KR100693743B1 - 전자종이 표시소자의 입자주입기, 입자주입 시스템 및 이를이용한 전자종이 표시소자의 입자 주입방법 - Google Patents

전자종이 표시소자의 입자주입기, 입자주입 시스템 및 이를이용한 전자종이 표시소자의 입자 주입방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자종이 표시소자의 입자주입기, 입자주입시스템 및 이를 이용한 입자주입방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자종이 표시소자의 격벽에는 입자를 주입하지 않고 화소공간에만 특정되게 주입하는 것이 가능한 새로운 입자주입기, 입자주입 시스템 및 이를 이용한 전자종이 표시소자의 입자주입방법에 관한 것이다. 본 발명의 특징적 구성으로 인해, 전자종이 표시소자의 격벽에는 입자를 주입하지 않고 화소공간에만 특정되게 주입하는 것이 가능하며, 셀에 주입되는 입자의 절대량과 입자종류의 상대비가 각 셀마다 균일하게 할 수 있는 장점이 있으며, 입자주입공정이 간단해지고 입자주입속도도 우수하여 입자주입공정에 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
전자종이, 입자주입기, 입자주입방법, 건식방식

Description

전자종이 표시소자의 입자주입기, 입자주입 시스템 및 이를 이용한 전자종이 표시소자의 입자 주입방법{Apparatus for injecting particles in Electrical Paper Display, Injecting system and Injecting method Thereby}
도 1은 마이크로 캡슐을 이용한 전자종이 표시소자의 단면도,
도 2는 건식 전자종이 표시소자의 단면도,
도 3은 종래의 전자종이 표시소자의 입자주입방법에 관한 도,
도 4는 종래의 마스크를 이용항 전자종이 표시소자의 입자주입방법에 관한 도,
도 5는 본 발명에 따른 전자종이 표시소자의 새로운 입자주입기의 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 또다른 일실시예인 전자종이 표시소자의 입자주입기의 부분확대도,
도 7은 본 발명에 따른 또다른 일시시예인 전자종이 표시소자의 입자주입기의 부분확대도,
도 8은 본 발명에 따른 전자종이 표시소자의 입자주입시스템에 관한 도,
도 9는 본 발명에 따른 전자종이 표시소자의 입자주입방법에 관한 수순도이다.
※ 도면의 주요부호에 대한 설명
13: 화소공간 14: 격벽
30: 입자탱크 31: 실린더
32: 가압피스톤 33: 교반기
40: 미세노즐 41: 연결관
50: 하우징 51: 개폐피스톤
52: 리턴스프링 60: 레일
본 발명은 전자종이 표시소자의 입자주입기, 입자주입시스템 및 이를 이용한 입자주입방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자종이 표시소자의 격벽에는 입자를 주입하지 않고 화소공간에만 특정되게 주입하는 것이 가능한 새로운 입자주입기, 입자주입 시스템 및 이를 이용한 전자종이 표시소자의 입자주입방법에 관한 것이다.
오늘날, 새로운 패러다임이 요구되는 정보 사회에 상응하는 정보 전달 및 공유 방식으로의 대변환의 필요성으로 인해, 유연한 디스플레이로서 구부릴 수 있다 는 장점의 전자종이의 기술 개발이 가속화되고 있으며 상업적 개발 단계에 접어들고 있다.
전자종이는 기존의 평면 디스플레이 패널에 비하여 생산단가가 훨씬 저렴하며 정화면처럼 배경조명이나 지속적인 재충전이 필요하지 않으므로 아주 적은 에너지로도 구동될 수 있어서 에너지 효율도 월등히 앞선다. 아울러, 전자종이는 매우 선명하고, 시야각이 넓으며 전원이 없더라도 글씨가 완전히 사라지지 않는 메모리 기능도 가지고 있다.
이러한 큰 장점으로 인해 전자종이는 종이와 같은 면과 움직이는 일러스트레이션을 갖는 전자서적, 자체 갱신성 신문, 이동 전화를 위한 재사용 가능한 종이 디스플레이, 폐기 가능한 TV 스크린 및 전자 벽지등 실로 광대한 분야에 응용될 수 있으며 거대한 잠재 시장을 가지고 있다.
전자종이 구현을 위한 기술적 접근 방식은 크게 액정을 이용한 방법, 유기 EL, 반사 필름 반사형 표시, 전기영동, 트위스트 볼, 일렉트로크로믹 방식, 미케니컬 반사형 표시등이 있으며 이중 트위스트 볼 방식의 경우 볼의 위상변화에 있어서 전압의 문턱(threshold)이 없어 결정적 결함을 가지고 있으며, 일렉트로크로믹 방식의 소자도 착색층이 대기, 수분에 노출시 화학적으로 안정성이 낮고 전해질내의 이온의 확산 속도 때문에 응답속도가 느린 단점이 있어, 현재 가장 주목받고 있는 전자종이 표시소자의 구현 기술은 전기영동현상을 이용한 전자종이 표시소자이다.
전기영동현상을 이용한 방식으로는 크게 습식방식과 건식방식으로 나눌 수 있다.
습식방식으로 대표적인 것은, MIT media Lab 및 분리되어 설립된 E-Ink사에서 제안한 마이크로 캡슐을 이용한 표시소자이다(미국특허번호 제5961804 등).
도 1은 그 개략적 구조를 나타내는 단면도이다. 도시된 바와 같이 특정전하를 가진 특정색의 잉크 미립자(103a)와 반대전하를 띤 다른 색의 잉크 미립자(혹은 색을 띤 유전유체, 103b) 및 투명 유전유체(104)를 함유한 지름 200 ~ 300μm의 투명한 마이크로 캡슐(100)을 제조하였다. 이들 마이크로 캡슐을 바인더(107)와 혼합하여 상, 하부 투명전극(105, 106) 사이에 위치시키고 전압을 인가하면 위에서 설명한 방식에 의해서 문자나 이미지를 표시하게 된다.
그러나 이러한 습식방식은 액의 점성 저항에 의하여 응답속도가 약 100ms으로 늦어 동영상 구현에 있어 문제점이 많으며, 또한 캡슐 상부의 상당부분이 바인더에 의해 차폐되거나 일부 광소모되어 광효율이 상대적으로 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 대전된 두 색의 대전 입자와 유전 유체간의 비중을 모두 같게 유지해야 하고, 두 대전된 입자들간의 응집을 방지시키고, 전기영동 이동도를 가지도록 전하 부착을 위한 물리, 화학적 처리가 추가로 요구된다. 즉, 화학적, 물리적 폴리머 코팅 또는 폴리머 볼 생성후 백색을 도입하고 전하 조절제의 부착을 용이하게 하는 기능기를 도입하기 위한 2 단계 또는 3 단계의 과정을 거치는 복잡한 과정을 수반하게 된다.
도 2는 이러한 문제점을 해소하기 위한 건식 전자종이 표시소자의 단면도이다. 도시된 바와 같이 건식 전자종이 표시소자는 일면에 전극(114, 115)이 형성된 투명기판(111, 112) 사이에 색 및 대전 특성이 다른 2종류의 입자(116)를 봉입하고 상하판의 전극(114, 115)에 전압을 인가하여 입자들을 서로 부딛히게 함으로써 충돌에 따른 전하를 띠게 하여 대전입자를 형성시킨 후에, 전위가 다른 상하판의 전극(114, 115)으로부터 대전된 입자군에 전계를 주어 이동시켜 화상을 표시하는, 격벽(113)에 의하여 서로 격리되는 1개 이상의 화소를 포함하여 이루어진다.
건식 전자종이 표시소자는 화소공간에 액체등의 점도가 큰 물질이 존재하지 않으므로 응답속도가 상당히 빨라 동영상의 구현에도 적합하며, 단순한 구조로 안정성이 우수한 장점이 있다.
이러한 건식 전자종이 표시소자의 제조방법에 있어서, 입자를 화소내에 주입하는 공정은 화상의 안정성과 균일성을 위해 상당히 중요하다. 이를 위해서는 무엇보다 입자들이 주입되는 절대량과 입자의 상대량 비율이 각 화소마다 균일해야 한다. 즉, 흑, 백의 종류가 다른 입자를 주입할 경우 화소내에 주입되는 입자의 절대량이 각 화소마다 균일해야 하며 또한 화소에 주입되는 흑, 백 입자 각각의 상대량비율도 각 화소마다 균일해야 한다.
도 3a는 종래의 건식 전자종이 표시소자에 입자를 주입하는 일반적인 방법인 스프레이 도포방법을 나타내는 도이다.
도 3a에 도시된 스프레이 도포방법은 가장 보편화된 입자 주입방법으로 입자도포기(100)에서 입자(126)를 스프레이 방식으로 분사하여 셀내에 주입하는 방법이다. 이러한 스프레이 방식은 특정한 셀에 대향하여 주입하는 것이 아니라 랜덤하게 주입하기 때문에 입자도포기(100)의 스프레이 노즐과 하부기판의 격벽 사이의 거리가 수십센티미터로 이격되어 스프레이 도포하게 된다.
특히, 노즐(100)에서 분사된 대전입자들(126)은 격벽(123) 상면에 잔류하여 적층될 수 있는데, 이 경우 도 3b에 도시된 바와 같이 상부 기판(121)과 합착하는 공정시, 입자(126)가 접착부분에 존재하여 접착불량이 발생하게 되는 문제가 있으며 이러한 문제를 해소하기 위해 격벽(123) 상부에 위치한 입자들을 제거해야 하는 별도의 과정이 필요한 문제가 있다.
도 4는 마스크를 이용한 스프레이 주입방법으로 도 4a에 도시된 바와 같이 격벽에 마스크 필름을 도포하여 대전입자를 스프레이 주입한 후 마스크 필름을 제거하는 방법으로 격벽 상부에 위치한 대전입자들을 제거하는 공정을 단순화시키거나, 도4b에 도시된 바와 같이 격벽의 배열과 동일한 마스크(134)를 입자주입기와 격벽 사이에 이격되게 배치한 후 입자를 스프레이 주입하여 셀내에만 입자가 주입되도록 하는 방법이다.
이러한 마스크를 이용한 스프레이 주입방법은 격벽 상부에 대전입자가 존재하여 상부기판과의 접촉불량을 야기하는 문제를 해소할 수 있다. 그러나 마스크를 형성하고 이를 제거하는 공정이 부가됨으로 인해 제조비용이 상승하는 요인이 될 뿐만아니라 마스크(134)상에 대전입자가 도포되어 대전입자의 상당한 손실을 초래하게 된다.
특히, 상기의 종래 주입방법들은 입자도포기의 노즐과 셀과의 거리가 멀리 떨어져 있고 노즐과 각각의 셀간의 거리가 달라 입자도포기(100)의 노즐에 근접하는 셀에는 많은 양의 입자가 도포되고 노즐로부터 멀리 떨어진 셀에는 상대적으로 적은 양의 입자가 도포되는 문제점이 있다. 즉 각각의 셀에 주입된 입자의 절대량이 다른 문제점이 있다.
또한, 입자가 여러 종류일 경우에 각 입자마다 부피, 질량, 모양, 응집성 등의 물리적, 화학적 성질이 다르기 때문에, 셀과 노즐과의 거리가 멀거나 각각의 셀과 노즐의 거리가 다를 경우 셀에 주입된 여러 종류 입자의 주입량의 상대량 비율도 각 셀마다 다른 문제점이 있다.
이러한 문제점들은 전자종이 표시소자의 화상 불균일을 초래하며 화면상에 얼룩이나 스팟(spot)등의 원인이 되어 화질을 현저하게 저하시키는 결정적인 문제를 야기시킨다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전자종이 표시소자의 격벽(14)에는 입자를 주입하지 않고 화소공간(13)에만 특정되게 주입하는 것이 가능하며, 셀에 주입되는 입자의 절대량과 입자종류의 상대비가 각 셀마다 균일하게 하는 것이 가능한 새로운 입자주입기, 입자주입 시스템 및 이를 이용한 전자종이 표시소자의 입자주입방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입자(12)를 저장하는 실린더와 실리더 상부에 상기 입자(12)를 가압하는 가압피스톤(32)을 구비한 입자탱크(30), 상기 입자(12)를 소정의 양으로 방출시키기 위해 입자주입기의 하부에 마련된 미세노즐(40), 상기 입자(12)의 이동통로가 되며 상기 미세노즐(40)과 상기 입자탱크(30)를 연결하는 연결관(41), 상기 연결관(41)을 상하방향으로 통관하여 설치되며 입자주입기의 위치에 의존되어 수직왕복운동하여 상기 미세노즐(40)을 개폐하는 개폐피스톤(51)과 상기 개폐 피스톤(51)을 커버하는 하우징(50)을 포함하여 이루어지는 전자종이 표시소자의 입자주입기인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입자(12)는 대전 또는 비대전 건식입자인 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입기인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징(50) 내부에 일단이 고정되어 지지되며 상기 개폐피스톤 (51)과 결합되어 상기 개폐피스톤(51)을 상방 또는 하방으로 복귀시키는 리턴스프링(52)을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입기인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 미세노즐(40)과 상기 개폐피스톤(51)은 다수의 쌍으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입기인 것을 특징으로 한다.
또한, 미세노즐(40)과 상기 미세노즐(40)을 개폐하는 개폐피스톤(51)을 구비한 것을 특징으로 하는 입자주입기, 상기 입자가 주입되도록 입자주입기의 미세노즐(40)과 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 전자종이 표시소자의 하부구조물, 상기 입자주입기와 상기 하부구조물의 이격 간격을 일정하게 유지하면서 상기 입자주입기 또는 상기 하부구조물을 이동시키는 레일(60)과, 상기 입자주입기가 상기 하부구조물의 화소공간(13)에 위치할 경우에 상기 입자가 상기 미세노즐(40)로부터 방출되고 상기 입자주입기가 상기 하부구조물의 격벽(14)에 위치할 경우에 상기 입자가 상기 미세노즐(40)로부터 방출 저지되도록 상기 개폐피스톤(51)의 수직왕복운동을 통한 상기 미세노즐(40)의 개폐를 제어하는 제어장치를 포함하여 이루어지는 전자종이 표시소자의 입자주입 시스템인 것을 특징으로 한다.
또한, 입자주입기의 미세노즐(40)이 전자종이표시소자의 하부구조물과 소정의 간격으로 이격되도록 배치하는 단계, 상기 미세노즐(40)이 상기 하부구조물에 구비된 다수의 화소공간(13)과 순차적으로 대치되도록 상기 입자주입기 또는 상기 하부구조물을 이동시키면서 상기 화소공간(13)에 입자를 주입하는 단계로 이루어지고,
상기 주입 단계는 상기 미세노즐(40)이 상기 화소공간(13)에 위치할 경우에 입자주입기의 개폐피스톤(51)이 상기 미세노즐(40)을 개방하여 입자를 소정량 방출하며, 상기 미세노즐(40)이 상기 하부구조물의 격벽(14)에 위치할 경우에 상기 입자주입기의 개폐피스톤(51)이 상기 미세노즐(40)을 폐쇄하여 상기 입자가 미세노즐(40)로부터 방출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입방법인 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 입자주입기의 미세노즐(40)과 하부구조물의 상면의 소정의 간격은 10 ~ 900 μm인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 전자종이 표시소자의 입자주입기, 입자주입시스템 및 이를 이용한 입자주입방법에 대하여 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
먼저 본 발명의 입자주입기를 도 5 내지 도 8을 참고하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 입자주입기의 일실시예를 도시한 도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 입자주입기는 크게 실린더(31)와 가압피스톤(32)을 구비한 입자탱크(30), 미세노즐(40), 연결관(41), 개폐피스톤(51), 하우징(50)을 포함하여 이루어지는 전자종이 표시소자의 입자주입기인 것을 특징으로 한다. 상기의 구성과 더불어 리턴스프링(50)을 더욱 포함할 수 있으나 생략될 수도 있다.
입자탱크(30)는 실린더(31)와 가압피스톤(32)을 구비한다. 상기 실린더(31)는 주입하고자 하는 입자(12)를 저장한다. 실린더(31)의 크기, 형상 및 재질은 제한되지 않는다. 상기 가압피스톤(32)은 실린더(31) 내의 입자(12)를 가압하여 미세노즐(40)로 입자(12)가 소정의 양으로 방출되도록 한다. 가압피스톤(32)은 실린더(31)의 내면과 밀착되어 가압효율을 높이며 입자(12)가 소실되지 않도록 한다. 도 7에 도시된 가압피스톤(32)은 본 발명의 가압피스톤(32)을 한정하기 위한 것이 아니다. 따라서 가압피스톤(32)은 입자탱크(30) 내의 입자(12)를 가압하기 위한 목적을 이룰 수 있는 것이면 본 발명의 범위에 속한다. 또한 도 7에는 입자탱크(30)가 하우징(50)과 별도로 구성되어 있으나 입자탱크(30)가 하우징(50)과 접하도록 구성하여 하우징(50)이 연결관(41)의 역할을 겸하도록 구성할 수도 있다.
미세노즐(40)은 연결관(41)과 연결되어 입자탱크(30)와 연결관(41)을 통해 이동한 입자(12)를 방출한다. 미세노즐(40)은 그 크기가 전자종이 표시소자의 화소공간(13)보다 작아야 한다. 그러나 너무 작을 경우 입자(12)의 방출이 어렵게 되므 로 미세노즐(40)의 크기는 입자(12)크기의 1 ~ 100 배 정도의 크기가 적당하다.
연결관(41)은 입자탱크(30)로부터 미세노즐(40)로 입자(12)가 이동하는 통로가 되는 것으로서 입자탱크(30)와 미세노즐(40)을 연결한다. 연결관(41)의 형상은 제한되지 않는다. 즉, 도 7에 도시된 연결관(41)은 수평하지만 경사진 형상이어도 좋다. 또한 금속, 유리, 플라스틱 등의 재질이어도 좋으며 유연성이 있는 튜브로 이루어질 수도 있다.
개폐피스톤(51)의 직경은 미세노즐(40)의 직경과 동일하여 미세노즐(40)의 개폐가 완벽히 이루어지도록 하는 것이 좋다. 다만, 개폐피스톤(51)의 강도를 위해 미세노즐(40)과 접하는 부분만 미세노즐(40)의 직경과 동일하게 하고 상부의 직경은 미세노즐(40)의 직경보다 크게 형성하는 것이 바람직하다. 개폐피스톤(51)은 상하 왕복운동을 통하여 미세노즐(40)을 개폐한다. 개폐피스톤(51)의 상하왕복운동을 위한 구동장치 및 제어장치는 특별히 제한되지 않으므로 도 7에 도시하지 않았다. 따라서, 종래에 알려진 왕복운동 구동장치 및 제어장치는 모두 사용될 수 있다.
하우징(50)은 개폐피스톤(51)을 커버하며 연결관(41)과 인접한다. 하우징(50) 내부는 피스톤(51)의 원활한 왕복운동을 위해 충분한 공간을 형성한다. 재질 및 형상은 제한되지 않는다. 다만 개폐피스톤(51)을 충분히 보호할 수 있도록 금속 또는 플라스틱인 것이 바람직하다.
입자(12)는 화상표현을 위한 것으로서, 색 및 대전특성이 다른 2종류의 대전 입자가 혼합되어 주입될 수 있으며 각각 주입될 수 있다. 비대전입자를 주입할 수도 있다.
입자(12)의 종류는 특별히 한정되지 않으며 본 발명의 기술분야에서 화상표현을 위해 이용되는 입자는 모두 사용될 수 있다. 즉 고체뿐만이 아니라 전해질용액, 현탁액, 졸, 겔, 캡슐, 트위스트볼 등의 입자도 모두 포함될 수 있다.
바람직하기로는, 액체, 현탁액등과 같은 점성 특성이 없는 건식 입자를 주입하는 것이 바람직하다. 즉, 대전되지 않은 입자를 주입한 후에 상하판 전극에 전압을 인가하여 입자들을 서로 충돌시켜 충돌에 따른 전하를 띠게 하여 대전입자를 형성하는 건식방식의 충돌대전형의 입자를 주입하는 것이 좋다. 또한, 흑백을 표시하기 위해서는 흑색입자로 카본블랙, 백색입자로 티타늄옥사이드를 사용하는 것이 바람직하다.
리턴스프링(52)이 더욱 포함되는 경우에는, 실린더(31) 내에 일단이 고정되어 지지되며 개폐피스톤(51)과 결합된다. 개폐피스톤(51)을 상방 또는 하방으로 이동시키면 리턴스프링(52)의 탄성작용에 의해 반대방향의 힘을 가하지 않아도 되돌아 오게 된다. 따라서, 개폐피스톤(51)의 미세노즐(40) 개폐동작이 보다 효율적으로 이루어질 수 있다.
리턴스프링(52)은 판(sheet) 타입의 스프링(52)을 사용할 수도 있으나 도 5 에 도시된 바와 같이 코일 타입의 스프링(52)인 것이 바람직하다.
상기의 구성을 한 입자주입기는 미세노즐(40)이 전자종이 표시소자의 하부구조물의 화소공간(13)에 위치할 경우에만 개폐피스톤(51)이 미세노즐(40)을 개방하여 전자종이 표시소자의 격벽(14)에는 입자를 주입하지 않고 화소공간(13)에만 특정되게 주입하는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명의 입자주입기의 또다른 일실시예의 부분확대도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 입자주입기는 다수의 쌍을 갖는 개폐피스톤(51) 및 미세노즐(40)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 다수의 미세노즐(40)로부터 입자를 동시에 주입함으로써 입자 주입이 보다 효율적으로 이루어질 수 있다.
다수의 개폐피스톤(51)의 이격거리 및 다수의 미세노즐(40)의 이격 거리는 도 6에 도시된 바와 같이 전자종이 표시소자의 화소공간(13)의 이격거리와 동일하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 다수의 개폐피스톤(51)은 각각 독립적으로 형성되어 독립적으로 미세노즐(40)을 개폐할 수 있다. 보다 바람직하기로는 다수의 개폐피스톤은 일체화되어 형성되는 것이 좋다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 미세노즐(40)의 개폐 동작을 일체화시켜 입자 주입을 단순화 시키고 하나의 구동장치로 다수의 개폐피스톤을 구동시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 입자주입기의 또다른 일실시예의 부분확대도이다. 도시된 바와 같이 입자탱크(30)는 그 내부에 교반기(33)를 장착하여 입자를 고르게 혼합시키며 입자간의 응집을 방지하는 것이 바람직하다.
교반기(33)는 입자탱크(30)의 내부에 장착되되 장착위치가 제한되지 않는다. 바람직하기로는 가압피스톤(32)의 하면에 장착되되 수평하게 회전되어 교반 가능하게 장착되는 것이 좋다. 또한 교반기(33)는 입자탱크(30)의 수직방향으로 스윙가능하게 취부되어 입자탱크(30)의 내부를 고르게 교반할 수 있도록 하는 것이 좋다. 교반기(33)의 회전날개 개수는 특별히 제한되지 않으며 1 ~ 4개의 회전날개를 갖는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 입자주입 시스템에 대하여 도 8을 참고하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 입자주입 시스템을 도시한 도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 입자주입 시스템은 크게 입자주입기, 입자주입기의 미세노즐(40)과 소정의 간격으로 이격된 전자종이 표시소자의 하부구조물, 입자주입기 또는 하부구조물을 이동시키는 레일(60), 미세노즐(40)의 개폐와 레일(60)을 제어하는 제어장치를 포함하여 이루어지는 전자종이 표시소자의 입자주입 시스템인 것을 특징으로 한다.
입자주입기는 미세노즐(40)과 미세노즐(40)을 개폐하는 개폐피스톤(51)을 구 비한다. 미세노즐(40)의 크기는 하부구조물의 화소공간(13)의 크기보다 작아야 하며 입자크기의 1 ~ 100배의 크기가 바람직하다. 입자주입기의 입자탱크(30), 하우징(50)등 이외의 구성은 크게 제한되지 않는다. 입자주입기의 미세노즐(40)과 개폐피스톤(51)은 다수의 쌍으로 구비될 수 있다. 보다 바람직하기로는 전술한 입자주입기를 사용하는 것이 좋다.
전자종이 표시소자의 하부구조물은 하부기판(10), 하부전극(10), 화소를 분할하며 화소공간(13)을 구비하는 격벽(14)을 포함하여 이루어진다. 비록 하부구조물이라고 명명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 하부구조물은 전자종이 표시소자의 제조방법에 있어서, 입자가 주입되는 화소공간(13)이 구비된 전자종이 표시소자의 구조물은 모두 이에 해당된다. 따라서 상부기판, 상부전극, 격벽(14)으로 이루어지는 상부구조물에 역방향으로 입자를 주입하는 경우에도 본 발명에 포함된다.
상기 미세노즐(40)과 하부구조물의 이격 거리는 본 발명의 중요한 특징으로서, 미세노즐(40)과 하부구조물이 거의 닿지 않을 정도의 미세한 이격거리를 갖는다. 상기 이격거리는 10 ~ 900 μm인 것이 가장 바람직하다. 이로써 종래의 스프레이 도포방법이 이격거리가 멀어 야기되는 문제점이 해결된다.
레일(60)은 입자주입기 또는/및 하부구조물과 결합되어 입자주입기 또는/및 하부구조물을 상기의 이격거리를 유지하면서 소정의 속도로 이동시킨다. 레일(60) 과 입자주입기와의 결합방법은 특별히 한정되지 않으며 입자주입기의 상부 또는 측면과 결합될 수 있다. 레일과 하부구조물이 결합될 경우 레일(60b)은 하부구조물의 하면에 위치되며 판상일 수 있다. 레일(60)은 전후좌우로 이동가능하게 취부된다. 레일(60)의 이동은 미세노즐(40)과 화소공간(13)이 대치될 때 잠깐 정지되는 형식으로 불연속적일 수 있으며 연속적일 수도 있다. 레일(60)의 이동 속도는 마치 프린터처럼 상당히 빠르며 종래 스프레이방식의 마스크 형성 및 제거공정등으로 소비되는 시간을 생각하면 오히려 입자 주입공정에 소요되는 시간이 절약될 수 있다.
제어장치는 도 8에 도시되지는 않았으나 상기 레일(60)의 이동과 입자주입기의 개폐피스톤(51)의 동작을 제어한다. 즉, 제어장치는 상기 입자주입기의 미세노즐(40)이 상기 하부구조물의 화소공간(13)에 위치할 경우에 상기 입자(12)가 상기 미세노즐(40)로부터 방출되고 상기 입자주입기가 상기 하부구조물의 격벽(14)에 위치할 경우에 상기 입자(12)가 상기 미세노즐(40)로부터 방출 저지되도록 상기 개폐피스톤(51)의 수직왕복운동을 통한 상기 미세노즐(40)의 개폐를 제어한다. 또한 레일(60)의 이동속도를 제어한다.
상기 입자주입 시스템에 적용되는 입자(12)는 화상표현을 위한 것으로서, 색 및 대전특성이 다른 2종류의 대전 입자 혹은 비대전입자가 혼합되어 주입될 수 있으며 각각 독립적으로 주입될 수 있다. 독립적으로 주입될 경우 입자의 각 종류의 주입량을 임의로 조절할 수 있는 큰 장점이 있다.
입자(12)의 종류는 특별히 한정되지 않으며 본 발명의 기술분야에서 화상표현을 위해 이용되는 입자는 모두 사용될 수 있다. 즉 고체뿐만이 아니라 전해질용액, 현탁액, 졸, 겔, 캡슐, 트위스트볼 등의 입자도 모두 포함될 수 있다.
바람직하기로는, 액체, 현탁액등과 같은 점성 특성이 없는 건식 입자를 주입하는 것이 바람직하다. 즉, 대전되지 않은 입자를 주입한 후에 상하판 전극에 전압을 인가하여 입자들을 서로 충돌시켜 충돌에 따른 전하를 띠게 하여 대전입자를 형성하는 건식방식의 충돌대전형의 입자를 주입하는 것이 좋다. 또한, 흑백을 표시하기 위해서는 흑색입자로 카본블랙, 백색입자로 티타늄옥사이드를 사용하는 것이 바람직하다.
상기의 입자 주입 시스템을 통하여 전자종이 표시소자의 격벽(14)에는 입자가 도포되지 않고 화소공간(13)에만 특정되게 주입하는 것이 가능하며 화소공간(13)에 주입되는 입자의 절대량을 균일하게 할 수 있으며 화소공간(13)에 주입되는 입자종류의 상대량 비율도 각 화소공간(13)마다 균일하게 하는 것이 가능하다.
특히, 여러종류의 입자를 각각 독립적으로 주입함으로써 각 화소공간(13)에 주입되는 주입량을 입자마다 임의로 조절하는 것이 가능하다
다음으로, 본 발명의 입자주입 방법에 대하여 도 9를 참고하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 입자주입 방법을 도시한 도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 입자주입 방법은 입자주입기의 미세노즐(40)이 전자종이표시소자의 하부구조 물과 소정의 간격으로 이격되도록 배치하는 단계, 상기 미세노즐(40)이 상기 하부구조물에 구비된 다수의 화소공간(13)과 순차적으로 대치되도록 상기 입자주입기 또는 상기 하부구조물을 이동시키면서 상기 화소공간(13)에 입자를 주입하는 단계로 이루어지고,
상기 주입 단계는 상기 미세노즐(40)이 상기 화소공간(13)에 위치할 경우에 입자주입기의 개폐피스톤(51)이 상기 미세노즐(40)을 개방하여 입자를 소정량 방출하며, 상기 미세노즐(40)이 상기 하부구조물의 격벽(14)에 위치할 경우에 상기 입자주입기의 개폐피스톤(51)이 상기 미세노즐(40)을 폐쇄하여 상기 입자가 미세노즐(40)로부터 방출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 주입하고자 하는 입자가 저장된 입자주입기의 미세노즐(40)을 전자종이표시소자의 하부구조물과 소정의 간격으로 이격되어 하부구조물의 화소공간(13)과 대응되도록 위치시키는 것으로 입자주입과정이 본격적으로 시작된다(도 10a). 상기의 과정은 입자주입기를 이동시키거나 하부구조물을 이동시킴으로써 완성된다. 또한, 입자주입기 또는 하부구조물을 레일(60)에 연결하여 이동시킬 수 있다. 상기 소정의 간격은 10 ~ 900μm의 범위내인 것이 바람직하다.
다음, 입자주입기의 미세노즐(40)을 하부구조물에 배치된 모든 화소공간(13)과 순차적으로 대치될 수 있도록 입자주입기 또는 하부구조물을 이동시키면서 입자를 주입할 수 있도록 한다. 상기 이동 동작은 이동속도가 가감될 수 있으며 불연속 적일 수도 있다. 즉, 하부구조물의 화소공간(13)과 미세노즐(40)이 대응되도록 위치될 때 잠시 정지하거나 이동속도를 감속하여 화소공간(13)에 입자가 충분히 주입되도록 한다. 상기 이동동작은 연속적으로 하여도 무방하다. 상기 이동동작은 별도로 마련된 제어장치에 의해 제어된다. 또는 입자주입기와 제어장치가 일체화되어 이동동작을 제어할 수도 있다.
상기 입자주입기 또는 하부구조물을 이동시키면서 입자를 주입하는 단계는,상기 미세노즐(40)이 상기 화소공간(13)에 위치할 경우, 입자주입기의 개폐피스톤(51)이 상기 미세노즐(40)을 개방하여 입자를 소정량 방출하도록 하는 것을 특징으로 한다(도 10a, 도 10c).
또한, 상기 미세노즐(40)이 상기 격벽(14)에 위치할 경우, 상기 입자주입기의 개폐피스톤(51)이 미세노즐(40)을 폐쇄하여 상기 입자가 상기 미세노즐(40)로부터 방출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다(도 10b). 따라서 입자가 격벽(14)의 상부에 도포되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 입자주입방법을 이용하여 주입되는 입자는 상기 입자주입 시스템에 적용되는 입자와 동일할 수 있다. 입자 주입 시에 두 종류 이상의 입자를 혼합하여 같이 주입할 수도 있으며 각각 독립적으로 주입될 수도 있다. 각각 독립적으로 주입될 경우 입자의 주입량을 종류별로 임의로 조절할 수 있는 장점이 있다.
상기 입자주입방법은 다수의 미세노즐(40)과 개폐피스톤(51)이 구비된 입자주입기를 사용하여 다수의 화소공간(13)에 동시에 입자를 주입하는 것이 바람직하다. 이 경우 입자주입 공정이 더욱 간단해지며 공정시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
상기의 입자 주입 방법을 통하여 전자종이 표시소자의 격벽(14)에는 입자가 도포되지 않고 화소공간(13)에만 특정되게 주입하는 것이 가능하며 화소공간(13)에 주입되는 입자의 절대량을 균일하게 할 수 있으며 화소공간(13)에 주입되는 입자종류의 상대량 비율도 각 화소공간(13)마다 균일하게 하는 것이 가능하다.
특히, 여러종류의 입자를 각각 독립적으로 주입함으로써 각 화소공간(13)에 주입되는 주입량을 입자마다 임의로 조절하는 것이 가능하다
상술한 바와 같이, 본 발명의 입자주입기, 입자 주입 시스템 및 이를 이용한 전자종이 표시소자의 입자주입방법은 전자종이 표시소자의 격벽에는 입자를 주입하지 않고 화소공간에만 특정되게 주입하는 것이 가능하며, 셀에 주입되는 입자의 절대량과 입자종류의 상대비가 화소공간마다 균일하게 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 입자주입공정이 간단해지고 입자주입속도도 우수하여 입자주입공정에 소요되는 비용 및 시간을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (19)

  1. 입자를 저장하는 실린더와 실리더 상부에 상기 입자를 가압하는 가압피스톤을 구비한 입자탱크;
    상기 입자를 소정의 양으로 방출시키기 위해 하부에 마련된 미세노즐;
    상기 입자의 이동통로가 되며 상기 미세노즐과 상기 입자탱크를 연결하는 연결관;
    상기 연결관을 상하방향으로 통관하여 설치되며 상기 미세노즐과 전자종이 표시소자의 화소공간의 상대적 위치에 의존되어 수직왕복운동하여 상기 미세노즐을 개폐하는 개폐피스톤;과
    상기 개폐 피스톤을 커버하는 하우징;을 포함하여 이루어지고,
    상기 입자탱크 내부에 입자를 고르게 분산시키는 교반기가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입자는 대전 또는 비대전 건식입자인 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하우징 내부에 일단이 고정되어 지지되며 상기 개폐피스톤과 결합되어 상기 개폐피스톤을 상방 또는 하방으로 복귀시키는 리턴스프링을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 교반기는 수평방향으로 교반하면서 수직방향으로 이동가능하게 취부된 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입기.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세노즐의 크기는 상기 입자크기의 1 ~ 100배인 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입기.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세노즐과 상기 개폐피스톤은 다수의 쌍으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 다수의 개폐피스톤은 일체화되어 이루어지되 하부가 다수의 개폐피스톤 부재로 나누어지는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입기.
  9. 미세노즐과 상기 미세노즐을 개폐하는 개폐피스톤을 구비한 것을 특징으로 하는 입자주입기;
    상기 입자가 주입되도록 입자주입기의 미세노즐과 소정의 간격으로 이격되어 하부에 대향 배치되는 전자종이 표시소자의 하부구조물;
    상기 입자주입기와 상기 하부구조물의 이격 간격을 일정하게 유지하면서 상기 입자주입기 또는 상기 하부구조물을 이동시키는 레일;과
    상기 입자주입기 또는 하부구조물이 이동하면서, 상기 미세노즐이 상기 하부구조물의 화소공간에 위치할 경우에 상기 입자가 상기 미세노즐로부터 방출되고 상기 미세노즐이 상기 하부구조물의 격벽에 위치할 경우에 상기 입자가 상기 미세노즐로부터 방출 저지되도록 상기 개폐피스톤의 수직왕복운동을 통한 상기 미세노즐의 개폐를 제어하는 제어장치를 포함하여 이루어지는 전자종이 표시소자의 입자주입 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 주입되는 입자는 대전 또는 비대전 건식입자인 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 입자주입기는 제1항에 기재된 입자주입기인 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자 주입 시스템.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 입자주입기의 미세노즐과 하부구조물의 상면의 소정의 간격은 10 ~ 900 μm인 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입 시스템.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 미세노즐과 상기 개폐피스톤은 다수의 쌍으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입 시스템.
  14. 입자주입기의 미세노즐이 전자종이표시소자의 하부구조물과 소정의 간격으로 이격되도록 배치하는 단계;
    상기 미세노즐이 상기 하부구조물에 구비된 다수의 화소공간과 순차적으로 대치되도록 상기 입자주입기 또는 상기 하부구조물을 이동시키면서 상기 화소공간에 입자를 주입하는 단계로 이루어지고,
    상기 주입 단계는 상기 미세노즐이 상기 화소공간에 위치할 경우에 상기 미세노즐을 개방하여 입자를 소정량 방출하며, 상기 미세노즐이 상기 하부구조물의 격벽에 위치할 경우에 상기 미세노즐을 폐쇄하여 상기 입자가 미세노즐로부터 방출되는 것을 방지하고,
    상기 입자가 2종류 이상일 경우에는 종류가 다른 입자를 모두 고르게 혼합한 후에 화소공간에 주입하거나 각 종류의 입자를 독립적으로 각각 주입하는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 주입되는 입자는 대전 또는 비대전 건식입자인 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입방법.
  16. 삭제
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서, 입자주입기 또는 전자종이 표시소자의 하부구조물의 이동은 연속적이거나 상기 미세노즐이 상기 화소공간에 위치할 때 잠시 정지하거나 이동속도를 감속하는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입방법.
  18. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 입자주입기의 미세노즐과 상기 하부구조물의 소정의 간격은 10 ~ 900μm인 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입방법.
  19. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 미세노즐은 다수 구비되어 다수의 화소공간에 동시에 입자를 주입하는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 입자주입방법.
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