KR101079533B1 - 전자 종이 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자 종이 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전자 종이 표시장치는 표시측에 배치된 투명한 물질로 이루어진 표시측 전극; 상기 표시측 전극과 마주하도록 배치된 배면 전극; 상기 표시측 전극 및 상기 배면 전극 사이에 배치되며, 상기 표시측 전극과 배면 전극 사이의 공간을 분할하는 다수의 격벽과 상기 격벽에 의하여 형성된 다수의 셀 공간을 포함하는 기판; 상기 다수의 셀 공간에 배치되며, 서로 다른 색을 나타내는 2종 이상의 회전체;를 포함하고, 상기 회전체 중 동일한 색을 나타내는 동종의 회전체는 서로 다른 명도를 갖는 복수 개의 회전체로 구성된다. 본 발명에 따른 전자 종이 표시 장치는 화상의 안정성 및 균일성이 우수하고, 다양한 범위의 명도 표현이 가능하다.
격벽, 셀 공간, 회전체, 명도, 전자 종이.
Description
본 발명은 전자종이 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화상의 안정성 및 균일성이 우수하고, 다양한 범위의 명도 표현이 가능한 전자종이 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
오늘날 새로운 패러다임이 요구되는 정보 사회에 상응하여 정보 전달 및 공유 방식에 있어서 대변환이 요구된다. 이것을 충족시키기 위하여 유연한 디스플레이로서, 구부릴 수 있는 장점을 가진 전자종이의 기술 개발이 가속화되고 있으며 전자종이 기술 개발은 상업적 개발 단계에 접어들고 있다.
전자종이는 기존의 평면 디스플레이 패널에 비하여 생산단가가 저렴하고, 정화면처럼 배경조명이나 지속적인 재충전이 필요하지 않으므로 아주 적은 에너지로도 구동될 수 있어서 에너지 효율도 월등히 앞선다. 또한, 전자종이는 매우 선명하고, 시야각이 넓으며 전원이 없더라도 글씨가 완전히 사라지지 않는 메모리 기능도 가지고 있다. 이러한 장점으로 인해 전자종이는 종이와 같은 면과 움직이는 일러스트레이션을 갖는 전자서적, 자체 갱신성 신문, 이동 전화를 위한 재사용 가능 한 종이디스플레이, 폐기 가능한 TV 스크린 및 전자 벽지 등 실로 광대한 분야에 응용될 수 있으며, 거대한 잠재시장을 가지고 있다.
전자종이 구현을 위한 기술적 접근 방식은 크게 4가지로 나눌 수 있는데, 서로 반대되는 전하와 서로 다른 색상을 갖는 상하 반구로 구성된 구형 입자를 전계를 이용하여 회전시키는 트위스트 볼 방식, 오일에 혼합된 유색 대전입자를 마이크로 캡슐 또는 마이크로 컵 안에 가두거나, 대전입자 그대로를 전기장의 인가에 응답하게 하는 전기 영동 방식, 대전된 분류체를 이용하는 QR-LPD(Quick Response-Liquid Power Display) 방식, 콜레스테릭 액정 분자의 선택적 반사 특성을 이용하는 콜레스테릭 액정 디스플레이 방식 등이 있다.
트위스트 볼 방식은 셀 내부가 투명 매질로 채워져 있고, 투명 매질 내에 서로 반대되는 전하와 서로 다른 색상, 예를 들면, 흑과 백으로 착색된 트위스트 볼이 배치된다. 상기 트위스트 볼에 전압이 인가되면, 인가된 전압 방향에 따라 트위스트 볼은 인가된 하전 부호의 극성이 작용하여 서로 반대되는 극성이 전면을 향하도록 회전되어 흑백이 표시된다.
그러나, 이러한 구조는 항상 흑과 백의 두가지 상태만 표현하게 되어 다양함 범위의 명도 표현에 한계가 있다.
본 발명은 화상의 안정성 및 균일성이 우수하고, 다양한 범위의 명도 표현이 가능한 전자 종이 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태는 투명한 물질로 이루어진 표시측 전극; 상기 표시측 전극과 마주하도록 배치된 배면 전극; 상기 표시측 전극 및 상기 배면 전극 사이에 배치되며, 상기 표시측 전극과 배면 전극 사이의 공간을 분할하는 다수의 격벽과 상기 격벽에 의하여 형성된 다수의 셀 공간을 포함하는 기판; 상기 다수의 셀 공간에 배치되며, 서로 다른 색을 나타내는 2종 이상의 회전체;를 포함하고, 상기 회전체 중 동일한 색을 나타내는 동종의 회전체는 서로 다른 명도를 갖는 복수 개의 회전체로 구성되는 전자 종이 표시장치를 제공한다.
상기 회전체는 각각 적색, 녹색 및 청색을 나타내는 3종의 회전체일 수 있다.
상기 회전체는 백색 및 흑색 중 어느 하나의 색으로 착색된 제1 표시 영역 및 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색으로 착색된 제2 표시영역을 포함하고, 상기 제1 및 제2 표시 영역은 서로 다른 대전 특성을 나타내는 것일 수 있다.
상기 동종의 회전체는 상대적인 명도의 비가 4:2:1인 3개의 회전체로 구성될 수 있다.
상기 회전체는 구형, 타원형 또는 실린더형일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 다수의 격벽과 상기 다수의 격벽에 의하여 형성된 다수의 셀 공간을 갖는 기판을 마련하는 단계; 상기 다수의 셀 공간에 서로 다른 색을 나타내는 2종 이상의 회전체를 배치하되, 상기 회전체 중 동일한 색을 나타내는 동종의 회전체는 서로 다른 명도를 갖는 복수 개의 회전체로 구성되도록 배치하는 단계; 상기 회전체를 덮도록 상기 기판 상에 표시측 전극을 형성하는 단계; 및 상기 표시측 전극과 마주하도록 상기 기판 상에 배면 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 전자 종이 표시장치의 제조방법을 제공한다.
상기 기판은 임프린트, 레이저 패터닝, 포토리소그래피, 또는 에칭 공정에 의하여 형성될 수 있다.
상기 회전체를 배치하는 단계는 상기 기판 상에 상기 셀 공간을 개방하는 마스크 또는 필터를 배치하고, 스퀴지를 통하여 상기 회전체가 주입될 수 있다.
본 발명에 따른 전자 종이 표시장치는 서로 다른 색을 나타내는 2종 이상의 회전체를 포함하되, 서로 같은 색을 나타내는 동종의 회전체는 서로 다른 명도를 갖는 복수 개로 구성되어 다양한 범위의 명도를 표현할 수 있다.
또한, 격벽에 의해 형성되는 셀 공간에 회전체가 배치되는 구조로써, 셀 공간이 아닌 격벽 등의 다른 위치에 회전체가 존재할 가능성이 적다. 이에 따라 화면상의 얼룩이나 스팟(spot)이 발생하지 않아 화상의 안정성 및 균일성이 우수하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다. 다만, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 克◎발명의 실시형태는 당업계에서 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, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 종이 표시장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 S 영역을 개략적으로 나타내는 상부 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 전자 종이 표시장치는 표시측에 배치된 투명한 물질로 이루어진 표시측 전극(미도시), 상기 표시측 전극과 마주하도록 배치된 배면 전극(140), 상기 표시측 전극과 배면 전극(140) 사이에 배치되는 기판(110)을 포함한다. 도 1 및 도 2는 기판의 셀 공간에 배치되는 회전체를 표시하기 위하여 표시적 전극의 도시를 생략하였다.
상기 기판(110)은 상기 표시측 전극과 배면 전극(140) 사이의 공간을 분할하는 다수의 격벽(111)과 상기 다수의 격벽(111)에 의하여 형성된 다수의 셀 공간(h)을 포함한다. 상기 다수의 셀 공간(h)에는 다수 개의 회전체(120)가 배치된다.
상기 표시측 전극(미도시) 및 배면 전극(140)은 본 발명의 기술분야에서 통 상적으로 사용되는 전극재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리티오핀 또는 폴리아닐린과 같은 도전성 폴리머, 은이나 니켈과 같은 금속입자, 상기 금속 입자를 포함하는 폴리머 필름, 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium-Tin-Oxide) 등을 사용할 수 있다.
또한, 배면 전극(140)은 회전체가 독립적으로 구동 가능하게 하는 전계 인가부 또는 매트릭스 어드레스 전극으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 배면 전극(140)에는 각 셀 공간에 배치된 회전체(120)를 독립적으로 구동 가능하게 하는 TFT(thin film transistor)가 형성될 수 있다.
상기 기판(110)은 유연성이 있는 수지로 이루어질 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), 폴리디메틸실록산(PDMS, polydimethylsiloxane) 또는 폴리우레탄 아크릴레이트(PUA, poly urethane acrylate) 등이 있으며, 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 기판(110)은 상기 표시측 전극과 배면 전극(140) 사이의 공간을 분할하는 다수의 격벽(111)과 상기 격벽에 의하여 형성된 다수의 셀 공간(h)을 포함한다. 본 발명에서, 격벽 사이의 공간을 셀 공간이라고 정의한다.
상기 다수의 셀 공간(h)에는 회전체(120)가 각각 배치된다. 또한, 상기 셀 공간에는 상기 회전체(120)가 용이하게 회전할 수 있도록 유전액(dielectric liquid)이 충진될 수 있다.
도 1을 참조하면, 회전체(120)는 서로 다른 색으로 착색되고, 서로 다른 대전 특성을 나타내는 2개의 표시영역(120a, 120b)을 가진다.
2개의 표시영역 중 제1 표시영역(120a)은 백색 및 흑색 중 어느 하나의 색으로 착색되고, 제2 표시영역(120b)은 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색으로 착색되며, 제1 표시영역(120a)이 양전하로 대전되는 경우 제2 표시영역(120b)은 음전하로 대전된다.
회전체(120)에 표시측 전극 및 배면 전극에 의하여 전압이 인가되면 전압의 크기 및 방향에 따라 회전하게 되고, 2개의 표시영역에 착색된 색상에 따라 색을 표시하게 된다.
본 발명에 따른 전자종이 표시장치는 서로 다른 색을 나타내는 2종 이상의 회전체를 포함한다. 동종의 회전체란 제2 표시영역(120b)에 착색된 색이 같은 것으로, 백색(또는 흑색) 이외에 적색, 녹색 및 청색 중 동일한 색을 나타내는 것을 의미한다.
본 실시형태에는 3종류의 회전체(121, 122, 123)를 포함한다. 제1 종의 회전체(121)는 예를 들면 적색을 나타내는 것으로, 서로 다른 명도를 갖는 3개의 회 전체(121a, 121b, 121c)로 구성된다. 상기 서로 다른 명도를 갖는 3개의 회전체(121a, 121b, 121c)는 서로 인접한 셀 공간에 배치되는 것으로, 그 배열은 특별히 제한되지 않는다.
상기 3개의 회전체 각각의 상대적인 명도비는 4:2:1일 수 있다. 상기 제1 종의 첫번째 회전체(121a)가 1 정도의 밝기로 적색을 나타내고, 상기 제1 종의 두번째 회전체(121b)는 2 정의 밝기로 적색을 나타내며, 상기 제1 종의 세번째 회전체(121c)는 4 정도의 밝기로 적색을 나타낼 수 있다.
또한, 제2 종의 회전체(122)는 예를 들면 녹색을 나타내는 것으로, 서로 다른 명도를 갖는 3개의 회전체(122a, 122b, 122c)로 구성된다. 상기 3개의 회전체 각각의 상대적인 명도비는 4:2:1일 수 있다. 상기 제2 종의 첫번째 회전체(122a)가 1 정도의 밝기로 녹색을 나타내고, 상기 제2 종의 두번째 회전체(122b)는 2 정의 밝기로 녹색을 나타내며, 상기 제2 종의 세번째 회전체(122c)는 4 정도의 밝기로 녹색을 나타낼 수 있다.
또한, 제3 종의 회전체(123)는 예를 들면 청색을 나타내는 것으로, 서로 다른 명도를 갖는 3개의 회전체(123a, 123b, 123c)로 구성된다. 상기 3개의 회전체 각각의 상대적인 명도비는 4:2:1일 수 있다. 상기 제3 종의 첫번째 회전체(123a)가 1 정도의 밝기로 청색을 나타내고, 상기 제3 종의 두번째 회전체(123b)는 2 정의 밝기로 청색을 나타내며, 상기 제3 종의 세번째 회전체(123c)는 4 정도의 밝기로 청색을 나타낼 수 있다.
이하, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여, 본 실시형태에 따른 전자종이 표시장치의 구동방법을 구체적으로 설명한다.
도 3a 내지 도 3d는 도 2의 제1 종의 회전체(121a, 121b, 121c)만을 나타내는 개략적인 단면도로써, 제2 및 제3 종의 회전체에도 동일하게 적용될 수 있다.
우선, 제1 종의 회전체가 모두 회전하지 않는 경우에는 백색 또는 흑색이 표시된다. 이후, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 종의 첫번째 회전체(121a)에만 전압이 인가되면 제1 종의 첫번째 회전체(121a)가 회전하여 1정도의 밝기를 갖는 적색이 표시된다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 종의 두번째 회전체(121b)에만 전압이 인가되면 제1 종의 두번째 회전체(121b)가 회전하여 2정도의 밝기를 갖는 적색이 표시된다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 종의 첫번째 및 두번째 회전체(121a, 121b)에 전압이 인가되면 제1 종의 첫번째 및 두번째 회전체(121a, 121b)가 회전하여 3정도의 밝기를 갖는 적색이 표시된다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 제1 종의 세번째 회전체(121c)에만 전압이 인가되면 제1 종의 세번째 회전체(121c)가 회전하여 4정도의 밝기를 갖는 적색이 표시된다.
5정도의 밝기를 갖는 적색을 표시하고자 하면, 제1 종의 첫번째 회전체(121a) 및 제1 종의 세번째 회전체(121c)에 전압을 인가하여 회전시키면 된다.
이와 같은 방식으로 6정도의 밝기를 갖는 적색 및 7정도의 밝기를 갖는 적색을 각각 표시할 수 있다.
서로 같은 색을 나타내고, 서로 다른 명도를 갖는 복수개로 구성된 동종의 회전체에 의하여 다양한 범위의 명도를 표현할 수 있다.
본 실시형태에서는 한 가지 색상에서 8가지의 명도를 나타낼 수 있다. 또한, 서로 다른 명도를 갖는 회전체의 갯수에 따라 보다 다양한 범위의 명도를 표현할 수 있다.
본 실시형태와 같이, 적색, 녹색, 및 청색을 나타내는 3종류의 회전체(121, 122, 123)를 포함하고, 동일한 색을 나타내는 동종의 회전체는 서로 다른 명도를 갖는 3개의 회전체로 구성되는 9개의 셀 공간을 하나의 픽셀로 구성할 수 있다.
이러한 경우, 동일한 색을 나타내는 1종의 회전체에 의하여 8가지의 명도를 나타낼수 있으므로, 3종의 회전체를 포함하는 전자종이 표시장치는 하나의 픽셀에 512가지의 명도를 표현할 수 있다.
상기 회전체(120)를 전기적 및 광학적으로 처리하여 제1 및 제2 표시영역(120a, 120b)을 형성하는 방법은 당업계의 공지된 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 2개의 착색 액을 구비하는 회전 디스크에 회전체을 투입한 후 상기 회전체에 원심력을 작용하는 방법 등을 사용할 수 있다.
회전체의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 구형, 타원형 또는 실린더형 일 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 종이 표시장치의 제조방법을 설명한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 종이 표시장치의 제조공정을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 다수의 격벽(111)과 상기 다수의 격벽(111)에 의하여 형성된 다수의 셀 공간을 갖는 기판(110)을 마련한다.
상기 기판(110)은 유연성이 있는 수지로 일정 두께를 갖는 구조물을 형성하고, 상기 구조물에 임프린트, 레이저 패터닝, 포토리소그래피, 에칭 등의 공정을 이용하여 형성할 수 있다.
임프린트를 이용하는 경우에는 유연성 있는 수지로 형성된 일정 두께를 갖는 구조물에 양각 및 음각 패턴을 갖는 스탬프로 상기 수지층을 압착하여 스탬프의 양각 및 음각 패턴에 대응하는 격벽(111) 및 셀 공간(h)을 갖는 기판(110)을 형성할 수 있따. 이때, 스탬프의 양각 및 음각 패턴을 조절하여 격벽의 간격 및 셀의 형태 및 크기를 조절할 할 수 있다.
다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110)에 형성된 다수의 셀 공간(h)에 회전체(120)를 각각 배치한다.
상기 회전체(120)는 스퀴지 등을 이용하여 셀 공간(h)에 주입될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 셀 공간(h)만을 개방하는 마스크 또는 필터를 상기 기판(110)에 배치하고, 스퀴지를 통하여 회전체(120)를 상기 셀 공간(h)에 주입할 수 있다.
상기 다수의 셀 공간에는 2종 이상의 회전체를 배치하되, 동일한 색을 나타내는 동종의 회전체는 서로 다른 명도를 갖는 복수 개의 회전체로 구성되도록 배치된다. 도시된 바와 같이, 동일한 색을 나타내는 동종의 회전체는 각각 서로 다른 명도를 갖는 3개의 회전체(121a, 121b, 121c)로 구성되고, 이들은 서로 인접하는 셀 공간에 배치된다. 이러한 3개의 회전체가 반복적으로 형성된다.
상기 격벽(111)에 의해 형성되는 셀 공간(h)에 회전체(120)가 배치되는 구조로써, 셀 공간(h)이 아닌 격벽 등의 다른 위치에 회전체(120)가 존재할 가능성이 적다.
다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 회전체(120)를 덮도록 상기 기판(110)상에 표시측 전극(130)을 형성한다. 상기 표시측 전극(130)은 투명한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 표시측 전극(130)과 마주하도록 상기 기판 상에 배면 전극(140)을 형성 한다.
또한, 상기 배면 전극(140)에는 각 셀 공간에 배치된 회전체(121a, 121b, 121c)를 독립적으로 구동 가능하게 하는 TFT(thin film transistor, 150)를 형성할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 종이 표시장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 S 영역을 개략적으로 나타내는 상부 평면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자종이 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자 종이 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 기판 111: 격벽
120: 회전체 130: 표시측 전극
140: 배면 전극
Claims (8)
- 투명한 물질로 이루어진 표시측 전극;상기 표시측 전극과 마주하도록 배치된 배면 전극;상기 표시측 전극 및 상기 배면 전극 사이에 배치되며, 상기 표시측 전극과 상기 배면 전극 사이의 공간을 분할하는 다수의 격벽과 상기 격벽에 의하여 형성된 다수의 셀 공간을 포함하는 기판; 및상기 다수의 셀 공간 내에 배치되며, 서로 다른 색을 나타내는 2종 이상의 회전체;를 포함하고,상기 회전체 중 동일한 색을 나타내는 동종의 회전체는 명도가 다른 복수 개의 회전체로 구성되는 전자 종이 표시장치.
- 제1항에 있어서,상기 회전체는 각각 적색, 녹색 및 청색을 나타내는 3종의 회전체인 것을 특징으로 하는 전자 종이 표시장치.
- 제1항에 있어서,상기 회전체는 백색 및 흑색 중 어느 하나의 색으로 착색된 제1 표시 영역 및 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색으로 착색된 제2 표시영역을 포함하고, 상기 제1 및 제2 표시 영역은 서로 다른 대전 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 전자 종이 표시장치.
- 제1항에 있어서,상기 동종의 회전체는 상대적인 명도의 비가 4:2:1인 3개의 회전체로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 종이 표시장치.
- 제1항에 있어서,상기 회전체는 구형, 타원형 또는 실린더형 인 것을 특징으로 하는 전자 종이 표시장치.
- 다수의 격벽과 상기 다수의 격벽에 의하여 형성된 다수의 셀 공간을 갖는 기판을 마련하는 단계;상기 다수의 셀 공간에 서로 다른 색을 나타내는 2종 이상의 회전체를 배치하되, 상기 회전체 중 동일한 색을 나타내는 동종의 회전체는 명도가 다른 복수 개의 회전체로 구성되도록 배치하는 단계;상기 회전체를 덮도록 상기 기판 상에 표시측 전극을 형성하는 단계; 및상기 표시측 전극과 마주하도록 상기 기판 상에 배면 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 전자 종이 표시장치의 제조방법.
- 제6항에 있어서,상기 기판은 임프린트, 레이저 패터닝, 포토리소그래피, 또는 에칭 공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 종이 표시장치의 제조방법.
- 제6항에 있어서,상기 회전체를 배치하는 단계는 상기 기판 상에 상기 셀 공간을 개방하는 마스크 또는 필터를 배치하고, 스퀴지를 통하여 상기 회전체가 주입되는 것을 특징으로 하는 전자 종이 표시장치의 제조방법.
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