기영동 디스플레이" 다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에서, 충전된 입자들 및 유체는 마이크로캡슐들 내로 캡슐화되지 않고, 대신 캐리어 매질, 일반적으로 고분자 필름 내에 형성된 복수의 캐비티 (cavity) 들 내에 유지된다. 예를 들어, 양자 모두 Sipix Imaging, Inc. 로 양도된 미국 특허 제 6,672,921 호 및 제 6,788,449 호 참조.
(예를 들어, 많은 전기영동 매질들에서, 입자들은 실질적으로 디스플레이를 통해 가시광을 블록 전송하기 때문에) 비록 전기영동 매질들이 종종 불투명하고, 반사 모드로 작동한다 할지라도, 많은 전기영동 디스플레이들은, 하나의 디스플레이 상태는 실질적으로 불투명하고 하나의 디스플레이 상태는 광-투과성인 이른바 "셔터 모드 (shutter mode)" 로 작동하도록 제작될 수 있다. 예를 들어, 전술한 미국 특허 제 6,130,774 호 및 제 6,172,798 호와, 미국 특허 제 5,872,552 호; 제 6,144,361 호; 제 6,271,823 호; 제 6,225,971 호; 및 제 6,184,856 호 참조. 전기영동 디스플레이들과 유사하지만 전계 강도의 변동들에 의존하는 유전영동 (dielectrophoretic) 디스플레이들은 유사한 모드로 작동할 수 있다; 미국 특허 제 4,418,346 호 참조. 전기-광학 디스플레이들의 다른 타입들도 셔터 모드로 작동할 수도 있다.
일반적으로, 캡슐화된 전기영동 디스플레이는 종래의 전기영동 디바이스들의 뭉침 (clustering) 및 침전 오류 모드를 겪지 않고, 다양한 연성 (flexible) 기판 및 강성 (rigid) 기판 상에 디스플레이를 인쇄하거나 코팅하는 능력과 같은 추가적인 이점들을 제공한다. (단어 "인쇄" 의 사용은 패치 다이 (patch die) 코팅, 슬롯 (slot) 또는 압출 코팅, 슬라이드 (slide) 또는 캐스캐이드 (cascade) 코팅, 커튼 (curtain) 코팅과 같은 정량 (pre-metered) 코팅들; 나이프 오버 롤 (knife over roll) 코팅, 전진 및 후진 롤 (roll) 코팅과 같은 롤 코팅; 그라비어 (gravure) 코팅; 침지 (dip) 코팅, 스프레이 코팅; 메니스커스 (meniscus) 코팅; 스핀 코팅; 브러쉬 코팅; 에어 나이프 (air knife) 코팅; 실크 스크린 인쇄 공정들; 정전기 인쇄 공정들; 감열식 인쇄 공정들; 잉크젯 인쇄 공정들; 전기영동 증착 (미국 특허 제 7,339,715 호 참조); 및 다른 유사한 기술들을 포함하나, 제한하지는 않는, 인쇄 및 코팅의 모든 형태들을 포함하려는 것이다.) 그러므로, 결과로 초래된 디스플레이는 유연할 수 있다. 또한, (다양한 방법들을 이용하여) 디스플레이 매질이 인쇄될 수 있기 때문에, 디스플레이 그 자체는 저렴하게 제작될 수 있다.
전기-광학 매질들의 다른 타입들도 본 발명에서 유용할 수도 있다.
전기-광학 디스플레이는 보통 전기-광학 재료층, 및 전기-광학 재료의 반대 측들 (opposed sides) 에 배치된 적어도 2 개의 다른 층들을 포함하는데, 이 2 개의 층들 중 하나의 층은 전극층이다. 대부분의 그러한 디스플레이들에서, 양 층들 모두는 전극층들이고, 전극층들 중 하나의 전극층 또는 양 전극층들 모두는 디스플레이의 픽셀들을 규정하기 위해 패터닝된다. 예를 들어, 일 전극층은 세장형 (elongate) 행 전극들로 패터닝될 수도 있고, 다른 전극층은 행 전극들에 직각들을 이루는 세장형 열 전극들로 패터닝될 수도 있으며, 픽셀들은 행 전극들과 열 전극들의 교차점들에 의해 규정된다. 대안으로, 좀더 보편적으로, 일 전극층은 단일 연속 전극의 형태를 가지고, 다른 전극층은 픽셀 전극들의 매트릭스로 패터닝될 수 있으며, 그 각각은 디스플레이의 하나의 픽셀을 규정한다. 스타일러스 (stylus), 인쇄 헤드, 또는 디스플레이로부터 분리된 유사한 이동형 전극과 함께 사용하려는 전기-광학 디스플레이의 다른 타입에서, 전기-광학층에 인접한 층들 중 오직 하나의 층만이 전극을 포함하며, 일반적으로, 전기-광학층의 반대 측의 층은 이동형 전극이 전기-광학층을 손상하는 것을 방지하려고 하는 보호층이다.
보통, 3-층 전기-광학 디스플레이의 제조는 적어도 하나의 라미네이션 (lamination) 작업을 포함한다. 예를 들어, 여러 전술한 MIT 및 이 잉크 특허들 및 출원들에는, 결합제 내의 캡슐들을 포함하는 캡슐화된 전기영동 매질이 인듐-주석-산화물 (ITO; indium-tin-oxide) 을 포함하는 연성 기판 상에 코팅되거나, 플라스틱 필름 상에 (최종 디스플레이의 일 전극으로 역할하는) 유사한 도전 코팅이 되는, 캡슐화된 전기영동 디스플레이를 제조하기 위한 공정이 설명되며, 캡슐들/결합제 코팅은 기판에 단단히 들러붙은 전기영동 매질의 밀착층을 형성하도록 건조된다. 별도로, 픽셀 전극들의 어레이가 들어 있는 백플레인, 및 픽셀 전극들을 구동 회로에 연결하기 위한 도체들의 적절한 배열이 마련된다. 최종 디스플레이를 형성하기 위해, 그 위에 캡슐/결합제층을 갖는 기판이 라미네이션 접착제를 이용하여 백플레인에 라미네이팅된다. (스타일러스 또는 다른 이동형 전극들이 미끄러지듯이 움직일 수 있는 플라스틱 필름과 같은 단순한 보호층으로 백플레인을 교체함으로써, 스타일러스 또는 유사한 이동형 전극을 이용하여 사용할 수 있는 전기영동 디스플레이를 마련하기 위해 매우 유사한 공정이 이용될 수 있다.) 그러한 공정의 일 바람직한 형태에서, 백플레인은 그 자체로 유연하고, 플라스틱 필름 또는 다른 연성 기판 상에 픽셀 전극들 및 도체들을 인쇄하여 마련된다. 이러한 공정에 의한 디스플레이의 대량 생산을 위한 확실한 라미네이션 기술은 라미네이션 접착제를 이용하는 롤 (roll) 라미네이션이다. 유사한 제조 기술들이 전기-광학 디스플레이들의 다른 타입들에 사용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 전기영동 매질 또는 회전 이색 부재 매질은 캡슐화된 전기영동 매질과 실질적으로 같은 방식으로 백플레인에 라미네이팅될 수도 있다.
전술한 미국 특허 제 6,982,178 호에서 논의된 바와 같이 (컬럼 3, 63 째줄 내지 컬럼 5, 46 째줄 참조), 고체 전기-광학 디스플레이들에서 사용되는 많은 컴포넌트들, 및 그러한 디스플레이들을 제조하기 위해 사용되는 방법들은, 물론 역시 전기-광학 디스플레이들이지만, 고체 매질 대신 액체를 이용하는 액정 디스플레이 (LCD) 들에 사용되는 기술로부터 도출된다. 예를 들어, 고체 전기-광학 디스플레이들은, 투명 기판 상에, 트랜지스터들 또는 다이오드들의 어레이와 픽셀 전극들의 상응하는 어레이를 포함하는 액티브 (active) 매트릭스 백플레인, 및 (다수의 픽셀들 및 일반적으로 전체 디스플레이에 걸쳐 확장하는 전극이라는 점에서) "연속적인" 전면 전극을 사용할 수도 있으며, 이러한 컴포넌트들은 기본적으로 LCD 의 컴포넌트와 동일하다. 그러나, LCD 의 컴포넌트들을 어셈블링하기 위해 사용되는 방법들이 고체 전기-광학 디스플레이들에 사용될 수 없다. LCD 의 컴포넌트들은 보통 별도의 유리 기판들 상에 백플레인 및 전면 전극을 형성하고, 그 다음에, 백플레인과 전면 전극 사이에 작은 아피처 (aperture) 를 남기면서 이 컴포넌트들을 함께 접착하여 고정시키며, 그 결과로서 생긴 어셈블리를 진공 하에서 설치하고, 액정 (liquid crystal) 용기 (bath) 에 어셈블리를 침지시켜 어셈블링되어, 액정이 백플레인과 전면 전극 사이의 아피처를 통해 흐른다. 마지막으로, 최종 디스플레이를 제공하기 위해, 준비된 액정으로, 아피처가 실링된다 (seal).
이 LCD 어셈블리 공정은 고체 전기-광학 디스플레이들로 쉽게 전이될 수 없다. 전기-광학 재료가 고체이기 때문에, 이 2 개의 인티저 (integer) 들이 서로 고정되기 전에 백플레인과 전면 전극 사이에 전기-광학 재료가 존재해야 한다. 또한, 어느 하나에 부착되지 않으면서 단순히 전면 전극과 백플레인 사이에 설치되는 액정 재료와 대조적으로, 보통, 고체 전기-광학 매질은 양쪽 모두에 고정될 필요가 있으며; 대부분의 경우들에서, 백플레인이 있는 회로 상에 매질을 형성하는 것보다 일반적으로 더 쉽기 때문에, 고체 전기-광학 매질은 전면 전극 상에 형성되고, 그 다음에, 일반적으로 접착제로 전기-광학 매질의 전체 표면을 커버하고 열, 압력, 및 어쩌면 진공 하에서 라미네이팅하여, 전면 전극/전기-광학 매질 조합이 백플레인에 라미네이팅된다. 따라서, 기본적으로, 고체 전기영동 디스플레이의 최종 라미네이션을 위한 대부분의 선행 기술의 방법들은, 기본적으로, (일반적으로) 전기-광학 매질, 라미네이션 접착제, 및 백플레인이 최종 어셈블리 이전에 즉시 합쳐지는 회분법 (batch method) 들이고, 대량 생산에 더 적합한 방법들을 제공하는 것이 바람직하다.
전술한 미국 특허 제 6,982,178 호는 대량 생산에 매우 적합한 (캡슐화된 전기영동 디스플레이를 포함하는) 고체 전기-광학 디스플레이를 어셈블링하는 방법을 설명한다. 기본적으로, 이 특허는, 순서대로, 광-투과성 도전층; 도전층과 전기적 접촉 상태인 고체 전기-광학 매질층; 접착제층; 및 이형 시트 (release sheet) 를 포함하는 이른바 "프론트 플레인 라미네이트 (front plane laminate)" ("FPL") 를 설명한다. 일반적으로, 광-투과성 전기-전도층은, 기판이 영구적인 변형 없이 (예로) 지름 10 인치 (254 mm) 드럼 둘레에 수동으로 랩핑될 수 있다는 점에서, 바람직하게는, 유연한, 광-투과성 기판 상에 수용될 것이다. 용어 "광-투과성" 이 이 특허에서 사용되고, 여기에서, 이와 같이 지칭된 층이, 보통 도전층 및 (만약 존재한다면) 인접한 기판을 통해 보여질 전기-광학 매질의 디스플레이 상태들의 변화를, 보는 사람이 그 층을 통해서 볼 수 있기에 충분한 광을 전달하는 것을 의미하며; 전기-광학 매질이 비-가시 파장들로 반사도의 변화를 디스플레이하는 경우들에서는, 물론, 용어 "광-투과성" 은 관련 비-가시 파장들의 투과를 언급하는 것으로 해석되어야 한다. 일반적으로, 기판은 고분자 필름일 것이고, 보통, 약 1 내지 약 25 mil (25 내지 634 ㎛), 바람직하게는 약 2 내지 약 10 mil (51 내지 254 ㎛) 의 범위의 두께를 가질 것이다. 알맞게는, 도전층은 얇은 금속, 또는 예를 들어, 알루미늄이나 ITO 의 금속 산화층이거나, 도전성 고분자일 수도 있다. 알루미늄 또는 ITO 로 코팅된 폴리 (poly) (에틸렌 테레프탈레이트 (ethylene terephthalate)) (PET) 필름들은, 예를 들어, 델라웨어주 윌밍턴 (Wilmington)의 E.I. du Pont de Nemours & Company 의 "알루미늄화 (aluminized) Mylar" ("Mylar" 는 등록 상표이다) 와 같이 상용적으로 이용가능하고, 그러한 상용적 재료들은 프론트 플레인 라미네이트에서 좋은 결과들에 이용될 수도 있다.
그러한 프론트 플레인 라미네이트를 이용하는 전기-광학 디스플레이의 어셈블리는 프론트 플레인 라미네이트로부터 이형 시트를 제거하고, 접착제층이 백플레인에 들러붙는 것을 야기하기에 효과적인 조건들 하에서 접착제층이 백플레인과 접촉함으로써 이루어질 수도 있고, 그렇게 함으로써 접착제층, 전기-광학 매질층, 및 도전층이 백플레인에 고정된다. 이 공정은, 일반적으로 롤-투-롤 코팅 기술들을 이용하여 프론트 플레인 라미네이트가 대량 생산되고, 그 다음에, 특정 백플레인들에 사용하기 위해 필요한 임의의 크기의 조각들로 절단되므로, 대량 생산에 매우 적합하다.
미국 특허 제 7,561,324 호는 기본적으로 전술한 미국 특허 제 6,982,178 호의 프론트 플레인 라미네이트의 단순화된 버전인, 이른바 "이중 이형 시트" 를 설명한다. 이중 이형 시트의 일 형태는 2 개의 접착제층들 사이에 끼어 있는 고체 전기-광학 매질층을 포함하는데, 접착제층들 중 하나의 접착제층 또는 양 접착제층들 모두는 이형 시트로 커버된다. 이중 이형 시트의 다른 형태는 2 개의 이형 시트들 사이에 끼어 있는 고체 전기-광학 매질층을 포함한다. 이중 이형 필름의 양 형태들은 모두 이미 설명된 프론트 플레인 라미네이트로 전기-광학 디스플레이를 어셈블링하기 위한 공정과 일반적으로 유사한 공정에 사용하려는 것이나, 2 개의 별도의 라미네이션들을 포함하는데; 일반적으로, 제 1 라미네이션에서, 전면 서브-어셈블리를 형성하기 위해 이중 이형 시트가 전면 전극에 라미네이팅되고, 그 다음에, 제 2 라미네이션에서 최종 디스플레이를 형성하기 위해 전면 서브-어셈블리가 백플레인에 라미네이션되나, 이 2 개의 라미네이션들의 순서는 원한다면 뒤바뀔 수 있다.
미국 특허 제 7,839,564 호는 전술한 미국 특허 제 6,982,178 호에서 설명된 프론트 플레인 라미네이트의 변이형인, 이른바 "역 (inverted) 프론트 플레인 라미네이트" 를 설명한다. 이 역 프론트 플레인 라미네이트는, 순서대로, 광-투과성 보호층과 광투과성 도전층 중 적어도 하나의 층; 접착제층; 고체 전기-광학 매질층; 및 이형 시트를 포함한다. 이 역 프론트 플레인 라미네이트는 전기-광학층과 전면 전극이나 전면 기판 사이에 라미네이션 접착제층을 갖는 전기-광학 디스플레이를 형성하는데 사용되며; 둘째로, 일반적으로, 전기-광학층과 백플레인 사이에 얇은 접착제층이 존재할 수도 존재하지 않을 수도 있다. 그러한 전기-광학 디스플레이들은 좋은 저온 구동과 함께 좋은 해상도를 겸비할 수 있다.
임의의 주어진 매질이 2 개의 최대 광학 상태들 및 2 개의 최대 광학 상태들 사이에 있는 그레이 레벨들의 범위를 갖는다는 점에서, 기본적으로, 전기-광학 매질의 많은 타입들은 단색이다. 이미 명시된 바와 같이, 2 개의 최대 광학 상태들은 검정색 및 흰색일 필요는 없다. 예를 들어, 일 최대 광학 상태는 흰색이고 다른 최대 광학 상태는 짙은 파란색 (dark blue) 일 수 있어, 중간 그레이 레벨들이 가지각색의 파란색 색조들일 수 있거나, 일 최대 광학 상태는 빨간색이고 다른 최대 광학 상태는 파란색일 수 있어, 중간 그레이 레벨이 가지각색의 자주색 색조들 것이다.
오늘날, 심지어 작은 휴대용 디스플레이들에 대해서 조차도, 풀 컬러 디스플레이들에 대한 요구의 증가가 있는데; 예를 들어, 오늘날, 휴대 전화기들의 대부분의 디스플레이들은 풀 컬러이다. 단색 매질들을 이용하여 풀 컬러 디스플레이를 제공하기 위해, 컬러 필터 어레이를 통해 디스플레이가 보여질 수 있는 컬러 필터 어레이를 설치하거나, 서로 인접한 상이한 컬러들을 디스플레이할 수 있는 상이한 전기-광학 매질들의 영역들을 설치할 필요가 있다. 컬러 필터 어레이를 사용하는 것은 단일 검정색/흰색 전기-광학 매질이 풀 컬러 디스플레이를 제공하는 것을 가능하게 하고 (그렇게 함으로써, 풀 컬러 디스플레이에 필요한 컬러들을 디스플레이하는 3 개의 상이한 전기-광학 매질들을 개발해야할 필요를 피하고), 일반적으로, 전기-광학 매질들의 컬러들을 바꾸기보다는 컬러 필터 어레이에서 컬러들을 바꿔 디스플레이의 색역 (color gamut) 을 제어하는 것이 더 쉬워, 대부분의 전기-광학 매질들보다 컬러 필터 어레이들에 훨씬 많은 재료들을 사용하는 것이 가능하다.
그러나, 정확한 위치에서 전기-광학 디스플레이에 컬러 필터를 부착하는 것은 어려운 작업이다. 컬러 필터들이 안정적인 치수들을 유지하도록, 많은 컬러 필터 어레이들은 유리 또는 유사한 견고한 재료의 시트들 상에 형성된다 (컬러 필터 어레이의 치수들의 약간의 왜곡일지라도, 보는 사람에게 디스플레이되는 컬러들에서 결과적으로 오류를 갖는, 컬러 필터 어레이의 적어도 일부가 디스플레이의 픽셀들에 대해 오정렬되는 것을 야기할 수 있다). 유사한 이유로, 컬러 전기-광학 디스플레이들에서 사용되는 대부분의 백플레인들은 견고한 재료들로 형성된다. 전기-광학 매질은 견고한 시트들 중 하나의 시트에 고정되고, 그 다음에, 최종 디스플레이를 형성하기 위해, 2 개의 견고한 시트들은 일반적으로 폴리우레탄 (polyurethane) 층, 또는 2 개의 견고한 시트들 사이의 다른 라미네이션 접착제로 함께 라미네이팅된다. 통상, 백플레인 및 컬러 필터 어레이 상에 정렬 마크 (alignment mark) 들이 제공되는데, 보통, 이 마크들은 디스플레이의 액티브 영역 외부에 배치된다. 견고한 백플레인 및 견고한 컬러 필터 어레이에 맞춘, 정렬 마크들의 정확한 정렬은 백플레인에 맞춘 컬러 필터 어레이의 정확한 정렬을 보증할 것이다. 그러나, 정렬의 어려움들은 유연한 디스플레이들에서 가중되는데; 디스플레이가 견고하지 않을 때, 컬러 필터 어레이가 유연하고 변형될 수 있기 때문에, 디스플레이의 한 부분 상의 정렬 마크들이 정확히 정렬된다고 할지라도, 이는 전체 백플레인 및 컬러 필터 어레이에 걸친 정확한 정렬을 보장하지 않는다.
미리 형성된 컬러 필터 어레이를 디스플레이의 나머지 컴포넌트들에 부착하려는 시도보다는, 디스플레이의 백플레인에 맞춰 정렬하여 디스플레이 상에 컬러 필터 어레이를 형성하여 이 문제점을 극복하려는 시도들이 이루어졌다. 그러나, 그러한 컬러 필터 형성 공정들에 부과된 해상도 및 정렬 요구사항들은 대부분의 컬러 필터 형성 기술들로 충족시키키기 어렵다. (만약 3 개의 상이한 컬러들의 병렬 밴드들을 이용하여 형성된다면) 인치당 100 라인의 해상도를 갖는 컬러 필터 어레이는 오직 1/300 인치 (약 0.08 mm) 너비의 스트라이프 (stripe) 들의 생산만을 요구할 것이고, 스트라이프들 사이에 갭들이 없고 수 인치 너비의 디스플레이의 전체 폭에 걸쳐 중첩이 없는 그런 좁은 스트라이프들 생산, 및 백플레인의 픽셀들에 맞춘 정확한 정렬에 엄청난 난제들을 야기한다. 고해상도 포토리소그래피 (photolithography) 는 필요로 하는 해상도 및 정렬을 달성할 수는 있으나, 3 개의 별도의 통로들이 요구되고, 그 방법은 비용이 많이 들며 시간 소모가 많다. 잉크젯 인쇄 또는 열 전사 인쇄를 사용하려는 시도들이 이루어졌으나, 이러한 기술들을 이용하는 어떠한 상용 제품들도 아직까지 보이진 않는다. 각각의 컬러에 대한 별도의 통로를 요구하는 열 전사 인쇄와 같은 임의의 컬러 형성 기술은 다수의 통로들 사이에 필요한 고도의 정렬을 달성함에 있어 어려움들에 직면할 것이다. 또한, 그것만 아니면 완료된 디스플레이의 전면 표면으로의 착색 재료의 이송을 포함하는 임의의 기술은 디스플레이의 노출된 뷰잉 표면 (viewing surface) 의 기계적 속성들에 관한 문제점들을 야기할 수도 있다. 착색 재료가 배치되는 표면은 (별도의 커버층이 이후에 부착되지 않는 한) 디스플레이의 외부 표면을 형성할 수도 있기 때문에, 이 재료는 모두 착색 재료의 수용에 적절한 재료이고, 외부 표면에 요구되는 기계적 속성들 (예를 들어, 내마모성 및 내긁힘성 (scratch resistance)) 을 가질 필요가 있으며, 그 필요한 속성들의 조합을 갖춘 재료를 찾기 어려울 수도 있다. 대안으로, 만약 별도의 커버층이 배치된 착색 재료 위로 겹쳐 놓인다면 (필연적으로 디스플레이 어셈블리 공정의 비용 및 복잡도 양쪽 모두를 증가시키는 단계), 커버층의 부착이 아래에 있는 컬러 필터를 손상하거나 왜곡하지 않음을 보증할 필요가 있다.
따라서, 전술한 문제점들을 제거하거나, 적어도 감소시키는 전기-광학 디스플레이들에서의 컬러 필터 어레이들의 형성을 위한 공정에 대한 요구가 있으며, 본 발명은 그러한 공정을 제공할 것을 추구한다.
본 발명은 유연한 디스플레이들을 포함하는 전기-광학 디스플레이들에서 컬러 필터 어레이들의 매우 만족스러운 형성이 직열 이미징법을 이용하여 이루어질 수 있다는 인식에 기초한다. 직열 이미징법은, 적당한 온도 및 온도 기간에 노출될 때, 각각의 층이 투명한 것에서 컬러로, 일반적으로 한 층은 청록색 (cyan) 으로, 한 층은 자홍색 (magenta) 으로, 그리고 다른 층은 노란색으로 스위칭될 수 있는, 재료들의 다층 스택의 사용을 포함한다. 이러한 재료들의 생성 방법들, 및 그러한 재료들을 이미징 하기 위한 장치는, 모두, 매사추세츠주 월썸 (Waltham) 의 Zink Imaging, LLC 로 양도된, 미국 특허 제 7,086,795 호; 제 7,166,558 호; 제 7,176,161 호; 제 7,220,868 호; 제 7,279,264 호; 제 7,282,317 호; 제 7,328,980 호; 제 7,388,686 호; 제 7,391,427 호; 제 7,408,563 호; 제 7,416,267 호; 제 7,504,360 호; 제 7,635,660 호; 및 제 7,704,667 호에서 설명된다.
본 발명은:
직열 이미징 레이어 (direct thermal imaging layer) 및 픽셀 전극들의 2-차원 어레이를 갖는 백플레인을 포함하는 전기-광학 디스플레이를 제공하는 단계; 및
직열 이미징 레이어에 복수의 상이하게 착색된 영역들을 형성하기에 충분한 온도들에 직열 이미징 레이어를 노출시키는 단계로, 그 복수의 상이하게 착색된 영역들은 픽셀 전극들의 2-차원 어레이에 맞춰 정렬되는, 직열 이미징 레이어를 노출시키는 단계를 포함하는, 컬러 필터 어레이를 갖는 전기-광학 디스플레이 제조품을 어셈블링하기 위한 공정을 제공한다.
이 공정은 백플레인의 적어도 하나의 특징 (feature) 을 검출하는 단계; 및 백플레인의 이 특징에 대해 복수의 상이하게 착색된 영역들을 정렬하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 백플레인의 검출된 특징은 이 목적을 위해 특별히 제공된 기준 마크 (fiducial mark) 일 수도 있으나, 또한 백플레인의 기능적 특징일 수 있다. 예를 들어, 액티브 매트릭스 백플레인들에 복수의 행 전극들 및 복수의 열 전극들이 제공되고, 컬러 필터의 착색된 영역들을 정렬하는데 사용되는 백플레인의 검출된 특징들은 하나 이상의 행 (row) 전극들 및/또는 하나 이상의 열 (column) 전극들일 수 있다.
본 발명의 공정에서, 디스플레이는 고체 전기-광학 매질층을 더 포함할 수도 있다. 디스플레이의 다른 컴포넌트들과 관련한 직열 이미징 레이어의 위치는 바뀔 수 있다. 예를 들어, 전기-광학 디스플레이가 백플레인으로부터 전기-광학 재료층의 반대 측에 뷰잉 표면을 가질 때, 직열 이미징 레이어는 전기-광학 재료층과 뷰잉 표면 사이에 배치될 수도 있다 (이후부터, 이 배열은 "전면 직열 이미징 레이어" 로 불린다). 그러나, 뷰잉 표면으로부터 전기-광학 재료층의 반대 측에 있는 "리어 (rear) 직열 이미징 레이어" 를 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 직열 이미징 레이어는 전기-광학 재료와 백플레인 사이에 배치될 수도 있거나, 전기-광학 재료층으로부터 백플레인의 반대 측에 배치될 수도 있다. 리어 직열 이미징 레이어의 양 타입들 모두에서, 복수의 상이하게 착색된 영역들은 전기-광학 재료층이 직열 이미징 레이어에 붙여지기 전에 직열 이미징 레이어에 형성될 수도 있다.
본 발명의 디스플레이들은 전술된 전기-광학 재료의 타입들 중 임의의 타입을 사용할 수도 있다. 그러므로, 본 디스플레이들에서 사용된 전기-광학 재료는, 예를 들어, 회전 이색성 부재 또는 전기변색 재료일 수도 있다. 대안으로, 전기-광학 재료는 유체에 배치되고 전계의 영향 하에서 유체를 통해 움직일 수 있는 복수의 전기적으로 충전된 입자들을 포함하는 전기영동 재료를 포함할 수도 있다. 전기적으로 충전된 입자들 및 유체는 복수의 캡슐들 또는 마이크로셀들 내로 한정되거나, 고분자 재료를 포함하는 연속상에 의해 둘러싸인 복수의 불연속 액적들로 존재할 수도 있다. 유체는 액체이거나 기체일 수도 있다.
또한, 본 발명은:
전기-광학층;
전기-광학층에 전계를 적용하기 위해 배열된 픽셀 전극들의 2-차원 어레이를 갖는 백플레인; 및
상승된 온도들에 노출되면, 적어도 2 개의 상이한 컬러들을 갖는 영역들을 형성할 수 있는 직열 이미징 레이어를 포함하는 전기-광학 디스플레이를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상승된 온도들에 노출되면, 적어도 2 개의 상이한 컬러들을 갖는 영역들을 형성할 수 있는 직열 이미징 레이어를 포함하는 프론트 플레인 라미네이트, 도전층, 전기-광학층, 및 도전층으로부터 전기-광학층의 반대 측에 배치된 접착제층을 제공한다. 프론트 플레인 라미네이트는 전기-광학층으로부터 떨어진 접착제층의 표면을 커버하는 이형 시트를 더 포함할 수도 있는데; 물론, 이 이형 시트는 프론트 플레인 라미네이트가 백플레인에 라미네이팅되기 전에 제거된다.
마지막으로, 본 발명은 전기-광학 디스플레이의 제조에 유용한 컴포넌트를 제공하는데, 그 컴포넌트는 고체 전기-광학 재료층, 및 상승된 온도들에 노출되면, 적어도 2 개의 상이한 컬러들을 갖는 영역들을 형성할 수 있는 직열 이미징 레이어를 포함하며, 직열 이미징 레이어는 고체 전기-광학 재료층에 붙여진다.
첨부되는 도면들 중 도 1 은 본 발명의 제 1 전기영동 디스플레이를 관통하는 개략적인 횡단면이다.
도 2 는, 도 1 의 개략적인 횡단면과 유사한, 원래 별도의 기판 상에 코팅된 직열 이미징 레이어로부터 제조된 본 발명의 제 2 전기영동 디스플레이를 관통하는 개략적인 횡단면이다.
도 3 및 도 4 는, 도 1 및 도 2 의 개략적인 횡단면과 유사한, 본 발명의 2 개의 상이한 전기영동 디스플레이들을 관통하는 개략적인 횡단면도들인데, 직열 이미징 레이어가 디스플레이의 뷰잉 표면으로부터 전기영동층의 반대 측에 위치된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 컬러 필터 어레이를 갖는 전기-광학 디스플레이를 생산하기 위한 공정을 제공한다. 이 공정에서, 직열 이미징 레이어 및 픽셀 전극들의 2-차원 어레이를 구비한 백플레인을 갖는 전기-광학 디스플레이가 형성된다. 그 다음에, 직열 이미징 레이어는 직열 이미징 레이어에 복수의 상이하게 착색된 영역들을 형성하기에 충분한 온도들에 노출되며, 복수의 상이하게 착색된 영역들은 픽셀 전극들의 2-차원 어레이에 맞춰 정렬된다. 필요한 정렬은 백플레인의 하나 이상의 특징들을 검출하여 이루어질 수도 있는데, 이 특징들은 특별히 이러한 목적으로 제공된 기준 마크들이거나, 기능 특징들, 예를 들어, 다른 목적으로 백플레인에 이미 존재하는 행 전극들 및 열 전극들이다. 그러므로, 본 발명은 그것만 아니면 완료된 디스플레이 상에 컬러 필터 어레이의 생성을 위한 간단한, 한 단계 공정을 제공한다.
전술된 Zink 특허들에서 설명된 직열 이미지 기술은, 흰색 인화지의 상부에 설치된 착색된 층들의 다층 스택으로, 풀 컬러 사진 이미지들을 발생시키기 위해 개발되었다. 컬러 필터 어레이 (CFA) 를 형성하기 위해 사용될 때, 직열 이미징 레이어를 포함하는 투명한 것에서 컬러를 현상하는 재료들의 다층 스택은 투명 기판의 상부 상에 코팅될 수도 있다. 이 목적을 달성하기 위한 다양한 방식들이 있다.
비록 전기-광학 매질과 디스플레이의 뷰잉 표면 사이에 컬러 필터 어레이를 제공하는 것이 통례이긴 하지만 (전면 컬러 필터 어레이), 디스플레이의 뷰잉 표면으로부터 전기-광학층의 반대 측에 위치되는 리어 컬러 필터 어레이를 사용하는 것도 가능하다. 당연히, 리어 컬러 필터 어레이를 이용하는 디스플레이도 컬러 필터에 도달하기 위해 광이 디스플레이의 뷰잉 표면에 진입하는 것을 가능하게 하기 위한 광 투과성 모드를 갖는 전기-광학 매질을 사용해야 한다. 그러나, 리어 컬러 필터는 디스플레이의 화이트 (white) 상태를 개선할 수 있다. 전면 컬러 필터 어레이를 이용하는 디스플레이에서는, 광은 항상 컬러 필터를 통해 지나가기 때문에, 디스플레이의 가능한 가장 밝은 상태는 전기-광학 매질의 전체 영역을 그 화이트 (또는 가장 밝은) 상태로 설정하여, (종래의 빨간색/녹색/파란색 컬러 필터 어레이의 경우) 다양한 서브 픽셀들로부터 반사된 빨간색, 녹색, 및 파란색 광은 "화이트 공정" 을 형성하기 위해 혼합된다. 그러나, 디스플레이의 이 상태는 여전히 뷰잉 표면에 진입하는 광의 약 2/3 가 컬러 필터에 의해 흡수되는 결과를 초래한다. 반면에, 만약 리어 컬러 어레이가 사용되면, 디스플레이의 화이트 상태에서, 전체 디스플레이 영역이 흰색으로 될 수 있어, 실질적으로 뷰잉 표면에 진입하는 광 모두가 컬러 필터를 거쳐 지나가지 않으면서 뷰잉 표면을 통해 다시 반사될 수 있다. 따라서, 리어 컬러 필터 어레이로, 디스플레이의 훨씬 더 밝은 화이트 상태가 달성될 수 있다. 2 개의 컬러들 및 광-투과성 상태를 디스플레이할 수 있는 전기-광학 재료의 다양한 타입들이 알려져 있다; 예를 들어, 미국 특허 제 7,259,744 호 참조.
리어 컬러 필터 어레이가 사용될 때, 그 어레이는 백플레인 전면 또는 리어에 배치될 수도 있는데, 즉, 그 어레이는 백플레인과 전기-광학 재료 사이, 또는 전기 광학 재료로부터 백플레인의 반대 측에 배치될 수도 있다. 백플레인의 전면에서의 어레이는 디스플레이의 전극들 사이에 있으므로, 어레이의 전기적 속성들을 고려할 필요가 있다. 반면에, 만약 어레이가 백플레인의 뒤에 배치된다면, 어레이의 전기적 속성들은 상관없으나, 광이 백플레인을 통해 2 번 지나가야하므로, 백플레인을 가능한 한 광-투과성으로 제작할 필요가 있다. 리어 컬러 필터 어레이의 어떠한 타입이라도, 컬러 필터 어레이 뒤에 반사기의 어떤 타입이 제공되어, 전기-광학 매질 및 컬러 필터 어레이를 통해 지나가는 광이 뷰잉 표면으로 다시 반사될 수 있도록 할 필요가 있음이 이해될 것이다. 그러한 반사기는 전면 컬러 필터 어레이의 경우에는 항상 필요한 것은 아니며, 전기-광학 매질 그 자체가 필요한 반사를 제공할 수도 있다.
이미 논의된 이유들로, 본 발명의 전기-광학 디스플레이는 백플레인에 (제거된 이형층을 갖는) 프론트 플레인 라미네이트를 라미네이팅하여 형성될 수도 있고, 디스플레이가 이 방식으로 형성될 때, 프론트 플레인 라미네이트 (FPL) 그 자체 상에 직열 이미징 레이어를 제공하기 편리하다. 이 FPL 은 미국 특허 제 6,982,178 호에 설명된 바와 같은 "전형적인 (classic)" FPL 일 수도 있는데, 이 경우, 개개의 디스플레이들을 형성하기 위한 크기로 부분들을 절단하기 앞서, 그리고 백플레인에 FPL 을 라미네이션하기에 앞서, 롤-투-롤 공정으로 FPL 의 전면 기판 면 상에 직열 이미징 레이어가 편리하게 바로 코팅된다. 직열 이미징 레이어는 백플레인에 FPL 을 라미네이션한 이후까지 어드레싱 (address) 되지 않은, (착색되지 않은) 채로 남아 있다. 그 다음에, FPL 은 정확한 부분 크기로 절단되고, 적절한 백플레인에 라미네이팅된다. 라미네이션 이후에, 기본적으로 완료된 디스플레이는 고해상도로, 그리고 디스플레이의 백플레인의 픽셀들에 대해 정렬하여, 직열 이미징 레이어를 어드레싱하기 위해 열 이미지 디바이스에 설치될 수도 있다. 전술된 Zink 특허들에서 설명된 이미지 장치들은 전기-광학 디스플레이들을 다루고 백플레인에 맞춘 착색된 영역들의 필요한 정렬을 이루기 위해 수정이 필요할 것이지만, 그러한 수정은 당연히 이미지 기술의 기법 내에 있음이 이해될 것이다.
리어 컬러 필터 어레이의 경우에, 전기-광학 재료가 제 위치에 놓이기 전에 어레이를 형성하는 것이 편리할 수도 있는데; 비록 컬러 필터 어레이가 백플레인에 맞춰 정렬되어야 할지라도, 당연히 전기-광학 재료가 백플레인의 픽셀 전극들에 균일하게 반응하기 때문에, 전기-광학 재료의 어떠한 "정렬" 도 필요하지 않다. 또한, 전기-광학 재료가 백플레인에 붙여지기 전에 리어 컬러 필터 어레이를 형성하는 것은, 컬러 필터 어레이를 형성하기 위해 필요한 열에 전기-광학 재료를 노출시키는 것을 피하고, 컬러 필터 요소들의 적당한 컬러 발생에 필요한 온도/시간 관계들에 따른 전기-광학 재료에 의한 임의의 있을 수 있는 간섭을 피한다. 만약 전기-광학 재료가 설치된 리어 컬러 필터를 형성하길 원한다면 (예를 들어, 직열 이미징 레이어가 FPL 의 일부를 형성할 때), 직열 이미징 레이어 내에 열을 발생하기 위해 방사선을 사용하는 것이 바람직할 수도 있으며; 필요하다면, 층 내에서 방사선을 열로 변환하는 것을 용이하게 하기 위해 직열 이미징 레이어에 방사선 흡수기가 제공될 수 있다. 만약 방사선이 이러한 방식으로 사용된다면, 방사선에 백플레인의 정확한 영역들을 노출시키기 위해 셔터로서 전기-광학 재료를 사용하는 것이 유리할 수도 있다. 예를 들어, 최종 디스플레이에서, 다른 서브-픽셀들은 반사되게 두면서, 그 광-투과성 상태에 대해 빨간색 서브-픽셀들이 되도록 전기-광학 재료의 서브 픽셀들을 설정하고, 균일한 조도에 디스플레이를 노출시켜 오직 빨간색 컬러를 원하는 영역에서만 직열 이미징 레이어에 열이 발생되고, 그 다음에 녹색 및 파란색 서브-픽셀들을 대한 공정을 반복할 수 있다.
도 1 은 FPL 을 이용하여 준비된 (일반적으로 100 으로 지칭되는) 디스플레이를 관통하는 개략적인 횡단면이다. 디스플레이 (100) 는 (도시되지 않은) 픽셀 전극들의 2-차원 매트릭스를 포함하는 백플레인 (102), 라미네이션 접착제층 (104), 전기영동층 (106), 전면 전극층 (108), 전면 기판 (110), 및 직열 이미징 레이어 (112) 를 포함한다.
대안으로, 직열 이미징 레이어는 FPL 대신에 별도의 기판 상에 코팅될 수 있다. 그 다음에, 직열 이미징 레이어로 코팅된 기판은 디스플레이를 형성하기 위해 필요한 다른 층들에 라미네이팅될 수 있는데, 이 라미네이션은 그러한 디스플레이의 제조 중에 여러 단계들 중 임의의 한 단계에서 이루어진다. 예를 들어, 직열 이미징 레이어/기판 서브-어셈블리는 롤-투-롤 공정으로 전형적인 FPL 의 전면 기판에 라미네이팅될 수 있다. 대안으로, 만약 미국 특허 제 7,259,744 호에 설명된 바와 같은 역 FPL, 또는 미국 특허 제 7,561,324 호에 설명된 바와 같은 이중 이형 필름을 이용하는 디스플레이를 제조하기를 원한다면, 우선, 역 FPL 또는 이중 이형 필름이 직열 이미징 레이어/기판 서브-어셈블리에 라미네이팅되고, 그 다음에, 서브-어셈블리들이 개개의 디스플레이들을 제조하기 위한 크기의 조각들로 제공되기 전 또는 후에, 백플레인에 라미네이팅된 결과로 생긴 서브-어셈블리가 적층될 수 있다. 대안으로, 우선, 직열 이미징 레이어/기판 서브 어셈블리 양자 모두, 및 FPL, 역 FPL, 또는 이중 이형 필름이 개개의 디스플레이들을 제조하기 위한 크기의 조각들로 절단되고, FPL, 역 FPL, 또는 이중 이형 필름이 백플레인에 라미네이팅되기 전이나 후에, 서로 라미네팅될 수 있다. 그러나, 모든 경우들에서, 백플레인의 픽셀 전극들에 맞춰 CFA 를 정확하게 정렬하는데 백플레인들의 특징들이 사용될 수 있도록, 직열 이미징 레이어에서 CFA 의 형성은 오직 직열 이미징 레이어가 백플레인에 대해 고정된 이후에만 일어나야 한다.
도 2 는, 도 1 의 개략적인 횡단면과 유사한, 원래 별도의 기판 상에 코팅된 직열 이미징 레이어를 이용하여 제조된 (일반적으로 200 으로 지칭되는) 디스플레이를 관통하는 개략적인 횡단면이다. 디스플레이 (200) 는, 그 모두가 도 1 에서의 상응하는 층들과 동일한, (도시되지 않은) 픽셀 전극들의 2-차원 매트릭스를 포함하는 백플레인 (102), 라미네이션 접착제층 (104), 전기영동층 (106), 전면 전극층 (108), 및 전면 기판 (110) 을 포함한다. 그러나, 전면 기판 (110) 은 직열 이미징 레이어 (112) 를 지니는 캐리어 기판 (216) 에 의해 그 자체가 얹혀진 접착제층 (214) 과 접촉 상태이다.
디스플레이 (200) 는, 우선, 캐리어 기판 (216) 상에 직열 이미징 레이어 (112) 를 코팅함으로써 제조된다. 다음으로, 기판 (216) 의 반대 측에 접착제층 (214) 이 코팅된다. (물론, 이 2 개의 코팅들의 순서는 뒤바뀔 수 있다.) 그 다음에, 이렇게 하여 제조된 직열 이미징 레이어/기판/접착제층 서브-어셈블리는, 전기영동층 (106) 으로부터 떨어진 접착제층 (104) 의 표면을 커버하는 (도시되지 않은) 이형 시트와 함께, 층들 (110, 108, 106, 및 104) 을 포함하는 FPL 에, 롤-투-롤 공정으로 편리하게 라미네이팅된다. 그 다음에, 이렇게 하여 제조된 결합 FPL 은, 그 제거된 이형 시트를 가지고, 직열 이미징 레이어 (112) 에 컬러 필터의 형성물 준비한, 최종 디스플레이를 제조하기 위해 백플레인에 라미네이팅될 수 있다.
도 3 은 본 발명의 (일반적으로 300 으로 지칭되는) 제 1 리어 컬러 필터 어레이 디스플레이를 도시한다. 이 디스플레이는 도 1 의 디스플레이와 동일한 층들을 포함하지만, 직열 이미징 레이어 (112) 는 백플레인 (102) 과 전기영동층 (106) 사이로, 백플레인 (102) 과 바로 인접하게 이동된다. 직열 이미징 레이어 (112) 와 백플레인 (102) 사이에 (도시되지 않은) 얇은 반사층이 제공된다.
마지막으로, 도 4 는 본 발명의 (일반적으로 400 으로 지칭되는) 제 2 리어 컬러 필터 어레이 디스플레이를 도시하는데, 이는 직열 이미징 레이어 (112) 및 백플레인의 상대적인 위치들과 관련하여 도 3 에 도시된 디스플레이 (300) 와 다르다. 도 4 에 도시된 디스플레이 (400) 에서, (도시되지 않은) 픽셀 전극들을 지니는 실제 백플레인 (102A) 은 상대적으로 얇고, 직열 이미징 레이어 (112) 는 전기영동층 (106) 으로부터 이 백플레인 (102A) 의 반대 측에 배치된다. 다시, 직열 이미징 레이어 (112) 의 뒤에 (즉, 도 4 에 도시된 바와 같은 층 (112) 의 하부 표면 상에) (도시되지 않은) 얇은 반사층이 제공되고, 상대적으로 두꺼운 기판 (102B) 은 직열 이미징 레이어 (112) 를 지지한다. 이 디스플레이 형태에서, 직열 이미징 레이어는 기판 (102B) 이 직열 이미징 레이어가 부착되기 전에 백플레인 (102A) 에 부착된 동안 이미징될 수 있다.
본 발명의 공정에서, 각각의 개개 디스플레이는 그 백플레인의 픽셀들에 맞춰 정렬된 CFA 를 형성하도록 이미징될 수 있다. 각각의 컬러 필터 어레이의 정확한 형태는 이미징 프로세스 중에 직열 이미징 레이어의 다양한 영역들이 노출되는 온도들에 의해 제어될 수 있기 때문에, 컬러 필터 요소들과 그 컬러들의 공간은 이미징하는데 사용된 장치들을 제어하는데 사용된 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다. 그러므로, 다양한 디스플레이들에 다양한 컬러 필터들을 제공하기 위해 단일의 직열 이미징 레이어가 사용될 수 있고, 임의의 제안된 디스플레이의 프로토타입들이 쉽고 빠르게 제조될 수 있다. 본 발명의 공정에서 결과로서 초래된 유연성 및 저비용으로 CFA 패턴들과 컬러들을 변화시키는 능력은 종래 기술의 포토리소그래피를 이용하여 CFA 의 패턴들과 컬러들을 만들기 위해 포토레지스트들 및 마스크 셋트들을 이용하는 종래의 공정들에 비해 매우 중대한 이점을 보여주는데; 디스플레이 각각의 모델에 대한 새로운 마스크 셋트들을 제조해야할 필요는 상당한 시간과 비용을 포함한다. 또한, 본 발명의 공정에서, 디스플레이의 전면 평면을 백플레인에 부착한 이후에 CFA 의 형성이 이루어져, 디스플레이의 양 부분들 모두가 유연할 때, 본 공정은, (전술된 바와 같이) 2 개의 시트들이 디스플레이의 한 부분에는 정렬되나 다른 부분에는 정렬되지 않을 가능성 때문에 본질적으로 오류가 발생하기 쉬운 단계인, 하나의 유연한 시트를 다른 유연한 시트에 정렬하여 라미네이션하는 것을 피하는 것을 가능하게 한다. 본 공정에서, 2 개의 유연한 시트들의 라미네이션이 이루어지나 정렬은 필요 없고, 직열 이미징 레이어의 이미지징은 오직 백플레인의 특징들에 의해서만 제어된다.

Claims (22)

  1. 컬러 필터 어레이를 갖는 전기-광학 디스플레이를 제조하는 방법으로서,
    직열 이미징 레이어 (direct thermal imaging layer) 및 픽셀 전극들의 2-차원 어레이를 갖는 백플레인 (backplane) 을 포함하는 전기-광학 디스플레이를 제공하는 단계로서, 상기 직열 이미징 레이어는 복수의 재료층을 포함하고, 각 층은 컬러를 스위칭하는 것이 가능한, 상기 제공하는 단계; 및
    상기 직열 이미징 레이어에 복수의 상이하게 착색된 영역들을 형성하기에 충분한 온도들에 상기 직열 이미징 레이어를 노출시키는 단계로서, 상기 복수의 상이하게 착색된 영역들은 상기 픽셀 전극들의 2-차원 어레이에 맞춰 정렬되는, 상기 직열 이미징 레이어를 노출시키는 단계를 포함하는, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 백플레인의 적어도 하나의 특징 (feature) 을 검출하고, 상기 백플레인의 이 특징에 대해 상기 복수의 상이하게 착색된 영역들을 정렬하는 단계를 더 포함하는, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 검출된 특징은 상기 백플레인 상의 기준 마크 (fiducial mark) 인, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 검출된 특징은 ⅰ) 적어도 하나의 행 전극, ⅱ) 적어도 하나의 열 전극 또는 ⅲ) 적어도 하나의 행 전극 및 적어도 하나의 열 전극인, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 고체 전기-광학 재료층을 더 포함하는, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전기-광학 디스플레이는 상기 백플레인으로부터 상기 전기-광학 재료층의 반대 측에 뷰잉 표면 (viewing surface) 을 가지고, 상기 직열 이미징 레이어는 상기 전기-광학 재료층과 상기 뷰잉 표면 사이에 배치되는, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 직열 이미징 레이어는 상기 전기-광학 재료층과 상기 백플레인 사이에 배치되는, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 상이하게 착색된 영역들은 상기 전기-광학 재료층이 상기 직열 이미징 레이어에 붙여지기 전에 상기 직열 이미징 레이어에 형성되는, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 직열 이미징 레이어는 상기 전기-광학 재료층으로부터 상기 백플레인의 반대 측에 배치되는, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 상이하게 착색된 영역들은 상기 전기-광학 재료층이 상기 직열 이미징 레이어에 붙여지기 전에 상기 직열 이미징 레이어에 형성되는, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기-광학 재료는 회전 이색성 부재 또는 전기변색 재료를 포함하는, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기-광학 재료는, 유체 내에 배치되고 전계의 영향 하에서 상기 유체를 통해 움직일 수 있는 복수의 전기적으로 충전된 입자들을 포함하는 전기영동 (electrophoretic) 재료를 포함하는, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전기적으로 충전된 입자들 및 상기 유체는 복수의 캡슐들 또는 마이크로셀들 내에 한정되는, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 전기적으로 충전된 입자들 및 상기 유체는 고분자 재료를 포함하는 연속상 (continuous phase) 에 의해 둘러싸인 복수의 불연속 액적 (droplet) 들로 존재하는, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 유체는 기체인, 전기-광학 디스플레이 제조 방법.
  16. 고체 전기-광학 재료층;
    상기 전기-광학 재료층에 전계를 적용하기 위해 배열된 픽셀 전극들의 2-차원 어레이를 갖는 백플레인; 및
    상승된 온도들에 노출되면, 적어도 2 개의 상이한 컬러들을 갖는 영역들을 형성할 수 있는 직열 이미징 레이어 (direct thermal imaging layer) 를 포함하고,
    상기 직열 이미징 레이어는 복수의 재료층을 포함하고, 각 층은 온도에 따라 컬러를 스위칭하는 것이 가능한, 전기-광학 디스플레이.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 전기-광학 디스플레이는 상기 백플레인으로부터 상기 전기-광학 재료층의 반대 측에 뷰잉 표면 (viewing surface) 을 가지고, 상기 직열 이미징 레이어는 상기 전기-광학 재료층과 상기 뷰잉 표면 사이에 배치되는, 전기-광학 디스플레이.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 직열 이미징 레이어는 상기 전기-광학 재료층과 상기 백플레인 사이에 배치되는, 전기-광학 디스플레이.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 직열 이미징 레이어는 상기 전기-광학 재료층으로부터 상기 백플레인의 반대 측에 배치되는, 전기-광학 디스플레이.
  20. 상승된 온도들에 노출되면, 적어도 2 개의 상이한 컬러들을 갖는 영역들을 형성할 수 있는 복수의 재료층을 포함하는 직열 이미징 레이어, 도전층, 전기-광학층, 및 상기 도전층으로부터 상기 전기-광학층의 반대 측에 배치된 접착제층을 포함하는, 프론트 플레인 라미네이트 (front plane laminate).
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 전기-광학층으로부터 떨어진 상기 접착제층의 표면을 커버하는 이형 시트를 더 포함하는, 프론트 플레인 라미네이트.
  22. 전기-광학 디스플레이의 제조에 유용한 컴포넌트로서,
    상기 컴포넌트는,
    고체 전기-광학 재료층, 및 상승된 온도들에 노출되면, 적어도 2 개의 상이한 컬러들을 갖는 영역들을 형성할 수 있는 복수의 재료층을 포함하는 직열 이미징 레이어 (direct thermal imaging layer) 를 포함하며, 상기 직열 이미징 레이어는 상기 고체 전기-광학 재료층에 붙여지는, 전기-광학 디스플레이의 제조에 유용한 컴포넌트.
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