KR20100025594A - 전기-광학 디스플레이용 컴포넌트 - Google Patents
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Abstract
전기-광학 디스플레이는 복수의 픽셀 전극; 고체 전기-광학 매체 층; 주요 접착제층; 및 광투과성 보호층 및 광투과성 도전층 중 하나 이상을 순서대로 포함한다. 전기-광학층은 백플레인과 직접적으로 접촉하거나 또는 얇은 보조 접착제층에 의해 분리될 수도 있다. 주요 접착제층은 염색되어 컬러 필터 어레이를 제공할 수도 있다. 이러한 디스플레이를 형성하는데 유용한 반전된 프론트 플레인 적층체는, 백플레인이 이형 시트에 의해 대체되는 점을 제외하고는 동일한 층들을 포함한다. 이 디스플레이는 우수한 저온 성능과 보다 고온에서 우수한 해상도를 결비한다.
Description
본 발명은 전기-광학 디스플레이에 이용되는 컴포넌트에 관한 것이다. 본 발명에 따라서 제조된 몇몇 디스플레이는 컬러 디스플레이이다. 본 발명은 고체인 전기-광학 매체를 함유하는 전기-광학 디스플레이 (이하, 이러한 디스플레이는 편의를 위해 "고체 전기-광학 디스플레이" 로 지칭될 수도 있다) 를 형성하기 위한 이러한 컴포넌트 및 이러한 전기-광학 매체를 이용하여 디스플레이를 조립하기 위한 방법에 주로 관련되고, 여기서 전기-광학 매체는 고체 외부 표면을 가지지만, 이 매체는 종종 내부의 액체로 또는 기체로 충진된 공간을 가질 수도 있다. 따라서, 용어 "고체 전기-광학 디스플레이" 는 밀봉된 전기영동 (encapsulated electrophoretic) 디스플레이, 밀봉된 액정 디스플레이, 및 이하 서술되는 다른 종류의 디스플레이를 포함한다.
본 출원은 미국 특허 번호 6,864,875; 6,982,178; 및 7,110,164 및 미국 특허 출원 공개 번호 2005/0146774 에 관련되고, 독자들은 이들 문헌의 배경 기술을 참조한다.
재료 또는 디스플레이에 적용되는 용어 "전기-광학" 은 본 명세서에서 종래의 이미징 기술을 의미하는 것으로 이용되어, 하나 이상의 광학 특성이 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태를 가지는 재료를 지칭하고, 이 재료는 그 재료에 전계를 공급함으로써 제 1 디스플레이 상태에서 제 2 디스플레이 상태로 변화된다. 광학 특성은 인간의 눈이 인지할 수 있는 통상적인 색상이지만, 다른 광학 특성, 예를 들어, 광학 투과, 반사율, 발광일 수도 있고 또는, 머신 판독용 디스플레이의 경우에는, 가시 영역 밖의 전자기 파장의 반사율의 변화의 관점에서 위색 (pseudo-color) 일 수도 있다.
본 명세서에서 용어 "쌍안정한 (bistable)" 및 "쌍안정성 (bistability)" 은 이 기술에서 종래의 의미로 이용되어, 하나 이상의 광학 특성이 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태를 가지는 디스플레이 소자를 포함하는 디스플레이를 지칭하고, 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태를 추정하기 위해, 제한된 지속기간의 어드레싱 펄스에 의해, 임의의 소정 소자가 구동된 후, 어드레싱 펄스가 종료된 후, 이 상태는 디스플레이 소자의 상태를 변화시키기 위해 요구되는 어드레싱 펄스의 최소한의 지속기간 동안, 적어도 수회, 예를 들어, 4 회 이상 지속될 것이다. 그레이 스케일일 수 있는 일부 입자 기반 전기영동 디스플레이는 극도의 블랙 및 화이트 상태에서 안정적일 뿐만 아니라 그 중간의 그레이 상태에서도 안정적이며, 이는 몇몇 다른 유형의 전기-광학 디스플레이에서도 동일하다는 것이 공개된 미국 특허 출원 번호 2002/0180687 에 나타나 있다. 편의상 용어 "쌍안정한" 이 본 명세서에 쌍안정한 및 다중-안정한 디스플레이를 모두 의미하도록 이용될 수도 있지만, 이 유형의 디스플레이는 쌍안정한 보다는 "다중-안정한 (multi-stable)" 으로 적절하게 지칭된다.
몇몇 유형의 전기-광학 디스플레이가 공지되어 있다. 일 유형의 전기-광학 디스플레이는 예를 들어, 미국 특허 5,808,783; 5,777,782; 5,760,761; 6,054,071, 6,055,091; 6,097,531; 6,128,124; 6,137,467; 및 6,147,791에 개시된 것과 같은 회전 2 색성 부재 유형 (rotating bichromal member type) 이다 (이 유형의 디스플레이는 "회전 2 색성 볼 (rotating bichromal ball)" 디스플레이로서 지칭되는 경우가 있지만, 바람직하게는, 상기 상술된 몇몇 특허에서, 회전 부재가 구형이 아니기 때문에, 용어 "회전 2 색성 부재" 가 더욱 정확하다). 이러한 디스플레이는 상이한 광학 특성을 갖는 2 개 이상의 섹션을 갖는 수많은 작은 바디 (통상, 구형 또는 원통형), 및 내부 다이폴을 사용한다. 이들 바디는 매트릭스 내에 액체로 충진된 액포 (vacuole) 내에 떠있고, 이 액포는 액체로 충진 되어 있어서, 바디가 자유롭게 회전하도록 한다. 디스플레이에 전계를 인가하여, 바디를 다양한 위치로 회전시키고 시야면을 통해서 관측되는 바디의 섹션을 변경함으로써 디스플레이의 외형이 변화된다. 이러한 유형의 전기-광학 매체는 통상적으로 쌍안정하다.
다른 유형의 전기-광학 디스플레이는, 전기변색성 (electrochromic) 매체, 예를 들어, 반-도전성 금속 산화물로부터 적어도 일부가 형성된 전극 및 그 전극에 부착된 가역의 색상 변화가능한 복수의 염료 분자를 포함하는 나노크로믹 막 (nanochromic film) 의 형태의 전기변색성 매체를 이용하며; 예를 들어, O'Regan, B. 등의, Nature 1991,353,737; 및 Wood, D., Information Display, 18(3), 24(2002년 3월) 을 참조할 수 있다. 또한, Bach, U. 등, Adv. Mater., 2002, 14(11), 845 참조. 또한, 이 유형의 나노크로믹 막은 예를 들어, 미국 특허 번호 6,301,038; 6,870,657; 및 6,950,220에 기재되어 있다. 또한, 이 유형의 매체는 통상적으로 쌍안정하다.
여러해의 강도높은 연구 및 개발의 주제가 된 다른 유형의 전기-광학 디스플레이는 입자-기반 전기영동 디스플레이이고, 여기서, 복수의 하전 입자는 전계의 영향하에서 현탁 유체를 통해서 이동한다. 전기영동 디스플레이는, 액정 디스플레이와의 비교시, 우수한 밝기 및 콘트라스트, 넓은 시야각, 상태 쌍안정성, 및 낮은 전력 소모의 속성을 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이들 디스플레이의 장기간 이미지 품질의 문제는 광범위한 사용을 저해했다. 예를 들어, 전기영동 디스플레이를 이루는 입자는 침전되는 경향이 있고, 그 결과, 이들 디스플레이의 불충분한 유효 수명을 초래한다.
전술한 바와 같이, 전기영동 매체에는 유체의 존재가 요구된다. 대부분의 종래 기술의 전기영동 매체에서, 이 유체는 액체이지만, 전기영동 매체는 기체 유체를 이용하여 제조될 수 있다; 예를 들어, Kitamura, T. 등의, "Electrical toner movement for electronic paper-like display", IDW Japan, 2001, Paper HCS1-1, 와 Yamaguchi, Y. 등의, "Toner display using insulative particles charged triboelectrically", IDW Japan, 2001, Paper AMD4-4 을 참조할 수 있다. 또한, 미국 특허 공개 번호 2005/0001810; 유럽 특허 출원 1,462,847; 1,482,354; 1,484,635; 1,500,971; 1,501,194; 1,536,271; 1,542,067; 1,577,702; 1,577,703; 및 1,598,694; 그리고 국제 출원 WO 2004/090626; WO 2004/079442; 및 WO 2004/001498 을 참조할 수 있다. 이러한 기체-기반 전기영동 매체는, 예컨대 이 매체가 수직 평면에 배치되는 표시로서 침전을 허용하는 배향으로 이용될 때, 액체-기반 전기영동 매체와 같이 침전하는 입자로 인한 동일한 유형의 문제에 영향을 받는 것으로 나타난다. 사실상, 액체 현탁 유체와 비교할 때, 기체 현탁 유체의 낮은 점도가 전기영동 입자의 더욱 빠른 침전을 허용하기 때문에, 입자 침전은 액체-기반 전기영동 매체에서보다 기체-입자 전기영동 매체에서 더욱 심각한 문제를 가지는 것으로 나타난다.
매사추세츠 공과 대학 (MIT) 및 E Ink Corporation 에 양도된 또는 그 명칭의 수많은 특허 및 출원이 최근 밀봉된 전기영동 매체를 개시하여 공개되었다. 이러한 밀봉된 매체는 수많은 작은 캡슐을 포함하고, 각각의 캡슐은 액체 서스펜딩 매체 내에 부유된 전기영동적으로-이동하는 입자를 함유하는 내부 위상, 및 그 내부 위상을 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로, 이 캡슐은 2 개의 전극 사이에 위치된 코히어런트층을 형성하기 위해 중합 바인더 내에 고정된다. 이러한 유형의 밀봉된 매체는, 예를 들어, 미국 특허 5,930,026; 5,961,804; 6,017,584; 6,067,185; 6,118,426; 6,120,588; 6,120,839; 6,124,851; 6,130,773; 6,130,774; 6,172,798; 6,177,921; 6,232,950; 6,249,271; 6,252,564; 6,262,706; 6,262,833; 6,300,932; 6,312,304; 6,312,971; 6,323,989; 6,327,072; 6,376,828; 6,377,387; 6,392,785; 6,392,786; 6,413,790; 6,422,687; 6,445,374; 6,445,489; 6,459,418; 6,473,072; 6,480,182; 6,498,114; 6,504,524; 6,506,438; 6,512,354; 6,515,649; 6,518,949; 6,521,489; 6,531,997; 6,535,197; 6,538,801; 6,545,291; 6,580,545; 6,639,578; 6,652,075; 6,657,772; 6,664,944; 6,680,725; 6,683,333; 6,704,133; 6,710,540; 6,721,083; 6,724,519; 6,727,881; 6,738,050; 6,750,473; 6,753,999; 6,816,147; 6,819,471; 6,822,782; 6,825,068; 6,825,829; 6,825,970; 6,831,769; 6,839,158; 6,842,167; 6,842,279; 6,842,657; 6,864,875; 6,865,010; 6,866,760; 6,870,661; 6,900,851; 6,922,276; 6,950,200; 6,958,848; 6,967,640; 6,982,178; 6,987,603; 6,995,550; 7,002,728; 7,012,600; 7,012,735; 7,023,430; 7,030,412; 7,030,854; 7,034,783; 7,038,655; 7,061,663; 7,071,913; 7,075,502; 7,075,703; 7,079,305; 7,106,296; 7,109,968; 7,110,163; 7,110,164; 7,116,318; 7,116,466; 7,119,759; 및 7,119,772; 및 미국 특허 출원 공개 번호 2002/0060321; 2002/0090980; 2002/0180687; 2003/0011560; 2003/0102858; 2003/0151702; 2003/0222315; 2004/0014265; 2004/0075634; 2004/0094422; 2004/0105036; 2004/0112750; 2004/0119681; 2004/0136048; 2004/0155857; 2004/0180476; 2004/0190114; 2004/0196215; 2004/0226820; 2004/0239614; 2004/0257635; 2004/0263947; 2005/0000813; 2005/0007336; 2005/0012980; 2005/0017944; 2005/0018273; 2005/0024353; 2005/0062714; 2005/0067656; 2005/0078099; 2005/0099672; 2005/0122284; 2005/0122306; 2005/0122563; 2005/0122565; 2005/0134554; 2005/0146774; 2005/0151709; 2005/0152018; 2005/0152022; 2005/0156340; 2005/0168799; 2005/0179642; 2005/0190137; 2005/0212747; 2005/0213191; 2005/0219184; 2005/0253777; 2005/0270261; 2005/0280626; 2006/0007527; 2006/0024437; 2006/0038772; 2006/0139308; 2006/0139310; 2006/0139311; 2006/0176267; 2006/0181492; 2006/0181504; 2006/0194619; 2006/0197736; 2006/0197737; 2006/0197738; 2006/0198014; 2006/0202949; 및 2006/0209388; 및 국제 출원 공개 WO 00/38000; WO 00/36560; WO 00/67110; 및 WO 01/07961; 그리고 유럽 특허 1,099,207 B1; 및 1,145,072 B1 에 개시된다.
수많은 전술한 특허 및 출원은, 밀봉된 전기영동 매체 내의 이산적 마이크로캡슐을 둘러싸는 벽이 연속적인 위상에 의해 대체되어, 소위 폴리머-분산형 (polymer-dispersed) 전기영동 디스플레이를 제조할 수 있고, 여기서, 전기영동 매체는 전기영동 유체의 복수의 이산 액적 (discrete droplets) 및 연속상의 중합 재료를 포함하고, 이러한 폴리머-분산형 전기영동 디스플레이 내의 전기영동 유체의 이산 액적은 어떠한 이산적인 캡슐 피막도 각각의 개별적인 액적과 관련이 없을지라도 캡슐 또는 마이크로캡슐로서 간주될 수도 있다는 것을 인식하며; 이는, 예를 들어, 전술한 미국 특허 6,866,760 를 참조한다. 따라서, 본 발명의 목적에 대해, 이러한 폴리머-분산형 전기영동 매체는 밀봉된 전기영동 매체의 하위-종으로 간주된다.
종종, 전기영동 매체는 (예를 들어, 수많은 전기영동 매체에서, 입자는 실질적으로 디스플레이를 통해서 가시광의 투과를 차단하기 때문에) 불투명 (opaque) 하고, 반사 모드에서 동작하지만, 수많은 전기영동 디스플레이는 일 디스플레이 상태가 실질적으로 불투명하고 일 디스플레이 상태가 광투과성인 소위 "셔터 모드" 내에서 동작하도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 전술한 미국 특허 번호 6,130,774 및 6,172,798, 및 미국 특허 번호 5,872,552; 6,144,361; 6,271,823; 6,225,971; 및 6,184,856 을 참조한다. 전기영동 디스플레이와 유사하지만 전계 강도의 변화에 의존하는 유전영동 (dielectrophoretic) 디스플레이는 유사한 모드에서 동작할 수 있다; 미국 특허 번호 4,418,346 참조.
통상적으로 밀봉된 전기영동 디스플레이는 전통적인 전기영동 디바이스의 클러스터링 및 침전 실패 모드에서 어려움을 경험하지는 않고, 다양한 종류의 유연하고 단단한 기판상에 디스플레이를 프린팅 또는 코팅하기 위한 능력과 같은 이점을 더 제공한다. (단어 "프린팅" 의 이용은 패치 다이 코팅, 슬롯 또는 압출 코팅, 슬라이드 또는 캐스케이드 코팅, 커튼 코팅과 같은 사전-계량 코팅; 나이프 오버 롤 코팅, 순방향 및 역방향 롤 코팅과 같은 롤 코팅; 그라비어 코팅; 딥 코팅; 스프레이 코팅; 메니스커스 코팅; 스핀 코팅; 브러시 코팅; 에어 나이프 코팅; 실크 스크린 프린팅 프로세스; 정전기 프린팅 프로세스; 열 프린팅 프로세스; 잉크 젯 프린팅 프로세스; 및 다른 유사한 기술을 포함하는 프린팅 및 코팅의 모든 형태를 포함하도록 의도되지만 이에 한정하지는 않는다.) 따라서, 그 결과물인 디스플레이는 유연할 수 있다. 또한, 이 디스플레이 매체가 (다양한 방법을 이용하여) 프린팅될 수 있기 때문에, 디스플레이 그 자체는 저렴하게 제조될 수 있다.
전기영동 디스플레이의 관련 유형은 소위 "마이크로셀 전기영동 디스플레이" 이다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에서, 하전된 입자 및 현탁 유체는 마이크로캡슐 내에서 밀봉되지 않지만, 그 대신, 캐리어 매체, 통상적으로 중합 필름 내부에서 형성된 복수의 캐비티 내에 유지된다. 예를 들어, 모두 Sipix Imaging, Inc. 명의의 국제 출원 공개 번호 WO 02/01281, 및 미국 출원 공개 번호 2002/0075556 를 참조한다.
다른 유형의 전기-광학 매체가 또한 본 발명의 디스플레이에 이용될 수도 있다.
통상적으로, 전기-광학 디스플레이는 전기-광학 재료의 층 및 전기-광학 재료의 반대 측면 상에 배치된 2 개 이상의 다른 층을 포함하고, 이 2 개의 층 중 하나의 층은 전극 층이다. 대부분의 이러한 디스플레이에서, 모든 층들은 전극층들이고, 전극층들 중의 하나 또는 모두는 디스플레이의 픽셀을 정의하도록 패터닝된다. 예를 들어, 일 전극층은 연장 로우 전극 (elongate row electrode) 으로 패터닝될 수도 있고, 다른 하나의 전극층은 로우 전극에 대해 직각으로 구동하는 연장 컬럼 전극 (elongate column electrode) 으로 패터닝되며, 여기서 픽셀은 로우 및 컬럼 전극의 교차점에 의해 정의된다. 이와 다르게, 더욱 일반적으로는, 하나의 전극층은 단일의 연속적인 전극의 형태를 가지고, 다른 하나의 전극 층은 픽셀 전극의 매트릭스로 패터닝되며, 이들 각각은 디스플레이의 일 픽셀을 정의한다. 스타일러스 (stylus), 프린트 헤드 또는 디스플레이와는 분리되어 있는 유사 이동가능 전극용으로 이용되도록 의도되는 다른 유형의 전기-광학 디스플레이에서, 전기-광학 층에 인접하는 층들의 오직 하나의 층만이 전극을 포함하고, 전기-광학 층의 반대 측면 상의 층은 통상적으로 이동가능한 전극이 전기-광학 층에 손상을 가하는 것을 방지하도록 의도된 보호층이다.
3-층 전기-광학 디스플레이의 제조는 보통 하나 이상의 적층 공정을 수반한다. 예를 들어, 전술한 MIT 및 E Ink 특허 및 출원 중 몇몇에서, 바인더 내에 캡슐을 포함하는 밀봉된 전기영동 매체는 플라스틱 필름상에 인듐-주석-산화물 (ITO) 또는 (최종 디스플레이의 일 전극으로서 기능하는) 유사한 도전성 코팅을 포함하는 유연한 기판상으로 코팅되고, 캡슐/바인더 코팅은 기판에 견고하게 접착된 전기영동 매체의 코히어런트층을 형성하도록 건조되는 밀봉된 전기영동 매체의 제조방법이 있다. 이와는 별개로, 픽셀 전극을 구동 회로에 접속시키기 위한 픽셀 전극의 어레이 및 도체의 적절한 배열을 함유하는 백플레인이 제조된다. 최종 디스플레이를 형성하기 위해, 그 상부에 캡슐/바인더 층을 가지는 기판이 적층 접착제를 이용하여 백플레인에 적층된다. (매우 유사한 프로세스가, 스타일러스 또는 다른 이동가능한 전극이 슬라이딩할 수 있는 플라스틱 필름과 같은 간단한 보호층으로 백플레인을 대체시킴으로써 스타일러스 또는 유사 이동가능 전극을 통해서 이용될 수 있는 전기영동 디스플레이를 제조하는데 이용될 수 있다.) 이러한 프로세스의 일 바람직한 형태에서, 백플레인은 그 자체로도 유연하고, 이 백플레인은 플라스틱 필름 또는 다른 유연한 기판상에 픽셀 전극 및 도체를 프린팅함으로써 제조된다. 이 프로세스에 의한 디스플레이의 대량 생산을 위한 명백한 적층 기술은 적층 접착제를 이용하는 롤 적층이다. 다른 유형의 전기-광학 디스플레이에 유사한 제조 기술이 이용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 전기영동 매체 또는 회전 2 색성 부재 매체는 밀봉된 전기영동 매체와 실질적으로 동일한 방법으로 백플레인에 적층될 수도 있다.
전술한 미국 특허 6,982,178 에 개시된 바와 같이, 고체 전기-광학 디스플레이에 이용되는 수많은 컴포넌트, 및 이러한 디스플레이를 제조하기 위해 이용된 방법은 액정 디스플레이 (LCD) 에 이용되는 기술로부터 유래하며, 이는, 물론 고체 매체보다는 액체 매체를 이용하는 전기-광학 디스플레이이다. 예를 들어, 고체 전기-광학 디스플레이는 트랜지스터 또는 다이오드의 어레이 및 픽셀 전극의 대응 어레이을 포함하는 활성 매트릭스 백플레인, 및 투명 기판상의 "연속적인" 프론트 전극 (다중 픽셀 및 통상적으로는 전체 디스플레이 상으로 연장하는 전극) 을 이용할 수도 있고, 이들 컴포넌트는 LCD 에서와 마찬가지로 필수적이다. 그러나, LCD 를 어셈블링하는데 이용되는 방법은 고체 전기-광학 디스플레이에 이용될 수 없다. LCD 는 보통 분리된 유리 기판상에 백플레인과 프론트 전극을 형성한 후, 이들 사이에 작은 애퍼쳐를 두고 이들 컴포넌트를 함께 부착하여 고정하고, 그 결과물인 어셈블리를 진공 상태로 두고, 액정의 배쓰 (bath) 내에 그 어셈블리를 침지시킴으로써 어셈블링되며, 그리하여 상기 액정은 백플레인과 프론트 전극 사이의 애퍼쳐를 통해서 흐른다. 마지막으로, 제 위치의 액정을 이용하여, 최종 디스플레이를 제조하기 위해 애퍼쳐가 봉합된다.
이 LCD 어셈블리 프로세스는 고체 전기-광학 디스플레이에 용이하게 전달될 수 없다. 전기-광학 재료가 고체이기 때문에, 이 재료는, 이들 2 개의 완전체 (integer) 가 서로에 대해 고정되기 전에 백플레인과 프론트 전극 사이에 존재해야만 한다. 또한, 서로 부착되지 않고 프론트 전극과 백플레인 사이에 간단하게 위치되는 액정 재료와는 대조적으로, 고체 전기-광학 매체는 일반적으로 양자를 모두 고정해야할 필요가 있고; 고체 전기-광학 매체가 프론트 전극 상부에 형성된 대부분의 경우, 이는 회로-함유 백플레인 상에 매체를 형성하는 것보다 일반적으로 용이하기 때문에, 프론트 전극/전기-광학 매체 조합이 열, 압력 및 가능한 진공 상태에서 접착 및 적층을 통해서 전기-광학 매체의 전체적인 표면을 커버함으로써, 백플레인에 적층된다.
또한, 전술한 미국 특허 제 6,312,304 호에 개시된 바와 같이, 고체 전기-광학 디스플레이의 제조는 광학 컴포넌트 (전기-광학 매체) 및 (백플레인 내의) 전자 컴포넌트가 다른 성능 기준을 가진다는 문제를 나타낸다. 예를 들어, 광학 컴포넌트는 반사력, 콘트라스트 비 및 반응 시간을 최적화시키는 것이 바람직하고, 전자 컴포넌트는 도전율, 전압-전류 관계 및 캐패시턴스를 최적화시키거나, 또는, 메모리, 로직 또는 다른 고차 전자 디바이스 성능을 소유하는 것이 바람직하다. 따라서, 광학 컴포넌트를 제조하기 위한 프로세스는 전자 컴포넌트 등을 제조하기 위한 이상적인 프로세스는 아닐 수 있으며, 또한 그 반대도 마찬가지이다. 예를 들어, 전자 컴포넌트를 제조하기 위한 프로세스는 고온 하에서의 프로세싱을 수반할 수 있다. 프로세싱 온도는 약 300℃ 내지 약 600℃ 의 범위에 있을 수 있다. 그러나, 수많은 광학 컴포넌트에 이러한 고온처리를 수행하는 것은 전기-광학 매체를 화학적으로 퇴화시키거나 또는 기계적 손상을 유발함으로써 광학 컴포넌트에 대해 유해할 수 있다.
이 특허는 제 1 기판 및 제 1 기판에 인접하게 제공된 전기-광학 재료를 포함하는 변조층을 제공하는 단계로서, 여기서 변조층은 전계의 인가 상태에서 가시적인 상태를 변화시킬 수 있는, 변조층 제공 단계; 제 2 기판, 제 2 기판의 전방 표면상에 제공된 복수의 픽셀 전극 및 제 2 기판의 후방 표면상에 제공된 복수의 콘택트 패드를 포함하는 픽셀층을 제공하는 단계로서, 여기서 각각의 픽셀 전극은 제 2 기판을 통해서 연장하는 비아를 통해서 전극 패드에 접속되는, 픽셀층 제공 단계; 제 3 기판 및 하나 이상의 회로 소자를 포함하는 회로층을 제공하는 단계; 및 전기-광학 디스플레이를 형성하기 위해 변조층, 픽셀층 및 회로층을 적층하는 단계를 포함하는 전기-광학 디스플레이를 제조하는 방법을 개시한다.
전기-광학 디스플레이는 종종 고가이다; 예를 들어, 휴대용 컴퓨터에 탑재된 컬러 LCD 의 비용은 통상적으로 컴퓨터의 전체 비용의 상당한 부분을 차지한다. 휴대용 컴퓨터보다 훨씬 저렴한 셀룰러 폰 및 개인 휴대용 정보 단말기 (PDA) 와 같은 디바이스까지 전기-광학 디스플레이가 이용됨에 따라, 이러한 디바이스의 비용을 감소시키는 것에 대한 큰 압박이 있다. 전술한 바와 같이, 유연한 기판상에서 프린팅 기술에 의해 몇몇 고체 전기-광학 매체 층을 형성하기 위한 능력은 코팅된 페이퍼, 중합 필름 및 유사한 매체의 제조에 이용된 상업적 장비를 이용하는 롤-투-롤 코팅과 같은 대량 생산 기술을 이용함으로써 디스플레이의 전기-광학 컴포넌트의 비용을 감소시킬 가능성을 열어준다. 그러나, 이러한 장비는 고가이고, 현재 시판되는 전기-광학 매체의 영역은 전용 장비를 주장하기 위해서는 불충분할 수도 있어서, 통상적으로, 전기-광학 매체의 상대적으로 깨지기 쉬운 층에 손상을 가하지 않고 코팅된 매체를 상업적 코팅 플랜트로부터 전기-광학 디스플레이의 최종 어셈블리에 이용된 플랜트로 전달하는 것이 필요할 수도 있다.
또한, 전기-광학 매체, 적층 접착제 및 백플레인을 함께 최종 어셈블리 바로 직전에 단지 가져오는 배치 (batch) 방법이 전기-광학 디스플레이의 최종 적층을 위한 가장 최근 기술 방법이며, 대량 생산에 채택된 더 나은 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
전술한 U.S 특허 6,982,178 는 대량 생산을 위해 채택된 (입자-기반 전기영동 디스플레이를 포함하는) 고체 전기-광학 디스플레이를 어셈블링하는 방법을 개시한다. 필수적으로, 이 특허는, 광투과성 도전층; 도전층과 전기적으로 접촉하는 고체 전기-광학 매체 층; 접합층; 및 이형 시트를 순서대로 포함하는 소위 "프론트 플레인 적층체" ("FPL; front plane laminate") 를 개시한다. 통상적으로, 광투과성 도전층은 광투과성 기판상으로 운반되고, 이 기판은 영구적인 변형없이 드럼 (이를테면) 10 인치 (254㎜) 주위에 수동적으로 감싸질 수 있도록 바람직하게 유연하다. 본 명세서에서, 용어 "광투과성" 는, 이에 따라 고안된 층이 그 층을 통해 관찰하는 관찰자가 전기-광학 매체의 디스플레이 상태의 변화를 관찰할 수 있게 하기 위해 충분한 광을 투과하는 것을 의미하고, 이는 도전층 및 인접 기판 (존재하는 경우) 을 통해서 보통 관찰될 것이다. 이 기판은 통상적으로 중합 필름이고, 약 1 내지 약 25 밀 (25 내지 634㎛), 바람직하게는 약 2 내지 약 10 밀 (51 내지 254㎛) 의 범위의 두께를 갖는다. 도전층은 편의상, 예를 들어, 알루미늄 또는 ITO 의 얇은 금속 또는 금속 산화층이거나, 또는 도전성 폴리머일 수도 있다. 알루미늄 또는 ITO 으로 코팅된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (PET) 필름은, 예를 들어, E.I du Pont de Nemours & Company, Wilmington DE 의 "알루미늄 도금된 마일라 (aluminized Mylar)" ("마일라" 는 등록된 상표임) 와 같이 상업적으로 이용가능하고, 이러한 상업적 재료는 프론트 플레인 적층체 내의 양호한 결과물로 이용될 수도 있다.
이러한 프론트 플레인 적층체를 이용하는 전기-광학 디스플레이의 어셈블리는, 접착제층을 백플레인에 접착시키기 위한 효과적인 조건하에서 프론트 플레인 적층체에서 이형 시트를 제거하고 접착제층과 백플레인을 접촉시킨 후, 접착제층, 전기-광학 매체의 층 및 도전층을 백플레인에 고정함으로써 수행될 수도 있다. 이 프로세스는, 통상적으로 롤-투-롤 코팅 기술을 이용하여 프론트 플레인 적층체가 대량 생산되고, 그 후 특정 백플레인용으로 사용하기에 필요한 임의의 크기의 조각으로 절단될 수도 있기 때문에 대량 생산에 채택된다.
또한, 전술한 미국 특허 6,982,178 는 프론트 플레인 적층체의 디스플레이로의 통합 이전에 프론트 플레인 적층체 내의 전기-광학 매체를 테스트하기 위한 방법이 개시된다. 이 테스팅 방법에서, 이형 시트에는 전기적 도전성 층이 제공되고, 전기-광학 매체의 광학 상태를 변화시키기 위해 충분한 전압이 이 전기적 도전성 층과 전기-광학 매체의 반대 측면 상부의 전기적 도전성 층 사이에 인가된다. 다음으로, 전기-광학 매체의 관찰은 매체 내의 임의의 결함을 나타내고, 따라서 단순히 결함 프론트 플레인 적층체가 아닌 전체 디스플레이를 해체하는 결과 비용으로, 결함 전기-광학 매체를 디스플레이로 적층시키는 것을 회피한다.
또한, 전술한 미국 특허 6,982,178 는 이형 시트 상에 정전하를 위치시키고, 이에 따라 전기-광학 매체상에 이미지를 형성함으로써 프론트 플레인 적층체 내의 전기-광학 매체를 테스트하는 제 2 방법을 개시한다. 따라서, 이 이미지는 이전과 동일한 방법으로 관찰되어 전기-광학 매체 내의 임의의 결함을 검출한다.
전술한 2004/0155857 은 전술한 미국 특허 6,982,178 의 프론트 플레인 적층체의 필수적으로 간략한 버전인 소위 "이중 박리 필름" 을 개시한다. 이중 이형 시트의 일 형태는 2 개의 접착제층 사이에 삽입된 고체 전기-광학 매체 층을 포함하고, 접착제층들의 하나 또는 모두는 이형 시트에 의해 커버된다. 이중 이형 시트의 다른 형태는 2 개의 이형 시트 사이에 삽입된 고체 전기-광학 매체 층을 포함한다. 이중 박리 필름의 모든 형태는 이미 설명된 프론트 플레인 적층체로부터 전기-광학 디스플레이를 어셈블링하기 위한 프로세스와 일반적으로 유사한 프로세스에 이용되도록 의도되지만, 2 개의 개별적인 적층체를 수반하며; 통상적으로, 제 1 적층체에서, 이중 이형 시트는 프론트 전극에 적층되어 프론트 하위-어셈블리를 형성하고, 그 후, 제 2 적층체에서, 프론트 하위-어셈블리는 백플레인에 적층되어 최종 디스플레이를 형성한다.
전술한 프론트 플레인 적층체 또는 이중 박리 필름을 이용하여 제조한 전기-광학 디스플레이는 전기-광학 층 그 자체와 백플레인 사이에 적층 접착제층을 가지고, 이 적층 접착제층의 존재는 디스플레이의 전기-광학 특징에 영향을 미친다. 특히, 적층 접착제층의 전기 도전성은 디스플레이의 저온 성능 및 해상도 모두에 영향을 준다. 적층 접착제층의 도전성을 증가시킴으로써, 예를 들어, 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트 또는 전술한 미국 특허 7,012,735 및 미국 특허 공개 번호 2005/0122565 에 개시된 바와 같은 다른 재료로 이 적층 접착제층을 도핑시킴으로써 디스플레이의 저온 성능 (이는 경험적으로 발견됨) 이 개선될 수 있다. 그러나, 이 방법으로, 적층 접착제층의 도전성을 증가시키는 것은 픽셀 블루밍 (blooming) (픽셀 전극에서 전압의 변화에 응답하여 광학 상태를 변화시키는 전기-광학층의 영역이 픽셀 전극 그 자체보다 큰 현상) 을 증가시키는 경향이 있고, 이 변짐 현상은 디스플레이의 해상도를 저하시키는 경향이 있다. 따라서, 이 유형의 디스플레이는 저온 성능과 디스플레이 해상도 사이에서의 절충물을 명백하게 본질적으로 요구하고, 실질적으로, 저온 성능이 일반적으로 희생된다.
적층된 저항기 모델로서 적층 접착제 도전성을 통한 저온 성능과 디스플레이 해상도의 변화가 파악될 수도 있고, 전기-광학층과 적층 접착제층은 디스플레이 전극들 사이에서 직렬로 접속된 2 개의 저항기로서 모델링된다. 적층 접착제의 도전성이 증가됨에 따라, 전극들 사이에 인가된 전압이 더욱 전기-광학층에 걸쳐 떨어진다. 적층 접착제층의 도전성이 전기-광학층의 약 10 배 이상인 경우, 필수적으로 인가된 전압의 전체값은 전기-광학층을 스위칭하는데 이용되고, 또한 적층 접착제 도전성의 증가는 전기-광학 성능을 개선시키지 않는다. 그러나, 적층 접착제가 측부 전위차를 유지할 수 없고, 결과적으로 해상도를 잃게 되고, 백플레인에서의 공간 정보의 적어도 일부가 인접하는 전극들 사이를 단락시키는 적층 접착제에 의해 파괴되기 때문에, 적층 접착제 도전성은 너무 높게 구성될 수 없다.
적어도 전기-광학 매체가 밀봉된 전기영동 매체인 경우, 모든 공지된 유용한 적층 접착제에 대해, 적층 접착제의 도전성의 온도 의존성은 전기-광학층의 도전성의 온도 의존성보다 크다. 층 모두의 도전성이 온도에 따라 저하하지만, 적층 접착제의 도전성은 더욱 급속히 저하한다. 적층 접착제가 공식화되어, 실온에서 양호한 전기-광학 성능을 제공할 수만 있는 경우, 온도가 감소됨에 따라, 적층 접착제는 전기-광학층보다 적은 도전성을 가지도록 급속하게 변한다. 이들 조건 하에서, 인가 전압은 매우 약간의 전위 강하이 전기-광학층에 걸쳐서 발생하도록 분할되고; 대신에, 대부분의 전위 강하은 적층 접착제층에 걸쳐서 일어나고, 따라서, 전기-광학층의 스위칭에 기여하지 않는다.
따라서, 디스플레이의 해상도와 타협하지 않고 저온 성능이 개선된 전기-광학 디스플레이가 필요하고, 본 발명은 이러한 전기-광학 디스플레이와 컴포넌트 및 제조에 이용되는 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태는 컬러 전기-광학 디스플레이의 제조에 도움을 줄 수 있다. 전기-광학 매체의 대부분의 유형은 제한된 수의 광학 상태, 예를 들어, 어두운 (블랙) 상태, 밝은 (화이트) 상태 및 몇몇 경우에는 하나 이상의 중간 그레이 상태를 갖는다. 따라서, 이러한 매체를 이용하여 풀 컬러 디스플레이를 구성하는 것은, 예를 들어, 다수의 적색, 녹색 및 청색 영역을 가지는 컬러 필터 어레이에 인접하는 전기-광학 매체를 위치시키고, 각각의 적색, 녹색 또는 청색 영역에 인접하는 매체의 독립적인 제어를 허용하는 전기-광학 매체에 대한 구동 배열을 제공하기 위한 일반적인 관행이다. 전기영동 디스플레이를 통한 컬러 필터 어레이의 특정 용도는 전술한 미국 특허 6,864,875 에 개시된다. 전술한 2003/0011560 은 디스플레이의 수 개의 컴포넌트 중 임의의 하나에 광학 바이어싱 소자를 통합시킴으로써 전기영동 디스플레이의 광학 특성을 변형하기 위한 방법을 개시한다.
본 발명은 컬러 전기-광학 디스플레이와 이러한 디스플레이의 제조를 위한 프로세스에서의 개선을 제공한다.
따라서, 일 양태에서, 본 발명은:
복수의 픽셀 전극을 포함하는 백플레인;
고체 전기-광학 매체 층;
제 1 (또는 주요) 접착제층; 및
광투과성 보호층 및 광투과성 도전층 중 하나 이상을 순서대로 포함하는 전기-광학 디스플레이를 제공하는데,
전기-광학 매체는 백플레인과 직접적으로 접촉되거나, 또는 제 2 (또는 보조) 접착제층에 의해 분리되고, 제 2 접착제층은 10㎛ 와 제 1 접착제층의 1/2 의 두께중 큰 쪽 이하의 두께를 가진다.
본 발명의 이러한 전기-광학 디스플레이의 일 형태에서, 전기-광학층은 백플레인과 직접적으로 접촉된다. 이러한 전기-광학 디스플레이의 다른 형태에서, 보조 접착제층은 백플레인과 전기-광학층 사이에 삽입되고, 이러한 보조 접착제층은 전기-광학층의 반대 측면 상부에서 약 10㎛ 이하 및/또는 (주요) 접착제층의 약 1/2 의 두께 이하의 두께를 가진다.
본 발명의 전기-광학 디스플레이에서 주요 접착제층이 이용되어 편리하고 유연한 컬러 필터 어레이가 제공될 수 있다. 이러한 목적으로, 주요 접착제층은 상이한 컬러를 가지는 2 개 이상의 섹션을 포함하여 풀 컬러 디스플레이를 제공할 수도 있고, 주요 접착제층은 3 가지 이상의 상이한 컬러, 예를 들어, 황색, 시안 (cyan) 및 마젠타 (magenta), 또는 적색, 녹색 및 청색, 또는 적색, 녹색, 청색 및 투명 섹션을 가지는 섹션을 가져야만 한다. 이하 상세하게 설명되는 바와 같이, 주요 접착제층은 하나 이상의 안료를 이용하여 바람직하게 염색되고; 이 안료는 5 내지 50㎚ 의 범위 내의 평균 입자 크기를 가질 수도 있다. 주요 접착제층은 다른 첨가제, 예를 들어, 자외선 흡수제 및/또는 광-산란 또는 광-확산 재료를 포함할 수도 있다.
본 발명의 전기-광학 디스플레이는 광투과성 보호층 및 광투과성 도전층을 모두 포함할 수도 있고, 도전층은 보호층과 주요 접착제층 사이에 배치된다. 전기-광학 디스플레이는 전술한 고체 전기-광학 매체의 유형 중 임의의 유형을 이용할 수도 있다. 따라서, 본 디스플레이는 전기변색성 또는 회전 2 색성 부재 매체, 또는 유체내에 배치되고 전기-광학 매체에 전계를 인가한 상태에서 그 유체를 통해서 이동할 수 있는 복수의 전기적으로 하전된 입자를 갖는 전기영동 매체를 포함할 수도 있다. 전기영동 매체가 이용되면, 전기적으로 하전된 입자 및 유체는 복수의 캡슐 또는 셀 내에서 밀봉될 수도 있거나, 또는, 중합체의 연속상 (polymeric continuous phase) 내에 유지된 복수의 이산 액적으로서 존재할 수도 있다. 이 유체는 액체 또는 기체일 수도 있다.
다른 양태에서, 본 발명은 전기-광학 디스플레이를 형성하기 위해 이용되는 컴포넌트를 제공하는데, 이 컴포넌트는:
이형 시트;
고체 전기-광학 매체 층;
제 1 (또는 주요) 접착제층; 및
광투과성 보호층 및 광투과성 도전층 중의 하나 이상을 순서대로 포함하고,
전기-광학 매체는 이형 시트와 직접적으로 접촉되거나 또는 제 2 (또는 보조) 접착제층에 의해 이형 시트로부터 분리되고, 제 2 접착제층은 10㎛ 및 제 1 접착제층 두께의 1/2 중 큰 쪽 이하의 두께를 가진다.
이하 서술하는 이유 때문에, 제조의 조항은 이하에서 본 발명의 "반전된 프론트 플레인 적층체 (inverted front plane laminate)" 또는 "반전된 FPL" 로 지칭될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 반전된 프론트 플레인 적층체는 본 발명의 전기-광학 디스플레이의 임의의 선택적 특성을 포함할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은, 디스플레이의 고 해상도 부분 (예를 들어, 백플레인, 특히 박막 트랜지스터 (TFT) 백플레인) 은 전기-광학층과 직접적으로 접촉되거나, 또는 오직 작은 두께를 가지는 보조 접착제층에 의해서만 분리되도록, 최종 디스플레이를 형성하는 적층물에서 전기-광학층과 적층 접착제층의 순서를 반전시킴으로써 전기-광학 디스플레이에서 경험되는 해상도와 저온 성능 사이에서의 타협을 완화시키거나 또는 제거할 수 있다. 이 구조의 디스플레이에서, 디스플레이 해상도는 적층 접착제 도전율에 대해서는 필수적으로 개별적이고, 따라서, 우수한 저온 성능을 가지기 위해 충분한 도전성의 적층 접착제가 디스플레이 해상도를 양보하지 않고 이용될 수 있다.
본 발명의 디스플레이에서 전기-광학층과 프론트 전극 또는 프론트 보호층 사이에 존재하는 주요 접착제층은 편리한 컬러 필터 어레이를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 전기-광학 디스플레이를 통한 개략도이다.
도 2 는, 접착제층이 변형되어 컬러 필터 어레이를 제공하는 본 발명의 제 2 전기-광학 디스플레이를 통한 개략도이다.
도 3 은, 도 2 의 제 2 디스플레이와 유사하지만 전기-광학층과 백플레인 사이에 보조 접착제층을 가지는 본 발명의 제 3 전기-광학 디스플레이를 통한 개략도이다.
도 4 는 이하의 실시예 2 에서 측정된 동적 범위를 나타내는 바 그래프이다.
도 5 는 이하의 실시예 3 에서 수행된 해상도 테스트에 이용된 디스플레이의 포토그래프이다.
도 2 는, 접착제층이 변형되어 컬러 필터 어레이를 제공하는 본 발명의 제 2 전기-광학 디스플레이를 통한 개략도이다.
도 3 은, 도 2 의 제 2 디스플레이와 유사하지만 전기-광학층과 백플레인 사이에 보조 접착제층을 가지는 본 발명의 제 3 전기-광학 디스플레이를 통한 개략도이다.
도 4 는 이하의 실시예 2 에서 측정된 동적 범위를 나타내는 바 그래프이다.
도 5 는 이하의 실시예 3 에서 수행된 해상도 테스트에 이용된 디스플레이의 포토그래프이다.
첨부된 도면의 도 1 은 본 발명의 제 1 디스플레이를 통한 매우 개략적인 단면도이다. 이 디스플레이 (일반적으로 100 으로 지정됨) 는, 임의의 종래의 유형, 예를 들어, 제어기 (미도시) 가 각각의 픽셀 전극의 전압을 개별적으로 제어할 수 있도록 분리형 전압 공급 라인이 각각의 픽셀 전극에 제공된 직접 구동 백플레인, 또는 TFT 활성 매트릭스 백플레인일 수도 있고, 복수의 픽셀 전극을 포함하는 백플레인 (102) 을 포함한다. 전술한 임의의 유형일 수도 있는 전기-광학층 (104) 은 백플레인 (102) 과 직접적으로 접촉되고; 이와 다르게, 얇은 (통상적으로 10㎛ 미만, 또는 후술할 주요 적층 접착제 두께의 1/2 두께 미만) 보조 적층 접착제 (미도시) 층이 백플레인 (102) 과 전기-광학층 (104) 사이에 제공될 수도 있다. 백클레인 (102) 으로부터 전기-광학층 (104) 의 반대 측면 상에, 우수한 저온 성능을 가지도록 선택되고, 예를 들어, 매우 많이 도핑된 폴리우레탄 접착제일 수도 있는 주요 적층 접착제층 (106) 이 배치된다. 디스플레이 (100) 의 마지막 2 개의 층은 프론트 광투과성 전기적-도전성 전극층 (108) 및 광투과성 보호층 (110) 이고; 전술한 미국 특허 6,982,178 및 7,110,164 및 공개 번호 2004/0155857 에 상술된 바와 같이, 층 (108 및 110) 은 매우 얇은 도전성 층, 예를 들어, 인듐 주석 산화물 (ITO) 또는 알루미늄 으로 코팅된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (PET) 필름으로 코팅된 상업적으로 이용가능한 폴리머 필름을 이용하여 편리하게 공급된다.
전술한 바와 같이, 층 (108 및 110) 중 하나만이 본 발명의 디스플레이 또는 반전된 프론트 플레인 적층체 내에 존재할 필요가 있다. 적어도 이론에는, 전극층 (108) 이 보통의 처리에 견디도록 충분히 기계적으로 튼튼한 경우, 보호층 (110) 은 생략될 수 있지만; 그러나 사실상 광투과성 전극은 보통 얇고, 이에 따라 보호층의 몇몇 형태가 요구된다. 전기-광학층 (104) 에 걸친 최대 전압 강하와 이에 따른 가장 빠른 스위칭 속도를 제공하기 위해, 보호층은 물론 전기-광학층으로부터 전극층의 반대 측면 상부에 배치되어야만 한다. 특정 유형의 디스플레이에서, 예를 들어, 스타일러스 또는 외부 프린트 헤드에 이용되도록 의도되는 디스플레이의 유형에서는, 전극층 (108) 은 생략될 수도 있다.
첨부된 도면의 도 2 는 본 발명의 제 2 디스플레이 (일반적으로 200 으로 지정됨) 를 도시하고, 이 디스플레이는 일반적으로 도 1 의 디스플레이와 유사하지만, 풀 컬러 이미지를 디스플레이하도록 의도된다. 디스플레이 (200) 는 임의의 종래의 유형일 수 있는 백플레인 (202) 을 포함한다. 백플레인 (202) 은 3 개의 픽셀 전극 (203R, 203G 및 203B) 을 포함하는 것으로 도시된다. 도 1 에 도시된 것과 동일한 전기-광학층 (104) 은 백플레인 (202) 과 직접적으로 접촉된다. 백플레인 (202) 으로부터 전기-광학층 (104) 의 반대 측면 상에, 적색, 녹색 및 청색 스트립 (206R, 206G 및 206B) 을 각각 형성하도록 염색된 주요 적층 접착제층이 배치되고, 이들 스트립은 대응하는 픽셀 전극 (203R, 203G 및 203B) 을 따라 각각 정렬되며; 디스플레이 기술의 당업계에 잘 알려진 바와 같이, 픽셀 전극을 가지는 다양하게 염색된 스트립의 이러한 정렬은, 정확한 색상 재생산에 대한 요구에 따라서 색상이 디스플레이 상에 서로 독립적으로 기록될 수 있음을 확보하기 위해 필요하다. 따라서, 적층 접착제층은 컬러 필터 어레이로서도 기능한다. 디스플레이의 마지막 2 개의 층은, 도 1 에 도시된 층들과 동일한, 프론트 광투과성 전기적-도전성 전극층 (108) 및 광투과성 보호층 (110) 이다.
첨부된 도면의 도 3 은, 도 2 에 도시된 디스플레이 (200) 와 일반적으로 유사하지만 얇은 보조 접착제층 (312) 이 백플레인 (202) 과 전기-광학층 (104) 사이에 배치된 본 발명의 제 3 디스플레이 (일반적으로 300 으로 지정됨) 를 통한 개략도를 도시한다. 이 보조 접착제층 (312) 은 염색되지 않고; 대부분의 전기-광학 매체가 불투명이기 때문에, 보조 접착제층 (312) 은 보호층 (110) 을 통해서 디스플레이 (300) 을 관찰하는 관찰자에게 가시적이지 않으며, 따라서, 보조 접착제층 (312) 은 통상 컬러 필터 어레이로서 기능할 수 없다. 그러나, 예를 들어, 전기-광학층 (104) 이 셔터 모드에서 동작하도록 의도되고, 투과시 디스플레이 (300) 를 관찰할 수 있도록 백플레인 (202) 이 광투과성의 소재로 이루어진 경우, 보조 접착제층은 컬러 필터 어레이로서 이용될 수 있다.
도 1 내지 도 3 에 도시된 구조를 가지는 디스플레이, 및 유사 구조는 수많은 방법으로 제조될 수 있다. 이러한 디스플레이를 제조하는 하나의 접근법은 백플레인에 직접적으로 전기-광학층을 코팅하는 것이고, 여기서, 전기-광학층은 이러한 코팅을 허용하는 유형 (예를 들어, 밀봉된 전기영동 층) 이다. 대부분의 경우, 이 접근법은 실용상 수많은 이산적이고, 고가의 컴포넌트, 즉, 개별적인 백플레인의 개별적인 프로세싱이 요구되기 때문에 바람직하지 않고, 롤-투-롤 원리, 또는 다수의 작은 분리형 백플레인에서 보다는 바 코팅 또는 호퍼 코팅이 이용되는 적어도 큰 평면 기판상에서 코팅이 보다 쉽고 보다 경제적으로 수행되기 때문에, 이 접근법은 수행하기 어렵다.
대부분의 경우, 이형 시트 (즉, 박리층으로 커버된 일회용 시트) 로 전기-광학층을 코팅하는 것이 더욱 편리하다. 그 결과물인 전기-광학 매체/이형 시트 하위어셈블리는 적층 접착제층에 적층되고, 제 2 이형 시트 또는 도전성의, 투명 전극 또는 투명 보호층, 예를 들어 전술한 PET/ITO 필름 중 하나에 코팅될 수도 있다. 적층 접착제층이 전극 또는 보호층인 경우, 그 결과 구조는 본 발명의 반전된 프론트 플레인 적층체이고, 이는, 전기-광학층과 적층 접착제층의 반전된 순서를 가지지만, 전술한 미국 특허 번호 6,982,178 에 개시된 프론트 플레인 적층체와 필수적으로 동일하기 때문에 이와 같이 지칭된다.
다음으로, 이러한 반전된 FPL 은 전기-광학층에 인접하는 이형 시트를 제거하고, 백플레인에 잔류하는 층을 적층함으로써 최종 디스플레이를 형성하도록 이용된다. 백플레인이 충분히 평활한 경우, 이용되는 적층 조건에 대해 고려하지 않고, 우수하고 보이드-프리 (void-free; 빈틈 없는) 적층이 달성되어야하며, 그 결과물인 디스플레이가 우수한 저온 성능 및 높은 해상도 모두를 나타낸다. 빈틈이 있는 형상의 구성 (즉, 전기-광학 매체가 백플레인으로의 접합에 실패하는 영역) 이 문제로 발견되는 경우, 전기-광학층에 인접하는 이형 시트는 분리형 이형 시트상으로 사전에 코팅된 적층 접착제의 얇은층에 적층된 잔류층 및 반전된 FPL 로부터 제거될 수 있고, 따라서, 적층 접착제의 보조층을 함유하는 변형된 반전 FPL 을 형성한다. 보조 접착제층을 커버하는 이형 시트의 제거 이후에, 변형된 반전 FPL 은 백플레인으로의 개선된 접착제를 통해서 전술된 방법과 동일한 방법으로 백플레인으로 적층될 수 있다. 이형 시트의 제거로 인해 노출된 전기-광학층의 표면은 매우 평활하기 때문에 (전기-광학층은 평활한 지지체 상에 코팅되었기 때문에), 대부분의 경우, 매우 얇은 보조층 (몇몇 경우, 1㎛ 이하) 이면 충분하다. 작은 두께의 접착제는, 디스플레이의 전기-광학 성능 또는 해상도 중 어느 것에 영향을 충분히 줄 수 없다. 사실상, 주요 적층 접착제층의 두께 미만인 보조 적층 접착제층의 임의의 두께는 성능의 개선을 가져올 것이다. 보조 적층 접착제층의 도전성은 필요한 경우 변화될 수 있다. 이 보조층이 더 두꺼울수록, 낮은 도전성을 가질 수 있지만, 매우 얇은 (약 1 내지 10㎛) 경우, 본 발명에 의해 제공된 성능 개선을 절충하지 않고 주요 적층 접착제층보다 실질적으로 더욱 큰 도전성을 가질 수 있다.
특정 애플리케이션에 대해, 전기-광학층의 양 측면 상에 적층 접착제의 동일하게 두꺼운 층을 가지고 완벽하게 대칭의 구조를 가지는 것이 유리할 수도 있다. 이 구조는 효과적으로 동일한 대칭적 전기 반응을 가지고, 이는 특정 종류의 전기-광학 인공물을 감소시키거나 제거하도록 기대될 수도 있다. 이러한 디스플레이 구조는 전술한 2004/0155857 에 개시된 바와 같이 대칭 이중 박리 필름을 이용하여 제조될 수도 있다.
이와 다르게, 전술한 전기-광학층/이형 시트 하위 어셈블리는 제 2 이형 시트 상에 코팅된 적층 접착제의 층에 적층되어, 제 1 이형 시트, 전기-광학층, 적층 접착제층 및 제 2 이형 시트를 순서대로 포함하는 구조 (사실상, 변형된 이중 박리 필름) 를 제공한다. 이 변형된 이중 박리 필름으로부터 선택적으로 박리 필름 둘 중 하나가 제거되는 것은 가능하다고 나타난다. 전술한 미국 특허 번호 7,110,164 에 개시된 바와 같이, 변형된 이중 박리 필름은 실제로 프리-스탠딩 전기-광학층과 동일하고, 수 개의 방법으로 디바이스를 구성하도록 이용될 수 있다.
본 발명은 유연한 컬러 디스플레이에 특히 이용될 수도 있다. 유연한 박막 트랜지스터 (TFT) 백플레인을 포함하는 유연한 백플레인의 제조에 있어서 수년간 상당한 진보가 이루어졌지만, 유연한 컬러 필터 어레이 (CFA; color filter array) 를 제조하고, 디스플레이의 어셈블리 도중에 CFA 소자를 따라 픽셀 전극이 배열되고, 디스플레이가 사용도중에 굽혀질 때 이 배열을 유지하는 부분에 있어서 상당한 어려움이 남아있다.
더욱 구체적으로는, 유연한 컬러 디스플레이를 제조하는 문제 중 하나의 중요한 영역은 CFA 그 자체를 생산하는데 있다. 유연하고, 투명한 기판의 이용은 일반적으로 CFA 가 종래의 포토레지스트를 이용하여 제조될 때의 문제일 수 있는 낮은 프로세스 온도를 요구한다. 프로세싱 도중에 치수 안정성의 부족은 넓은 영역에 걸친 배열과 표시의 어려움을 만들고, 이러한 문제들에 기판의 비균일성이 더해진다.
본 발명에 따른 CFA 로서 염색된 적층 접착제층을 이용하는 것은 수 개의 이점을 제공한다. CFA 에 컬러를 제공하는데 염료가 이용되는 경우, 이 염료는 적층 접착제로서 이용된 수인성 폴리머 라텍스 (water-borne polymer latex) 또는 용매인성 폴리머(solvent-borne polymer) 일 수도 있는 적층 접착제 폴리머로 통합될 수 있다. 적절한 용해도의 염료가 이용되는 적층 접착제용으로 선택되어야만 한다. 또한, 적층 접착제를 염색하기 위해 안료가 이용될 수도 있다. 물- 또는 오일-분산성 안료는 이용될 적층 접착제용으로 적절하게 선택되어야만 한다. 안료는 적층 접착제의 유전체 또는 도전성 특징에 대해 주요 공헌을 이루지 않는 이점을 가지고, 이들은 적층 접착제 내에서 이동가능하지 않는 반면에, 몇몇 염료는 이동가능하다.
염색된 적층 접착제층은 적층 접착제층에 걸쳐서, 전압 강하 그리하여 디스플레이에 의해 요구되는 구동 전압을 감소시키기 위해 얇게 (통상적으로 10 내지 50㎛) 되는 것이 바람직하다. 이러한 얇은 적층 접착제층에서, 물 또는 용매 내의 염료의 제한된 용해도로 인해서, 염료를 이용하여 충분한 감광을 획득하는 것은 어려울 수도 있다. 따라서, 수많은 경우, 얇은 적층 접착제층이 광투과성에 유지되는 높은 감광성을 가지도록 하기 위해 매우 정밀하게 분할된 안료 (입자 크기가 통상적으로 5 내지 50㎚) 를 이용하는 것이 바람직할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 컬러 디스플레이의 제조 도중에, 적층 접착제는 지지체 상에 사전에 코팅된 전기-광학층의 노출된 표면으로 직접적으로 도포될 수 있거나, 또한 적층 접착제는 (이형 시트 또는 전극일 수 있는) 분리형 기판 및 전기-광학층에 적층된 그 결과물인 하위어셈블리일 수 있다. 이는, 일체형 CFA 를 포함하는 반전된 프론트 플레인 적층체를 생산하는 저렴한 방법을 제시한다. 일체형 CFA 를 갖는 이러한 FPL 을 이용하는 것은, 필수적으로 임의의 광투과성 도전성층 또는 (유리, 플라스틱 또는 다른 재료로 형성된) 보호층을 이용할 수 있는 프론트 기판을 이용가능한 재료의 범위를 연장하고, CFA 를 형성하기 위해 염색되는 능력이 요구되지는 않는다. 또한, 일체형 CFA 를 갖는 반전된 FPL 의 이용은 백플레인 재료의 이용가능한 범위를 연장한다. 또한, CFA 가 적층 접착제층 내에서 구성되기 때문에, 이는 원래 유연하고, 전기-광학층에 친밀하게 적층된 CFA 를 가지는 것은 디스플레이가 사용중에 휘어질 때 발생할 수도 있는 정렬오류 문제를 감소시킨다.
본 발명의 디스플레이의 단일-컬러 형태는 전술한 바와 같이 패터닝되지 않은 염색된 적층 접착제 및 적층과 어셈블리 전략을 이용하여 생산될 수 있다.
CFA 를 내부에 형성하기 위해 적층 접착제를 도포하고, 코팅하고/또는 염색하는데 다양한 방법이 이용될 수 있고; 선택된 방법은 CFA 의 개별적인 염색된 소자의 크기에 의해 변할 수도 있다. 예를 들어, 적층 접착제는 스크린 프린팅에 의해 증작될 수도 있고; 적절한 리올로지 (rheology) 를 가지고, 실크 스크린 유형 방법에 의해 프린팅되도록 허용하는 습윤 특성을 가지는 염색된 폴리머 라텍스가 형성될 수 있다. 이와 다르게, 접층 접착제는 오프셋 프린팅에 의해 증착될 수도 있고, 염색된 폴리머 라텍스는 오프셋이 프린팅되도록 허용하기 위해 적절한 리올로지 및 습윤 특성을 가지고 형성될 수 있다. 오프셋 프린팅이 (예를 들어, 신문 생산에서와 같은) 웹상에 통상적으로 영향을 주기 때문에, 오프셋 프린팅은 저 비용으로 전기-광학층에 적층하기 위한 준비된 일체형 CFA 를 가지는 적층 접착제의 시트의 생성을 허용해야만 한다. 또한, 마이크로-콘택트 프린팅이 이용될 수도 있고; 염색된 폴리머 라텍스는 이 유체가 마이크로-콘택트가 프린팅되도록 허용하는 적절한 리올로지 및 습윤 특성을 가지고 형성될 수 있다.
또한, 일체형 CFA 를 가지는 적층 접착제층은 컬러 적층 접착제의 잉크젯 또는 버블 젯 프린팅에 의해 형성될 수도 있다. 대부분의 잉크젯 및 버블 젯 프린터는, 염색된 유체의 작은 액적 (통상적으로 직경이 약 10㎛) 을 이용하여, 프린팅 기판에 수성 염색된 유체를 공급한다. 수 개의 전술한 E Ink 와 MIT 특허 및 출원에서 상술되는 바와 같이, 폴리우레탄 라텍스는 전기-광학 디스플레이에서 적층 접착제로서 이용되고, 통상 직경이 약 100㎚ 에서 이러한 라텍스에서의 입자로서 이용되며, 따라서 잉크 젯 액적에 비해 매우 작다. 따라서, 이러한 라텍스는 잉크젯과 버블 젯 프린팅과 전체적으로 호환적이다. 또한, 직경이 약 10㎚ 인 안료 입자는 적절하게 부유되는 경우의 잉크 젯 또는 버블 젯 액적으로 용이하게 운송될 수 있고, 염료 및 용매화된 폴리머는 이러한 액적에서 용이하게 운반될 수 있다. 최종적으로, 잉크 젯 및 버블 잉크 프린팅은 저온 처리이고, 따라서, 플라스틱 기판상에서의 패터닝에 영향을 주기 위해 이용되는 경우 치수 안정성 문제의 위험을 낮게 가진다고 명시된다.
또한, 일체형 CFA 를 갖는 적층 접착제층은 적층 접착제의 사전형성된 층에 염료의 잉크젯 또는 버블 젯 프린팅을 함으로써 형성될 수도 있다. 이용되는 염료의 유형에 의존하여, 염료가 그 상부에 프린팅 및/또는 적층 접착제층으로 확산되는 것이 가능할 수도 있다. 잉크 젯 유체가 적층 접착제 및 그 적층 특성의 전기 특성에 대해 가지는 효과가 고려되어야만 한다.
또한, 일체형 CFA 를 갖는 적층 접착제층은 저항 프로세스에 의해 형성될 수도 있다. 적층 접착제가 국부적인 영역에서 경화가능 (가교가능) 한 경우, 공통의 용매에 대한 용해도의 차이는 패터닝을 허용하기 위해 생성될 수 있다. 예를 들어, 자외선 또는 가시방사로 경화될 수 있는 폴리우레탄-폴리아크릴레이트 라텍스가 알려져 있다. 이러한 재료는 레이저를 통해서 경화되거나, 포토마스크 또는 다른 프로세스를 통해서 경화되어, 쉽게 용해되지 않는 고무 재료를 형성할 수 있다. 다음으로, 폴리머의 노출된 영역이 세정될 수도 있고, CFA 의 다양한 염색된 소자가 순차적으로 형성되도록 반복되는 동작이 이루어질 수도 있다. 적층 접착제의 특성에 의존하여, 전기-광학층의 평탄도, 및 경화도, 이 패터닝은 이형 시트 상에서 수행되어, 전기-광학층에 CFA 를 적층하기 전에 분리형 하위어셈블리로서 CFA 를 형성할 수 있다. 이와 다르게, 요구되는 프로세스 컨디션이 전기-광학층과 호환되는 경우, 전기-광학층에 직접적으로 패터닝이 영향을 줄 수 있다. 만약 디스플레이의 다른 컴포넌트로 손상을 가하지 않고 국부적인 영역에서 충분한 고온으로 생성할 수 있는 경우, 열 경화는 방사 경화 대신에 이용될 수 있다.
패터닝은 CFA 하위-픽셀 어레이로만 제한될 필요는 없다. 적층 접착제는, 마치 (예를 들어, 스크린 프린팅을 통한) 컬러 오버레이 그래픽인 것처럼 패터닝될 수도 있고, 광학층에 직접 적층될 수도 있다.
염색 재료 이외의 첨가제는 본 발명의 디스플레이에 이용된 적층 접착제층으로 유용하게 통합될 수 있다. 예를 들어, (예를 들어, Tinuvin-등록 상표) 자외선 흡수 화합물은 적층 접착제로 통합되어 자외산 노출로부터 전기-광학층을 보호할 수 있다. 적층 접착제로의 자외선 흡수로의 이러한 통합은 디스플레이의 프론트 보호층으로 공급되는 자외선 필터층에 대한 필요성을 제거할 수도 있다. 유사하게, 적층 접착제로 광-산란 또는 확산 재료 (예를 들어, 유리 비즈) 를 통합함으로써 확산층이 생성되어, 매트 (matte) 형상을 가지는 디스플레이를 제조할 수 있다.
일체형 CFA 를 갖는 적층 접착제를 형성하기 위해 이용된 정확한 방법을 고려하지 않고, 백플레인의 픽셀 전극을 통해 CFA 의 염색된 소자를 등록하는 것이 필요하다. 이는, 프린팅 프로세스 도중에 CFA 측에 얼라인먼트를 배치시키고, 또는 그 후 광 등록 메커니즘을 이용하여 얼라인먼트 마크를 생성시킴으로써 달성될 수 있다.
본 발명은 전기-광학층과 디스플레이의 관찰 표면 사이에 배치된 적층 접착제층에 컬러 필터 어레이를 형성하는 것은 전기-광학층에 인접하게 컬러 필터 어레이를 배치하고, 이에 따라서 시차 (parallax) 문제를 최소화하는 이점을 가진다. 또한, 컬러 필터 어레이는 디스플레이에 이미 존재하는 유연한 폴리머층에 제공된다. 백플레인 전극을 가지는 컬러 필터 어레이의 얼라인먼트는, 디스플레이가 사용중에 휘어지도록 유지된 유연한 디스플레이의 경우에 쉽게 영향을 받는다. 프론트 보호 및 유사층에 대한 재료의 선택은, 이 층이 컬러 필터 어레이를 통합하거나 지지할 수 있기 위해 필요하지 않기 때문에 확대된다 성능과 비용 절감에 따른 다양한 해결책의 방법이 컬러 필터 어레이를 패터닝하기 위해 이용가능하다. 몇몇 이들 방법은 재료의 연속적인 웹상에서 수행될 수 있고, 일체형 컬러 필터 어레이로 저렴한 프론트 플레인 적층체를 생성할 수 있다. 자외선 흡수제와 같은 추가적인 첨가제는 적층 접착제층으로 통합될 수 있고, 따라서, 디스플레이의 다른 층에 대한 요구사항들을 간략화시킬 수 있다. 단일 컬러를 요구하는 특정 애플리케이션에 대해, 염색된 적층 접착제의 이용은 다양한 컬러를 제안하는 저렴한 방법이다.
본 발명의 디스플레이, 및 유사한 전기-광학 디스플레이, 특히, 얇은 유연한 전기-광학 디스플레이에 자외선 흡수제 (필터) 를 제공하는 문제는, 전기-광학 매체의 다양한 유형이 자외선 방사에 민감하기 때문에 더욱 고려해야 한다. 이는 필요한 자외선 흡수층을 제공하는 3 가지의 기본 접근방법이 있다. 제 1 접근방법에서, 자외선 흡수 염료는 디스플레이의 보호층 (프론트 기판) 을 형성하는 중합층으로 통합된다. 제 2 접근방법에서, 프론트 기판의 일 표면 (또는 가능하다면 양 표면) 으로 분리형 층으로서 자외선 흡수 재료가 코팅된다. 이러한 자외선 흡수 코팅은 디스플레이 산업에 잘 공지되어 있고, 따라서, 본 디스플레이에 프론트 기판으로서 통상적으로 이용되는 중합 필름상에 이러한 코팅을 제공하는 것은 당업계의 수준에 있다. 전기-광학층을 대면하는 프론트 기판의 표면이 ITO 또는 유사한 전극을 통상적으로 운반하기 때문에, 프론트 기판의 (통상적으로 노출된) 다른 표면상에 자외선 흡수제를 코팅하는 것이 바람직할 수도 있다. 제 3 접근방법에서, 자외선 흡수제는 접착제층에 포함된다. 프론트 접착제층 내에 흡수제의 통합이 이미 상술되어 있다. 그러나, 본 디스플레이에 이용된 프론트 기판이 적층 접착제를 이용하여 하나 이상의 적층 동작을 통해서 어셈블링될 필요가 있는 복합적인 다중층 구조일 수도 있는 경우, 이러한 다중층 프론트 기판을 어셈블리하기 위해 이용된 적층 접착제 내의 자외선 흡수제를 포함하는 것이 더욱 편리할 수도 있다.
전기-광학 디스플레이 기술의 당업자에게는 명백한 바와 같이, 모노크롬 또는 염색된 본 발명의 디스플레이는 전술한 미국 특허 6,982,178 및 7,110,164 및 공개 번호 2004/0155857 에 개시된 종래 기술 전기-광학 디스플레이의 임의의 부가적인 특징을 통합시킬 수도 있다. 따라서, 예를 들어, 본 발명의 디스플레이 및 반전된 프론트 플레인 적층체는 임의의 다양한 도전성 비아, 에지 실, 보호층 및 이들 공개된 출원에 상술된 다른 부가적인 특징을 통합할 수도 있다.
이후의 디스플레이는 디스플레이의 전기-광학층과 관찰 표면 사이의 부가적인 층 (적층 접착제층) 을 가진다는 사실에도 불구하고, 종래 기술 FPL 및 본 발명의 반전된 FPL 으로 제조된 디스플레이의 전기-광학 성능은 유사하다고 나타났다. 이하의 실시예는 본 발명의 다양한 양태 및 본 발명의 디스플레이에서 달성될 수 있는 성능의 개선을 설명하기 위해 설명의 방법으로 주어진다.
실시예
1: 실험적인 디스플레이의 제조
중합 바인더의 전기영동 캡슐을 함유하는 슬러리는, Dow Corning Q2-521 "Super Wetting Agent" 가 코팅 보조물로서 첨가된 것을 제외하고는, 미국 특허 공개 공보 2002/0180687 단락 [0067] 내지 [0074] 에 실질적으로 설명된 바와 같이 제조되었다. 그 후, 이 슬러리는 알루미늄화된 PET 이형 시트의 알루미늄-코팅된 표면상에 바-코팅되었다. 하나의 절차에서, 적층 접착제의 20㎛ 층은 동일하게 알루미늄화된 표면상으로 사전에 코팅되었고; 적층 접착제는 미국 특허 7,012,735 에 설명된 유형이고, 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트의 20,000ppm 이 도핑된다. 제 2 절차에서, 동일한 적층 접착제의 동일한 20㎛ 층은 PET/ITO 이형 시트의 ITO-커버된 표면, 및 전기영동 층/이형 시트 하위어셈블리에 적층된 그 결과물 하위-어셈블리에 적층되고, 접착제층은 전기영동 층에 적층된다.
이용되는 적층 접착제는 상대적으로 양호한 저온 성능을 나타내지만, 불량한 실온 해상도를 가지는 디스플레이를 제공하는 것으로 알려져 있다.
전술한 바와 같은 제조된 2 개의 구조체는 이하 3 가지의 상이한 절차에 의해 수 개의 상이한 종류의 디스플레이를 구성하도록 이용되는데:
1. 전기영동 층으로 커버하는 박리층은 제거되었고, 잔류층 (PET/ITO/적층 접착제/전기영동 층) 은 그 이상의 이형 시트 상에 동일한 적층 접착제의 제 2 층에 적층되어 2 개의 유사한 적층 접착제층 사이에 배치된 전기영동 층을 가지는 실질적 대칭 구조체를 제공한다. 다음으로, 그 이상의 이형 시트는 제 2 적층 층으로부터 제거되고, 잔류 층은 "FPL 1" 으로 지칭된 기능 실험 단일 픽셀 전기영동 디스플레이를 제공하기 위해 2 인치 (51㎜) 제곱 탄소 블랙 코팅된 백플레인에 적층된다.
2. 이중-박리 구조체상의 박리층은 양 측면으로부터 박리될 수 있다는 것이 몇몇 경우에 발견되었다. 전기영동 층을 커버하는 이형 시트가 제거되는 경우, 잔류층은 (놀랍게도) (종래 기술 FPL 과 동일한, 반전되지 않은, "FPL 표준" 의) 구조체를 제공하기 위해 중합 필름상에 ITO 에 직접적으로 적층될 수 있다.
3. 이와 다르게, 전기영동 층을 커버하는 이형 시트의 제거 이후에, 잔류층은 전기영동 층의 측면이 평활한 절차 1 에 의해 제조된 대칭 구조체와는 다른 제 2 실질적 대칭 구조를 제공하기 위해 그 이상의 이형 시트 상에 동일한 적층 접착제의 제 2 층에 적층될 수 있고, 평활한 평면은 코팅 지지체에 인접한다. 그 결과물 구조체의 양 측면 상의 박리층은 박리되고, 잔류층은 FPL1 및 FPL1' 에 대해 반전된 전기영동 층을 가지는 전술한 FPL1, 및 "FPL1''" 의 구조와 동일한 "FPL1'" 로 명명된 2 개의 관련 프론트 플레인 적층체 중 하나를 제공하기 위해 ITO/PET 필름의 ITO-커버된 표면에 적층된다.
FPL 표준, FPL1, FPL1' 및 FPL'' 각각은 실험 단일 픽셀 전기영동 디스플레이를 제공하기 위해 이미 설명된 방법으로 카본 백플레인에 적층되었다. (카본 블랙 백플레인의 표면은 충분히 거칠어서 전기영동 층과 백플레인 사이에서 어떠한 적층 접착제층도 가지지 않는 본 발명의 반전된 구조의 제조를 방해한다고 나타났다.) 또한, 유사한 실험 디스플레이는 ITO-온-글래스 백플레인을 이용하여 생산되어 이하의 실시예 3 에 설명된 바와 같이 해상도의 테스팅을 허용하지만, 이러한 경우, ITO-온-글래스 백플레인이 충분히 평활하여 전기영동 층의 적층을 어떠한 매개 적층 접착제도 가지지 않고 허용하기 때문에, 사실상 반전된 구조체가 제공되었다. 모든 디스플레이는 이하의 실시예 2 에 설명된 전기-광학 테스팅 이전에 5 일동안 30 퍼센트 상대 습도로 성장된다.
이하의 표는 카본 블랙 백플레인상에 제조된 구조체이고; 이 표에서는, "BP" 는 백플레인을 나타내고, "LA" 는 적층 접착제층을 나타내며 및 "ELP" 는 전기영동 (캡슐-함유) 층을 나타낸다.
| 코드 | 구조체 | 비고 |
| 제어 | BP/LA/ELP/ITO | FPL 내부로 이루어진 ITO 상에 코팅된 슬러리 |
| FPL표준 | BP/LA/ELP/ITO | 전술한 바와 같이 박리시에 전기영동 층으로 구성 |
| FPL1 | BP/LA/(평활한)ELP/LA/ITO;제 1 ITO 적층체 | 백플레인을 향해서 전기영동 층의 평활한 측면을 가지는 대칭 구조체 |
| FPL1' | BP/LA/(평활한)ELP/LA/ITO;제 1 박리 적층체 | 백플레인을 향해서 전기영동 층의 평활한 측면을 가지는 대칭 구조체로서, FPL1 과는 적층의 다른 순서를 가짐 |
| FPL1'' | BP/LA/ELP(평활한)/LA/ITO;제 1 박리 적층체 | 거친 전기영동 층 측면으로부터 관찰되고, 박리시에 접착하여 적층되어 구성되며, "거친" 측면 박리를 제거하고, ITO/PET 에 적층되는 대칭 구조체 |
실시예
2: 전기-광학 테스트
전술한 실시예 1 에서 제조된 실험적인 디스플레이는 ±15V, 500 밀리초 구동 펄스 및 측정된 2 개의 극적 광학 상태의 반사력을 이용하여 이들의 극적인 블랙 광학 상태 및 화이트 광학 상태 사이에서 구동되었다. 테스팅은 실온 (20℃) 및 0℃ 에서 행해졌다. 첨부된 도면의 도 4 는 L* 유닛 (여기서, L* 는 일반적인 CIE 정의:
L* = 116(R/R0)1/3 - 16
을 가지고, R 은 반사율이고, R0 은 표준 반사율 값이다) 으로 측정된 동적 범위 (극적 블랙 상태 및 극적 화이트 상태의 차이) 를 나타낸다. 각각의 경우, 좌측 컬럼은 20℃ 에서 획득된 결과를 나타내고, 우측 컬럼은 0℃ 에서 획득된 결과를 나타낸다.
도 4 에서, 본 발명의 제어 및 "반전된" 구조체 (도 4 의 좌측면에서 컬럼의 2 쌍, 반전된 층은 전기영동 층이 반전된 것과 동일하게 반전됨) 는 20℃ 와 0℃ 모두에서 매우 유사한 결과를 나타낸다. 또한, 대칭 구조체는 20℃ 에서 유사한 성능을 나타내지만, 적층 접착제의 제 2 층 때문에 더 낮은 온도에서 불량한 성능을 나타낸다.
반동 또는 자기-삭제 (구동 펄스의 종료 이전에 극적인 광학 상태에서 벗어난 광학 상태의 이동) 및 거주 시간 의존상태 (픽셀이 하나의 극적인 광학 상태로 전이하기 전에 반대 극적인 광학 상태에서 유지되는 기간에 의존하는 하나의 극적인 광학 상태의 변화) 가 모든 실험 디스플레이에 대해 유사하다.
실시예 3: 해상도
제어 디스플레이의 해상도 및 본 발명의 해상도는 글래스 백플레인 상에 형성된 디스플레이의 현미경 실험으로 평가되었고; 도 5 는 그 차이가 관찰되는 것을 나타낸다. 도 5 에 나타난 바와 같이, 이들 테스트에 이용된 디스플레이 각각은 어떠한 ITO 층도 가지지 않고 따라서 어떠한 스위칭도 없는 100㎛ 갭으로 분리된 2 개의 픽셀을 포함한다. 제어 디스플레이 (종래 FPL 구조체) 는 도 5 의 좌측면 상부와 우측면의 본 발명 디스플레이 상부에 나타난다. 도 5 의 각 면은 관련 디스플레이의 3 개의 분리형 마이크로그래프의 혼합형이다. 도 5 의 상부 섹션은 그 화이트 극적 광학 상태로 반전된 우측 픽셀을 가지는 디스플레이를 나타내고, 도 5 의 하위 섹션은 그 블랙 극적인 광학 상태로 반전된 우측 필셀을 가지는 디스플레이를 나타낸다.
도 5 에서 관찰되는 바와 같이, 제어 디스플레이에서, 인터-픽셀 갭의 전체 폭에 걸쳐서 스위칭을 유발하는 블루밍, 즉, 블루밍은 적어도 100㎛ 이다. 반면에, 본 발명의 반전된 FPL 디스플레이에서, 블루밍은 하나의 캡슐 폭 (20㎛) 미만이고, 인터-픽셀 갭은 도 5 의 상부 부분 및 하위 부분 모두에서 깨끗하게 가시적이다.
이들 결과는 본 발명의 반전된 FPL 구조체를 이용하여 디스플레이의 저온 전기-광학 반응을 유지하면서 달성될 수 있는 분해능의 상당한 이점을 나타낸다. 따라서, 본 발명은 동일한 디스플레이에서 우수한 실온 해상도 및 우수한 저온 성능 모두를 획득할 수 있고, 따라서, 종래 기술 디스플레이에서 요구된 2 개의 성능 파라미터들 사이에서의 절충을 피할 수 있다.
100, 200, 300 : 디스플레이
102, 202 : 백플레인
104 : 전기-광학층
106 : 적층 접착제
108 : 프론트 전극
110 : 보호층
203R, 203G, 203B : 픽셀 전극
206R, 206G, 206B : 적색, 녹색 및 청색 스트립
312 : 보조 접착제층
102, 202 : 백플레인
104 : 전기-광학층
106 : 적층 접착제
108 : 프론트 전극
110 : 보호층
203R, 203G, 203B : 픽셀 전극
206R, 206G, 206B : 적색, 녹색 및 청색 스트립
312 : 보조 접착제층
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