KR100907291B1 - 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템에 관한 것으로, 특히 입자들의 출발위치를 일정 위치에 정렬하거나, 랜덤하게 혼합된 상태로 만들어 줄뿐 아니라, 양의 전압을 주기적으로 상승시켜 계조 레벨을 표현할 수 있는 펄스 파형 전압을 인가하고, 디텍터로부터 감지되는 빛의 세기로부터 반사율을 계산하여, 상기 전압과 반사율의 관계로부터 명암비, 문턱전압 및 구동전압 등의 전자종이 표시소자의 특성을 평가할 수 있는 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템에 관한 것이다.

본 발명인 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템을 이루는 구성수단은, 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템에 있어서, 샘플 셀을 상면에 지지하되, 투명한 재질로 형성되는 스테이지, 상기 스테이지 하방에 위치하되, 상기 샘플 셀에 대하여 수직 방향을 광을 조사하는 투과용 광원, 상기 스테이지 상방에 위치하되, 상기 샘플 셀에 대하여 경사 광을 조사하는 반사용 광원, 상기 스테이지 상방에 위치하되, 상기 샘플 셀을 투과한 광 또는 상기 샘플 셀에 반사된 광을 감지하는 디텍터, 상기 샘플 셀에 펄스 파형 전압을 인가하는 전압 발생기, 상기 투과용 광원과 반사용 광원 및 상기 전압 발생기의 동작을 제어하고, 상기 디텍터로부터 입력되는 감지 데이터를 입력받아 전압과 반사율 관계를 계산하여 샘플 셀을 평가하는 컨트롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

전자종이, 반사율, 문턱전압, 구동전압

Description

전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템{system for estimating characteristic of the e­paper display}

본 발명은 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템에 관한 것으로, 특히 입자들의 출발위치를 일정 위치에 정렬하거나, 랜덤하게 혼합된 상태로 만들어 줄뿐 아니라, 양의 전압을 주기적으로 상승시켜 계조 레벨을 표현할 수 있는 펄스 파형 전압을 인가하고, 디텍터로부터 감지되는 빛의 세기로부터 반사율을 계산하여, 상기 전압과 반사율의 관계로부터 명암비, 문턱전압 및 구동전압 등의 전자종이 표시소자의 특성을 평가할 수 있는 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템에 관한 것이다.

디지털 페이퍼 디스플레이(Digital Paper Display)는 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 유기 전계발광(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.

이와 같은 전자종이 표시소자는 잘 알려진 바와 같이, 상판 및 하반 사이에 입자들을 분포시키고, 상기 상판 및 하판을 정렬하여 밀봉함으로써 완성시킨다. 그런데, 상기 완성된 전자종이 표시소자는 전기적 특성 등을 평가받아야 한다. 즉, 입자의 구조에 따른 전기광학 특성에 의한 구동 메카니즘 및 관계 등이 규명되고 평가받아야 한다.

따라서, 효과적으로 전자종이 표시소자의 전기광학 특성, 예를 들어 명암비, 문턱전압 및 구동전압을 평가할 수 있는 시스템에 절실하게 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 입자들의 출발위치를 일정 위치에 정렬하거나, 랜덤하게 혼합된 상태로 만들어 줄뿐 아니라, 양의 전압을 주기적으로 상승시켜 계조 레벨을 표현할 수 있는 펄스 파형 전압을 인가하고, 디텍터로부터 감지되는 빛의 세기로부터 반사율을 계산하여, 상기 전압과 반사율의 관계로부터 명암비, 문턱전압 및 구동전압 등의 전자종이 표시소자의 특성을 평가할 수 있는 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템을 이루는 구성수단은, 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템에 있어서, 샘플 셀을 상면에 지지하되, 투명한 재질로 형성되는 스테이지, 상기 스테이지 하방에 위치하되, 상기 샘플 셀에 대하여 수직 방향을 광을 조사하는 투과용 광원, 상기 스테이지 상방에 위치하되, 상기 샘플 셀에 대하여 경사 광을 조사하는 반사용 광원, 상기 스테이지 상방에 위치하되, 상기 샘플 셀을 투과한 광 또는 상기 샘플 셀에 반사된 광을 감지하는 디텍터, 상기 샘플 셀에 펄스 파형 전압을 인가하는 전압 발생기, 상기 투과용 광원과 반사용 광원 및 상기 전압 발생기의 동작을 제어하고, 상기 디텍터로부터 입력되는 감지 데이터를 입력받아 전압과 반사율 관계를 계산하여 샘플 셀을 평가하는 컨트롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이지는 회전되거나 경사지도록 구동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반사용 광원은 상기 샘플 셀에 조사되는 빔 선과 상기 스테이지 평면 사이에 이루는 각이 20° ~ 70° 사이로 조절되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 펄스 파형 전압은 음의 전압이 일정하고, 양의 전압이 점진적으로 상승하는 파형 전압인 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 음의 전압 사이에 입자 혼합 주기가 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 컨트롤러는 상기 전압과 반사율 관계로부터 명암비, 문턱전압 및 구동전압을 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제 및 해결 수단을 가지는 본 발명인 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템에 의하면, 입자들의 출발위치를 일정 위치에 정렬하거나, 랜덤하게 혼합된 상태로 만들어 줄뿐 아니라, 양의 전압을 주기적으로 상승시켜 계조 레벨을 표현할 수 있는 펄스 파형 전압을 인가하고, 디텍터로부터 감지되는 빛의 세기로부터 반사율을 계산할 수 있기 때문에, 상기 전압과 반사율의 관계로부터 명암비, 문턱전압 및 구동전압 등의 전자종이 표시소자의 특성을 용이하게 평가할 수 있는 장 점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결 수단 및 효과를 가지는 본 발명인 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템의 개략적인 전체 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템은 전자종이 표시소자의 샘플 셀(1)을 지지하는 스테이지(10), 상기 스테이지 하방에 위치하는 투과용 광원(20), 상기 스테이지 상방에 위치하여 상기 샘플 셀(1)에 비스듬하게 광을 조사하는 반사용 광원(30), 상기 샘플 셀을 투과한 광 또는 반사된 광을 감지하는 디텍터(40), 상기 샘플 셀이 펄스 파형 전압을 인가하여 구동하는 전압 발생기(50) 및 상기 전압과 디텍터로부터 감지된 빛의 세기로부터 구해진 반사율의 관계를 계산하여 샘플 셀을 평가하는 컨트롤러(60)를 포함하여 구성된다.

상기 스테이지(10)는 평가할 전자종이 표시소자의 샘플 셀(1)을 상면에 지지한다. 이 스테이지(10)는 상면에 위치하는 샘플 셀(1)에 대한 투과율도 측정가능하도록 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스테이지(10)는 모터 및 동력 전달축 등으로 구성되는 구동수단 (미도시)에 의하여 회전되거나, 경사지도록 구동될 수 있도록 구성된다. 즉, 시야각에 따른 특성 변화를 다양하게 평가할 수 있도록 상기 스테이지(10)는 소정의 구동수단(미도시)에 의하여 회전가능하도록 구성되거나, 소정의 각도로 경사질 수 있도록 구성된다.

상기 스테이지(10)의 하방에는 투과용 광원(20)이 위치한다. 이 투과용 광원(20)은 상기 샘플 셀(1)에 대하여 수직 방향으로 광을 조사한다. 따라서, 상기 샘플 셀(1)을 상면에 지지하고 있는 스테이지는 투명한 재질로 형성되는 것이다. 상기 투과용 광원(20)에 의하여 조사된 광은 상기 샘플 셀(1)을 투과된 후 상기 스테이지 상방에 위치하는 디텍터(40)에서 감지된다.

상기 디텍터(40)에서 감지된 광량은 상기 컨트롤러(60)에 전송되고, 상기 컨트롤러(60)는 상기 투과용 광원(20)에서 조사된 광량과 상기 감지된 광량의 관계에서 투과율을 계산할 수 있다.

상기와 같이 투과율을 측정하는 것과 별개로, 반사율을 측정할 수 있는데, 이 반사율을 측정하기 위하여 상기 스테이지 상방에는 반사용 광원(30)이 위치한다. 이 반사용 광원(30)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 샘플 셀에 대하여 경사 광을 조사한다.

따라서, 상기 반사용 광원(30)은 상기 샘플 셀의 측상방에 위치하여 상기 샘플 셀에 조사하는 광의 경사각을 변경할 수 있도록 설치된다. 구체적으로, 상기 반사용 광원(30)은 상기 샘플 셀(1)에 조사되는 빔 선과 상기 스테이지 평면 사이에 이루는 각(θ)이 20°에서 70° 사이로 조절될 수 있도록 설치된다.

상기 반사용 광원(30)에서 조사된 광은 상기 샘플 셀(1)에 반사되어 상기 디텍터(40)에서 감지된다. 이 디텍터(40)에서 감지된 광량 또는 광세기는 상기 컨트롤러(60)에 전송되고, 상기 컨트롤러(60)는 상기 반사용 광원(30)에서 조사된 광량 또는 광세기와 상기 감지된 광량 또는 광세기의 관계에서 반사율을 계산할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 상기 디텍터(40)는 상기 스테이지 상방에 위치하여 상기 투과용 광원(20)에서 조사한 광이 상기 샘플 셀(1)을 투과한 광을 감지하거나, 상기 반사용 광원(30)에서 조사한 광이 상기 샘플 셀(1)에 반사된 광을 감지하여, 그 감지된 광량 값을 상기 컨트롤러(60)에 전달한다. 그러면, 상기 컨트롤러(60)는 광 투과율 또는 광 반사율을 계산할 수 있다.

한편, 상기 샘플 셀(1)은 상기 전압 발생기(50)에서 인가되는 전압에 의하여 구동된다. 상기 전압 발생기(50)는 상기 샘플 셀(1)에 펄스 파형 전압을 인가한다. 상기 펄스 파형 전압을 생성하여 상기 샘플 셀(1)에 인가하는 상가 전압 발생기(50)는 상기 컨트롤러(60)의 제어에 따라 해당 펄스 파형 전압을 발생하여 인가한다.

상기 전압 발생기(50)에서 생성되어 상기 샘플 셀에 인가되는 펄스 파형 전압은 도 2에 도시된 바와 같이, 음의 전압(a)은 일정하고, 양의 전압(b)은 점진적으로 상승하는 파형 전압이다.

대전 입자형 전자종이 디스플레이는 대전 입자들의 물리적인 운동을 통해 셀 내에 존재하는 입자의 위치 및 혼합비로 반사율이 조절되어 구동되는 방식이다. 따 라서, 임의의 계조에서 다음 계조를 표현하고자 할 때, 동일 전압을 인가하여 구동을 하더라도 앞의 계조의 영향을 받아 다음 프레임의 계조 레벨이 달라지므로 입자들을 셀 내부에서 일정 출발 위치에 정렬시켜 주는 과정이 필요하게 된다.

따라서, 상기 전압 발생기(50)에서 생성하여 인가해주는 펄스 파형 전압은 도 2에 도시된 바와 같은 파형을 갖는다. 여기서 양의 전압(b)은 주기적으로 상승되어 계조 레벨을 표현하고, 음의 전압(a)은 입자들의 일정 위치에 정렬시켜 출발 위치를 일정하게 하는 리셋의 기능을 수행하게 된다.

이와 같은, 펄스 파형 전압을 인가한 후, 상기 디텍터(40)로부터 전달된 광량을 이용하여 반사율을 계산하여, 상기 전압과 반사율의 관계를 측정하면 도 3에 도시된 그래프를 얻을 수 있다. 이 결과는 백색(white)의 입자에 대하여 수행된 전압-반사율 관계의 그래프이다.

이와 같이, 반사율을 계산한 후, 전압과 반사율 관계를 계산하는 동작은 컨트롤러(60)에서 수행된다. 상기 컨트롤러(60)는 상기 계산된 전압과 반사율의 관계를 디스플레이부(미도시)를 통하여 표현할 수도 있다. 또한, 이와 같은 전압과 반사율의 관계로부터 명암비, 문턱전압 및 구동전압 등의 전자종이 표시소자의 특성을 평가할 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 백색의 입자들이 움직이기 시작하는 전압을 문턱전압(Vth)로 결정할 수 있고, 전체 입자들이 움직이는 전압을 구동 전압(Vd)로 결정할 수 있다. 또한 컨트롤러는 블랙(black) 반사율과 화이트(white) 반사율의 비로부터 반사 명암비를 결정할 수도 있다.

한편, 상기 입자들이 랜덤하게 혼합된 상태에서 구동되도록 하기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 음의 전압(a) 사이에 입자 혼합 주기(c)가 포함되도록 할 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 리셋 구간(입자들이 랜덤하게 혼합된 상태로 만들어주는 구간, a 및 c 구간)과 데이터 신호 구간(b 구간)을 분리하여 대전 입자의 초기 상태를 일정 레벨의 혼합 상태로 만들어 주고, 데이터 신호를 주기적으로 상승시킬 수 있는 펄스 파형 전압을 상기 전압 발생기(50)가 생성하여 인가할 수 있다. 상기 도 4에 도시된 입자 혼합 주기(c)를 표현하는 파형의 폭과 높이는 입자 혼합의 상태 및 정도에 따라 조절될 수 있다.

상기와 파형 전압이 인가된 후, 상기 컨트롤러(60)는 입력되는 광량으로부터 반사율을 계산하고, 전압과 반사율의 관계를 계산할 수 있다. 이와 같이 계산된 전압-반사율 관계는 그래프 형태로 디스플레이될 수 있다. 이 전압-반사율의 관계로부터 상술한 바와 같이, 명암비, 문턱전압 및 구동전압을 결정할 수 있다.

상기 컨트롤러(60)는 상기 반사용 광원 및 투과용 광원의 동작을 제어한다. 즉, 조사되는 광량 또는 광세기를 조절할 수 있고 상기 반사용 광원의 조사 각도를 조절하기 위하여 상기 반사용 광원의 동작을 제어한다.

또한, 상기 전압 발생기에서 발생하는 펄스 파형 전압에 관한 정보를 상기 전압 발생기에 전달하여, 상기 전압 발생기가 소정의 펄스 파형 전압을 생성할 수 있도록 제어한다.

또한, 디텍터로부터 입력되는 감지 데이터를 입력받아 반사율을 계산하고, 상기 펄스 파형 전압과 상기 반사율의 관계를 계산한다. 이 계산된 전압-반사율의 관계는 도 3에 도시된 바와 같다. 즉, 인가 전압(데이터 신호 전압(b))이 상승될 때, 반사율이 상승한다.

상기 전압-반사율의 관계로부터 상기 컨트롤러는 상기 샘플 셀을 평가한다. 즉, 상기 컨트롤러는 상기 전압-반사율의 관계로부터 명암비를 계산할 수 있고, 문턱전압도 결정할 수 있으며, 구동전압도 결정할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템은 반사형 전자종이 디스플레이의 특성을 보다 정확히 평가하기 위하여, 실사용 환경을 고려하여 광원을 일정각도로 유지하여 디텍터에 감지되는 빛의 세기로 부터 반사율을 평가할 수 있도록 하였다. 또한, 투과 및 반사 모드를 측정할 수 있도록 투과용, 반사용 광원을 분리하여 장착하였다.

또한, 시야각에 따른 특성변화를 다양하게 평가할 수 있게 하기 위해 샘플 셀을 지지하는 스테이지가 회전 및 경사를 부여할 수 있도록 하였고, 반사용 광원도도 샘플 셀을 타겟으로 하여 입사각을 조절할 수 있도록 회전기능을 부여하였다.

샘플 셀을 구동하기 위하여 펄스 파형 전압을 생성하는 전압 발생기는 컨트롤러와 연결하여 자유롭게 소정의 파형을 인가할 수 있도록 하였고, 기본적으로 V-R(voltage-reflectance) 커브 그래프로부터 Vth(문턱전압), Vd(구동전압), Vb(블랙전압), Vw(화이트전압) 및 명암비 등에 대한 정보를 얻을 수 있고 시야각 특성을 평가할 수 있으며 파장별 특성 및 색좌표에 대한 정보를 얻을 수 있도록 하였다.

한편, 필름특성을 평가하기 위해서는 별도의 디텍터(MCPD)가 필요하는데, 이 별도의 디텍터를 내부에 장착하여 상기 기능과 같이 다양한 입사각에 따른 필름광학특성을 평가할 수도 있다.

한편, 본 발명에서는 샘플 셀의 V-R(voltage-reflectance) 커브에서 구동전압, 문턱전압, 반사율 및 명암비를 구할 수 있도록 한다. 대전입자형 전자종이는 하전입자의 인가전압에 의해 반복적 운동으로 발생하는 반사율의 변화를 감지하는 형태이므로, 적절한 구동 파형이 선정되어야 한다.

셀을 구동하는 구동 파형은 반대적 성질을 가지는 하전 입자를 인가전원의 극성과 전위차로 이동시키면서 점진적 혼합 비율로 상판 쪽에 위치시켜 반사율을 변화시키는 것이기 때문에, 그레이 레벨(gray level) 설정시마다 운동하는 입자의 출발위치에 대해 동일한 상태를 부여하여야 한다.

따라서, 입자 분포의 초기화가 필요하고 반대전극으로 이동시키고자 하는 입자에 대해서는 전압의 점진적 상승이 필요하다. 이를 위하여 본 발명에서는 도 2 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 리셋과 전압 상승을 반복하는 펄스 파형 전압을 이용하여 샘플 셀을 구동한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명에 적용되는 펄스 파형 전압의 파형도이다.

도 3은 본 발명에 따른 전압-반사율 관계 그래프이다.

도 4는 본 발명에 적용되는 또 다른 펄스 파형 전압의 파형도이다.

Claims (6)

1. 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템에 있어서,

   샘플 셀을 상면에 지지하되, 투명한 재질로 형성되는 스테이지;

   상기 스테이지 하방에 위치하되, 상기 샘플 셀에 대하여 수직 방향을 광을 조사하는 투과용 광원;

   상기 스테이지 상방에 위치하되, 상기 샘플 셀에 대하여 경사 광을 조사하는 반사용 광원;

   상기 스테이지 상방에 위치하되, 상기 샘플 셀을 투과한 광 또는 상기 샘플 셀에 반사된 광을 감지하는 디텍터;

   상기 샘플 셀에 펄스 파형 전압을 인가하는 전압 발생기;

   상기 투과용 광원과 반사용 광원 및 상기 전압 발생기의 동작을 제어하고, 상기 디텍터로부터 입력되는 감지 데이터를 입력받아 전압과 반사율 관계를 계산하여 샘플 셀을 평가하는 컨트롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 스테이지는 회전되거나 경사지도록 구동되는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 반사용 광원은 상기 샘플 셀에 조사되는 빔 선과 상기 스테이지 평면 사이에 이루는 각이 20° ~ 70° 사이로 조절되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 펄스 파형 전압은 음의 전압이 일정하고, 양의 전압이 점진적으로 상승하는 파형 전압인 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 음의 전압 사이에 입자 혼합 주기가 포함되는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 컨트롤러는 상기 전압과 반사율 관계로부터 명암비, 문턱전압 및 구동전압을 결정하는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시소자의 특성 평가 시스템.

Images