KR100731863B1 - 전기영동 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 셀에 봉입되고 어느 한 종류의 전기영동입자만 대전이 반대로 된 흑색, 백색 및 칼라의 3종 전기영동입자를 포함하여 이루어지는 전기영동 디스플레이 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 컬리필터를 이용하지 않고 컬러입자로 컬러를 구현하고 백색입자를 사용하여 백색을 표현하여 백색의 휘도가 현격히 향상된다.
전기영동 디스플레이 장치, 백색, 컬러

Description

전기영동 디스플레이 장치{Electrophoretic Display Device}
도 1은 종래의 마이크로 캡슐을 이용한 습식 전기영동 디스플레이 장치의 단면도,
도 2는 본 발명과 관련된 건식 전기영동 디스플레이 장치의 단면도,
도 3은 본 발명과 관련된 RGB 칼라필터를 이용한 전기영동 디스플레이 장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 단면도로서, 백색을 표현하는 전기영동 입자 위치도,
도 5a 및 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 단면도로서, 흑색 및 칼라 표현에 관한 도,
도 6a 및 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 화상구현방법에 관한 도이다.
※ 도면의 주요부호에 대한 설명
10: 상부기판 11: 상부전극
12a: 백색 전기영동입자 12b: 흑색 전기영동입자
12c: 컬러 전기영동입자 14: 격벽
20: 하부기판 21: 하부전극
본 발명은 전기영동 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 후면전극쌍을 구비하고 흑색입자, 백색입자 및 칼라입자의 3종의 입자를 주입하고 후면전극쌍 각각을 달리 구동하여 백색 표현은 백색입자, 칼라 표현은 흑색입자와 칼라입자로 구현하여 백색의 휘도가 현격히 향상된 전기영동 디스플레이 장치에 관한 것이다.
유연한 디스플레이로서 구부릴 수 있다는 장점을 가진 전자종이 디스플레이는 기존의 평면 디스플레이 패널에 비하여 생산단가가 훨씬 저렴하며 액정디스플레이처럼 배경조명이나 지속적인 재충전이 필요하지 않으므로 아주 적은 에너지로도 구동될 수 있어서 에너지 효율도 월등히 앞선다. 아울러, 전기영동는 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 벽지 등 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, 현재 가장 주목받고 있는 전자종이 구현 기술은 전기영동현상을 이용한 전자종이 디스플레이이다.
전기영동현상을 이용한 방식으로는 크게 습식방식과 건식방식으로 나눌 수 있다.
도 1은 습식방식으로 대표적인 마이크로 캡슐을 이용한 전기영동 디스플레이 장치를 도시한 도이다. 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 있 다. 또한, 대전된 두 색의 전기영동 입자와 유전 유체간의 비중을 모두 같게 유지해야 하고, 두 대전된 전기영동 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 전기영동 디스플레이 장치의 단면도이다. 도시된 바와 같이 건식 전기영동 디스플레이 장치는 일면에 전극(114, 115)이 형성된 투명기판(111, 112) 사이에 색 및 대전 특성이 다른 2종류의 전기영동 입자(116)를 봉입하고 상하판의 전극(114, 115)에 전압을 인가하여 전기영동 입자들을 서로 부딛히게 함으로써 충돌에 따른 전하를 띠게 하여 전기영동 입자를 형성시킨 후에, 전위가 다른 상하판의 전극(114, 115)으로부터 대전된 전기영동 입자군에 전계를 주어 이동시켜 화상을 표시하는, 격벽(113)에 의하여 서로 격리되는 1개 이상의 화소를 포함하여 이루어진다. 대전된 전기영동 입자의 방전을 효과적으로 방지하기 위해 절연층(117)을 더 포함할 수 있다.
건식 전기영동 디스플레이 장치는 화소공간에 액체등의 점도가 큰 물질이 존재하지 않으므로 응답속도가 상당히 빨라 동영상의 구현에도 적합하며, 단순한 구조로 안정성이 우수한 장점이 있다.
상기 건식 전기영동 디스플레이 장치의 상업화를 실현하기 위해, 특히 휴대 성의 실현을 위해 구동전압을 낮추려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 전기영동 디스플레이 장치는 반사형 디스플레이로서, 일반적으로 컬러필터를 사용하여 컬러 화상을 표시하게 된다.
도 3은 종래의 RGB 컬러필터를 사용한 전기영동 디스플레이 장치의 구조를 도시한 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 컬러필터를 이용하는 전기영동 디스플레이 장치의 기판은 색상을 구현하기 위해 상부기판(70)의 상단에 형성된 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 컬러필터(120)와 RGB 셀(127) 사이를 구분하고 광차단 역할을 하는 격벽(123) 및 셀(127)에 전압을 인가하기 위한 투명전극(124, 125)으로 구성된다. 이와 같은 구조에 의해 컬러 화상의 발현은 인접 배치된 레드, 그린, 블루의 컬러필터(120)를 투과해 나오는 빛들의 혼색으로 이루어지는 것이다.
이러한 RGB 컬러필터를 이용한 전기영동 디스플레이 장치의 경우, 컬러 구현을 위해 컬러필터를 각각의 전극에 정렬해야 할 뿐만 아니라 컬러필터 제작에 따른 추가비용이 발생하므로 컬러필터를 사용하지 않고 컬러를 구현하는 방법의 개발이 요구된다.
또한, 백색입자를 사용하여 백색을 표현하는 흑백 전기영동 디스플레이의 백색과 비교하여 볼 때, 컬러필터를 이용한 전기영동 디스플레이 장치는 상대적으로 컬러필터에 의해 빛의 2/3가 더 소모되므로 결국 우리눈으로 반사되어 들어오는 빛의 양은 1/3 로 감소하게 된다. 이렇게 반사도가 컬러필터에 의해 급격하게 감소하게 되면 휘도가 높은 백색을 표현할 수 없게 되어 대비비(Contrast)가 낮아지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 컬리필터를 이용하지 않고 컬러입자로 컬러를 구현할 수 있는 전기영동 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 더불어, 백색입자를 사용하여 백색을 표현하여 백색의 휘도가 현격히 향상된 전기영동 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
상부기판 하부에 형성된 상부전극; 상기 상부기판과 대향하는 하부기판 상부에 형성된 하부전극; 상기 상부기판과 하부기판 사이에 다수의 셀(Cell)을 구비하기 위해 형성된 격벽; 상기 다수의 셀에 봉입되고 어느 한 종류의 전기영동입자만 대전 극성이 반대로 된 흑색, 백색 및 칼라의 세 종류의 전기영동입자를 포함하여 이루어지는 전기영동 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 대전 극성이 같은 두 종류의 상기 전기영동입자는 서로 대전량의 크기 가 다른 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 대전 극성이 같은 두 종류의 상기 전기영동입자는 입자크기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 크기가 서로 다른 두 종류의 전기영동입자의 직경비는 1:1.5 ~ 1:4의 범위내인 것이 좋다. 상기 대전 극성이 같은 두 종류의 전기영동입자 중 입자크기가 큰 전기영동입자는 흑색 전기영동입자일 수 있다.
또한, 상기 대전이 반대로 된 전기영동입자는 백색 전기영동입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 상기 다수의 셀 중 인접한 3개의 셀이 하나의 픽셀(Pixel)을 이루며, 상기 셀 3개에 봉입된 칼라 전기영동 입자는 각각 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 전기영동입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 상기 다수의 셀 중 인접한 3개의 셀이 하나의 픽셀(Pixel)을 이루며, 상기 셀 3개에 봉입된 칼라 전기영동 입자는 각각 사이안(Cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow) 전기영동입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 상기 백색 전기영동 입자로 백색을 구현하는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 상기 상부전극 및 하부전극을 각각 커버하는 상부 절연층 및 하부 절연층을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 상기 흑색, 백색, 및 칼라 전기영동 입자는 건식 전기영동입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치를 제공한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 상부기판(10) 하부에 형성된 상부전극(11), 상기 상부기판과 대향하는 하부기판(20) 상부에 형성된 하부전극(21), 상기 상부기판과 하부기판 사이에 다수의 셀(Cell)을 구비하기 위해 형성된 격벽(14), 상기 다수의 셀에 봉입되고 어느 한 종류의 전기영동입자만 대전 극성이 반대로 된 흑색(12b), 백색(12a) 및 칼라(12c)의 3종 전기영동입자를 포함하여 이루어지는 전기영동 디스플레이 장치인 것을 특징으로 한다. 상기 상부전극 및 상기 하부전극을 커버하는 절연층(도시되 지 않음)을 더 포함하여 이루어질 수도 있다.
본 발명의 전기영동 디스플레이 장치의 구성을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 상부기판(10) 및 하부기판(20)은 유연성 있는 재료로 이루어진다. 유연한 유리기판 또는 플렉서블(flexible) 플라스틱 종류의 유연성이 있는 재료가 선택될 수 있다. 바람직하기로는, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리이더술폰(PES) 또는 폴리이미드 필름(Kapton, Upilex) 중에서 선택될 수 있으나 유연성이 있는 재료라면 이에 한정되지 않는다. 상기 상부기판은 투명재료를 사용하는 것이 바람직하다.
기판(10, 20)의 두께는 제한되지 않으나 소정의 강도를 주면서 박막화를 실현하기위해 약 0.05 ~ 0.5 mm정도로 하는 것이 바람직하다.
상기 상부전극(11) 및 하부전극(21)은 상호 교차하도록 배열되며 그 재료는 도전성 재료로서, 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 전극재료는 모두 사용될 수 있으며, 폴리티오핀 또는 폴리아닐린과 같은 도전성 폴리머, 은이나 니켈과 같은 금속입자를 포함하는 폴리머 필름등의 프린터된 도전체, 그래파이터 또는 도전성 카본재료, 또는 틴 옥사이드 또는 인듐 틴 옥사이드와 같은 도전성 옥사이드를 함유하는 폴리머 필름등의 프린터된 도전체, 도전금속 등이 포함될 수 있으 며 투명전극이 보다 바람직하며, 특히 인듐틴옥사이드(ITO)가 보다 바람직하게 선택될 수 있다. 제한되지 않으나 구부렸을 때 변형율이 약 1.5%까지도 저항 변화가 없으며, 기판과의 부착력이 양호하도록 50~500 ㎚의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상기 격벽(14) 재료로서는 기판과 같은 재질도 가능하며 정확한 형상의 제조를 위해 후막용 포토레지스트 또는 필림형태의 감광성 재료도 사용가능하다. 유연성이 있는 재료가 바람직하며, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리이더술폰(PES) 또는 폴리이미드 필름(Kapton, Upilex)과 같은 폴리머가 선택될 수 있다.
격벽(14)의 두께는 요구되는 상하판의 접착강도를 고려하여 접촉면적을 가급적 넓게 하면 유리하지만, 그만큼 개구율이 낮아지는 단점도 있으므로 격벽(14)의 두께는 약 10 ~ 500 ㎛ 정도가 바람직하다.
상기 백색(12a), 흑색(12b), 및 칼라(12c) 전기영동 입자는 화상표현을 위한 것으로서, 상기 입자의 종류는 특별히 한정되지 않으며 전기영동 디스플레이 장치에서 화상표현을 위해 이용되는 입자는 모두 사용될 수 있다. 바람직하기로는, 액체, 현탁액 등과 같은 점성 특성이 없는 건식 전기영동 입자를 주입하는 것이 바람직하다.
대전된 입자를 주입하거나 비대전된 입자를 코로나 방전을 통해 대전시키면서 주입할 수도 있고, 비대전된 입자를 주입한 후에 펄스전압을 교대로 인가하여 상호충돌을 통해서 대전시킬 수도 있다. 또한, 흑색 전기영동 입자의 경우는 흑색 착색제로 카본블랙을 사용하는 것이 바람직하다, 백색 전기영동입자의 경우 반사율이 좋은 티타늄옥사이드를 포함하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한 칼라입자의 경우에는 칼라를 구현하기 위한 착색제를 더 포함한다.
칼라 전기영동 입자(12c)의 경우에는 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue)의 RGB 입자를 한 세트로 하여 3개의 셀에 각각 주입된다. 또는 사이안(Cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow)의 CMY 입자를 한 세트로 하여 3개의 셀에 각각 주입될 수 있다.
상기 3종의 전기영동 입자 중에서 하나의 입자는 다른 둘의 입자들과 극성이 반대로 대전된 입자를 주입한다. 상기 반대로 대전되는 입자는 제한되지 않으며, 백색 전기영동입자일 수도 있고, 흑색 전기영동입자 또는 칼라 전기영동입자일 수도 있다. 또한 정으로 대전될 수도 있고 부로 대전될 수도 있다. 바람직하기로는 전기영동 디스플레이 장치의 화상구현에서 리셋(Reset) 단계는 보통 백색으로 구현되므로 반대로 대전되는 입자는 도 4에 도시된 바와 같이 백색 전기영동입자(12a)인 것이 좋다. 대전 극성이 같은 두 종류의 전기영동입자는 백색 및 칼라 전기영동입자 또는 흑색 및 백색 전기영동입자일 수도 있다. 제한되지 않으나 리셋을 백색으로 구현하는 것이 보통이므로 도 4에 도시된 바와 같이 흑색(12b) 및 칼라(12c) 전기영동입자가 대전 극성이 같은 것이 좋다.
또한, 대전 극성이 같은 두 종류의 전기영동입자는 서로 대전량의 크기가 다른 것을 특징으로 한다. 상대적으로 대전량의 크기가 큰 전기영동입자는 대전량의 크기가 작은 전기영동입자보다 낮은 전압에서도 전기영동하게 된다. 따라서, 인가전압을 조절하여 대전량의 크기가 큰 전기영동입자를 선택적으로 전기영동시킬 수 있다.
상기 대전 극성이 같은 두 종류의 전기영동입자의 대전량의 크기를 달리하는 방법으로, 후술할 전하조절제 및 고분자 수지등을 달리하여 대전량의 크기를 다르게 할 수 있다.
또한, 전기영동입자의 대전량의 크기는 두 입자의 표면적, 즉, 입자크기에도 의존적이므로, 대전 극성이 같은 두 종류의 전기영동입자의 입자크기를 달리하여 대전량의 크기를 달리할 수 있다. 즉, 입자직경이 큰 전기영동 입자는 입자직경이 작은 전기영동 입자보다 과대전되어 대전량의 크기가 상대적으로 크게 된다. 상기 크기가 서로 다른 두 전기영동입자의 직경비는 제한되지 않으나 1:1.5 ~ 1:4의 범위내인 것이 바람직하다. 입자크기가 큰 전기영동입자는 제한되지 않지만, 도 4에 도시된 바와 같이 흑색 전기영동입자(12b)인 것이 바람직하다.
상기 전기영동 입자들(12)의 구성은 크게 제한되지 않으나 건식 전기영동입자인 것이 바람직하고 다음의 구성을 갖는 것이 좋다. 즉, 전하조절제 및 흑색 또는 백색을 내기 위한 착색제를 포함하는 고분자 수지의 외각에 외첨제가 피복되어 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 외첨제는 물리적으로 코팅되어 있을 수도 있으며 화학적 결합으로 피복될 수도 있으며 제한되지 않으나 가장 바람직한 재료는 실리카(SiO2)가 적합하다.
상기 고분자 수지는, 제한되지는 않지만, 우레탄계, 나일론계, 불소계, 실리콘계, 멜라민계, 페놀계, 스티렌계, 스티렌 아크릴계, 우레탄 아크릴계등을 들 수 있으며, 바람직하기로는 PMMA(poly methyl methcrylate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate:PETE), 폴리스티렌(Poly Styrene:PS), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 페놀 수지, Du Pont Elvax 수지(에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체), 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 에틸렌 아크릴산 또는 메타크릴산 공중합체(Nucrel Resins-Dupont, Primacor Resins-Dow Chemical) 아크릴산 공중합체 및 3량체(Elvacite Resins, DuPont)가 포함된다. 또한, 이것들의 공중합체로써, 높은 전단 용융의 단독중합체 및/또는 안료 상분리에 유용한 물질로는, 제한되지는 않지만, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리이소부틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리이소부틸렌, 폴리라우릴 메타크릴레이트, 폴리스테아릴 메타크릴레이트, 폴리이소보르닐 메타크릴레이트, 폴리-t-부틸 메타크릴레이트, 폴리에틸 메타크릴레이트, 폴리메틸 아크릴레이트, 폴리에틸 아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴 및 두 개 이상의 이러한 물질의 공중합체가 포함된다.
특히, 기판과의 부착력을 제어하는 관점에서 아크릴우레탄 수지, 아크릴실리 콘 수지, 아크릴불소 수지, 아크릴우레탄실리콘 수지, 아크릴우레탄불소 수지, 불소 수지, 실리콘 수지가 적합하다.
또한, 정 대전성 부여 수지로는 나일론 수지, 에폭시 수지 또는 스티렌 아크릴 수지가, 부 대전성 부여 수지로서는 불소 수지, 실리콘 수지 또는 아크릴 우레탄 불소 수지가 적합하다.
상기 착색제는 상기 착색제는 안료나 염료로서 일반적으로 사용되는 안료, 중합체, 레이크화 안료 또는 이들의 몇몇 조합물일 수 있다. 흑색 안료로서는, 카본 블랙，산화 구리，이산화 망간，아닐린 블랙，활성탄 등이 있다． 백색 표현을 위해서는, 타이타늄 옥사이드(TiO2)가 바람직하게 선택될 수 있다.
상기 전하조절제는 전기이동 입자에 양호한 전기이동 이동성을 제공하기 위해 사용된다. 상기 전하조절제는 제한되지 않지만, 금속비누(metal soap), OLOA 계열, Ganex 계열, 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 음하전조절제로는 예를 들어 살리실산 금속착체, 금속함유 아조염료, 금속함유(금속이온이나 금속원자를 포함함)의 유용성 염료, 4급암모늄염계 화합물, 칼릭스아렌 화합물, 붕소함유 화합물(벤질산붕소 착체), 니트로이미다졸 유도체 등을 들 수 있다. 양하전조절제로는 예를 들어 니그로신 염료, 트리페닐메탄계 화합물, 4급암모늄염계 화합물, 폴리아민 수지, 이미다졸 유도체 등을 들 수 있다. 그 외에 초미립자 실리카, 초미립자 산화티탄, 초미립자 알루미나 등의 금속산화물, 피리딘 등의 질소함유 환상 화합물 및 그 유도체나 염, 각종 유기안료, 불소, 염소, 질소 등을 포함한 수지 등 도 전하조절제로서 사용할 수도 있다.
상기 상부 및 하부 절연층(도시되지 않음)은 대전된 입자의 방전을 방지하기 위한 역할을 주로 하며 스퍼터링이나 화학기상 증착법(CVD), 진공증착법, 코팅법, 인쇄법등의 방법으로 형성한다. 두께는 제한되지 않으나 0.01 ~ 10㎛ 두께로 형성시킨다. 그 재료로서는 투명재질이 바람직하며, 산화규소, 질화규소, 탄화규소, 산화알류미늄, 산화탄탈(Ta2O3)등이 선택될 수 있으며 고분자수지 등이 선택될 수 있다. 하부 절연층은 격벽(14)을 형성할 때 자연스럽게 형성될 수도 있다. 즉, 격벽(14)의 형성을 위해 틀로 압착할 때, 화소공간의 하면은 소정의 두께를 구비할 수 있도록 하여 절연층이 격벽과 일체화되어 절연 역할을 수행하도록 할 수 있다.
상기와 같은 구성적 특징을 갖는 본 발명의 전기영동 디스플레이 장치는 대전특성이 다른 흑색입자, 백색입자 및 칼라입자의 3종의 입자를 주입하여 백색 표현은 백색입자, 칼라 표현은 흑색입자와 칼라입자 또는 3종의 입자로 구현하여 칼라를 구현함과 동시에 백색의 휘도가 현격히 향상되게 된다.
이하에서는, 도 4, 도 5a 및 도 5b를 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 화상구현 방법에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 전기영동 디스플레이 장치의 백색 표현시에 각 전기영동 입자가 배치되는 위치를 나타낸다. 즉, 상부전극(10)과 하부전극(20)간에는 3종류의 전기영동입자가 모두 전기영동할 수 있는 전압 V2가 걸리고, 이에 따라 백색 전기영동입자(12a)가 상부전극(11)에 위치되고 흑색 전기영동입자(12b) 및 칼라 전기영동입자(12c)들은 하부전극(21)에 위치된다. 이는 본 발명의 전기영동 디스플레이 장치의 화상 변화시 가하는 리셋펄스전압에 의해 리셋되는 배치일 수도 있다.
필요에 따라, 백색의 휘도가 다소 떨어지지만 RGB 칼라전기영동입자를 상부전극에 위치하도록 하여 반사되는 빛의 혼색에 의해 백색을 구현할 수도 있으며 이 또한 본 발명에 포함된다.
도 5a는 본 발명의 전기영동 디스플레이 장치의 흑색 표현시에 각 전기영동 입자가 배치되는 위치를 나타낸다. 일례로, 리셋 상태인 백색에서 흑색 표현으로 변경할 수 있다. 즉 도 4에 도시된 백색 상태에서, 상부전극(10)과 하부전극(20)간에는 대전량의 크기가 상대적으로 적은 칼라 전기영동입자는 전기영동하지 않고 대전량의 크기가 큰 흑색 전기영동입자가 전기영동할 수 있는 상기 V2보다 크기가 적은 -V1 전압이 걸리고, 이에 따라 흑색 전기영동입자(12b)가 선택적으로 상부전극으로 비상하고 백색 전기영동입자(12a)가 하강하게 되며, 칼라 전기영동입자(12c)는 하부전극(21)에 그대로 위치되게 된다.
도 5b는 본 발명의 전기영동 디스플레이 장치의 칼라 표현시에 각 전기영동 입자가 배치되는 위치를 나타낸다. 즉, RGB 또는 CMY 칼라 전기영동입자(12c)의 혼색에 의해 구현되는 칼라를 표현하기 위해 선택적으로 칼라 전기영동입자(예를 들면 레드와 그린 입자)들이 위치되는 셀의 상부전극과 하부전극간에는 3종의 전기영동입자가 전기영동할 수 있는 전압 -V2가 걸리게 된다. 이에 따라, 입자크기 및 질량이 작은 칼라 전기영동입자가 흑색 전기영동입자보다 먼저 비상하여 상부전극에 가깝게 위치하게 되고 뒤이어 흑색 전기영동입자가 칼라 전기영동입자 아래에 위치하게 되며 백색전기영동입자가 하부전극에 위치하게 된다. 따라서, 제일 상부에 위치한 칼라 전기영동입자에 의해 칼라 구현이 이루어지게 된다.
흑색에서 칼라로 화상을 변화시킬 경우에는 먼저 리셋전압을 인가하여 전체 화상을 백색으로 리셋한 후에 백색에서 칼라로 변환하는 상기의 방법으로 칼라 표현을 하게 된다.
도 6a 및 도 6b는 상부전극 및 하부전극에 전압을 인가할 때 각 셀의 화상상태를 나타낸 도이다. 이는 일례일 뿐이며 다른 구동방법으로도 화상표현이 가능하며 본 발명에 포함된다. 상기 상부전극 및 하부전극에 전압을 인가하는 방법은 제한되지 않으나, 본 발명의 기술분야에서 사용되는 스캔전극 및 데이터전극을 이용한 구동방식을 적용할 수 있다. 즉, 상기 상부전극 및 하부전극은 하나가 스캔전극이 되어 순차적으로 스캔전압이 인가되고 다른 하나가 데이터전극이 되어 데이터가 입력되게 된다. 제한되지 않지만 설명의 편의를 위해 스캔전극이 상부전극, 데이터전극이 하부전극에 해당하는 것으로 하여 설명하도록 한다.
도 6a에서 각 스캔전극과 데이터전극이 교차하는 부분이 셀에 해당한다. 셀의 RGB 또는 CMY 칼라 배열은 제한되지 않는다. 설명의 편의를 위해, 도 6a의 제1행은 RGB, 제2행은 GBR, 제3행은 BRG로 셀이 배열된 것으로 하여 설명한다.
먼저, 도 6b에 도시된 바와 같이 스캔전극(S)과 데이터전극(D)에 리셋 펄스 전압이 인가되어 화면을 리셋시킨다. 이 경우 V2의 전압이 걸리게 되어 백색이 구현된다.
다음, 제1스캔전극(S1)에 스캔전압이 인가되고 데이터전극에 각각의 데이터에 해당하는 전압이 도 6b에 도시된 바와 같이 인가되게 된다. 이에 따라 제1스캔전극(S1)과 제1데이터전극(D1)이 교차하는 첫번째 셀은 -V2의 전압이 걸리게 되어 칼라, 즉 레드(Red)의 색이 구현되고, 두번째 셀은 -V1의 전압이 걸려 흑색, 세번째 셀은 -V2의 전압이 걸리게 되어 블루(Blue)의 색이 구현된다.
다음, 제2스캔전극(S2)에 스캔전압이 인가되고 데이터전극에 각각의 데이터에 해당하는 전압이 도 6b에 도시된 바와 같이 인가되게 된다. 이에 따라 제2스캔전극(S1)과 제1데이터전극(D1)이 교차하는 첫번째 셀은 -V2의 전압이 걸리게 되어 칼라, 즉 그린(Green)의 색이 구현되고, 두번째 셀도 -V2의 전압이 걸려 블루(Blue), 세번째 셀은 전기영동입자가 전기영동할 수 있는 전압 미만으로 전압이 걸리게 되어 백색이 구현된다.
다음, 제3스캔전극(S3)에 스캔전압이 인가되고 데이터전극에 각각의 데이터에 해당하는 전압이 도 6b에 도시된 바와 같이 인가되게 된다. 이에 따라 제3스캔전극(S3)과 제1데이터전극(D1)이 교차하는 첫번째 셀은 -V2의 전압이 걸리게 되어 칼라, 즉 블루(Blue)의 색이 구현되고, 두번째 셀은 전기영동입자가 전기영동할 수 있는 전압 미만으로 전압이 걸리게 되어 백색, 세번째 셀은 -V1의 전압이 걸려 흑색이 구현된다.
상기의 실시예는 본 발명을 상세하게 설명하여 보다 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이며 본 발명을 한정하기 위함이 아니다. 따라서 통상적으로 가할 수 있는 변형된 전기영동 디스플레이 장치도 본 발명에 포함된다.
상술한 바와 같이, 기존의 RGB 컬러필터를 이용한 컬러 전기영동 디스플레이 장치의 경우, 컬러필터를 각각의 전극에 정렬해야 할 뿐만 아니라 컬러필터 제작에 따른 추가비용이 발생하는 문제점과, 컬러 필터에 의해 빛이 소모되어 결국 우리눈으로 반사되어 들어오는 빛의 양은 1/3 로 감소하게 되어 휘도가 높은 백색을 표현할 수 없게 되어 대비비(Contrast)가 낮아지게 되는 문제점이 있는 반면에,
본 발명의 전기영동 디스플레이 장치는 백색 표현을 백색 전기영동입자로 표현함으로써 백색의 휘도가 향상되고, 컬러입자를 이용하여 컬러를 구현하므로 컬 리필터를 제작, 구비하여야 하는 비용, 공정상의 간소화를 실현할 수 있다.

Claims (11)

  1. 상부기판 하부에 형성된 상부전극;
    상기 상부기판과 대향하는 하부기판 상부에 형성된 하부전극;
    상기 상부기판과 하부기판 사이에 다수의 셀(Cell)을 구비하기 위해 형성된 격벽;
    상기 다수의 셀에 봉입되고 어느 한 종류의 전기영동입자만 대전 극성이 반대로 된 흑색, 백색 및 칼라의 세 종류의 전기영동입자를 포함하여 이루어지는 전기영동 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 대전 극성이 같은 두 종류의 상기 전기영동입자는 서로 대전량의 크기가 다른 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 대전 극성이 같은 두 종류의 상기 전기영동입자는 입자크기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 입자크기가 서로 다른 두 종류의 전기영동입자의 직경 비는 1:1.5 ~ 1:4의 범위내인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 대전 극성이 같은 두 종류의 전기영동입자 중 입자크기가 큰 전기영동입자는 흑색 전기영동입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 다른 입자들과 대전 극성이 반대로 된 전기영동입자는 백색 전기영동입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 다수의 셀 중 인접한 3개의 셀이 하나의 픽셀(Pixel)을 이루며, 상기 셀 3개에 봉입된 칼라 전기영동 입자는 각각 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 전기영동입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 다수의 셀 중 인접한 3개의 셀이 하나의 픽셀(Pixel)을 이루며, 상기 셀 3개에 봉입된 칼라 전기영동 입자는 각각 사이안(Cyan), 마젠 타(Magenta), 옐로우(Yellow) 전기영동입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 백색 전기영동 입자로 백색을 구현하는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부전극 및 하부전극을 각각 커버하는 상부 절연층 및 하부 절연층을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흑색, 백색, 및 칼라 전기영동 입자는 건식 전기영동입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
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