KR20060106459A - 전자종이 표시 패널의 계조 표현 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동전압으로 인가되는 펄스의 라이징 시간을 조절하여 계조를 표현할 수 있는 전자종이 표시 패널의 계조 표현 방법에 관한 것으로, 구동 전압의 라이징(rising) 시간을 조절하여 계조를 표현하고, 또한 패널에서 표시할 계조에 대한 라이징 시간을 설정하는 단계와; 상기 설정된 라이징 시간을 갖는 구동 전압을 패널에 인가하는 단계로 이루어짐으로써, 대전 입자들의 분극이 좋은 경우에도 계조를 표현할 수 있는 효과가 있다.

Description

전자종이 표시 패널의 계조 표현 방법{METHOD FOR EXPRESSING GRADATION IN ELECTRONIC PAPER DISPLAY PANEL}

도1은 종래 충돌 대전형 전자종이 표시 패널에 대한 일 실시예 단면도.

도2a 내지 도2f는 도1에 보인 전자종이 표시 패널의 제조 과정을 보인 수순 단면도.

도3은 종래 전자종이 표시소자의 계조 표현 방법에 따른 반사율을 보인 일 예시도.

도4는 본 발명에 따른 계조 표현 방법을 보인 일 실시예 파형도.

도5는 본 발명에 따른 계조를 표현하기 위한 일 실시예 파형 및 단면도.

도6은 본 발명에 따른 라이징 시간에 대한 반사율을 보인 일 예시도.

본 발명은 전자종이 표시 패널의 계조 표현 방법에 관한 것으로, 특히 구동전압으로 인가되는 펄스의 라이징 시간을 조절하여 계조를 표현할 수 있는 전자종이 표시 패널의 계조 표현 방법에 관한 것이다.

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

전자종이 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 않는 한 오랜 시간 유지되기 때문에 소비전력이 극히 낮아 휴대용 표시 장치로서의 활용성이 뛰어나다. 특히, 간단한 공정 및 저가 재료에 의한 낮은 가격은 전자종이 표시 패널의 대중화에 기여할 것으로 예상되고 있다.

도1은 종래의 충돌 대전형 전자종이 표시 패널의 단면도를 표시한 것으로, 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 대전 입자들과 부대전된 대전 입자들(50)이 존재하는 구조이다.

상기 하부 기판(10)과 상부 기판(60)의 두께는 제약이 없으나, 정전기력으로 대전 입자들(50)을 움직여야 하므로 실제 격벽(40)의 두께(수십~수백[㎛])나 대전 입자들(50)의 크기는 대단히 미소하다는데 주의한다. 그리고, 상기 상하부 기판들(10, 60)의 두께에 비해서 투명한 상하부 전극들(20, 70)의 두께는 표현된 것 보다 훨씬 얇고, 상기 전극들(20, 70)과 대전 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 전자종이 표시소자의 동작 원리를 알아보면, 먼저 상기 흑색 대전 입자가 부대전되고, 백색 대전 입자가 정대전되었다고 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 대전 입자가 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 기판(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 문자 등을 표현할 수 있게 되는 것이다.

도2는 도1에 도시한 종래 충돌 대전형 전자종이 표시 패널을 제조하는 과정을 보인 수순 단면도이다.

먼저, 도2a에 도시한 바와 같이 하부 기판(10) 상부에 투명한 하부 전극(20) 과 절연층(30)을 차례로 형성한다. 상기 전자종이 표시 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 대전 입자들이 전극에 밀착되면서 전자 이동이 발생하게 되면 메모리 효과가 감소되어 새로운 전원인가 없이 영상을 오랫동안 보존하기 어려울 수 있으므로 적용되는 것이 바람직하다.

그리고, 도2b에 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 이용한 방법, 미리 만들어진 재료를 잘라서 사용하는 라미네이팅 방법 등이 사용될 수 있으며, 접착의 경우 자외선 접착제와 자외선 조사 등의 방식으로 기 형성된 하판 상에 적용될 수 있다. 일반적인 격벽(40)은 우측의 사시도와 같은 격자 구조를 가지게 된다.

그리고, 도2c에 도시한 바와 같이 코로나 방전등을 이용하여 음으로 대전시킨 대전 입자들(50)을 노즐로 분사하여 상기 격벽(40)으로 구분된 공간(셀) 상에 주입한다. 이때, 하부 전극(20)에 양전압을 인가하거나 기판(10) 하부에 양전계를 가할 수 있는 수단을 부가하여 분사되는 대전 입자들(50)이 격벽(40) 내부에 쉽게 도달할 수 있도록 한다. 상기 대전 입자들(50)은 내부적으로 대전 특성을 조절할 수 있는 첨가물질을 가지고 있으며, 대전 입자들(50)끼리 충돌하게 되면 대전 특성 이 나타나게 되므로 주입을 위해 음으로 대전한다 하더라도 패널 완성 후 전극에 교류를 인가하게 되면 자신의 대전 특성을 찾을 수 있게 된다.

그리고, 도2d에 도시한 바와 같이 상기 격벽(40) 상부에 위치한 대전 입자들(50a)을 다양한 방법으로 제거한다. 가장 일반적인 방법은 접착제를 바른 롤러 등으로 격벽(40) 상부의 대전 입자들(50a)을 흡착시켜 제거하는 방법이 있으며, 별도의 마스크를 격벽(40) 상부에 배치한 상태로 대전 분사를 마친 후 해당 마스크를 제거하는 방법 등도 사용할 수 있다.

그리고, 도2e에 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 도2a에 도시한 바와 같은 구조를 가질 수 있으나 방향은 하부 전극과 수직 방향을 가지도록 한다.

그리고, 도2f에 도시한 바와 같이 상기 형성한 상판 구조물(60, 70, 80)을 기 형성된 하판 구조물(10, 20, 30) 및 격벽(40) 상부에 배치하여 접합한다. 이후, 필요하다면 각 전극에 반대 전압을 교번하여 반복 인가하는 것으로 대전 입자들(50)을 움직여 서로 충돌시켜 각각 음 혹은 양으로 대전되도록 한다.

도3은 도2와 같은 과정에 의해 제조된 전자종이 표시 패널의 계조 표현 방법에 따른 반사율을 도시한 것으로, 구동전압의 크기(a), 구동전압 펄스 폭(b), 구동 전압 펄스의 수(c) 등의 구동 방법에 의해 계조가 표현되는 것을 알 수 있다. 여기서, 반사율이란 색상 변화를 나타내는 것으로, 구동전압의 크기, 구동전압 펄스 폭, 구동 전압 펄스의 수가 커짐에 따라 색상의 변화가 없다가 계조가 완만하게 커진 후 완전한 색상이 표현되는 것을 알 수 있다. 즉, 변화율이 완만한 경우에만 계조 표현이 가능하다.

하지만, 전자종이 표시 패널에 주입된 대전 입자들의 분극이 좋은 경우에는 반사율의 변화가 급격하게 이루어지기 때문에 종래 계조 표현 방법으로는 계조를 표현할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 라이징(rising) 시간이 0 ~ 수[ms] 사이로 조절된 동일한 전압크기를 갖는 구동전압을 인가하여 반사율을 조절함으로써, 대전 입자들의 분극이 좋은 경우에도 계조를 표현할 수 있는 전자종이 표시 패널의 계조 표현 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 구동 전압의 라이징(rising) 시간을 조절하여 계조를 표현하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 라이징 시간은 0 ~ 수[ms] 사이의 시간인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 패널에서 표시할 계조에 대한 라이징 시간을 설정하는 단계와; 상기 설정된 라이징 시간을 갖는 구동 전압을 패널에 인가하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다.

우선, 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 패널에 주입된 대전 입자들의 분극이 나쁘거나 좋은 모든 경우에 대해 계조를 표현할 수 있는 방법으로, 패널에 인가되는 구동전압의 라이징(rising) 시간에 따라 주입된 대전 입자들의 이동량이 달라지는 특성을 이용하여 계조를 표현하는 것을 그 요지로 한다.

이때, 상기 패널에 인가되는 구동전압의 크기는 동일하며 그 구동전압의 크기가 작은 경우에는 계조를 표현하기 위한 라이징 시간의 범위가 짧아지고, 구동전압의 크기가 큰 경우에는 계조를 표현하기 위한 라이징 시간의 범위가 넓어지게 되는데, 상기 구동전압의 라이징 시간은 0 ~ 수[ms] 정도가 적당하다.

도4는 본 발명에 따른 전자종이 표시 패널의 계조를 표현하기 위한 구동전압의 일 실시예 파형을 보인 것으로, 0V에서 구동전압(Vf)이 인가되는 시간인 라이징(rising) 시간(t)이 조절되는 것을 알 수 있다. 상기 계조를 표현하기 위한 구동전압의 라이징 시간(t)은 패널에서 표현할 계조에 따라 달라지는데 이 라이징 시간(t)은 구동전압이 패널로 인가하기 전에 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명은 패널에서 표현할 계조에 따라 구동전압의 라이징 시간을 설정하는 부분을 구비해야 한다.

상기 계조를 표현하기 위한 구동전압의 라이징 시간은 0 ~ 수[ms] 사이의 시 간으로, 패널로 인가되는 구동전압의 크기가 달라지면 동일한 라이징 시간을 갖더라도 동일한 계조를 표현할 수 없다. 즉, 구동전압의 크기(레벨)가 작은 경우에는 계조를 표현하기 위한 라이징 시간의 범위가 좁아지고, 구동전압의 크기가 큰 경우에는 계조를 표현하기 위한 라이징 시간의 범위가 넓어진다. 예컨대, 구동전압의 크기 A>B이고, 50[%]의 계조를 표현하기 위한 구동전압 크기 A의 라이징 시간이 1[ms]라 가정하면 구동전압 크기 B로 50[%]의 계조를 표현하기 위한 라이징 시간은 1[ms]보다 작게 된다. 따라서, 계조를 표현하기 위한 구동전압의 라이징 시간은 구동전압의 크기에 따라 달라진다.

도5는 본 발명에 대한 동작을 설명하기 위한 구동전압의 라이징 시간에 따른 대전 입자의 이동량에 대한 단면도로서, 구동전압의 라이징 시간이 길어지면 대전 입자의 이동량이 줄어드는 것을 알 수 있다.

도5를 참고하면, 구동전압의 라이징 시간이 '0'에 가까운 경우(a)에는 구동전압이 인가되기 전 상부에 배열된 백색 대전 입자들 모두가 하부로 이동하고, 하부에 배열된 흑색 대전 입자들 모두가 상부로 이동하여 완전 흑색을 표시한다.

그리고, 구동전압의 라이징 시간이 길어질수록 구동전압이 인가되기 전 상부에 배열된 백색 대전 입자들의 하부쪽 이동량이 점점 줄어드는 것을 알 수 있다. 예컨대, 구동전압의 라이징 시간이 t1인 경우(b) 상부에 배열된 백색 대전 입자들의 80[%]가 하부로 이동하고, 하부에 배열된 흑색 대전 입자들의 80[%]가 상부로 이동하여 백색 20[%], 흑색 80[%]에 해당하는 계조를 표현한다. 그리고, 구동전압의 라이징 시간이 t2(t2>t1)인 경우(c) 상부에 배열된 백색 대전 입자들의 60[%]가 하부로 이동하고, 하부에 배열된 흑색 대전 입자들의 60[%]가 상부로 이동하여 백색 40[%], 흑색 60[%]에 해당하는 계조를 표현한다. 물론, 구동전압의 라이징 시간을 t2보다 크게 하여 인가하면 백색의 비율은 점점 커지고, 흑색의 비율은 점점 작아지게 된다.

이와 같이 본 발명은 구동전압의 라이징 시간에 따라 표현되는 계조가 달라지는데, 도6은 본 발명에 따른 반사율을 보인 것으로, 도6에서 알 수 있듯이, 구동전압의 라이징 시간이 길어질수록 반사율이 완만하게 감소하는 것을 알 수 있다. 물론, 라이징 시간에 대한 반사율 그래프는 구동전압 크기가 일정하게 고정된 상태이기 때문에 반사율 그래프는 패널로 인가되는 구동전압의 크기에 따라 달라진다. 따라서, 본 발명은 구동전압 크기 및 라이징 시간을 조절하여 보다 많은 계조의 표현이 가능한 장점이 있다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 라이징(rising) 시간이 0 ~ 수[ms] 사이로 조절된 동일한 전압크기를 갖는 구동전압을 인가하여 반사율을 조절함으로써, 대전 입자들의 분극이 좋은 경우에도 계조를 표현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 구동 전압의 라이징(rising) 시간을 조절하여 계조를 표현하는 것을 특징으로 하는 전자종이 표시 패널의 계조 표현 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 라이징 시간은 0 ~ 수[ms] 사이의 시간인 것을 특징으로 하는 전자종이 표시 패널의 계조 표현 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 구동 전압의 크기는 동일한 것을 특징으로 하는 전자종이 표시 패널의 계조 표현 방법.
4. 패널에서 표시할 계조에 대한 라이징 시간을 설정하는 단계와;

   상기 설정된 라이징 시간을 갖는 구동 전압을 패널에 인가하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자종이 표시 패널의 계조 표현 방법.

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