KR100710995B1 - 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 기판 위에 하부전극 또는 상부전극이 형성되고, 상기 하부전극 또는 상부전극 위에 화소공간을 구별하기 위한 격벽이 형성된 기판 구조물을 준비하는 단계; 상기 격벽의 상면에 대응되도록 금속 메쉬 전극을 위치시키는 단계; 및 입자에 전계를 가하고, 상기 전계를 가한 입자를 상기 금속 메쉬 전극을 통하여 화소공간으로 주입하는 입자 주입 단계;를 포함하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법에 의하는 경우, 격벽 사이에 형성되는 전계의 크기를 줄일 수 있기 때문에 입자 주입시 발생하는 역-이온화(back-ionization) 현상을 제거할 수 있고, 이에 따라 더욱 용이하게 입자를 화소공간으로 주입할 수 있는 효과가 있다.

전자종이, 입자 주입방법, 금속 메쉬 전극

Description

금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법{Manufacturing Method of Electronic Paper Display Device Using Metal Mesh Electrode}

도 1은 종래 기술에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 셀 구조를 도시한 단면도이고,

도 2와 도 3은 종래 기술에 따라 전자종이 디스플레이 장치에 스프레이 도포방법으로 입자를 주입하는 방법을 나타내는 일 예시도 및 단면도이고,

도 4는 종래 기술에 따라 전자종이 디스플레이 장치에 정전도장 방법으로 입자를 주입하는 방법을 나타내는 일 단면도이고,

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 전자종이 디스플레이 장치의 격벽 위쪽에 금속 메쉬 전극이 위치한 상태를 나타내는 단면 상태도이고,

도 6은 종래 기술에 따라 전자종이 디스플레이 장치에 정전도장 방법으로 입자를 주입하는 경우 발생하는 역-이온화(back-ionization) 현상을 나타내는 모식도이고,

도 7은 종래 기술에 따라 금속 메쉬 전극이 없는 경우 격벽 사이에 발생하는 전계의 크기를 나타내는 그래프이고,

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 금속 메쉬 전극이 있는 경우 격벽 사이에 발생하는 전계의 크기를 나타내는 그래프이다.

도 9는 도 5의 금속 메쉬 전극에 전계를 인가할 수 있는 수단이 부가된 상태를 나타내는 단면 상태도이고,

도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 -40V가 인가된 금속 메쉬 전극이 있는 경우 격벽 사이에 발생하는 전계의 크기를 나타내는 그래프이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1: 기판 2: 전극

3: 금속 메쉬 전극 4: 격벽

5: 입자 6: 전계 입력 수단

본 발명은 전자종이 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 금속 메쉬 전극을 이용하여 입자를 주입하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 격벽의 상면에 대응되도록 금속 메쉬 전극을 위치시키고, 입자에 전계를 가한 뒤 상기 금속 메쉬 전극을 통하여 화소공간으로 입자를 주입하는 것을 특징으로 한다.

종래부터 액정(LCD)을 대신하는 화상표시장치로서 전기영동 방식, 일렉트로크로믹 방식, 서멀 방식, 2 색 입자 회전방식 등의 기술을 사용한 플렉서블 디스플레이 장치가 제안되어 있다. 이러한 플렉서블 디스플레이 장치는 종이나 플라스틱과 같은 얇고 구부리기 쉬운 베이스 필름(Base Film)에 투명전도막을 입혀 전기영동 부유입자(Electrophoretic Suspension)을 구동하는 반사형 디스플레이로서, 액정표시장치, 플라즈마 디스플레이 패널, 유기 전계발광 소자를 뒤이을 차세대 전자종이(Electric Paper)로서 각광받을 것으로 기대되는 장치이다.

이와 같은 전자종이는 수백만개의 구슬이 기름 구멍 안에 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. 특히, 전자종이 디스플레이 장치는 LCD에 비하여 통상의 인쇄물에 가까운 넓은 시야각이 얻어지고, 소비전력이 작으며, 메모리 기능을 갖고 있는 등의 장점으로부터 차세대의 저렴한 화상표시장치에 사용할 수 있는 기술로 여겨져, 휴대단말용 화상표시, 전자페이퍼 등으로의 전개가 기대되고 있다.

전자종이 디스플레이 장치는 플렉서블(flexible) 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 미립자들의 방향 배치 변화로 데이터를 표현한다.

도 1은 전기영동 현상을 이용하는 종래의 충돌 대전형 전자종이 디스플레이 장치의 셀 구조를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 그 구조는 플라스틱 또는 유리 중 어느 하나로 형성된 상부 및 하부기판(70, 10)과, 상기 상부 및 하부기판 상에 소자의 구동 전압을 인가하도록 투명전극(ITO)으로 형성된 상부 및 하부전극(80, 20)과, 상기 상부 및 하부 전극에 선택적으로 코팅된 상부 및 하부절연층(90, 30)과, 셀과 셀을 분리 시키는 격벽(40)과, 상기 두 전극 사이에 존재하여 백색의 정(+)대전입자(50)와 흑색의 부(-)대전입자(60)로 구성된다.

상기와 같은 구조로 이루어진 전자종이 디스플레이 장치는 상부전극(80)과 하부전극(20)에 충분한 전압이 인가되면 인가된 전극 극성에 따라 대전되는 대전입자들(50, 60)이 각 전극으로 끌려간다. 예컨대, 상부전극(80)에 -전압을 인가하고 하부전극(20)에 +전압을 인가하면 쿨롱력에 의해 정(+)대전된 백색 대전입자(50)는 상부기판(70)쪽으로 이동하고, 부대전된 흑색 대전입자(60)는 하부기판(10)쪽으로 이동한다. 상부기판(70)쪽에 백색 대전입자(50)가 위치하고 있으므로, 외부에서 관찰하는 경우 백색으로 보이게 된다. 반대로, 상부전극(80)에 +전압을 인가하고 하부전극(20)에 -전압을 인가하면 부대전된 흑색 대전입자(60)는 상부기판(70)쪽으로 이동하고, 정대전된 백색 대전입자(50)는 하부기판(10)쪽으로 이동하여 흑색으 로 표시되게 된다. 따라서, 처음에 모든 셀이 백색으로 보이도록 전압을 가한 후, 원하는 셀만 반대 전압을 가해 흑색으로 보이도록 하는 것으로 그림이나 문자 등을 표현할 수 있게 되는 것이다.

도 2 내지 도 4는 종래 충돌 대전형 전자종이 디스플레이 장치에 대전입자를 주입하는 일반적인 방법을 나타내는 것이다. 도시된 바와 같이, 스프레이 도포방법(도 2 및 도 3)에 의한 주입방법과 정전도장법(도 4)에 의한 주입방법으로 입자가 셀 내에 주입되는 것을 알 수 있다.

도 2와 도 3에 나타난 스프레이 도포방법은 가장 보편화된 입자 주입방법으로 노즐(100)에서 흑색 대전입자(60)와 백색 대전입자(50)를 함께 분사하여 셀 내에 주입하는 방법이다. 하지만, 이 방법은 노즐(100)에서 분산되는 폭에 한계가 있어서 대전입자들(50, 60)이 응집(agglomeration)하고, 이로 인해 각각의 셀에 일정한 양의 대전입자들(50, 60)을 주입하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 노즐(100)에서 분사된 대전입자들(50, 60)은 격벽(40) 상부에 잔류하여 적층될 수 있는데, 이 경우 접착제나 마스크를 이용하여 격벽(40) 상부에 위치한 대전입자들(50, 60)을 제거해야 하는 별도의 과정이 필요하였다.

대전입자를 셀 내에 주입하는 다른 방법은 도 4에 나타난 바와 같이, 노즐(100) 앞단에 코로나 방전기(110)를 장착함으로써 분사되는 대전입자들(50, 60)이 격벽(40) 내부에 쉽게 도달할 수 있도록 하는 것이다. 이것은 코로나 방전을 이용하여 음으로 대전시킨 대전입자들(50, 60)을 분사하여 상기 격벽(40)으로 구분된 셀 공간 상에 주입한다. 이때, 하부전극(20)에 양전압을 인가하거나 기판 하부에 양전계를 가할 수 있는 수단을 부가하여 분사되는 대전입자들(50, 60)을 쉽게 끌어 들일 수도 있다. 그러나, 이 경우에도 전기적으로 대전된 입자들을 계속해서 주입할 경우 역-이온화현상(back-ionization)이 발생하기 때문에 입자의 주입량을 제어하는데는 한계가 있고, 대면적으로 패널을 구현하고자 할 경우 픽셀 및 격벽의 크기가 커지게 되면 중앙에만 집중되어 입자의 도포가 불균일해지는 문제점이 있다.

따라서, 종래 대전 충돌형 전자종이 디스플레이 장치는 상기와 같은 방법에 의해 셀내에 대전입자가 주입되기 때문에, 주입할 수 있는 입자의 양에는 한계가 있고, 주입된 정,부 대전입자의 양이 균일하지 않으며, 이러한 불규칙한 입자도포로 인해 구동시 화면상에 얼룩이나 스팟(spot)등이 발생하여 화질을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 대전입자들이 응집하지 않으면서 분산될 수 있도록 하여 격벽 상부에 적층되는 양을 줄이고, 셀에 충전되는 대전입자량을 제어하며, 이로 인해 소자의 디스플레이 품질과 수명을 향상시킬 수 있는 입자 주입방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위하여 본 발명은 격벽의 상면에 대응되도록 금속 메쉬 전극을 위치시키고, 입자에 전계를 가한 뒤 상기 금속 메쉬 전극을 통하여 화소공간으로 입자를 주입시킴으로서, 상기 입자를 상부 또는 하부 구조물의 화소공간에 충전시키는 전자종이 디스플레이 장치의 입자 주입방법을 구현하고자 한다. 이와 같은 본 발명에 의하여, 종래의 코로나 방전기를 이용하는 정전도장 방법을 그대로 이용하면서도, 격벽 사이에 형성되는 전계의 크기를 줄임으로서, 입자 주입시 발생하는 역-이온화(back-ionization) 현상을 제거하여 더욱 용이하게 입자를 화소공간으로 주입하고자 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법은 기판 위에 하부전극 또는 상부전극이 형성되고, 상기 하부전극 또는 상부전극 위에 화소공간을 구별하기 위한 격벽이 형성된 기판 구조물을 준비하는 단계; 상기 격벽의 상면에 대응되도록 금속 메쉬 전극을 위치시키는 단계; 및 입자에 전계를 가하고, 상기 전계를 가한 입자를 상기 금속 메쉬 전극을 통하여 화소공간으로 주입하는 입자 주입 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 격벽의 상면에 대응되도록 위치한 금속 메쉬 전극 사이에는 3 V/㎛ 이하의 전계가 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법이 가능하고, 상기 하부전극 또는 상부전극은 대지에 접지(earth)된 것을 특징으로 할 수도 있다.

그리고, 본 발명은 종래의 정전도장 방법을 그대로 이용할 수 있는 것을 특징으로 하는바, 상기 입자에 전계를 가하는 것은 코로나 방전에 의하는 것일 수 있다. 상기 금속 메쉬 전극으로서 바람직한 것은 스테인레스강(stainless steel)으로 이루어진 금속 메쉬 전극이 적합하고, 상기 금속 메쉬 전극은 10㎛ 내지 30㎛ 범위 내의 두께를 가진 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 상기 금속 메쉬 전극에 전계를 가하는 것이다. 더욱 상세하게는 기판 위에 하부전극 또는 상부전극이 형성되고, 상기 하부전극 또는 상부전극 위에 화소공간을 구별하기 위한 격벽이 형성된 기판 구조물을 준비하는 단계; 상기 격벽의 상면에 대응되도록 금속 메쉬 전극을 위치시키는 단계; 및 상기 금속 메쉬 전극에 전계를 가하고, 상기 전계와 같은 방향의 전계를 가한 입자를 상기 금속 메쉬 전극을 통하여 화소공간으로 주입하는 입자 주입 단계;를 포함하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법이다.

여기서, 상기 금속 메쉬 전극에 0V 내지 -100V 범위 내의 전계를 가하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 상기 금속 메쉬 전극에 -40V 의 전 계를 가하는 것이 적합하다.

이와 더불어, 상기와 같은 본 발명에 있어서, 상기 기판 구조물은 상기 하부전극 또는 상부전극에 각각 내접하는 하부절연층 또는 상부절연층을 더 포함하여 이루어지는 것일 수 있고, 본 발명에서 사용되는 상기 입자는 대전 가능하거나 또는 대전된 건식입자인 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법이 가능하다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참고로 하여 구체적으로 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 전자종이 디스플레이 장치의 격벽 위쪽에 금속 메쉬 전극이 위치한 상태를 나타내는 단면 상태도이다. 여기에 도시된 바와 같이, 본 발명은 격벽(4) 사이를 통하여 화소공간으로 입자(5)를 주입하는 방법에 있어서, 상기 격벽(4)의 상면에 대응되도록 금속 메쉬 전극(3)을 위치시키고, 입자(5)가 상기 금속 메쉬 전극(3)을 지나서 화소공간으로 주입되는 것을 특징으로 한다.

이를 위한 본 발명은 먼저, 기판(1) 위에 하부전극 또는 상부전극(2)이 형성되고, 상기 하부전극 또는 상부전극(2) 위에 화소공간을 구별하기 위한 격벽(4)이 형성된 기판 구조물을 준비하는 단계를 거친다. 여기서, 기판 구조물이라 함은 하부기판 또는 상부기판(1)으로 특별히 제한되지 않으며, 기판(1) 위에 형성될 수 있는 전극(2) 나아가 절연층(도시하지 않음)을 포함하는 개념이다.

본 발명에 따른 전자종이에 있어서, 상기 기판(1) 구체적으로는 상부기판 또는 하부기판(1)은 전자종이 외측에서 화상 표시용 입자(5)의 색을 확인할 수 있는 투명 기판이고, 가시광의 투과율이 높고 내열성이 좋은 재료가 적합하다. 기판(1) 재료를 예시하면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트 등의 폴리머 시트나 유리, 석영 등의 무기 시트를 들 수 있다.

그리고, 상기 기판(1)에는 하부전극 또는 상부전극(2)이 형성된다. 이때의 전극(2)은, 투명하고 패턴 형성이 가능한 도전성 재료로 형성되며, 예시하면 산화인듐, 알루미늄 등의 금속류, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 등의 도전성 고분자류를 들 수 있고, 진공증착, 도포 등의 형성수법을 예시할 수 있다. 기판(1)에 전극(2)을 형성하지 않는 경우에는, 기판 외부 표면에 정전잠상을 형성하여 그 정전잠상에 따라 발생하는 전계로 소정 특성으로 대전된 착색된 분류체를 기판으로 끌어당기거나 또는 반발시킴으로써, 정전잠상에 대응하여 배열된 분류체를 투명한 기판을 통해 표시장치 외측에서 볼 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자종이에서는 화상 표시용 입자(5)의 기판(1)에 평행 방향으로의 이동을 저지하기 위해 대향하는 기판을 연결하는 격벽(4)을 형성하고, 이를 통해 표시부를 복수의 표시 셀에 의해 구성하는 것이 바람직하다. 격벽(4)의 형상은 표시에 관한 분류체의 사이즈에 의해 적절히 최적 설정되며 일률적으로 한정되지는 않는다.

상술한 바와 같이, 기판 위에 전극과 격벽이 형성된 기판 구조물을 준비한 후에는, 도 5에 나타난 바와 같이 상기 격벽(4)의 상면에 대응되도록 금속 메쉬 전극(3)을 위치시키는 단계를 거친다. 이와 같은 금속 메쉬 전극(3)은 본 발명의 가장 중요한 특성으로, 이를 통해 주입되는 입자(5)를 화소공간으로 좀 더 용이하고 균일하게 주입하기 위한 것이다.

여기서, 본 발명에 따른 금속 메쉬 전극(3)이라 함은 격벽(4)의 상면에 대응되도록 위치하는 금속 구조물을 말한다. 금속 "메쉬" 전극이라는 것은 전자종이에 있어서 전극 사이에 위치하는 격벽 구조가 다수의 셀을 형성하기 위하여 그물망 구조를 가지므로, 이에 따라 상기 격벽 구조와 동일한 형태의 구조물로 제작되는 것이 바람직하므로 메쉬(mesh) 전극이라고 한 것이다. 즉, 본 발명에 따른 상기 금속 메쉬 전극은 수개의 화소공간 각각의 셀을 기준으로 한다면 다수의 금속 메쉬 전극이 되는 것이고, 제작과정의 관점에서 격벽이 다수의 셀을 가지는 하나의 그물망 구조라 는 점에서는 본 발명에 따른 금속 메쉬 전극 구조물도 상기와 같이 그물망 구조를 갖는다는 것이다.

이러한 본 발명에서는 사용되는 상기 금속 메쉬 금속(3)은 어느 특정의 금속 성분으로 제한되는 것은 아니지만, 전기전도도와 전계형성 능력의 관점에서 스테인레스강 재질의 금속 전극이 바람직하다. 이러한 스테인레스강 재질의 금속 메쉬 전극 구조물은 계속해서 재사용할 수도 있고, 재료 손실을 최소화할 수 있다는 장점도 있다. 이하에서는 이러한 금속 메쉬 전극을 이용하는 본 발명의 특징을 종래의 금속 메쉬 전극이 없는 경우와 비교하여 상세하게 설명한다.

종래 기술에 따라 도 2와 도 3에 나타난 바와 같은 스프레이 방법에 의하는 경우에는, 단순히 공기의 힘으로만 입자(50, 60)를 각 화소에 주입하기 때문에, 불려들어가는 공기에 의해 입자(50, 60)가 다시 튀어나올 수 있는 등의 문제점이 있다. 또한, 도 4에 나타난 바와 같이 전기적 힘을 함께 이용하는 코로나 방전(110)에 의하는 경우에도 전기적으로 대전된 입자(50, 60)들을 계속해서 주입하면 도 6에 나타난 바와 같이 역-이온화현상(back-ionization)이 나타나기 때문에 입자를 두껍게 여러층으로 주입하지 못한다. 그리하여, 입자는 시편 전체에 걸쳐 균일하게 주입되지 못하고, 또한 격벽의 형상에 따른 기하적인 형상의 효과도 있기 때문에 대비비가 떨어지고 불균일한 색깔을 띠게 된다.

여기서, 상기 역-이온화현상을 상세하게 살펴보면 다음과 같다. 도 4의 종래의 입자 주입 장치 개략도에서 보는 바와 같이 강한 전계를 인가하여 코로나를 발생시키면, 이때 공기분자들은 이온화되고 그 영역을 입자들이 지나가면서 이온화된 공기 분자들이 입자에 달라붙으며, 이와 같이 대전된 입자들이 전기적인 힘에 이끌려 기판(10)의 전극(20)에 달라붙도록 되어있다. 예를 들어 코로나 건에 음의 전계를 가하면 상대적으로 기판(10)은 양으로 작용하여 음으로 이온화된 공기 분자들이 달라붙은 입자들은 기판쪽으로 이끌려 기판(10) 전극(20)에 있는 화소공간 영역으로 주입되는 것이다.

그러나, 계속해서 기판에 달라붙는 음의 전하를 띠는 입자들은 도 6에 나타난 바와 같이 다음에 따라오는 음의 입자와 같은 전하를 가지기 때문에 서로 밀치게 되는데, 이것이 바로 역-이온화현상이다. 또한, 쌓인 전압이 공기의 절연 전압인 3 MV/cm²이상이 되면 공기가 절연 파괴가 되므로 쌓인 입자들 주위가 터져 입자 주입이 제대로 되지 못하는 문제점이 발생한다. 이에 따라 도 6에 나타낸 바와 같이 입자가 격벽 위에 묻기도 하고 화소공간 내에 제대로 들어가지 않는 문제도 있다.

이를 해결하기 위한 본 발명은 종래 주입 방법의 문제점인 역-이온화현상을 방지하기 위하여, 금속 메쉬 전극을 사용함으로써 상기 입자가 주입되는 격벽 사이의 전계를 감소시키는 것이다. 이렇게 격벽 사이에 존재하는 전계의 크기를 작게 함으 로서 입자 주입을 용이하고, 균일한 주입이 되도록 하는 것이다. 나아가, 이렇게 함으로서 본 발명은 스편 전체에 걸쳐 균일하고 높은 대비비를 갖게 하는 방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 금속 메쉬 전극을 상기 격벽의 상면에 대응되도록 위치시킨 다음에, 입자에 전계를 가하고, 상기 전계를 가한 입자를 상기 금속 메쉬 전극을 통하여 화소공간으로 주입하는 입자 주입 단계를 거치면, 상기 입자가 주입되는 격벽 사이의 전계를 감소시킬 수 있는 것이다.

도 7은 종래 기술에 따라 금속 메쉬 전극이 없는 경우 격벽 사이에 발생하는 전계의 크기를 나타내는 그래프이다. 여기에 도시된 바와 같이, 금속 메쉬 전극이 없는 종래 기술의 경우 즉, 역-이온화현상에 의한 입자 주입이 잘 되질 않는 경우로서, 전계= 3 V/㎛ line이 격벽 사이 공간에 집중되어 있음을 알 수 있다. 따라서 음으로 대전된 입자들은 상기 전계에 의해 화소공간으로 주입되는 것이 방해를 받는 것이다.

이와 비교하여, 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 금속 메쉬 전극이 있는 경우 격벽 사이에 발생하는 전계의 크기를 나타내는 그래프이다. 여기에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전계해석의 결과로써 금속메쉬가 있을 경우 도 7의 금속메쉬 전극이 없을 경우보다 격벽 사이의 공간에 존재하는 전계가 현저히 약해졌음 을 확인할 수 있다. 이 경우 격벽 사이의 전계 분포는 전계 = 3 V/㎛ line이 격벽과 본 발명에 따른 금속 메쉬 전극 위로 올라갔으며 전계= 1 V/㎛ line이 격벽 사이에 있다. 즉, 입자가 주입되는 격벽 사이 공간에 분포하는 전계의 크기는 금속 메쉬 전극이 없을 경우보다 약 1/3 정도로 작아졌다.

따라서, 같은 코로나 방전 전계로 입자를 주입한다고 가정하면, 약 3배 이상 입자 주입량이 많아 짐을 예상할 수 있다. 입자가 화소공간으로 주입되는 것은 격벽 사이에 존재하는 전계의 크기가 가장 중요한 영향을 미치기 때문에, 상기 격벽의 윗부분으로 3 V/㎛ line의 전계가 형성되었다는 것은 큰 물리적 의미를 가지지 못한다. 즉, 본 발명에 따라 상기 격벽 상면에 대응되도록 위치한 금속 메쉬 전극 사이에는 3 V/㎛ 이하의 전계가 형성되는 것을 본 발명의 다른 특징으로 할 수 있다.

그리고, 본 발명은 입자에 전계를 가하고, 상기 전계를 가한 입자를 본 발명에 따른 금속 메쉬 전극을 통하여 화소공간으로 주입하는 것을 특징으로 하는바, 상기 입자에 전계를 가하는 것은 종래의 정전도장 방법을 그대로 활용하는 경우 코로나 방전에 의할 수도 있다. 여기서, 코로나 방전이라 함은 기체 속 방전의 한 형태로서, 2개의 전극사이에 높은 전압을 가하면, 불꽃을 발하기 이전에 전기장의 강한 부분만이 발광하여 전도성을 갖는 현상을 말한다.

코로나 방전에 의하여, 공기를 이온화 시키고, 이에 따라 상술한 바와 같이 입자가 대전되도록 한 뒤, 이렇게 대전된 입자가 바로 본 발명에 따른 금속 메쉬 전극을 통하여 격벽 사이로 주입되면서 화소공간에 채워지게 되는 것이다. 이 경우, 입자에 코로나 방전을 이용하여 전계를 가하게 되면 상대적으로 입자가 주입되는 화소공간의 전극 또는 전극이 형성된 기판은 입자와 반대의 극성을 가지게 되고, 입자는 더욱 용이하게 주입될 수 있다. 이와 같이 본 발명은 종래의 기술 방법을 일부 활용하여 적용할 수 있는 발명이면서 그 효과는 현저히 우수한 발명인 것이다.

또한, 본 발명은 대전된 입자를 전계가 형성된 격벽 사이 공간을 통하여 더욱 용이하게 화소공간으로 주입시키기 위한 것으로, 대전된 입자는 화소공간 영역, 즉 전극이 형성되어 있는 기판 영역으로 주입되어 쌓이게 된다. 예를 들어, 입자가 (-)극성을 띠면서 화소공간으로 주입되는 경우, (-)극성을 띠는 입자는 화소공간 영역에 쌓이게 되며, 이렇게 쌓일수록 화소공간 영역은 주입되는 입자와 동일한 극성인 (-) 성질을 띠게 되고, 뒤에 있는 전극 또는 전극이 형성된 기판의 전계에 의해 입자는 영향을 받을 수 있다.

이에 본 발명의 다른 실시형태는 이와 같이 전극 또는 전극이 형성된 기판의 영향을 최소화하기 위하여, 하부전극 또는 상부전극을 접지 또는 어스(earth)시킨 것을 특징으로 할 수 있다. 이러한 접지는 기기의 전위를 대지와 동일한 전위로 유지하고 또 대지를 전기회로의 일부로서 이용하기 위해서이다. 접지에는 저항값을 작게 하면 유효하므로 저항이 작은 도선으로 대지에 잇는 것이 바람직하다. 이로 말미 암아 대전도체의 전위는 대지와 상등하게 0이 되므로 기기에 닿아도 감전되지 않을 뿐만 아니라, 다른 조건이나 환경의 영향없이 본 발명에 따른 금속 메쉬 전극에 의해 격벽 사이에 형성되는 전계의 크기를 원하는대로 제어할 수 있는 것이다.

나아가, 본 발명의 다른 바람직한 실시형태는 상기 금속 메쉬 전극이 10㎛ 내지 30㎛ 범위 내의 두께를 가지는 것이다. 금속 메쉬 전극의 두께가 10㎛ 이하인 경우 금속 메쉬 전극에 의해 변화되는 전계의 효과가 미비하고, 그 두께가 30㎛ 이상인 경우 입자가 격벽 사이를 통과하여 용이하게 화소공간 영역으로 주입될 수 없기 때문이다.

더불어, 이러한 본 발명에 따른 금속 메쉬 전극은 격벽 상면에 대응되도록 위치하는 것을 특징으로 하는바, 상기 금속 메쉬 전극은 격벽 상면에 맞닿도록 붙어서 위치하는 것도 가능하며, 상기 격벽과 일정크기만큼의 간격을 두고 떨어져 위치하는 것도 가능하다.

떨어져 위치하는 경우에는 상기 금속 메쉬 전극과 격벽 사이 공간으로 입자가 들어가지 않도록 하는 만큼의 간격이 바람직하며, 이러한 금속 메쉬 전극의 폭은 격벽의 상면과 일치하는 것이 바람직하다. 물리적으로 금속 메쉬 전극이 격벽의 상면을 막고 있기 때문에, 격벽의 상면으로는 입자가 주입되지 않을 것이다. 이에 따라 대전되어 쌓여있는 입자에 의해 발생하는 역-이온화현상 등의 문제점을 줄일 수 있으며, 계속적인 입자 주입이 가능하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태는 상기 금속 메쉬 전극에 전계를 가하는 것이다. 즉, 도 9에 나타난 바와 같이, 전계 입력 수단(6)에 의해, 입자(5)에 가한 전계와 동일한 극성을 띠는 전계를 본 발명에 따른 금속 메쉬 전극(3)에도 인가하는 것이다. 더욱 상세하게는 기판 위에 하부전극 또는 상부전극이 형성되고, 상기 하부전극 또는 상부전극 위에 화소공간을 구별하기 위한 격벽이 형성된 기판 구조물을 준비하는 단계; 상기 격벽의 상면에 대응되도록 금속 메쉬 전극을 위치시키는 단계; 및 상기 금속 메쉬 전극에 전계를 가하고, 상기 전계와 같은 방향의 전계를 가한 입자를 상기 금속 메쉬 전극을 통하여 화소공간으로 주입하는 입자 주입 단계;를 포함하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법이다.

이와 같이, 대전되는 입자들의 전하와 같은 방향을 갖는 전계를 금속 메쉬 전극에 형성시키면, 대전된 입자들은 상기 금속 메쉬 전극에 묻지 않고 바로 격벽 사이 공간으로 유도되기 때문에, 상기 금속 메쉬 전극에 전계가 형성되지 않은 경우보다 현저히 우수하게 화소공간으로 입자가 주입될 수 있고, 전자종이 소자는 높은 대비비를 이룰 수 있다.

이렇게 상기한 금속 메쉬 전극에 전계를 형성하기 위해서는 전류 또는 전압을 인가 하는 것도 가능하고, 기타 다른 자기장이나 전기장에 의해 전계를 유도하는 것도 가능하다. 바람직하게는 상기 금속 메쉬 전극에 전압을 인가할 수 있고, 본 발명에 따른 상기 금속 메쉬 전극에 가해야 하는 전압의 크기는 전계해석 시뮬레이션을 통하여 계산할 수도 있다.

이러한 전계해석의 결과, 상기 금속 메쉬 전극에 0V 내지 -100V 범위 내의 전압을 가하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 상기 금속 메쉬 전극에 -40V 의 전압을 가하는 것이 적합하다.

금속 메쉬 전극에 -40V정도의 전압이 걸렸을 경우, 전압을 걸지 않은 경우 또는 하부전극 또는 상부전극을 접지시켰을 경우보다 용이하게 입자를 주입할 수 있음을 확인하였다. 이를 도 10에 나타내었고, 도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 -40V가 인가된 금속 메쉬 전극이 있는 경우 격벽 사이에 발생하는 전계의 크기를 나타내는 그래프이다.

여기에 도시된 바와 같이, 금속 메쉬 전극에 -40V정도의 전압을 걸면 접지를 했을 때와 마찬가지의 결과로, 격벽 사이에 형성되는 전계의 크기는 금속 메쉬 전극을 사용하지 않은 경우보다 현저히 줄어들었음을 확인할 수 있다. 그리고, 전압을 인가하지 않은 도 8과 비교해서는 격벽 사이 공간의 전계 차이는 크지 않음을 알 수 있으며, 단지 차이점은 전계= 3 V/㎛ line이 훨씬 위쪽으로 올라갔다는 것이다. 그러나, 이 또한 격벽사이의 공간의 전계가 입자 주입의 용이성에 중요한 영향을 미치기 때문에, 격벽의 한참 위쪽에 형성되는 전계의 크기는 물리적으로 큰 의미가 없다.

이상의 결과로 볼때, 본 발명에 따라 격벽의 상면에 대응되도록 금속 메쉬 전극을 설치함으로써 훨씬 입자 주입이 용이해 짐을 알 수 있고, 이로 인애 전 화소 면적에 걸쳐 균일한 입자 도포가 가능해 결국은 높은 콘트라스트를 얻는 것이 가능하다.

한편, 상기와 같은 본 발명에 있어서, 상기 기판 구조물은 상기 하부전극 또는 상부전극에 각각 내접하는 하부절연층 또는 상부절연층을 더 포함하여 이루어지는 것일 수 있고, 본 발명에서 사용되는 상기 입자는 대전 가능하거나 또는 대전된 건식입자인 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법이 가능하다.

구체적으로, 본 발명에 따른 상기 하부전극 또는 상부전극에는 하부절연층 또는 상부절연층이 더 형성될 수 있다. 상기 하부절연층 또는 상부절연층은 전기영동 입자가 전극에 붙어 방전되는 것을 방지하기 위해 형성될 수 있는 것이다. 하부전극 또는 상부전극 상에 적용되는 하부절연층 또는 상부절연층은 생략되어도 구동에는 문제가 없으나, 대전된 입자들이 전극에 밀착되면서 전자 이동이 발생하게 되면 메 모리 효과가 감소되어 새로운 전원 인가없이 영상을 오랫동안 보존하기 어려울 수 있으므로 적용되는 것이 바람직하다.

더불어서, 본 발명에 따른 상기 화상 표시용 입자는 대전 가능하거나 또는 대전 된 건식입자인 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 전자종이에서 입자는 화상표현을 위한 것으로, 본 발명의 기술분야에서 화상표현을 위해 이용되는 화상 표시용 입자는 모두 사용될 수 있다. 이 중에서도 건식 입자가 바람직하게 선택될 수 있다. 색 및 대전특성이 다른 전기영동 입자들이 선택될 수 있으며, 흑백을 표시하기 위해서는 흑색입자로 카본블랙, 백색입자로 티타늄옥사이드를 사용하는 것이 바람직하다. 대전 된 입자를 주입할 수도 있고, 입자 도포시에 코로나 방전을 이용하여 대전시키면서 도포할 수도 있다. 이와 같은 본 발명은 바람직하기로는, 대전되지 않은 입자를 주입한 후에 상하판 전극에 전압을 인가하고, 입자들을 서로 충돌시켜 그 충돌에 따른 전하를 띠게 하여 전기영동 입자를 형성하는 건식방식의 충돌대전형 전기영동 입자를 가진 전자종이 디스플레이 장치에 적합하다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 격벽의 상면에 대응되도록 금속 메쉬 전극을 위치시키고, 입자에 전계를 가한 뒤 상기 금속 메쉬 전극을 통하여 화소공간으로 입자를 주입하는 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법을 제공할 수 있다. 이와 같은 본 발명에 의하는 경우, 격벽 사이에 형성되는 전계의 크기를 줄일 수 있기 때문에 입자 주입시 발생하는 역-이온화(back-ionization) 현상을 제거할 수 있고, 이에 따라 더욱 용이하게 입자를 화소공간으로 주입할 수 있는 효과가 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 입자 주입방법에 의하는 경우, 종래의 코로나 방전기를 이용하는 정전도장 방법을 그대로 이용할 수 있으면서도 화소공간에 주입되는 입자의 양을 용이하게 제어할 수 있다. 그리고, 입자들이 응집하지 않으면서 넓은 범위에 고르게 분산될 수 있도록 하여 격벽 상부에 적층되는 양을 줄이고, 대전입자의 양을 각 셀에 균일하게 충전시킬 수 있다. 또한, 불규칙한 입자도포로 인해 구동시 화면상에 얼룩이나 스팟(spot)등이 발생하여 화질을 저하시키는 문제점을 해결였고, 이로 인해 소자의 디스플레이 품질과 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 기판 위에 하부전극 또는 상부전극이 형성되고, 상기 하부전극 또는 상부전극 위에 화소공간을 구별하기 위한 격벽이 형성된 기판 구조물을 준비하는 단계;

   상기 격벽의 상면에 대응되도록 금속 메쉬 전극을 위치시키는 단계; 및

   입자에 전계를 가하고, 상기 전계를 가한 입자를 상기 금속 메쉬 전극을 통하여 화소공간으로 주입하는 입자 주입 단계;를 포함하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 격벽의 상면에 대응되도록 위치한 금속 메쉬 전극 사이에는 3 V/㎛ 이하의 전계가 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 하부전극 또는 상부전극은 대지에 접지(earth)된 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 입자에 전계를 가하는 것은 코로나 방전에 의하는 것 을 특징으로 하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 금속 메쉬 전극은 스테인레스강(stainless steel)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 금속 메쉬 전극은 10㎛ 내지 30㎛ 범위 내의 두께를 가진 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
7. 기판 위에 하부전극 또는 상부전극이 형성되고, 상기 하부전극 또는 상부전극 위에 화소공간을 구별하기 위한 격벽이 형성된 기판 구조물을 준비하는 단계;

   상기 격벽의 상면에 대응되도록 금속 메쉬 전극을 위치시키는 단계; 및

   상기 금속 메쉬 전극에 전압을 가하고, 상기 전압과 같은 방향의 전계를 가한 입자를 상기 금속 메쉬 전극을 통하여 화소공간으로 주입하는 입자 주입 단계;를 포함하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 금속 메쉬 전극에 0V 내지 -100V 범위 내의 전압을 가하는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 금속 메쉬 전극에 -40V 의 전압을 가하는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 기판 구조물은 상기 하부전극 또는 상부전극에 각각 내접하는 하부절연층 또는 상부절연층을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
11. 제7항에 있어서, 상기 입자는 대전 가능하거나 또는 대전된 건식입자인 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 전극을 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.

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