KR20060091540A - 전자 종이 표시 장치용 입자 및 그 제조 방법 - Google Patents

전자 종이 표시 장치용 입자 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부에 전하 제어제를 포함하지 않고 표면이 상이한 전자 친화력을 갖는 관능기로 개질되어, 균일하고 재현성 있는 전하 제어가 가능한 충돌 대전형 전자 종이 표시 장치용 입자 및 그 제조 방법을 제공한다. 상기 관능기는 -COOH, -OH, -NH2 및 -SH로 이루어진 군 중에서 선택된 것일 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 입자를 사용하여 충돌 대전형 전자 종이 표시 장치를 제작함로써, 입자의 전하를 입자 내부에 포함된 전하 제어제에 의하여 제어하지 않고 입자 표면을 소정의 관능기로 개질시켜 제어함으로써 균일하고 재현성있는 전하 제어가 용이하다는 장점을 갖는다.

Description

전자 종이 표시 장치용 입자 및 그 제조 방법{PARTICLE FOR E-PAPER AND PREPARATION METHOD THEREOF}
도 1은 충돌 대전형 전자 종이 표시 장치의 구조를 나타낸 개략도이다.
11: 하부 기판 12: 상부 기판
13: 투명 전극 14: 격벽
15: 부(-)대전된 백색 토너 입자 16: 정(+)대전된 흑색 토너 입자
도 2는 기존의 충돌 대전형 전자 종이 표시 장치의 입자 구조를 나타낸 모식도이다.
111: 고분자 수지 112: 염료/안료
113: 외첨제 114: 전하 제어제
도 3은 본 발명에 따른 충돌 대전형 전자 표시 장치의 입자 구조를 나타낸 모식도이다.
111: 고분자 수지 112: 염료/안료
113: 외첨제 115: 관능기
본 발명은 내부에 전하 제어제를 포함하지 않고 표면이 상이한 전자 친화력을 갖는 관능기로 개질되어 균일하고 재현성 있는 전하 제어가 가능한 전자 종이 표시 장치, 특히, 충돌 대전형 전자 종이 표시 장치용 입자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, IT의 급속한 발달과 정보의 시각화 요구로 인하여 각종 평판 표시 장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시 장치로서, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 유기 EL 장치, 전계 방출 표시 장치, 전자 종이 표시 장치 등이 있다.
이와 같이 다양한 표시 장치들 중에서, 보다 작은 구동 전력으로 보다 오랫동안 선명한 화질을 제공해 줄 수 있는 전자 종이 표시 장치 (E-paper Display Panel) 기술이 개발되었다. 전자 종이 표시 장치는 종이 책·종이 신문·종이 잡지 등과 같이 종이의 느낌을 그대로 느낄 수 있도록 만든 액정 화면을 칭하는 것으로, 상하 기판에 전압을 인가하여 착색 입자의 이동 및 회전 현상을 이용한 디스플레이를 의미한다.
전자 종이 표시 장치 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 전자 종이 패널의 대중화에 기여할 것으로 예상되고 있다.
도 1은 건식 입자를 이용하는 종래의 충돌 대전형 이-페이퍼 패널의 단면을 보인 것으로, 그 구조는 투명 전극(ITO)(13)이 형성된 상부 기판(12) 및 하부 기판 (11) 사이에 격벽(14)이 형성되며, 상기 격벽(14)에 의하여 확보된 공간에 정(+)대전된 토너 입자들(16)과 부(-)대전된 토너 입자들(15)이 존재하는 비교적 간단한 구조이다.
상기 하부 기판(11)과 상부 기판(12)의 두께는 제약이 없으나, 정전기력으로 토너 입자들(15 및 16)을 움직여야 하므로 실제 격벽(14)의 두께 (수십~수백 ㎛)나 토너 입자들의 크기는 대단히 미소하다는데 주의한다. 그리고, 상기 상하부 기판(11, 12)의 두께에 비해서 투명한 상하부 전극(13)의 두께는 표현된 것 보다 훨씬 얇다.
상기와 같은 구조로 이루어진 전자 종이의 동작 원리를 알아보면, 먼저 상기 흑색 토너 입자가 정대전되고, 백색 토너 입자가 부대전되었다고 가정(반대로 대전될 수도 있음)한다. 먼저, 상부 전극에 (-) 전압을 인가하고, 하부 전극에 (+) 전압을 인가하면 쿨롱력에 의하여 정대전된 백색 입자는 상부 기판(12)쪽으로 이동하고, 부대전된 흑색 입자는 하부 기판(11)쪽으로 이동한다. 상부 기판(12)쪽에 백색 토너 입자(15)가 위치하고 있으므로, 외부에서 관찰할 경우 백색으로 보이게 된다. 반대로, 상부 전극에 (+) 전압을 인가하고, 하부 전극에 (-) 전압을 인가하면 부대전된 흑색 입자는 상부 기판(12)쪽으로 이동하고, 정대전된 백색 입자는 하부 기판(11)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 기존의 충돌 대전형 전자 종이 표시 장치의 입자 구조를 나타낸 것이 다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 기존의 충돌 대전형 전자 종이 장치의 입자에서는 전하 제어제가 입자 표면 뿐 아니라 내부에도 퍼져있고, 표면에 있더라도 뭉쳐진 형태로 존재한다. 입자의 대전량은 실제적으로 입자의 표면에 존재하는 전하 제어제의 양에 의해서만 조절되게 된다. 그러나, 상기한 바와 같이, 전자 제어제가 입자 내부에도 존재하여, 첨가된 전하 제어제와 입자의 대전량의 크기는 비례 관계가 성립되지 않으므로, 대전량을 제어하는데 많은 어려움이 있었다.
본 발명의 목적은 전자 종이 표시 장치에서 사용되는 입자의 대전량을 균일하고 재현성 있게 제어하는 것이다. 이를 위하여, 본 발명은 전자 충돌형 전자 종이 표시 장치에 있어서, 입자의 전하를 입자 내부에 포함된 전하 제어제에 의하여 제어하지 않고, 입자의 표면을 소정의 관능기로 개질하여 제어함으로써, 입자내 균일하고 재현성있는 전하 제어가 가능하도록 하는 기술을 제공한다.
본 발명은 내부에 전하 제어제를 포함하지 않고, 표면이 상이한 전자 친화력을 갖는 관능기로 개질되어, 균일하고 재현성 있는 전하 제어가 가능한 전자 종이, 특히, 충돌 대전형 전자 종이 표시 장치용 입자 및 그 제조 방법을 제공한다.
우선, 본 발명은 염료/안료를 포함하는 고분자 수지를 포함하여 이루어지며, 상기 고분자 수지의 표면이 관능기로 개질되어 있는 충돌 대전형 전자 종이 표시 장치용 입자로서, 상이한 염료/안료를 포함하는 고분자 수지는 상이한 전자 친화력을 갖는 관능기로 개질되어 있어서, 균일하고 재현성 있는 전하 제어가 가능한 것 을 특징으로 한다. 이 때, 상기 관능기는 -COOH, -OH, -NH2 및 -SH로 이루어진 군 중에서 선택된 것일 수 있으며, 입자의 유동성 확보를 위하여 입자의 최외곽에 외첨제를 추가로 포함할 수 있다.
도 3에 본 발명에 따른 입자 구조를 나타내었다. 도 3에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 충돌 대전형 전자 종이 표시 장치용 입자는 내부에 전하 제어제를 포함하지 않으며, 표면이 소정의 전자 친화력을 갖는 관능기로 개질되어 있으며, 이 때, 서로 다른 색을 띠는 입자는 서로 다른 전자 친화력을 갖는 관능기로 개질되어, 이들 입자의 충돌시 전자 친화력의 차이로 인하여 서로 다른 색을 띠는 입자는 서로 다른 전기로 대전되게 된다.
또한, 본 발명은 염료/안료를 포함하는 모노머를 이용하여 중합법으로 고분자 수지를 합성하고, 상기 합성된 수지 표면에 관능기를 결합시키는 단계를 포함하는 균일하고 재현성 있는 전하 제어가 가능한 충돌 대전형 전자 종이 표시 장치용 입자의 제조 방법을 제공한다. 이 때, 상이한 염료/안료를 포함하는 고분자 수지는 상이한 전자 친화력을 갖는 관능기로 표면 개질시킨다. 상기 관능기로서 -COOH, -OH, -NH2 및 -SH로 이루어진 군 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 방법은 입자의 유동성을 확보하기 위하여, 예컨대, 믹서기 등을 사용하여, 관능기로 표면 개질된 입자 최외곽에 실리카를 외첨시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 기존의 벌크(bulk)식 전하 제어제는 표면 뿐 아니라 내부 에도 존재하고 전하 제어제가 균일하게 분포되지 않기 때문에, 실제적으로 입자의 대전량을 조절하는데 어려움이 많았다. 본 발명에서는 이러한 기존의 벌크식 고분자 입자의 문제점을 해결하기 위하여, 염료/안료를 포함하는 고분자 입자 내부에 전자 제어제를 포함시키지 않고, 입자의 표면에 전자 친화력 크기가 서로 다른 -COOH, -OH, -NH2 및 -SH로 이루어진 군 중에서 선택된 관능기를 결합시킴으로써 표면을 개질시킨다. 이 때, 흑색 입자와 백색 입자를 각각 상이한 전자 친화력을 갖는 관능기로 표면 개질시키고, 이러한 관능기들은 전자 친화력의 차이로 인하여, 입자들끼리 충돌이 일어날 때 상대적으로 전자 친화력이 큰 관능기로 개질된 입자는 부(-) 하전 입자로 변하며, 다른 입자는 정(+) 하전 입자로 변하게 된다. 그리고 나서, 양 기판에 전압을 인가하면 두 입자는 각각 반대의 전압이 걸린 쪽으로 이동하게 된다.
본 발명의 충돌 대전형 전자 종이용 표시 장치에 사용되는 입자는 내부에 전하 제어제를 포함하지 않고 표면에 균일하게 코팅된 소정의 전자 친화성을 갖는 관능기에 의하여 전하가 제어되기 때문에, 상기한 바와 같은 기존의 충돌 대전형 전자 종이 장치의 입자에서의 전자 제어제가 입자 내부에도 존재하고 비균일한 존재로부터 야기되는 첨가된 전하 제어제와 입자의 대전량의 크기와의 비례 관계 불성립 및 대전량 제어에 있어서의 곤란함을 해결할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 있어서, 충돌 대전형 전자 종이 표시 장치에 사용되는 입자들의 대전량 크기는, 적절한 전자 친화성을 갖는 관능기를 선택하여 입자의 표 면에 코팅시킴으로써, 균일하고 재현성 있게 제어할 수 있다.
본 발명은 충돌 대전형 전자 종이에 사용되는 입자의 전하를 입자 내부에 포함된 전하 제어제에 의하여 제어하지 않고, 입자의 표면을 소정의 관능기로 개질하여 제어함으로써, 입자내 균일하고 재현성있는 전하 제어가 가능하여, 전자 종이 제작에 유용한 입자를 제공한다.

Claims (6)

  1. 내부에 염료/안료를 포함하는 고분자 수지 입자로서, 상기 고분자 수지의 표면이 관능기로 개질되고, 상이한 염료/안료를 포함하는 고분자 수지 입자는 서로 다른 전자 친화력을 갖는 관능기로 개질되어 있어서, 균일하고 재현성 있는 전하 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 충돌 대전형 전자 종이 표시 장치용 입자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 관능기는 -COOH, -OH, -NH2 및 -SH로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 충돌 대전형 전자 종이 표시 장치용 입자.
  3. 제1항에 있어서, 입자의 유동성 확보를 위하여 입자의 최외곽에 외첨제를 추가로 포함하는 입자.
  4. 염료/안료를 포함하는 모노머를 이용하여 중합법으로 고분자 수지 입자를 합성하고,
    상기 고분자 수지 입자 표면에 관능기를 결합시켜 표면을 개질시키고, 이 때, 상이한 염료/안료를 포함하는 고분자 수지 입자는 서로 다른 전자 친화력을 갖는 관능기로 표면 개질시키는 단계를 포함하는, 균일하고 재현성 있는 전하 제어가 가능한 충돌 대전형 전자 종이용 입자의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 관능기로서 -COOH, -OH, -NH2 및 -SH로 이루어진 군 중에서 선택된 것을 사용하는 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서, 표면 개질 후, 입자의 유동성을 확보하기 위하여 상기 고분자 수지 입자 최외곽에 실리카를 외첨시키는 단계를 추가로 포함하는 제조 방법.
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