KR100760084B1 - 전자종이 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR100760084B1
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Abstract

본 발명은 전자종이 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 하부기판과 상부기판; 상기 하부기판과 상부기판에 각각 내접하여 화소공간을 형성하는 하부전극과 상부전극; 및 상기 하부전극과 상부전극 사이에 형성된 화소공간에 봉입된 입자;를 포함하고, 상기 하부기판과 상부기판 중 적어도 하나는 상기 입자와 같은 재료로 이루어진 전자종이 디스플레이 장치에 의하는 경우, 기판과 입자 사이에 전기력이 발생하지 않거나 최소화되어 기판에 존재하는 전자기력에 의해 입자가 영향받는 것을 최소화함으로써, 기판의 영향에 의해 입자 간 혹은 기판이나 격벽 및 전극에 입자가 뭉치는 뭉침현상을 방지할 수 있고, 입자의 유동성을 증가시킬 수 있다.
전자종이, 입자, 기판

Description

전자종이 디스플레이 장치{Electronic Paper Display Device}
도 1은 종래 기술에 따른 전자종이의 셀 구조 및 구동원리를 나타내는 단면도이고,
도 2는 종래 기술에 따른 전자종이에서 사용되는 입자를 나타내는 단면도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전자종이의 셀 구조를 나타내는 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자종이에서 사용되는 입자를 나타내는 단면도이다.
**도면의 주요부분에 대한 기호의 설명**
1: 상부기판 2: 상부전극
3: 상부절연층 4: 격벽
5: 하부기판 6: 하부전극
7: 하부절연층 8: 입자
9: 고분자 수지 10: 외첨제
11: 대전제어제 12: 착색제
본 발명은 전자종이 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 기판이나 격벽이 입자와 같은 재료로 이루어진 전자종이 디스플레이 장치이다. 나아가, 기판과 격벽 및 입자가 모두 같은 재료로 이루어져 대전서열의 차이가 없기 때문에, 입자의 유동성을 증가시킬 수 있는 전자종이 디스플레이 장치이다.
디지털 페이퍼 디스플레이(Display Paper Display)는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 유기 전계발광(Electro Luminescence) 소자를 뒤이을 차세대 표시소자로 개발되고 있다. 특히 전자종이(Electronic Paper)는 수백만 개의 구슬이 기름 구멍 안에 뿌려져 있는 박형의 유연한 기판을 이용해서 문자나 영상을 표시하는 디스플레이 소자로써, 수백만 번을 재생해 쓸 수 있는 것이다.
이러한 전자종이 표시소자는 플렉서블(flexible)한 디스플레이 구현의 핵심이 되는 것으로, 도전성 물질에 전자기장을 가하여 운동성을 갖게 한다는 전기영동학에 기초를 둔 것으로써, 박형의 플렉서블한 기판들 사이에 도전성을 가진 미립자들을 분 포시킨 후 전자기장의 극성변화에 의한 미립자들(또는 대전입자들)의 방향 배치 변화로 데이터를 표현하는 것이다. 전자종이는 기존의 평면 디스플레이 패널에 비하여 생산단가가 훨씬 저렴하고 액정 표시소자처럼 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 벽지 등 실로 광대한 분야에 응용될 수 있으며 거대한 잠재 시장을 가지고 있다.
전자종이 구현을 위한 기술적 접근 방식은 크게 전지영동 현상을 이용한 방식, 액정을 이용한 방식, 유기 EL, 반사 필름 반사형 표시, 전기영동, 트위스트 볼, 미케니컬 반사형 표시 방식등이 있으며, 이 중에서 현재 가장 주목받고 있는 것은 전기영동 현상을 이용한 전자종이 표시소자이다. 전기영동 현상은 어떤 입자가 매체(분산 매체)에 현탁된 경우에 입자가 전기적으로 하전되고, 또한 전계가 하전입자에 인가되는 경우에 그들이 대향 전하를 가진 전극에 분산매체를 통해서 이동하는 현상이다. 이 현상을 이용한 전기영동형 전자종이 표시소자의 대표도를 도 1에 도시하였으며 간략히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 전자종이 표시소자에 대한 셀 구조를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 플라스틱 또는 유리 중 어느 하나로 형성된 상부 및 하부기판(40, 30)과, 상기 상부 및 하부기판(40, 30) 상에 소자의 구동전압을 인가하고, 투명전극으로 형성된 상부 및 하부전극(10, 20)과, 상기 상부 및 하부기판(40, 30)간격을 일정하게 유지하고, 셀과 셀을 분리(isolation)시키는 격벽과, 상기 두전극 사이에 형성된 백색의 부(-) 대전입자(60)와 흑색의 정(+)대전입자(50)로 구성된다.
이러한 구성으로 이루어진 전자종이 표시소자는 상부전극(10)과 하부전극(20)에 충분한 전압이 인가되면 인가된 전극 극성에 따라 대전되는 대전입자들이 각 전극으로 끌려간다. 예컨대, 백색 대전입자(60)가 (-), 흑색 대전입자(50)가 (+)성질을 띄고, 상부전극(10)에 (+)전압, 하부전극(20)에 (-) 전압이 인가되면, 백색 대전입자는 상부전극으로, 흑색 대전입자(50)은 하부전극으로 이동되어 백색을 띄게 된다. 반대로 상부전극(10)에 (-) 전압이 걸리게 되면, 흑색 대전입자가 상부전극으로 이동되어 검은색을 띄게 되는 것이다.
이와 같은 충돌 대전형 전자종이 표시소자에서 각 셀 안에 있는 색깔이 다른 두 입자는 마찰에 의해 한 입자는 양(+)으로 대전되며, 다른 입자는 음(-)으로 대전된다. 입자의 대전량 크기 및 극성은 주로 고분자 입자 제조시 내부에 첨가된 전하조절제의 양과 종류에 의해 제어되었다. 그러나, 이러한 충돌 대전형 전자종이 표시장치는 반사형으로 대전 입자들의 상호 이동에 의해 화상을 형성하는데, 대전 입 자들이 화소 내에서 입자간 혹은 격벽 및 전극 등에 뭉쳐서 콘트라스트가 떨어지는 문제점이 발생하게 되었다.
즉, 전자종이 표시소자에서 사용되는 입자에서는 각 입자의 대전상태에 따라 혹은 주변 환경의 영향에 의해 입자들이 서로 응집하는 현상이 발생하는 것이다. 이렇게 상호 반대로 대전된 입자들이 서로 뭉치게 되면 더 이상 외부 전압에 움직이지 않는 문제점이 발생하게 되고, 이러한 대전입자들의 뭉침현상을 방지하기 위해서, 종래에는 도 2에 나타난 바와 같이 외첨제를 입자 외벽에 블레이드믹싱(blade mixing)법으로 코팅하여 사용하고 있다.
종래 기술에 따른 방법으로 외첨제가 입혀진 전자종이 입자를 도 2에 나타내었다. 도 2는 종래 기술에 따른 전자종이에서 사용되는 입자를 나타내는 단면도이다. 여기에 도시된 바와 같이, 종래의 전자종이 화상 표시용 입자는 기본 수지인 고분자 중합체(80)에 입자의 대전량 크기 및 극성을 조절하는 대전제어제(100)가 첨가되고, 또한, 여기에는 입자의 유동성을 증가시키기 위한 외첨제(90)와 입자의 색을 나타내는 안료나 염료(110)가 더 포함될 수 있다.
도시된 바와 같이, 대전제어제(100) 및 안료나 염료(110)를 포함하는 고분자 중합체(80)의 최외각에는 수지, 실리콘 수지 또는 커플링제와 같은 외첨제(90)가 단순히 물리적으로 코팅되어 있다. 그러나, 이렇게 외첨제(90)가 고분자 중합체(80) 표면에 듬성듬성 뭉쳐진 형태로 존재하는 경우, 외첨제(90)는 모입자 입자에서 쉽게 떨어질 수 있다는 문제점이 있다. 그리고, 외첨제(90)를 입자에 코팅시켰다 하더라도, 외첨후에는 그 균일성 확보가 문제가 되고, 입자간 뭉침현상은 여전히 존재하였다. 또한, 화소공간 내에 존재하는 입자와 기판 및 격벽 사이의 관계에 있어서도, 입자와 기판 및 격벽 사이에 존재하는 전자기력에 의해 입자의 움직임은 영향을 받아, 입자의 유동성은 완전히 개선되지는 못하였다.
이와 같이, 입자의 유동성은 입자간 뿐만 아니라, 기판이나 격벽 사이에 존재하는 전자기력에 의해서도 영향을 받으며, 화소공간 내에서 자유롭게 이동하지 못하는 대전입자는 동일한 인가 전압에 의해 충분히 응답할 수 없고, 대전특성도 쉽게 변하기 때문에, 이를 전자종이의 소자 내에 주입하면 셀의 콘트라스트가 화소마다 달라지는 문제점이 생기며, 화질이 떨어지는 심각한 문제점으로 연결되게 된다. 나아가, 전체적으로도 화질의 단일성이 떨어져 제품의 수명이 단축되는 결과를 가져온다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기판이나 격벽이 입자와 같은 재료로 이루어진 전자종이 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다. 특히, 기판과 격벽 및 입자를 모두 같은 재료로 이루어지게 함으로서, 입자의 유동성을 증가시킬 수 있는 전자종이 디스플레이 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
다시 말해서, 이러한 본 발명에 따라 기판이나 격벽이 입자와 같은 재료로 이루어져 대전서열의 차이가 없기 때문에, 화소공간을 구성하는 각 구성요소에 의한 입자의 유동성을 증가시킬 수 있는 전자종이 디스플레이 장치를 제공하고자 함이다. 즉, 전하를 띤 입자와 기판이나 격벽 사이에 척력이 작용하게 하여 입자의 유동성을 증가시키고, 이를 통해 입자들끼리 서로 응집하거나 엉키지 않는 전자종이 디스플레이 장치를 제작하기 위함이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자종이 디스플레이 장치는 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 하부기판과 상부기판; 상기 하부기판과 상부기판에 각각 내접하여 화소공간을 형성하는 하부전극과 상부전극; 및 상기 하부전극과 상부전극 사이에 형성된 화소공간에 봉입된 입자;를 포함하고, 상기 하부기판과 상부기판 중 적어도 하나는 상기 입자와 같은 재료로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 입자는 폴리에틸렌테레프탈레이트(poly ethylene terephtalate: PET)를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하여, 기판과 입자는 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 하부전극과 상부전극 사이에서 화소공간을 분할하는 격벽이 더 포함된 형태의 전자종이 디스플레이 장치도 바람직하고, 이 경우, 상기 격벽은 상기한 입자와 같은 재료로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따라 전자종이의 화상 표시용 입자로 사용되는 상기 입자는 고분자 수지에 대전제어제, 착색제 및 외첨제 중 적어도 하나 이상이 포함되어 이루어질 수 있고, 상기 입자의 고분자 수지가 상기 하부기판과 상부기판 중 적어도 하나와 같은 재료로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 입자의 기본 수지인 고분자 중합체가 기판과 같은 재료로 이루어진 것을 말한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 화상 표시용 입자는 외첨제를 더 포함하여, 상기 외첨제가 기판과 동일한 재료로 이루어지는 것도 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 상기 입자의 외첨제가 상기 하부기판과 상부기판 중 적어도 하나와 같은 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치일 수 있다.
나아가, 본 발명은 기판이나 격벽이 입자와 같은 재료로 이루어지거나 기판과 격벽 및 입자가 모두 같은 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는바, 기판에 내접하는 것으로 화소공간 내부에서 입자가 이동하면서 부딪히는 다른 대상에도 본 발명에 따른 입자 재료와 동일한 것이 포함될 수도 있다.
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이상과 같은 본 발명은 기판과 격벽 및 입자와 전극의 재료에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 상기 하부전극 위에는 하부절연층이 형성되며, 상기 상부전극 아래에는 상부절연층이 형성될 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 사용되는 입자는 본 발명이 속하는 기술분야에서 화상을 표현하기 위해 사용되는 모든 입자가 이용될 수 있으나, 바람직하게는 대전 가능한 또는 대전 된 건식입자인 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참고로 하여 구체적으로 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전자종이의 셀 구조를 나타내는 단면도이다. 여기에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자종이 디스플레이 장치는 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 하부기판(5)과 상부기판(1); 상기 하부기판(5)과 상부기판(1)에 각각 내접하여 화소공간을 형성하는 하부전극(6)과 상부전극(2); 및 상기 하부전극(6)과 상부전극(2) 사이에 형성된 화소공간에 봉입된 입자(8);를 포함하고, 상기 하부기판(5)과 상부기판(1) 중 적어도 하나는 상기 입자(8)와 같은 재료로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 상기 하부기판(5)이나 상부기판(1) 또는 하부기판(5)과 상부기판(1) 모두가 입자(8)와 같은 재료로 이루어짐으로서, 기판 사이의 화소공간 내에 존재하는 입자(8)의 유동성을 증가시킬 수 있다. 기판(5, 1)과 입자(8)가 같은 재료로 이루어지면, 전하를 띠게 되는 입자(8)와 기판(5, 1) 사이에 대전서열의 차이가 없어지게 되는 것이다. 일반적으로, 대전량은 접촉이나 분리되는 두가지 물체가 대전서열 내에서 가까운 위치에 있으면 적고, 반대로 먼 위치에 있을수록 대전량이 큰 경향이 있다. 이에 따라, 기판(5, 1)과 입자(8)가 같은 재료로 이루어지면 기판(5, 1)과 입자(8) 사이에 전기력이 발생하지 않거나 최소화되어 기판(5,1)에 존재하는 전자기력에 의해 입자(8)가 영향받는 것을 최소화 할 수 있다. 따라서, 주변환경(예를 들어, 기판)의 영향에 의해 입자(8) 간 혹은 기판이나 격벽 및 전극에 입자(8)가 뭉치는 뭉침현상을 방지하여, 입자의 유동성을 증가시킬 수 있고, 콘트라스트가 떨어지는 문제점을 해결할 수 있는 것이다.
종래의 전자종이에 있어서, 상, 하부기판은 전자종이 외측에서 화상 표시용 입자의 색을 확인할 수 있는 투명 기판이면서, 가시광의 투과율이 높고 내열성이 좋은 재료가 적합하였다. 이러한 기판 재료로는, 유리기판이나 폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리이머드 필름 등의 폴리머 시트 또는 유리, 석영 등의 무기 시트 등이 사용된 것이 일반적이었다. 또한, 전자종이의 화상 표시를 위해 사용되는 종래의 입자로는 순수 안료, 염색된(레이크화:laked) 안료 또는 안료/중합체 복합물 또는 전하를 띠거나 전하를 획득할 수 있는 임의의 성분이 가능했다. 이러한 입자 재료로는 주로 고분자 폴리머 화합물 보다는 유기화합물 및 그 유도체로 이루어진 비결정성 고체 또는 반고체를 뜻하는 수지가 주로 사용되 었다. 그 예로, 아크릴, 실리콘 또는 우레탄계 수지 등을 중심으로, 이산화티탄, 산화아연, 유화아연, 백연, 황연, 황화카드뮴, 흑연, 카본 블랙등이 이용될 수 있고, 일부 고분자 폴리머 등의 공중합체가 사용되었다.
이와 같이, 종래부터 플렉서블 디스플레이 장치인 전자종이에서 사용되는 기판은 탄성체에 외부로부터 힘의 모멘트가 가해지면 휘는 성질이 필요했기 때문에, 화상표시 장치로서의 가요성(flexibility)을 위해, 분자가 중합하여 생기는 화합물인 고분자 폴리머 위주로 사용되었고, 전기영동형 대전 입자는 이것의 광학적 성질, 전기적 성질 및 표면의 화학적 성질이 중요하였기 때문에, 전하를 가질 수 있는 비결정성 고체 또는 반고체형 수지에 산란 안료, 흡수 안료 및 발광 입자가 더 포함되는 형태로 사용되어 왔다.
이와 같이, 종래의 전자종이 기판과 입자는 서로 다른 재료로 이루어지는 것이 일반적이었고, 이에 따라 입자의 유동성 문제가 나타나게 된 것이다. 즉, 기판이나 격벽에 존재하는 전자기력에 의해 입자 간 혹은 기판이나 격벽 및 전극에 입자가 뭉치는 뭉침현상이 발생하여 입자의 유동성에 영향을 주는 것이다. 본 발명에서는 이를 해결하기 위하여, 기판과 입자의 재료를 같은 것으로 사용하였다.
본 발명에 따른 전자종이 표시장치에 있어서, 기판(5, 1)은 상술한 바와 같이 가시광의 투과율이 높고 내열성이 좋은 재료가 적합하다. 화상표시 장치로서의 가요성 유무는 용도에 따라 적절히 선택되며, 예를 들어 본 발명에 따른 전자종이의 용도에는 가요성이 있는 재료가 적합하다. 본 발명에 따른 기판(5, 1) 재료를 예시하 면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트 등의 폴리머 시트나 유리, 석영 등의 무기 시트를 들 수 있다. 기판(5, 1) 두께는 2∼5000㎛, 바람직하게는 5∼1000㎛가 바람직하고, 너무 얇으면 강도, 기판 사이의 간격 균일성을 유지하기 어려워지고, 너무 두꺼우면 표시기 능으로서의 선명도, 콘트라스트의 저하가 발생하며, 특히 전자종이 용도의 경우에는 플렉시빌리티(flexibility)성이 부족하다.
이러한 기판(5, 1) 재료와 동일한 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 입자(8)의 선택에는 많은 융통성이 있다. 본 발명의 목적을 위해 사용되는 상기 입자(8)는 전하를 띠거나 또는 전하를 획득할 수 있는(즉, 전기영동형 이동성을 갖거나 획득할 수 있는) 임의의 성분이 바람직하다. 입자(8)들은 순수 안료, 염색된(레이크화:laked) 안료 또는 안료/중합체 복합물 또는 전하를 띠거나 전하를 획득할 수 있는 임의의 다른 성분일 수 있다. 전기영동형 대전 입자(8)에 대해 전형적으로 고려할 사항은 이것의 광학적 성질, 전기적 성질 및 표면의 화학적 성질이며, 본 발명에 따른 입자(8)는 유기 또는 무기 화합물일 수 있고, 빛을 흡수하거나 빛을 산란시킬 수 있다. 본 발명에서 사용하기 위한 입자(8)에는 산란 안료, 흡수 안료 및 발광 입자가 더 포함될 수 있다. 입자(8)는 역반사성 예컨대 코너 큐브일 수 있거나, AC 필드에 의해 여기되었을 때 빛을 방출하는 황화아연 입자와 같이 전자 발광성일 수 있거나, 또는 광 발광성일 수 있다.
그 중에서도 본 발명자는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 전자종이의 기판(5, 1)과 입자(8)의 특성의 모두 만족시켜 줄 수 있는 최상의 재료임을 확인하였다. 즉, 본 발명의 다른 실시형태는 상기 하부기판(5)과 상부기판(1) 중 적어도 하나가 입자(8)와 같은 재료로 이루어지는데, 상기 입자(8)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 주성분으로 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 중축합하여 얻을 수 있는 포화폴리에스테르이다. 이러한 PET는 내열성, 강성, 전기적 성질 등이 뛰어나고, 높은 온도에 오랫동안 있어도 극한강도가 약간만 줄어들며, 결정성 플라스틱에 속하기 때문에 디젤유와 같은 기름에 대한 내성이 좋아 전자종이의 대전 입자(8)로 사용하기에 적합하다. 그러면서도, 전기적 특성 뿐만 아니라 내약품성, 칫수안정성, 양산성, 착색성이 뛰어나고, 스트레스크렉이 없으며 도장성이 뛰어나기 때문에, 전자종이의 기판(5, 1)으로도 사용할 수 있는 최상의 재료인 것이다.
본 발명에 따라, 전자종이의 기판(5, 1)과 입자(8)가 같은 재료로 이루어지고, 특히 그 재료는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 주요성분을 하는 경우, 본 발명에 따른 입자(8)는 외첨제를 사용하지 않아도 된다는 장점이 있다. 종래의 전자종이 대전 입자에 있어서, 외첨제를 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)으로 할 수 있는바, 본 발명에 따라 입자(8) 자체를 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 하는 경우, 입자 (8)와 기판(5, 1)은 같은 재료로 이루어져 입자(8)의 유동성이 증가하기 때문에, 별도의 외첨제를 필요로 하지 않는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 전자종이 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 기판(5, 1)이나 격벽(4)이 입자(8)와 같은 재료로 이루어진 전자종이 디스플레이 장치이다. 나아가, 이러한 본 발명은 기판(5, 1)과 격벽(4) 및 입자(8)가 모두 같은 재료로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다. 이를 위한 본 발명은 상기 하부전극(6)과 상부전극(2) 사이에서 화소공간을 분할하는 격벽(4)이 더 포함된 형태의 전자종이 디스플레이 장치가 바람직하고, 이 경우 상기 격벽(4)은 상기한 입자(8)와 같은 재료로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
다시 말해서, 본 발명에 따른 전자종이는 격벽(4)이 있는 전자종이 또는 격벽(4)이 없는 마이크로 캡슐형 전자종이에도 적용될 수 있으므로, 본 발명의 전자종이 디스플레이 장치는 격벽(4)을 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시형태는 화상 표시용 입자(8)의 기판 평행 방향의 여분의 이동을 저지하기 위해, 대향하는 기판을 연결하는 격벽(4)을 형성하고 표시부를 복수의 표시 셀에 의해 구성하는 것일 수 있다. 격벽(4)의 형상은 표시에 관한 분류체의 사이즈에 의해 적절히 최적 설정되며 일률적으로 한정되지는 않는다.
이러한, 상기 격벽(4)은 단순히 셀 단위를 구분하기 위한 용도로 사용되는 것이므 로 그 재료는 폴리머, 무기질 소재 등이 다양하게 적용될 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 격벽(4)을 구성하기 위한 방법으로는 포토레지스트를 이용하는 포토리소그래피 방법, 감광성 폴리머를 이용하는 방법, 미리 만들어진 재료를 잘라서 사용하는 라미네이팅 방법 등이 바람직하며, 하판 구조물에 격벽(4)을 접착시키는 경우 자외선 접착제와 자외선 조사 등의 방식이 기 형성된 하판 상에 적용될 수도 있는 것이다.
격벽(4)의 형성을 위해 사용되는 재료로는 폴리머, 무기질 소재 등이 다양하게 적용될 수 있다. 지금까지의 격벽은 주로 포토공정에 의해 식각되는 과정이 수반되었기 때문에, 격벽 재료로는 주로 포토레지스트(PR)가 가장 널리 사용되어 왔고, 여기에 폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP)과 같은 폴리머이거나 무기질 재료가 더 포함될 수 있었다.
이러한 재료로 이루어질 수 있는 본 발명에 따른 격벽(4)은 상기한 입자(8)와 같은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이에 따라, 기판(5, 1)과 격벽(4) 및 입자(8)가 모두 같은 재료로 이루어지는 것이다. 본 발명에 따라 상기 하부기판(5)과 상부기판(1) 중 적어도 하나와 격벽(4) 및 입자(8)가 모두 같은 재료로 이루어짐으로서, 기판(5, 1) 사이의 화소공간 내에 존재하는 입자(8)의 유동성을 증가시킬 수 있다. 격벽(4)과 입자(8)가 같은 재료로 이루어지면, 상술한 바와 같이 전하를 띠게 되는 입자(8)와 격벽(4) 사이에 대전서열의 차이가 없어지고, 기판(5, 1)과 입자(8) 사이에 전기력이 발생하지 않거나 최소화되어 기판(5,1)에 존재하는 전자기력에 의해 입자(8)가 영향받는 것을 최소화 할 수 있다. 따라서, 주변환경(예를 들어, 기판)의 영향에 의해 입자(8) 간 혹은 기판이나 격벽 및 전극에 입자(8)가 뭉치는 뭉침현상을 방지하여, 입자의 유동성을 증가시킬 수 있고, 콘트라스트가 떨어지는 문제점을 해결할 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 충돌대전형 전자종이 표시장치에 있어서 대전 입자(8)들의 뭉침현상을 최소화하기 위한 방법의 하나로서, 기판(5, 1)과 격벽(4) 그리고 대전 입자(8) 모두 같은 재료를 사용하여 입자의 최대 유동성을 확보할 수 있는 방법이다. 유리 기판처럼 딱딱한 재료가 아닌 플렉서블용 기판에 적용이 되는 재료인 PET (polyethyleneterephtalate)를 격벽(4) 및 대전 입자(8)에도 적용하여 입자(8)들끼리의 뭉침 현상이나 입자(8)가 격벽(4)에 달라붙는 현상 등을 방지하는 것이다.
이러한 본 발명에 따라 전자종이의 화상 표시용 입자로 사용되는 상기 입자(8)는 도 4에 나타난 바와 같이, 고분자 수지(9)에 대전제어제(11), 착색제(12) 및 외첨제(10) 중 적어도 하나 이상이 포함되어 이루어질 수 있고, 그 중에서도 상기 입자(8)의 고분자수지(9)가 상기 하부기판(5)과 상부기판(1) 중 적어도 하나와 같은 재료로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 입자(8)의 기본 수지인 고분자 중합체가 기판과 같은 재료로 이루어진 것을 말한다.
본 발명에서 사용되는 상기 고분자 수지(9)는 전하를 띠거나 또는 전하를 획득할 수 있는 임의의 성분이 가능하고, 구체적으로 상기 고분자 수지(9)는 이산화티탄, 산화아연, 유화아연, 백연, 황연, 황화카드뮴, 흑연, 카본 블랙등이 이용될 수 있고, 이러한 모입자용으로 유용한 중합체는, 제한되지는 않지만, PMMA(poly methyl methcrylate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate:PET), 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. 이러한 고분자 수지(9)의 크기는 0.2 ~ 2.0㎛ 정도가 가장 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 상기 화상 표시용 입자(8)는 외첨제(10)를 더 포함하여, 상기 외첨제(10)가 기판(5, 1)과 동일한 재료로 이루어지는 것도 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 상기 입자(8)의 외첨제(10)가 상기 하부기판과 상부기판 중 적어도 하나와 같은 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치일 수 있 다. 외첨제(10)는 입자(8)의 표면에 둘러서 코팅되어 있는 것으로, 입자(8) 표면을 기판(5, 1)이나 격벽(4) 재료와 동일하게 하여 입자(8)의 유동성을 증가시키는 것이다. 이 경우, 입자(8)의 외첨제(10)는 직접 기판이나 격벽과 맞닿는 부위이기 때문에, 그 유동성 증가 효과가 증대할 것으로 기재된다.
이러한 상기 외첨제(10)는 입자(8)의 유동성을 증가시키거나 화소공간의 격벽(4)에 부착되는 것을 방지하기 위한 것으로, 전기영동 디스플레이에서 현탁 유체로 사용되는 전형적인 높은 저항률 액체용으로 비수성 계면활성제를 사용할 수 있다. 각 성분은 광범위한 분자량(저분자량, 올리고머성, 또는 중합성)에 걸친 물질로부터 구축될 수 있고, 순수하거나 혼합물일 수 있다. 모든 이러한 업계에서, 충전 종들이 전기이동 이동성을 증가시키거나 정전기 안정화를 증가시키기 위해 비-수성 매체에 첨가될 수도 있다. 여기에 제한되지는 않지만, 글리콜 에테르, 아세틸렌 글리콜, 알칸올아미드, 소르비톨 유도체, 알킬 아민, 4차 아민, 이미다졸린, 디알킬 옥시드 및 술포숙시네이트를 사용할 수도 있고, 바람직하게는 나노 사이즈의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용하는 것이 적합하다.
본 발명에 있어서, 이러한 외첨제(10)는 입자안정화 역할을 할 뿐만 아니라, 입자(8)의 유동성 향상을 위한 것으로, 세라믹 분말이나 천연 또는 합성 왁스일 수 있으며, 종래의 방법에 따라 블레이드 믹싱법에 의해 외첨될 수 있다. 더욱 상세하 게, 상기 세락믹 분말은 실리카(SiO2), 바륨타이타네이트(BaTiO3), 스트론튬타이타네이트(SrTiO3), 칼슘타이타네이트(CaTiO3), 리드타이타네이트(PbTiO3), 타이타늄디옥사이드(TiO2), 틴디옥사이드(SnO2), 칼슘옥사이드(CaO), 마그네슘옥사이드(MgO), 알루미늄옥사이드(Al2O3),산화철(Fe2O3), 감마 산화철, 마그네슘실리케이트(MgSiO3), 마그네타이트(Fe3O4), 지르코니아(ZrO2), 보론옥사이드(B2O3), 실리콘카바이드(SiC), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 니켈페라이트, 징크페라이트, 니켈징크페라이트 및 바륨페라이트(BaFe2O4)로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상이 선택된 것을 특징으로 하고, 상기 천연 또는 합성 왁스는 S-왁스, PE 왁스, 에틸렌-아크릴산 왁스, 에틸렌-비닐아세테이트, 말단에 카르복시산이 부분적으로 접합된 몬탄(montan) 계열의 천연 왁스, 폴리에틸렌 계열의 합성 왁스, 폴리프로필렌 계열의 합성 왁스, 폴리머왁스 및 말단에 아미드 또는 아민이 부분적으로 접합된 염기성 기능기를 가지는 합성 왁스로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상이 선택될 수 있다.
다음으로, 상기 착색제(12), 즉 염색된 안료나 염료를 포함하는 화상 표시용 입자(8)는 일반적으로 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)를 대표적으로 사용할 수 있다. 이 밖에 황색 안료, 등(橙)색 안료, 적색 안료, 자주색 안료, 녹색 안료 등이 있고, 알칼리성，산성，분산，직접 염료 등의 각종 염료로서，니그로신, 메틸렌 블루, 로즈 벤갈(rose bengal)，퀴놀린 옐로우, 울트라마린 블루 등을 사용할 수도 있다. 이러한 안료나 염료는 단독으로 또는 복수개의 조합으로 사용하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 화상 표시용 입자(8)에는 상기 입자의 대전량 크기와 극성을 변경하여 입자의 대전량을 조절할 수도 있는 대전제어제(11)가 추가로 첨가될 수 있다. 상기 대전제어제(11)는 특별히 제한되지 않지만, 음하전제어제로서는 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. 양하전제어제로서는 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 등도 하전제어제로서 사용할 수도 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시형태는 전자종이의 기판(5, 1)이나 격벽(4) 뿐만 아니라, 상기 기판(5, 1)에 내접하여 화소공간으로 전계를 부여하는 전극(6, 2)에도 본 발명에 따른 입자(8)와 같은 성분이 포함될 수 있다. 즉, 기판(5, 1)에 내접하는 하부전극(6)과 상부전극(2)에는 본 발명에 따른 입자(8)와 같은 성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 포함될 수 있다. 화소공간 내부에서 입자(8)가 이동하면서 부딪히는 대상은 기판(5, 1)보다는 전극(6, 2)과의 충돌횟수가 더 많을 것이므로, 본 발명에 따라 전극(6, 2)에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 포함되는 경우에는 더욱 유용할 것이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 전자종이는 입자(8)가 적어도 한편이 투명한 기판(5, 1)을 소정의 간격으로 대향 배치한 사이 공간에 포함되고, 상기 기판(5, 1) 사이에 전계를 부여하기 위한 전극(6, 2)을 더 포함하는 형태로 제작될 수 있다. 기판(5, 1)에 전극(6, 2)을 설치하는 경우는, 전극 부위에 대한 외부 전압 입력에 의해 기판 위의 각 전극 위치에 발생한 전계에 의해 소정 특성으로 대전된 입자를 끌어당기거나 또는 반발시킴으로서, 정전잠상에 대응하여 배열된 입자를 투명한 기판을 통해 표시장치 외측에서 볼 수 있는 것이다. 이때의 전극(6, 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.
이어서, 본 발명에 따른 상기 하부전극(6) 또는 상부전극(2)에는 하부절연층(7) 또는 상부절연층(3)이 더 형성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전자종이 디스플레이 장치는 상기 하부전극(6)과 상부전극(2)에 각각 내접하는 하부절연층(7)과 상부절연층(3)을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다. 이 경우, 본 발명은 기판이나 격벽이 입자와 같은 재료로 이루어지거나 기판과 격벽 및 입자가 모두 같은 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는바, 기판 및 전극에 내접하는 것으로 화소공간 내부에서 입자가 이동하면서 부딪히는 대상인 절연층에도 본 발명에 따른 입자와 동일한 것이 포함될 수 있다. 즉, 상기 하부절연층(7) 또는 상부절연층(3)은 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 메모리 효과가 감소되어 새로운 전원 인가없이 영상을 오랫동안 보존하기 어려울 수 있으므로 적용되는 것이 바람직하다.
더불어서, 본 발명에 따른 상기 화상 표시용 입자(8)는 대전 가능하거나 또는 대전 된 건식형 입자인 것을 특징으로 하는 전자종이인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 전자종이에서 입자(8)는 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.
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 같이, 본 발명에 따르면 새로운 전자종이 디스플레이 장치, 특히 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 하부기판과 상부기판; 상기 하부기판과 상부기판에 각각 내접하여 화소공간을 형성하는 하부전극과 상부전극; 및 상기 하부전극과 상부전극 사이에 형성된 화소공간에 봉입된 입자;를 포함하고, 상기 하부기판과 상부기판 중 적어도 하나는 상기 입자와 같은 재료로 이루어진 전자종이 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
이러한 본 발명에 의하는 경우, 기판이나 격벽이 입자와 같은 재료로 이루어지거나 기판과 격벽 및 입자가 모두 같은 재료로 이루어져 대전서열의 차이가 없기 때문에, 화소공간 내에서 입자의 유동성을 증가시킬 수 있는 전자종이 디스플레이 장치을 제공할 수 있는 효과가 있다. 즉, 전하를 띤 입자와 기판이나 격벽 사이에는 척력이 작용하여 입자의 유동성이 증가시킬 수 있고, 이로써 입자들끼리 서로 응집하거나 엉키지 않는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 하부기판과 상부기판;
    상기 하부기판과 상부기판에 각각 내접하여 화소공간을 형성하는 하부전극과 상부전극; 및
    상기 하부전극과 상부전극 사이에 형성된 화소공간에 봉입된 입자;를 포함하고,
    상기 하부기판과 상부기판 중 적어도 하나는 상기 입자와 같은 재료로 이루어진 전자종이 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입자는 폴리에틸렌테레프탈레이트(poly ethylene terephtalate: PET)를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하부전극과 상부전극 사이에서 화소공간을 분할하는 격벽이 더 포함된 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 격벽은 상기 입자와 같은 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 입자는 고분자 수지에 대전제어제, 착색제 및 외첨제 중 적어도 하나 이상이 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 입자의 고분자 수지가 상기 하부기판과 상부기판 중 적어도 하나와 같은 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 입자의 외첨제가 상기 하부기판과 상부기판 중 적어도 하나와 같은 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 하부전극과 상부전극에 각각 내접하는 하부절연층과 상부절연층을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 입자는 대전 가능하거나 또는 대전된 건식입자인 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
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KR100978667B1 (ko) 2008-11-13 2010-08-30 삼성전기주식회사 전기영동 디스플레이 장치 및 전기영동 디스플레이 장치용 스페이서 제조방법
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