KR101026025B1

KR101026025B1 - 표시 소자 및 전자 종이

Info

Publication number: KR101026025B1
Application number: KR1020090037135A
Authority: KR
Inventors: 이상문; 오용수; 이환수; 곽정복; 김성은
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2011-03-30
Also published as: JP2010262254A; US7974001B2; US20100271687A1; KR20100118348A

Abstract

본 발명은 표시 소자 및 전자 종이에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면은, 내부가 비어 있는 원기둥 형상의 구조물 및 상기 구조물의 측면에 형성되며, 서로 다른 색으로 착색된 적어도 2개의 표시 영역을 포함하는 표시 소자를 제공한다.

본 발명에 따른 표시 소자를 전자 종이에 사용할 경우, 구동 전압은 낮추면서 응답 속도는 향상시킬 수 있으며, 나아가, 팩킹 비율(Packing fraction)이 높아져 대조비가 향상될 수 있다.

전자 종이, 트위스트 볼, 회전구, 착색구

Description

표시 소자 및 전자 종이 {Display element and electronic paper}

본 발명은 표시 소자 및 이를 이용한 전자 종이에 관한 것으로서, 특히, 구동 전압이 낮고 응답 속도가 빠르며, 대조비가 향상될 수 있는 표시 소자 및 전자 종이에 관한 것이다.

휴대 정보 단말기나 정보 통신망 등이 발달함에 따라 휴대성이 우수한 표시 장치의 개발이 주목되고 있다. 이러한 표시 장치로서 최근 각광을 받고 있는 전자 종이(electronic paper)는 2개의 투명 전극 사이에 특정 색을 갖는 전기 영동 입자를 분산시키거나 전기 및 광학적으로 이방성을 갖는 회전구를 배치하는 방식 등을 사용한다.

회전구를 사용하는 방식의 경우, 흔히, 트위스트 볼(twist ball)이라 불리우는 구형의 구조물 표면에 2개의 서로 다른 색을 착색시키며, 서로 다른 색으로 착색된 영역이 서로 다른 전하를 띠게 한다. 이에 따라, 2개의 투명 전극에 전압을 인가할 경우, 트위스트 볼은 전압의 방향에 따라 회전하게 되며, 각각의 트위스트 볼에 대한 전압의 방향을 적절히 조절함으로써 원하는 영상을 표시할 수 있게 된 다.

본 발명의 일 목적은 전자 종이에 사용될 경우 구동 전압을 낮추면서 응답 속도는 향상시키며, 나아가, 대조비를 높일 수 있는 표시 소자를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 측면은,

내부가 비어 있는 원기둥 형상의 구조물 및 상기 구조물의 측면에 형성되며, 서로 다른 색으로 착색된 적어도 2개의 표시 영역을 포함하는 표시 소자를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 표시 영역은 제1 및 제2 표시 영역으로 나죌 수 있으며,

이 경우, 상기 제1 및 제2 표시 영역은 각각 양전하 및 음전하로 대전될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 구조물의 비어있는 영역은 상기 구조물에 의해 외부로부터 밀폐될 수 있다.

이 경우, 상기 구조물의 비어있는 영역은 공기가 채워될 수 있으며, 이와 달리, 상기 구조물의 비어있는 영역은 진공 상태일 수도 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 구조물의 비어있는 영역은 상기 원기둥을 높이 방향으로 관통하도록 일부 영역이 제거되어 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 구조물 내부의 비어 있는 영역에 의해 1이하의 비중을 가질 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면은,

서로 대향하여 배치된 상부 및 하부 전극 및 상기 상부 및 하부 전극 사이에 배치된 격자 형상의 격벽 구조 및 상기 격벽 구조에 의해 둘러싸인 영역에 배치되며, 원기둥 형상의 구조물 및 상기 구조물의 측면에 형성되며 서로 다른 색으로 착색되고 각각 양전하 및 음전하로 대전된 제1 및 제2 표시 영역을 구비하는 표시 소자를 포함하는 전자 종이를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 격벽 구조에 의해 둘러싸인 영역 하나당 상기 표시 소자 하나가 배치될 수 있다.

이 경우, 상기 격벽 구조에 의해 둘러싸인 영역 하나의 면적은 상기 표시 소자가 점유하는 면적과 동일한 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 격벽 구조는 임프린팅에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 상부 및 하부 전극 중 적어도 하나는 광 투광성을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 표시 소자를 밀봉하는 전기 절연성의 투명 매질을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 구조물은 내부가 비어있는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 트위스트볼을 전자 종이에 사용할 경우, 구동 전압은 낮추면서 응답 속도는 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시 형태는 이와 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 표시 소자를 개략적으로 나타내며, 각각 사시도 및 분해사시도에 해당한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 표시 소자(100)는 원기둥 형상의 구조물로서, 그 표면에는 제1 및 제2 표시 영역(101, 102)이 형성되어 있으며, 상기 구조물의 내부는 비 어 있는 것을 특징으로 한다. 종래의 경우, 트위스트 볼이라 하여 구 형상의 구조물을 표시 소자로 사용하였으며, 본 실시 형태에서는 이와 달리 원기둥 형상의 구조물을 사용하였다. 따라서, 종래와 비교하여 본 실시 형태의 표시 소자(100)를 트위스트 로드(twist rod)로 칭할 수 있을 것이다.

원기둥의 측면은 외부에서 보았을 때 직사각형 또는 정사각형에 해당하므로, 사각형의 측면을 표시 영역으로 사용될 경우, 팩킹 비율(Packing fraction)이 향상될 수 있다. 여기서, 팩킹 비율은 하나의 화소에 해당하는 영역 중 표시 소자가 실질적으로 점유하고 있는 비율로 정의할 수있다. 도 7은 종래의 트위스트 볼(좌측)과 트위스트 로드(우측)을 사용한 경우, 팩킹 비율의 차이를 나타낸 것이며, 비교를 위하여, 도 1에 도시된 형상과 달리 원기둥의 측면을 정사각형으로 형성하였다. 도 7에서 볼 수 있듯이, 트위스트 로드는 트위스트 볼에 비하여 팩킹 비율이 높으며, 구체적으로, 정사각형의 면적을 100%라고 하였을 때, 트위스트 볼의 팩킹 비율은 약 78.5%가 된다. 이러한 팩킹 비율의 증가에 의하여 트위스트 로드를 디스플레이 장치에 사용 시 대조비가 향상될 수 있다.

제1 및 제2 표시 영역(101, 102)은 표시 소자(100)가 회전함에 따라 특정 위치에서 보았을 때 서로 다른 색을 표시할 수 있도록 서로 다른 색으로 착색되어 있으며, 예컨대, 각각 검은색 및 흰색으로 착색된다. 다만, 본 실시 형태에서는 표시 소자(100)의 표면에 2개의 표시 영역이 형성된 경우를 설명하고 있으나, 필요에 따 라, 표기 영역의 수는 3개 이상이 될 수도 있을 것이다. 또한, 검은색 이나 흰색이 아닌 다양한 색으로 표시 영역을 착색시킬 수 있을 것이다.

전압의 인가에 의해 표시 소자(100)가 회전될 수 있도록 하기 위하여 제1 및 제2 표시 영역(101, 102)은 서로 다른 극성을 갖도록 대전되며, 각각, 양전하 및 음전하로 대전될 수 있다. 이 경우, 원기둥 형상의 구조물 표면을 전기 및 광학적으로 처리하여 제1 및 제2 표시 영역(101, 102)을 형성하는 것은 당해 기술 분야에서 공지된 방법을 사용할 수 있다. 예컨대, 2개의 착색 액을 구비하는 회전 디스크에 내부가 비어 있는 원기둥 형상의 구조물을 투입한 후 상기 구조물에 원심력을 작용하는 방법 등을 사용할 수 있을 것이다.

표시 소자(100)를 이루는 원기둥 형상의 구조물은 유기 물질이나 무기 물질을 모두 사용할 수 있으며, 유기 물질로는 PMMA, 실리콘 레진, 우레탄 레진 등을 예로 들 수 있고, 무기 물질로는 실리카, 알루미나, 글라스 등과 같이 내부에 보이드(void)를 용이하게 형성할 수 있는 물질을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 상술한 바와 같이, 표시 소자(100)의 내부는 비어 있는 구조이다. 여기서, 내부가 비어있는 구조는 원기둥 형상의 구조물 내부가 공기로 채워져 있거나 진공인 상태를 의미한다. 이 경우, 전체 부피에 대하여 비어 있는 영역, 즉, 보이드는 10 ~ 80%의 부피를 가질 수 있다.

본 실시 형태와 같이, 표시 소자(100)의 내부를 진공 또는 에어 보이드로 형성함으로써 표시 소자(100)의 비중을 크게 낮출 수 있다. 종래의 일반적인 트위스트 볼은 내부가 차 있는 구조로서, 지르코니아 등을 사용하여 제작하였다. 이와 비교하여, 본 실시 형태에서 제공되는 표시 소자(100)의 경우, 지르코니아 대신 다른 유기 또는 무기 물질을 사용함과 더불어 내부를 진공 또는 에어 보이드로 형성함으로써 비중을 1이하로 낮출 수 있다. 이에 따라, 표시 소자(100)의 회전을 위해 필요한 구동 전압의 크기를 낮출 수 있으며, 표시 소자(100)의 응답 속도 역시 향상될 수 있다. 내부가 비어 있는 구조를 얻는 방법은 표시 소자(100)를 이루는 물질에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 예컨대, 포밍법(foaming method), 신터링법(sintering method), 스트레칭법(stretching method), 추출법(extraction method), 트랙 에칭법(track etching method) 등을 사용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 표시 소자를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 본 실시 형태에 따른 표시 소자(200)는 이전 실시 형태와 마찬가지로 원기둥 형상의 구조물로서, 표면에는 제1 및 제2 표시 영역(201, 202)이 형성되어 있다. 본 실시 형태의 경우, 상기 구조물은 원기둥을 높이 방향으로 관통하도록 일부 영역이 제거되어 형성된 관통 영역(203)에 의해 내부가 비어 있는 형상을 얻을 수 있으며, 내부가 채워진 원기둥을 형성한 후 관통 영역(203)을 제거하는 방법을 사용하므로, 이전 실시 형태보다 용이하게 얻어질 수 있는 구조라 할 수 있다.

도 4 및 도 5는 각각 도 3의 표시 소자가 채용된 전자 종이를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 또한, 도 6은 도 4의 전자 종이에서 격벽 구조와 표시 소자를 상부에서 바라 본 평면도이다. 우선, 도 4를 참조하면, 전자 종이(300)는 제1 및 제2 표시 영역(301, 302)과 관통 영역(303)을 갖는 트위스트 로드(즉, 표시 소자), 하부 전극(304), 상부 전극(305), 격벽 구조(306) 및 투명 매질(307)을 구비하는 구조이다. 상기 표시 소자는 상술한 바와 같이, 내부가 비어 있는 구 형상의 구조물로서 비중이 매우 낮아 구동 전압을 낮추는 데 기여할 수 있으며, 팩킹 비율이 높아 대조비를 향상시킬 수 있다. 이 경우, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 격벽 구조(306)에 의해 둘러싸인 영역 하나 당 상기 표시 소자 하나가 배치되도록 하며, 상기 표시 소자가 점유 면적을 격벽 구조(306)에 의해 둘러싸인 영역의 면적과 실질적으로 같게함으로써 대조비를 더욱 향상시킬 수 있다.

상부 및 하부 전극(305, 304)은 투명하며 도전성 갖는 물질, 예컨대, ITO와 같은 물질로 이루어지며, 상기 표시 소자에 전압을 인가하기 위한 수단이다. 이 경우, 따로 도시하지는 않았으나, 상기 표시 소자 각각에 인가되는 전압의 크기와 방향을 따로 조절하기 위한 조절 수단이 구비될 수 있다. 상부 및 하부 전극(305, 304) 사이에는 상기 을 각 픽셀 단위로 분리하여 수용하기 위한 격벽 구조(306)가 배치되며, 구조적 안정성을 위하여 격벽 구조(306)의 높이는 표시 소자의 상면 및 하면의 직경보다 큰 것이 바람직하다. 격벽 구조(306) 사이에는 상기 표시 소자가 용이하게 회전될 수 있도록 밀봉하는 전기 절연성의 투명 매질(307)이 구비되며, 회전 저항이 크지 않은 적절한 투명 유기물을 사용할 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 실시 형태의 경우, 전자 종이(400)는 도 4의 경우와 마찬가지로, 제1 및 제2 표시 영역(401, 402)과 관통 영역(403)을 갖는 트위스트 로드 형상의 표시 소자, 하부 전극(404), 상부 전극(405), 격벽 구조(406) 및 투명 매질(407)을 구비하는 구조이다. 도 4의 실시 형태와 다른 점은, 격벽 구조(406)에 있으며, 본 실시 형태의 경우, 격벽 구조(406)는 R2R(Roll to Roll) 임프린팅 방식으로 형성될 수 있다. 이와 같이 임프린팅 방식으로 격벽 구조(406)를 형성할 경우, 제조 공정을 간소화할 수 있으며, 특히, R2R 공정을 이용하여 상부 전극(405) 및 하부 전극(404)을 격벽 구조(406)에 접합할 수 있어 공정 편의성이 향상된다.

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 표시 소자를 개략적으로 나타내며, 각각 사시도 및 분해사시도에 해당한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 표시 소자를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 4 및 도 5는 각각 도 3의 표시 소자가 채용된 전자 종이를 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 6은 도 4의 전자 종이에서 격벽 구조와 표시 소자를 상부에서 바라 본 평면도이다.

도 7은 종래의 트위스트 볼(좌측)과 트위스트 로드(우측)을 사용한 경우, 팩킹 비율의 차이를 나타낸 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101: 제1 표시 영역 102: 제2 표시 영역

203: 관통 영역 304: 하부 전극

305: 상부 전극 306: 격벽 구조

307: 투명 매질

Claims

내부가 비어 있는 원기둥 형상의 구조물이며,

상기 구조물은 외주면 상에 서로 다른 색으로 착색된 적어도 2개의 표시 영역을 포함하고, 상기 구조물의 회전 배열에 의하여 상기 착색된 표시영역이 회전 배열됨으로써 이미지를 표시하는 표시소자.
제1항에 있어서,

상기 표시 영역은 제1 및 제2 표시 영역으로 나뉜 것을 특징으로 하는 표시 소자.
제2항에 있어서,

상기 제1 및 제2 표시 영역은 각각 양전하 및 음전하로 대전된 것을 특징으로 하는 표시 소자.
제1항에 있어서,

상기 구조물의 비어있는 영역은 상기 구조물에 의해 외부로부터 밀폐된 것을 특징으로 하는 표시 소자.
제4항에 있어서,

상기 구조물의 비어있는 영역은 공기가 채워진 것을 특징으로 하는 표시 소자.
제4항에 있어서,

상기 구조물의 비어있는 영역은 진공 상태인 것을 특징으로 하는 표시 소자.
제1항에 있어서,

상기 구조물의 비어있는 영역은 상기 원기둥을 높이 방향으로 관통하도록 일부 영역이 제거되어 형성된 것을 특징으로 하는 표시 소자.
제1항에 있어서,

상기 구조물 내부의 비어 있는 영역에 의해 1이하의 비중을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 소자.
서로 대향하여 배치된 상부 및 하부 전극; 및

상기 상부 및 하부 전극 사이에 배치된 격자 형상의 격벽 구조; 및

상기 격벽 구조에 의해 둘러싸인 영역에 배치되며, 내부가 비어 있는 원기둥 형상의 구조물이고, 상기 구조물의 외주면 상에 서로 다른 색으로 착색되고 각각 양전하 및 음전하로 대전된 제1 및 제2 표시 영역을 구비하고, 상기 구조물의 회전 배열에 의하여 상기 착색된 표시 영역이 회전 배열됨으로써 이미지를 표시하는 표시 소자;

를 포함하는 전자 종이.
제9항에 있어서,

상기 격벽 구조에 의해 둘러싸인 영역 하나당 상기 표시 소자 하나가 배치된 것을 특징으로 하는 전자 종이.
제10항에 있어서,

상기 격벽 구조에 의해 둘러싸인 영역 하나의 면적은 상기 표시 소자가 점유하는 면적과 동일한 것을 특징으로 하는 전자 종이.
제9항에 있어서,

상기 격벽 구조는 임프린팅에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 전자 종이.
제9항에 있어서,

상기 상부 및 하부 전극 중 적어도 하나는 광 투광성을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 종이.
제9항에 있어서,

상기 표시 소자를 밀봉하는 전기 절연성의 투명 매질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 종이.
제9항에 있어서,

상기 구조물은 내부가 비어있는 것을 특징으로 하는 전자 종이.
제15항에 있어서,

상기 구조물의 비어있는 영역은 상기 구조물에 의해 밀폐된 것을 특징으로 하는 전자 종이.
제16항에 있어서,

상기 구조물의 비어있는 영역은 공기가 채워진 것을 특징으로 하는 전자 종이.
제15항에 있어서,

상기 구조물의 비어있는 영역은 진공 상태인 것을 특징으로 하는 전자 종이.
제15항에 있어서,

상기 구조물의 비어있는 영역은 상기 원기둥을 높이 방향으로 관통하도록 일부 영역이 제거되어 형성된 것을 특징으로 하는 전자 종이.