KR20060069123A - 이-페이퍼 패널 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이-페이퍼 패널 제조 방법에 관한 것으로, 종래에는 셀에 주입되는 토너 입자의 양을 전체 토너 입자 분사 시간을 조절하는 방식으로 제어하기 때문에 정량적으로 제어하지 못하게 되어 주입된 토너 입자량이 셀마다 불규칙하게 되어 셀마다 차등한 계조가 나타나게 되는 문제점이 있었다. 상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 수용액 혹은 고분자 용액에 토너 입자들을 고르게 분포시킨 후 해당 혼합액을 격벽으로 구분된 이-페이퍼 패널의 각 셀에 도포 방법 혹은 스크린 프린팅 방법으로 삽입하고 해당 수용액이나 고분자 용액을 기화시켜 토너 입자들만 셀 내부에 잔류하도록 함으로써, 셀에 주입할 토너 입자들의 양을 셀간 편차 없이 정확히 제어할 수 있어 패널의 콘트라스트 특성을 개선할 수 있으며, 상기 공정 후 격벽 상부에 토너 입자가 잔류하지 않아 격벽 상부의 토너를 제거하기 위한 공정을 생략할 수 있으므로 공정이 용이해 지는 효과가 있다.

Description

이-페이퍼 패널 제조 방법{E-PAPER PANEL MANUFACTURING METHOD}

도 1은 종래 이-페이퍼 패널 구조를 보인 단면도.

도 2a 내지 도 2f는 종래 이-페이퍼 패널 제조 과정을 보인 수순 단면도.

도 3은 본 발명 일 실시예에 적용할 고분자 수용액과 토너 입자의 혼합물.

도 4는 본 발명 일 실시예의 방법으로 입자 주입 후 패널 상태를 보인 단면도.

도 5는 본 발명 다른 실시예의 방법으로 입자를 주입하는 상태를 보인 단면도.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

10: 하부 기판 20: 하부 전극

30: 하부 절연층 40: 격벽

50: 토너 입자 60: 상부 기판

70: 상부 전극 80: 상부 절연층

100: 토너 입자 110: 고분자 용액

200: 블래이드

본 발명은 이-페이퍼 패널 제조 방법에 관한 것으로, 특히 충돌 대전형 이-페이퍼 패널 제조시 소정 용액에 토너 입자들을 고르게 분포시켜 셀 내부에 주입 또는 스크린 프린팅하는 것으로 주입되는 토너 입자들의 양을 정확히 제어할 수 있도록 한 이-페이퍼 패널 제조 방법에 관한 것이다.

다양한 표시 장치들의 필요성이 대두되고 있는 가운데, 보다 작은 구동 전력으로 보다 오랫동안 선명한 화질을 제공해 줄 수 있는 이-페이퍼(E-paper) 기술이 개발되었다.

이-페이퍼 기술은 전기장에 의한 마이크로 입자의 빠른 이동을 이용하여 일정한 공간 내에 부유하는 대전된 입자를 정전기적으로 이동시켜 색을 표시하는 기술로서, 어떠한 극에서든 이동이 일어난 후에는 메모리 효과로 인해 전압을 제거해도 입자들의 위치변화가 없기 때문에 이미지가 사라지지 않아 마치 종이에 잉크로 인쇄된 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 자체적인 발광은 하지 않지만 시각 피로도가 대단히 낮아 실제 책을 보는 것과 같은 편안한 감상이 가능하며 패널의 유연성이 뛰어나 구부릴 수 있는 정도가 높으며 그 두께 역시 대단히 얇게 형성할 수 있어 미래형 평판 표시 기술로 큰 기대를 모으고 있다. 또한, 언급한 바와 같이 한번 표시된 이미지가 패널을 리셋하지 않는한 오랜시간 유지되기 때문에 소비전력이 극히 낮아 휴대용 표시 장치로서의 활용성이 뛰어나다. 특히, 간단한 공정 및 저가 재료에 의한 낮은 가격은 이-페이퍼 패널의 대중화에 기여할 것으로 예상되고 있다.

도 1은 건식 입자를 이용하는 종래의 충돌 대전형 이-페이퍼 패널의 단면을 보인 것으로, 그 구조는 절연층(30, 80)으로 코팅된 투명 전극(ITO)들(20, 70)이 형성된 상하부 기판들(10, 60) 사이에 격벽(40)이 형성되며, 상기 격벽(40)에 의해 확보된 공간에 정대전된 토너 입자들과 부대전된 토너 입자들(50)이 존재하는 비교적 간단한 구조이다.

상기 하부 기판(10)과 상부 기판(60)의 두께는 제약이 없으나, 정전기력으로 토너 입자들(50)을 움직여야 하므로 실제 격벽(40)의 두께(수십~수백㎛)나 토너 입자들(50)의 크기는 대단히 미소하다는데 주의한다. 그리고, 상기 상하부 기판들(10, 20)의 두께에 비해서 투명한 상하부 전극들(20, 70)의 두께는 표현된 것 보다 훨씬 얇고, 상기 전극들(20, 70)과 토너 입자들(50)의 접촉에 의한 전자 이동을 방지하도록 상기 전극들(20, 70)에 코팅된 절연층(30)의 두께 또한 얇다는데 주의한다.

상기와 같은 구조로 이루어진 이-페이퍼의 동작 원리를 알아보면, 먼저 상기 흑색 토너 입자가 정대전되고, 백색 토너 입자가 부대전되었다고 가정(반대로 대전될 수도 있음)한다. 먼저, 상부 전극(70)에 -전압을 인가하고, 하부 전극(20)에 +전압을 인가하면 쿨롱력에 의해 정대전된 백색 입자는 상부 기판(60)쪽으로 이동하고, 부대전된 흑색 입자는 하부 기판(10)쪽으로 이동한다. 상부 기판(60)쪽에 백색 토너 입자(50)가 위치하고 있으므로, 외부에서 관찰할 경우 백색으로 보이게 된다. 반대로, 상부 전극(70)에 +전압을 인가하고, 하부 전극(20)에 -전압을 인가하면 부대전된 흑색 입자는 상부 기판(60)쪽으로 이동하고, 정대전된 백색 입자는 하부 기 판(10)쪽으로 이동하여 흑색으로 표시되게 된다. 따라서, 처음에 모든 셀이 백색으로 보이도록 전압을 가한 후, 원하는 셀만 반대 전압을 가해 흑색으로 보이도록 하는 것으로 그림이나 문자등을 표현할 수 있게 되는 것이다.

도 2는 도 1에 도시한 종래 건식 이-페이퍼 패널을 제조하는 과정을 보인 수순 단면도이다.

먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이 하부 기판(10) 상부에 투명한 하부 전극(20)과 절연층(30)을 차례로 형성한다. 상기 이-페이퍼 패널의 기본 전극 구조는 매트릭스 구조이므로 상기 하부 전극(20)은 우측에 도시한 사시도와 같은 형태를 가진다. 상기 투명 전극은 ITO인 것이 바람직하며, 그 상부에 적용되는 절연층(30)은 생략되어도 구동에는 문제가 없으나, 대전된 토너 입자들이 전극에 밀착되면서 전자 이동이 발생하게 되면 메모리 효과가 감소되어 새로운 전원 인가 없이 영상을 오랫동안 보존하기 어려울 수 있으므로 적용되는 것이 바람직하다.

그리고, 도 2b에 도시한 바와 같이 상기 기판 상부에 격벽(40)을 형성한다. 상기 격벽(40)은 단순히 셀 단위를 구분하기 위한 용도로 사용되는 것이므로 그 재료는 폴리머, 무기질 소재 등 다양할 수 있는데, 일반적으로 격벽(40)을 구성하기 위한 방법으로는 포토레지스트를 이용하는 포토리소그래피 방법, 감광성 폴리머를 이용하는 방법, 미리 만들어진 재료를 잘라서 사용하는 라미네이팅 방법등이 사용될 수 있으며, 접착의 경우 자외선 접착제와 자외선 조사등의 방식으로 기 형성된 하판 상에 적용될 수 있다. 일반적인 격벽(40)은 우측의 사시도와 같은 격자 구조를 가지게 된다.

그리고, 도 2c에 도시한 바와 같이 코로나 방전등을 이용하여 음으로 대전시킨 토너 입자들(50)을 노즐로 분사하여 상기 격벽(40)으로 구분된 공간 상에 주입한다. 이때, 하부 전극(20)에 양전압을 인가하거나 기판(10) 하부에 양전계를 가할 수 있는 수단을 부가하여 분사되는 토너 입자들(50)이 격벽(40) 내부에 쉽게 도달할 수 있도록 한다. 이때, 격벽(40) 내부로 주입되는 토너 입자들(50)의 양은 주입 시간을 통해 제어하게 된다.

상기 토너 입자들(50)은 내부적으로 대전 특성을 조절할 수 있는 첨가물질을 가지고 있으며, 토너 입자들(50)끼리 충돌하게 되면 대전 특성이 나타나게 되므로 주입을 위해 음으로 대전한다 하더라도 패널 완성후 전극에 교류를 인가하게 되면 자신의 대전 특성을 찾을 수 있게 된다.

그리고, 도 2d에 도시한 바와 같이 상기 격벽(40) 상부에 위치한 토너 입자들(50a)을 다양한 방법으로 제거한다. 가장 일반적인 방법은 접착제를 바른 롤러등으로 격벽(40) 상부의 토너 입자들(50a)을 흡착시켜 제거하는 방법이 있으며, 별도의 마스크를 격벽(40) 상부에 배치한 상태로 토너 분사를 마친후 해당 마스크를 제거하는 방법 등도 사용할 수 있다.

그리고, 도 2e에 도시한 바와 같이 상판으로 사용하기 위해 하판과 동일한 공정으로 투명 상부 기판(60)에 차례로 투명 상부 전극(70) 및 상부 절연층(80)을 형성한다. 이때의 상부 전극(70) 역시 도 2a에 도시한 바와 같은 구조를 가질 수 있으나 방향은 하부 전극과 수직 방향을 가지도록 한다.

그리고, 도 2f에 도시한 바와 같이 상기 형성한 상판(60, 70, 80)을 기 형성 된 하판(10, 20, 30) 및 격벽(40) 상부에 배치하여 접합한다. 이후, 필요하다면 각 전극에 반대 전압을 교번하여 반복 인가하는 것으로 토너들(50)을 움직여 서로 출돌시켜 각각 음 혹은 양으로 대전되도록 한다.

이러한 건식 이-페이퍼 패널은 응답속도 및 공정 용이성 면에서 기존의 액상형보다 뛰어나지만, 각 셀마다 주입되는 토너 입자의 양을 전체 토너 입자 분사 시간을 조절하는 방식으로 제어하기 때문에 정량적으로 제어할 수 없어 입자 주입량이 셀마다 불규칙하게 되므로 결국에는 셀간 콘트라스트 차이가 발생하는 문제점이 있다. 특히 이러한 셀간 주입 토너 입자량의 편차는 대면적화가 될 수록 불규칙하게 되며, 구역별로 나누어 주입하는 등의 복잡한 공정이 필요하게 되는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 수용액 혹은 고분자 용액에 토너 입자들을 고르게 분포시킨 후 해당 혼합액을 격벽으로 구분된 이-페이퍼 패널의 각 셀에 주입하거나 스크린 프린팅 방법으로 삽입한 후 해당 수용액이나 고분자 용액을 기화시켜 토너 입자들만 셀 내부에 잔류하도록 함으로써 셀에 주입할 토너 입자들의 양을 셀간 편차 없이 정확히 제어할 수 있도록 한 이-페이퍼 패널 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소정의 용액에 토너 입자들을 고르게 분포시킨 혼합 용액을 준비하는 단계와; 하부 기판 상에 하부 전극 및 격벽을 형성하여 패널 하판을 준비하는 단계와; 상기 하판 상부의 격벽으로 구분된 셀에 상기 혼합 용액을 주입하는 단계와; 상기 셀에 삽입된 혼합 용액 중 용액을 기화시켜 토너 입자들만 잔류하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 소정의 용액은 토너 입자의 녹는점보다 기화점이 낮으며 토너 입자보다 분자량이 작은 수용액 혹은 고분자 용액인 것을 특징으로 한다.

상기한 바와같은 본 발명을 일 실시예를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 일 실시예에 적용할 소정의 용액(110)과 토너 입자(100)의 혼합물을 보인 것으로, 토너 입자(100)가 해당 용액(110)에 고르게 분산되어 있음을 알 수 있다.

이렇게 소정의 미소 물질을 용액 내부에 균일하게 분포시키는 기술은 일반적으로 평탄한 대상물에 혼합된 미소 물질을 균일하게 도장하기 위해 개발된 것이지만, 본 발명에서는 격벽에 의해 셀로 정의된 공간 영역에 일정한 수의 토너 입자를 주입하기 위한 용도로 활용하도록 한다.

미소한 크기의 토너 입자를 용액에 균일하게 혼합하여 상기와 같은 목적으로 활용하고자 할 경우, 상기 용액은 토너 입자의 녹는점보다 낮은 기화점을 가져야 만 하는데, 상기 용액은 토너 입자를 균일하게 분산시키는 역할을 수행한 후 최종적으로는 제거되어야 하기 때문에 열처리시 잔류물 없이 완전하게 기화될 수 있어야 한다.

상기와 같은 특징을 가지는 용액으로는 물을 기반으로 하는 수용액이 가능하며, 고분자 용액이 사용될 수도 있다. 특시 고분자 용액이 사용되는 경우, 상기 토 너 입자 역시 고분자 물질로 형성될 수 있기 때문에 해당 토너 입자보다는 분자량이 작은 고분자 용액을 사용하는 것이 바람직하다.

도시된 실시예에서는 토너 입자들(100)을 고르게 분포시키기 위한 용액으로 고분자 용액(110)을 사용하는 경우이다. 이렇게 고분자 용액(110)을 사용하는 경우 그 소재 및 조성에 따라 농도를 쉽게 조절할 수 있어 다양한 방법으로 해당 용액과 토너 입자들이 혼합된 혼합 용액을 셀에 적용할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예를 보인 것으로 점도가 낮은 고분자 용액(110)에 토너 입자(100)를 고르게 분포시킨 후 해당 혼합 용액을 격벽(40)으로 정의된 패널의 각 셀에 도포하거나 디스펜서를 이용하여 적정량씩 주입한 경우이다.

일반적으로 격벽(40)의 높이까지 혼합 용액을 분사 주입하는 것이 바람직하며 이 경우 주입되는 토너 입자(100)의 양은 용액에 혼합되는 비율로 제어할 수 있다. 정량씩 주입을 실시할 수 있는 디스펜서의 사용은 공정 시간과 개별 디스펜서의 토출량 편차 및 디스펜서 동작 시간에 의한 토출량 편차 문제로 그리 바람직하지는 않다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 것으로 점도가 높은 고분자 용액(110)에 토너 입자(100)를 고르게 분포시켜 혼합 용액을 준비한 후, 패널의 격벽(40) 상부에 마스크층(MSK)을 적용한 후 상기 혼합 용액을 도포하고, 이를 블래이드(200)등으로 스크린 프린팅한 다음, 상기 마스크층을 제거하는 것으로 도 4와 유사한 결과를 얻을 수 있게 된다. 이 경우, 고분자 용액(110)의 점도가 높기 때문에 토너 입자(110)의 고른 분산이 오래도록 유지될 수 있다.

상기 도 4와 도 5를 통해 설명한 방법을 이용하여 격벽(40)으로 구분된 패널의 셀 내부에 일정량의 혼합 용액을 주입한 후, 상기 토너 입자(110)의 녹는점 보다는 낮지만, 고분자 용액(110)의 기화점보다는 높은 온도로 열처리하게 되면 상기 고분자 용액(110)이 잔류물 없이 기화되면서 혼합된 토너 입자들만 셀 내부에 남아있게 된다.

상기 토너 입자 주입 방법은 격벽(40) 상부에 토너 입자들이 잔류할 수 없는 방법이기 때문에 격벽 상부의 토너 입자들을 제거하기 위한 공정을 생략할 수 있는 이점도 얻을 수 있다.

전술한 바와 같이 토너 입자를 소정의 용액에 고르게 분포시킨 혼합 용액을 셀 내부에 주입한 후 용액을 제거하도록 하면, 혼합 용액에 투입되는 토너 입자의 양을 조절하는 것으로 각 셀에 주입될 토너 입자들의 양을 제어할 수 있으며, 상기 방식으로 주입된 각 셀의 토너 입자들의 편차는 거의 발생하지 않게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명 이-페이퍼 패널 제조 방법은 수용액 혹은 고분자 용액에 토너 입자들을 고르게 분포시킨 후 해당 혼합액을 격벽으로 구분된 이-페이퍼 패널의 각 셀에 도포 방법 혹은 스크린 프린팅 방법으로 삽입하고 해당 수용액이나 고분자 용액을 기화시켜 토너 입자들만 셀 내부에 잔류하도록 함으로써, 셀에 주입할 토너 입자들의 양을 셀간 편차 없이 정확히 제어할 수 있어 패널의 콘트라스트 특성을 개선할 수 있으며, 상기 공정 후 격벽 상부에 토너 입자가 잔류하지 않아 격벽 상부의 토너를 제거하기 위한 공정을 생략할 수 있으므로 공정이 용이해 지는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 소정의 용액에 토너 입자들을 고르게 분포시킨 혼합 용액을 준비하는 단계와;

   하부 기판 상에 하부 전극 및 격벽을 형성하여 패널 하판을 준비하는 단계와;

   상기 하판 상부의 격벽으로 구분된 셀에 상기 혼합 용액을 주입하는 단계와;

   상기 셀에 삽입된 혼합 용액 중 용액을 기화시켜 토너 입자들만 잔류하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이-페이퍼 패널 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 소정의 용액은 토너 입자의 녹는점보다 기화점이 낮으며 토너 입자보다 분자량이 작은 수용액 혹은 고분자 용액인 것을 특징으로 하는 이-페이퍼 패널 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 셀에 혼합 용액을 주입하는 단계는 혼합 용액의 점도를 낮추어 해당 혼합 용액을 셀 내부에 일정 높이로 도포하거나 디스펜서를 이용하여 적정량으로 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이-페이퍼 패널 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 셀에 혼합 용액을 주입하는 단계는 상기 패널의 격벽 상부에 마스크층을 적용하고 스크린 프린팅 방법으로 점도가 높은 혼합 용액을 주입한후 상기 마스크층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이-페이퍼 패널 제조 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 용액을 기화시키는 단계는 상기 용액의 기화점 보다 높고 토너 입자의 녹는점보다 낮은 온도로 열처리하여 해당 용액을 증발시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이-페이퍼 패널 제조 방법.

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