KR100700523B1 - 충돌 대전형 전자종이 표시소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

충돌 대전형 전자종이 표시소자 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대전 입자에 사용되는 외첨 물질로 이루어진 절연막을 상부전극 및 하부전극 상부와 격벽 측면에 형성하여 대전입자의 대전특성이 변하는 것을 방지할 수 있는 충돌 대전형 전자종이 표시소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 대전 입자에 사용되는 외첨 물질로 이루어진 외첨 특성 절연막이 표시셀 내에 형성되고, 또한, 하부기판 상에 하부 전극을 형성하고, 그 상부에 셀과 셀을 분리하기 위한 격벽을 형성하는 단계와; 상기 격벽의 측면과 하부 전극 상부에 외첨특성 절연막을 형성하고, 셀에 대전입자들을 주입하는 단계와; 상부기판 상에 상부 전극을 형성하고, 그 상부 전극 상부에 외첨특성 절연막을 형성하는 단계와; 상기 외첨특성 절연막이 형성된 상부 구조물과 격벽이 형성된 하부 구조물을 얼라인(align)시켜 부착하는 단계로 이루어짐으로써, 입자 구동 시 마찰로 인해 발생하는 입자의 대전 상태 변화를 최소화하여 대전입자의 대전 상태를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

충돌 대전형 전자종이 표시소자 및 그 제조 방법{ELECTRONIC PAPER DISPLAY DEVICE USING COLLISION ELECTRIFICATION AND FABRICATING METHOD THEREOF}
도1은 종래 충돌 대전형 전자종이 표시소자에 대한 셀 구조를 도시한 단면도.
도2는 본 발명 충돌 대전형 전자종이 표시소자에 대한 셀 구조를 도시한 단면도.
도3a 내지 도3e는 본 발명 충돌 대전형 전자종이 표시소자의 제조 과정을 도시한 수순 단면도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1:하부기판 2:하부전극
4:격벽 5:정(+) 대전 입자
6:부(-) 대전 입자 7:상부기판
8:상부전극 10,20:외첨특성 절연막
본 발명은 충돌 대전형 전자종이 표시소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 대전 입자에 사용되는 외첨 물질로 이루어진 절연막을 상부전극 및 하부전극 상부와 격벽 측면에 형성하여 대전입자의 대전특성이 변하는 것을 방지할 수 있는 충돌 대전형 전자종이 표시소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
디지털 페이퍼 디스플레이(Digital Paper Display)는 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 유기 전계발 광(Electro Luminescence)소자를 뒤이을 차세대 표시소자로 개발되고 있다. 특히 전자종이(Electronic Paper)는 수백만개의 구슬이 기름 구멍안에 뿌려져 있는 박형의 플라스틱과 같은 유연한 기판과 문자나 영상을 표시할 수 있도록 한 디스플레이 소자로서, 수백만번을 재생해 쓸 수 있으며 장래에 책, 신문, 잡지 등 기존의 인쇄매체를 대체할 재료로 기대된다.
전자종이 표시소자는 플렉서블(flexible)(또는 페이퍼) 디스플레이 구현의 핵심이 되는 소자이고, 도전성 물질에 전자기장을 가하여 운동성을 갖게 한다는 전기영동학(Electrophoresis)에 기초를 둔 것으로 박형의 플렉서블한 기판들 사이에 도전성을 가진 미립자들을 분포시킨 후 전자기장의 극성변화에 의한 미립자들(또는 대전 입자들)의 방향 배치 변화로 데이터를 표현한다.
도1은 종래 충돌 대전형 전자종이 표시소자에 대한 셀 구조를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 플라스틱 또는 유리 중 어느 하나로 형성된 상부 및 하부기판(7, 1)과, 상기 상부 및 하부기판(7, 1) 상에 소자의 구동 전압을 인가하고, 투명전극으로 형성된 상부 및 하부 전극(8, 2)과, 상기 상부 및 하부기판(7, 1) 간격을 일정하게 유지하고, 셀과 셀을 분리(isolation)시키는 격벽(4)과, 상기 두 전극(8, 2) 사이에 형성된 백색의 부(-) 대전 입자(6) 및 흑색의 정(+) 대전 입자(5)와 상기 상부전극(8) 및 하부전극(2) 상부에 형성되어 메모리 효과를 유지하기 위한 절연막(3, 9)으로 구성된다.
이러한 구성으로 이루어진 충돌 대전형 전자종이 표시소자는 상부 전극(8)과 하부 전극(2)에 충분한 전압이 인가되면 인가된 전극 극성에 따라 대전되는 대전 입자들이 각 전극으로 끌려간다. 예컨대, 백색 대전 입자(6)가 (-), 흑색 대전 입자(5)가 (+) 성질을 띄고, 상부 전극(8)에 (+) 전압, 하부 전극(2)에 (-) 전압이 인가되면, 백색 대전 입자(6)는 상부 전극(8)으로, 흑색 대전 입자(5)는 하부 전극(2)으로 이동되어 백색을 띄게 된다. 반대로 상부 전극(8)에 (-) 전압이 걸리게 되면, 흑색 대전 입자(5)가 상부 전극(8)으로 이동되어 검은색을 띄게 된다.
상기와 같이 구동 전압이 인가되어 이동한 대전 입자들은 대전된 성질을 계속 가지고 있기 때문에 추가적인 전압이 인가되지 않아도 마지막 상태를 그대로 유지한다. 즉, 충돌 대전형 전자종이의 특징인 메모리 효과를 가지게 된다.
이러한 메모리 효과를 유지하기 위해 종래에는 도1에 도시된 바와 같이, 대전 입자(5, 6)와 전극(2, 8) 사이에 절연막(3, 9)을 형성하여 대전 입자와 전극간의 접촉을 방지함으로써, 대전 입자들의 초기 대전 상태를 계속적으로 유지한다.
종래 메모리 효과를 유지하기 위한 절연막의 재료로는 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리프로필렌, SiO2 등이 있고, 절연막은 스핀코팅, 라미네이팅, 스퍼터링 등의 방법에 의해 형성되었다.
하지만, 종래 절연막은 대전된 입자의 대전 특성을 계속적으로 유지할 수는 있으나 대전 입자들이 서로 뭉치는 것을 방지하기 위해 대전 입자들 외곽에 사용되는 외첨제과 재료 특성이 서로 다르기 때문에 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다. 첫째, 입자 구동 시 입자와 절연막의 충돌로 인한 마찰대전량이 너무 커 메모리 효과가 입자 구동 전압을 초과하는 경우 잔상의 문제를 발생시킨다. 둘째, 첫째 경우와 반대로 입자 구동 시 입자와 절연막의 충돌로 인한 마찰대전량이 너무 작아 메모리 효과가 유지되지 않는 문제를 발생시킨다. 셋째, 기존의 절연막은 상부 전극 및 하부 전극 상부에만 형성되기 때문에 입자가 격벽 표면과 마찰 시에는 입자의 대전 특성이 달라질 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 대전 입자에 사용되는 외첨 물질로 이루어진 외첨특성 절연막을 상부 전극 및 하부 전극 상부와 격벽 측면에 형성함으로써, 입자 구동 시 마찰로 인해 발생하는 입자의 대전 상태 변화를 최소화하여 대전입자의 대전 상태를 일정하게 유지할 수 있는 충돌 대전형 전자종이 표시소자 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 충돌 대전형 전자종이 표시소자는 대전 입자에 사용되는 외첨 물질로 이루어진 외첨 특성 절연막이 표시셀 내에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 충돌 대전형 전자종이 표시소자 제조 방법은 하부기판 상에 하부 전극을 형성하고, 그 상부에 셀과 셀을 분리하기 위한 격벽을 형성하는 단계와; 상기 격벽의 측면과 하부 전극 상부에 외첨특성 절연막을 형성하고, 셀에 대전입자들을 주입하는 단계와; 상부기판 상에 상부 전극을 형성하고, 그 상부 전극 상부에 외첨특성 절연막을 형성하는 단계와; 상기 외첨특성 절연막이 형성된 상부 구조물과 격벽이 형성된 하부 구조물을 얼라인(align)시 켜 부착하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명 충돌 대전형 전자종이 표시소자 및 그 제조 방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
본 발명은 메모리 효과를 유지하고 소자에 주입된 대전 입자들이 격벽과 충돌하여 입자의 대전 특성이 변하는 것을 방지하기 위해 상부 전극 또는 하부 전극 또는 격벽 측면에 절연막을 형성하는 것을 그 요지로 한다.
또한, 상기 형성되는 절연막을 대전 입자에 사용되는 외첨제와 동일한 특성을 갖는 외첨 물질로 절연막을 형성하여 절연막과의 충돌에 의한 대전 입자의 마찰대전량을 일정하게 유지하는 역할을 한다.
도2는 본 발명 충돌 대전형 전자종이 표시소자에 대한 셀 구조를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 플라스틱 또는 유리 중 어느 하나로 형성된 상부 및 하부기판(7, 1)과, 상기 상부 및 하부기판(7, 1) 상에 소자의 구동 전압을 인가하고, 투명전극으로 형성된 상부 및 하부 전극(8, 2)과, 상기 상부 및 하부기판(7, 1) 간격을 일정하게 유지하고, 셀과 셀을 분리(isolation)시키는 격벽(4)과, 상기 두 전극(8, 2) 사이에 형성된 백색의 부(-) 대전 입자(6) 및 흑색의 정(+) 대전 입자(5)와 상기 상부전극(8) 및 하부전극(2) 상부와 격벽(4) 측면에 형성되어 메모리 효과를 유지하기 위한 외첨특성 절연막(10, 20)으로 구성된다.
상기 외첨특성 절연막(10, 20)은 상기 대전 입자들이 서로 뭉치는 것을 방지하기 위해 대전 입자에 사용되는 외첨제와 동일한 특성을 갖는 물질을 사용하는데, 그 외첨으로 사용되는 물질은 산화티탄, 카본블랙, 실리카 등이 사용된다.
상기 하부 전극(2) 상부 및 격벽(4) 측면에 외첨특성 절연막(10)을 형성하는 방법으로는 스핀코팅, 러빙(rubbing), 정전기 코팅, 외팅, 딥핑(dipping) 등의 방법에 의해 코팅된다.
그리고, 상기 외첨특성 절연막은 상부 전극 상부, 하부 전극 상부, 격벽 측면 중 한 곳에만 형성되거나 복합적으로 형성될 수 있는데, 이는 제품 생산업체에서 결정될 수 있으며, 상황에 따라 달라질 수 있다는 것은 자명하다.
그럼, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명 충돌 대전형 전자종이 표시 소자에 대한 제조과정을 도3을 참고하여 설명한다.
먼저, 유리 또는 플라스틱의 투명한 하부기판(1) 상에 ITO나 전도성 고분자의 투명 전극을 코팅하여 하부전극(2)을 형성하고, 상기 구조물 상부에 셀과 셀을 분리하기 위한 격벽(4)을 부착한다(도3a)
상기와 같이 형성된 격벽(4)의 상부 및 측면과 하부 전극(2) 상부에 대전 입자에 사용되는 외첨제, 즉, 산화티탄, 카본블랙, 실리카 등의 외첨 물질을 코팅하고, 격벽(4) 상부에 코팅된 외첨 물질을 제거하여 외첨특성 절연막(10)을 형성한다(도3b). 이때, 상기 외첨 물질을 코팅하는 방법으로는 스핀코팅, 러빙, 정전기 코팅, 외팅, 딥핑 등의 방법이 사용될 수 있고, 상기 격벽(4) 상부에 코팅된 외첨 물질을 제거하는 방법은 이 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에 있어서는 자명하기에 설명하지 않는다.
상기와 같이 형성된 격벽(4) 사이의 셀에 백색의 부(-) 대전 입자(6)와 흑색 의 정(+) 대전 입자(50)를 코로나 방전, 마찰대전 또는 레이저 프린터 등을 이용하여 주입시킨다(도3c).
그 다음, 상부기판(7) 상에 ITO나 전도성 고분자의 투명 전극을 코팅하여 상부전극(8)을 형성하고, 상기 상부 구조물 상부에 스핀코팅, 러빙, 정전기 코팅, 외팅, 딥핑 등의 방법을 이용하여 외첨특성 절연막(20)을 형성한다(도3d).
상기와 같이 외첨특성 절연막(20)이 형성된 상부 구조물을 셀쪽을 향하도록 하여 상기 형성된 하부 구조물의 격벽(4) 상부에 부착하여(도3e) 본 발명의 대전 충돌형 전자종이 표시소자가 만들어진다.
상기와 같은 과정을 통해 제조된 본 발명은 외첨특성 절연막이 표시셀 내, 즉, 상부 전극 상부, 하부 전극 상부, 격벽 측면에 형성되기 때문에 격벽 표면의 마찰에 의해 대전 입자의 대전 특성이 변화되는 것을 방지할 수 있고, 대전 입자에 사용되는 외첨제와 동일한 물질로 절연막을 형성하여 마찰대전량의 변화를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 대전 입자에 사용되는 외첨 물질로 이루어진 외첨특성 절연막을 상부 전극 및 하부 전극 상부와 격벽 측면에 형성함으로써, 입자 구동 시 마찰로 인해 발생하는 입자의 대전 상태 변화를 최소화하여 대전입자의 대전 상태를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 대전 입자에 사용되는 외첨 물질로 이루어진 외첨특성 절연막이 표시셀 내에 형성된 것을 특징으로 하는 충돌 대전형 전자종이 표시소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외첨특성 절연막은 구동 전압이 인가되는 상부 전극에 형성된 것을 특징으로 하는 충돌 대전형 전자종이 표시소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 외첨특성 절연막은 구동 전압이 인가되는 하부 전극에 형성된 것을 특징으로 하는 충돌 대전형 전자종이 표시소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 외첨특성 절연막은 상부기판과 하부기판의 간격을 일정하게 유지하는 격벽 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 충돌 대전형 전자종이 표시소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 외첨특성 절연막에 사용되는 외첨물질은 산화티탄, 카본블랙, 실리카 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 충돌 대전형 전자종이 표시소자.
  6. 하부기판 상에 하부 전극을 형성하고, 그 상부에 셀과 셀을 분리하기 위한 격벽을 형성하는 단계와;
    상기 격벽의 측면과 하부 전극 상부에 외첨특성 절연막을 형성하고, 셀에 대전입자들을 주입하는 단계와;
    상부기판 상에 상부 전극을 형성하고, 그 상부 전극 상부에 외첨특성 절연막을 형성하는 단계와;
    상기 외첨특성 절연막이 형성된 상부 구조물과 격벽이 형성된 하부 구조물을 얼라인(align)시켜 부착하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 충돌 대전형 전자종이 표시소자 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 외첨특성 절연막은 외팅 또는 딥핑에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 충돌 대전형 전자종이 표시소자 제조 방법.
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