KR20060123948A

KR20060123948A - 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자 및 이를 이용한 장치

Info

Publication number: KR20060123948A
Application number: KR1020050045621A
Authority: KR
Inventors: 권순형
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-12-05

Abstract

본 발명은 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로, 특히 적어도 한편이 투명한 대향하는 기판들 사이에 1종 이상 봉입되어, 상기 기판들 사이에 인가되는 전계에 의해 이동되어 화상을 표시하는 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자에 있어서, 종래의 단일 외첨입자 및 모입자로 이루어진 복합 입자에 의하면 단일 외첨입자로 모입자 표면을 완전히 감싸는 것이 어렵고 외첨입자의 응력으로 인해 뭉침현상이 발생하는 문제점이 있었던바, 본 발명에 따라 상기 1종 이상의 입자는 모입자 및 크기가 다른 대외첨입자와 소외첨입자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자를 사용하는 경우, 입자간 거리를 충분히 확보하여 입자의 뭉침을 막고 이를 통하여 입자의 유동성을 개선하고자 하는 것이다.

전자종이, 외첨입자, 화상 표시용 입자

Description

건식형 전자종이의 화상 표시용 입자 및 이를 이용한 장치{Particle For Image Display In Electronic Paper And Apparatus For Image Display Using The Same}

도 1a 내지 1c는 각각 본 발명에 따른 건식형 전자종이의 화상 표시장치에서 사용되는 화상 표시소자의 일례와 그 표시구동 윈리를 나타내는 수순 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 건식형 전자종이의 화상 표시장치에서 사용되는 것으로, 모입자 및 단일 외첨입자로 이루어진 복합입자를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 건식형 전자종이의 화상 표시장치에서 사용되는 것으로, 모입자 및 크기가 다른 대외첨입자와 소외첨입자로 이루어진 화상 표시용 입자를 나타내는 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자가 사용된 화상 표시소자의 일례를 나타내는 단면도이다.

**도면의 주요부분에 대한 기호의 설명**

1: 모입자 2: 대외첨입자

3: 소외첨입자 4: 투명기판

5: 대향기판 6: 대전입자

7: 격벽

본 발명은 건식형 전자종이에서 사용되는 화상 표시용 입자 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 한편이 투명한 대향하는 기판 사이에 1종 이상의 입자를 봉입하고, 이 기판 사이에 전계를 부여하여 상기 입자를 쿨롱력에 의해 이동시켜서 화상을 표시하는 건식형 전자종이 표시 장치에서 사용되는 화상 표시용 입자로써, 모입자의 응집 발생을 줄이기 위해 외첨되는 외첨입자의 유형 및 종류에 관한 것이다.

종래부터 액정(LCD)을 대신하는 화상표시장치로서 전기영동 방식, 일렉트로크로믹 방식, 서멀 방식, 2 색 입자 회전방식 등의 기술을 사용한 화상표시장치가 제안되어 있다. 이들 종래의 기술은 LCD에 비하여 통상의 인쇄물에 가까운 넓은 시야각이 얻어지고, 소비전력이 작으며, 메모리 기능을 갖고 있는 등의 장점으로부터 차세대의 저렴한 화상표시장치에 사용할 수 있는 기술로 여겨져, 휴대단말용 화상표시, 전자페이퍼 등으로의 전개가 기대되고 있다.

특히 최근에는, 분산입자와 착색 용액으로 이루어지는 분산액을 마이크로 캡슐화하 여, 이것을 대향하는 기판 사이에 배치하는 전기영동 방식이 제안되어 기대가 모아지고 있다. 그러나, 전기영동 방식에서는 액 속을 입자가 영동하기 때문에 액의 점성저항에 의해 응답속도가 느리다는 문제가 있다. 또한, 저비중 용액 속에 산화티 탄 등의 고비중 입자를 분산시키고 있기 때문에 침강되기 쉽고, 분산상태의 안정성 유지가 어려우며, 화상 반복 안정성이 부족하다는 문제를 안고 있다. 마이크로캡슐화로 해도 셀 사이즈를 마이크로캡슐 레벨로 하여 외관 상 상기 서술한 결점이 잘 나타나지 않게 한 것일 뿐 본질적인 문제는 조금도 해결되지 않는다.

이와 같은 용액 속에서의 거동을 이용한 전기영동 방식에 대하여, 근래에는 용액을 사용하지 않고 적어도 일방이 투명한 2 장의 기판 사이에 색 및 대전특성이 다른 2 종류 이상의 입자를 봉입하고, 상기 기판의 일방 또는 양방에 형성한 전극으로 이루어지는 전극 쌍으로부터 상기 입자에 전계를 부여하고 쿨롱력에 의해 상기 입자를 비상 이동시켜 화상을 표시하는 화상표시장치가 제안되어 있다. 이와 같은 건식 표시 장치의 동작 메커니즘은，색 및 대전 극성이 다른 2 종류의 입자를 혼합한 것을 전극 원판으로 끼워 넣고 전극 원판에 전압을 인가하는 것으로 극 원판 사이에 전계를 발생시켜서 극성이 다른 대전 입자를 다른 방향으로 비상시키는 것에 의해 표시 소자로서 사용하는 것이다． 이것들은 입자와 기판으로 이루어지고 기체 중에서의 입자 거동을 이용한 건식 표시 장치이며，용액을 전혀 이용하지 않기 때문에 전기영동 방식에서 문제가 되었던 입자의 침강，응집 등의 문제가 해결되고, 입자의 이동 저항이 작고 응답 속도가 빠르다는 장점이 있다．

도 1a 내지 1c는 이와 같은 건식형 전자종이에서 사용되는 화상 표시소자의 일례와 그 표시구동 윈리를 나타내는 수순 단면도이다. 상기 도면에 있어서, 부호 10은 투명기판, 20은 대향기판, 30은 표시전극(투명전극), 40은 대향전극, 50은 음대전성 입자, 60은 양대전성 입자, 70은 격벽을 표시한 것이다.

도 1a는 대향하는 기판(투명기판(10)과 대향기판(20)) 사이에 음대전성 입자(50) 및 양대전성 입자(60)를 배치한 상태를 나타낸다. 이 상태에서 표시전극(30) 측이 저전위 대향전극(40)측이 고전위가 되도록 전압을 인가하면, 도 1b에 나타내는 바와 같이 쿨롱력에 의해 양대전성 입자(60)는 표시전극(30) 측으로 비상 이동하고, 음대전성 입자(50)는 대향전극(40) 측으로 비상 이동한다. 이 경우, 투명기판(10) 측에서 보는 표시면은 양대전성 입자(60)의 색으로 보인다. 다음에, 전위를 전환하여 표시전극(30) 측이 고전위, 대향전극(40) 측이 저전위가 되도록 전압을 인가하면, 도 1c 에 나타내는 바와 같이 쿨롱력에 의해 음대전성 입자(50)는 표시전극(30) 측으로 비상 이동하고, 양대전성 입자(60)는 대향전극(40) 측으로 비상 이동한다. 이 경우 투명기판(10) 측에서 보는 표시면은 음대전성 입자(60)의 색으로 보인다.

도 1b 와 도 1c 사이는 전원의 전위를 반전시키는 것만으로 반복하여 표시할 수 있고, 이와 같이 전원의 전위를 반전시킴으로써 가역적으로 색을 변화시킬 수 있다. 입자의 색은 자유롭게 선정할 수 있다. 예를 들어, 음대전성 입자(50)를 백색으로 하고 양대전성 입자(60)를 흑색으로 하거나, 음대전성 입자(50)를 흑색으로 하고 양대전성 입자(60)를 백색으로 하면, 표시는 백색과 흑색 사이의 가역표시가 된다. 이 방식에서, 각 입자는 한번 전극에 경상력에 의해 부착된 상태에 있기 때문에, 전원을 끈 후에도 표시화상은 장기적으로 보전되어 메모리 보전성이 좋다.

본 발명에서는 각 대전성 입자는 기체 속을 비상하기 때문에 화상표시의 응답속도가 빨라, 응답속도를 1 msec 이하로 할 수 있다. 또한, 액정표시소자와 같이 배향막이나 편광판 등이 불필요하며, 구조가 단순하고, 저비용이며 대면적이 가능하다. 온도변화에 대해서도 안정적으로 저온에서 고온까지 사용 가능하다. 또한, 시야각이 없고, 고반사율, 반사형이고 밝은 곳에서도 보기 쉬우며, 소비전력이 낮다. 메모리성도 있어 화상을 보전하는 경우에 전력을 소비하지 않는다.

그럼에도 불구하고, 이와 같은 건식형 전자종이 표시소자에서 사용되는 건식형태의 입자에서는 각 입자의 대전상태에 따라 혹은 주변의 환경의 영향에 의해 입자들이 서로 응집하는 현상이 발생할 수 있다. 종래에 입자간의 응집을 줄이기 위해 사용되던 방법은 모입자에 상기 모입자보다 크기가 작은 입자를 외첨시키는 것이다. 즉, 도 2에 나타난 바와 같이, 모입자(80)에 상기 모입자보다 크기가 작은 외첨입자(90)를 외첨시켜서 건식형태의 입자를 제조하는 것이다. 여기서, 상기 모입자 (80)의 평균 입경 d _0.5 은 1㎛ ~ 30㎛, 즉 100㎚ ~ 3,000㎚ 범위의 것이 일반적이고, 상기 외첨입자(90)의 평균 입경 d _0.5 은 10㎚ ~ 50㎚ 범위내의 것이 알려져 있다.

그러나, 모입자보다 크기가 작은 외첨입자를 단순히 모입자에 외첨시키는 것만으로는 대전입자간의 응집을 막기에는 부족하다. 외첨입자가 모입자 표면을 구형으로 둘러싸더라도, 크기가 작은 외첨입자들이 모입자 표면을 완전히 감싸는 것이 어려웠고, 수십 나노 크기의 외첨입자로 외첨을 할때에도 입자간의 거리가 충분치 않아 입자들끼리의 인력으로 인해 입자의 뭉침현상이 발생하였다. 이와 같은 입자의 뭉침 또는 응집으로 인하여 대전입자를 이동시키기 위한 구동전압은 습식형 전기영동 표시소자보다 높은 수준을 필요로 하였고, 대전입자의 이동 반복 또는 보존시에도 입자의 유동성과 안정성이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 적어도 한편이 투명한 대향하는 기판 사이에 1종 이상의 입자를 봉입하고, 이 기판 사이에 전계를 부여하여 상기 입자를 쿨롱력(coulomb force)에 의해 이동시켜서 화상을 표시하는 건식형 전자종이에서 사용되는 화상 표시용 입자로써, 적어도 1종의 입자가 모입자 및 크기가 다른 대외첨입자와 소외첨입자로 이루어진 건식형 전자종이의 화 상 표시용 입자를 제공하고자 함이다.

건식형 전자종이의 화상 표시장치에 있어서, 본 발명에 따라 모입자에 크기가 다른 대외첨입자와 소외첨입자를 중첩하여 외첨시킨 대전입자를 사용하는 경우, 외첨입자간의 거리를 충분히 확보하면서도 인력을 약하게 하여 외첨입자가 모입자 표면을 구형으로 충분히 둘러쌀수 있도록 하고자 하였다. 또한, 크기가 다른 대외첨입자와 소외첨입자에 의해 외첨입자간의 거리를 충분히 확보함으로써 입자들끼리의 뭉침현상이나 응집을 줄일 수 있고, 이에 따라 대전된 입자들을 이동시키기 위한 구동전압을 현저하게 감소시키며, 대전입자의 이동 반복시 입자의 유동성 개선과 보존시 입자의 안정성을 증가시키는 것을 본 발명의 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자는, 적어도 한편이 투명한 대향하는 기판 사이에 1종 이상 봉입되어, 상기 기판들 사이에 인가되는 전계에 의해 이동되어 화상을 표시하는 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자에 있어서，상기 1종 이상의 입자는 모입자 및 크기가 다른 대외첨입자와 소외첨입자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의한 상기 대외첨입자는 소외첨입자보다 크기가 크며 대외첨입자에 상기 소외첨입자가 외첨된 것이 바람직하고, 여기서 상기 소외첨입자가 외첨된 대외첨입 자는 모입자에 외첨된 형태도 가능하다. 이와 같은 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자에서, 상기 모입자의 평균 입경은 500㎚ ~ 30,000㎚ 범위 내인 것이 바람직하고, 상기 소외첨입자의 평균 입경은 10㎚ ~ 50㎚ 범위 내인 것이 바람직하며, 상기 대외첨입자의 평균 입경은 100㎚ ~ 10,000㎚ 범위 내인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자로써 모입자 및 소외첨입자와 대외첨입자의 재료는 대전 성능이 만족된다면 어떤 것이든 가능하다. 바람직한 예로는 수지, 하전 제어제, 착색제 또는 첨가제를 혼련 분쇄하거나, 모노머로부터 중합하거나, 입자를 수지 수지, 하전 제어제, 착색제 또는 첨가제로 코팅하여 제조되는 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자이다. 특히, 모입자에 외첨되는 소외첨입자 및 대외첨입자로써는 카본블랙, 산화티탄, 실리카 분체가 가장 바람직하다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 건식형 전자종이의 화상 표시장치는 적어도 한편이 투명한 대향하는 기판 사이에 1종 이상의 입자를 봉입하고, 이 기판 사이에 전계를 부여하여 상기 입자를 쿨롱력(coulomb force)에 의해 이동시켜서 화상을 표시하는 화상 표시 장치이고, 상기 입자로서는 상술한 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자를 이용하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참고로 하 여 구체적으로 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

먼저, 본 발명에서 사용되는 모입자에 대해서 설명하면 아래와 같다. 화상 표시를 위한 모입자는 음 또는 양대전성 착색입자이며, 쿨롱력에 의해 비약 이동하는 것이라면 어느 것이든 상관없지만, 유동성과의 관계 때문에 특히 구형이고 비중이 작은 입자가 바람직하다. 모입자의 색은 백색 및/또는 흑색인 것이 바람직하다. 모입자의 대전량은 당연히 그 측정 조건에 의존하지만，화상 표시 장치에 있어서 입자의 대전량은 거의 초기 대전량，기판과의 접촉，타 입자와의 접촉，경과 시간에 수반된 전하 감쇠에 의존하고，대전한 입자의 접촉에 수반된 대전 거동의 포화치가 지배 인자로 되어 있다는 것이 밝혀지고 있다．

입자는 대전성능 등이 만족된다면 어떤 재료로 구성되어도 된다. 예를 들어, 수지, 하전제어제, 착색제, 무기첨가제 등으로 또는 착색제 단독 등으로 형성할 수 있다. 수지의 예로는 우레탄 수지, 우레아 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴우레탄 수지, 아크릴우레탄실리콘 수지, 아크릴우레탄불소 수지, 아크릴불소 수지, 실리콘 수지, 아크릴실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리스티렌 수지, 스티렌아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, 부티랄 수지, 염화비닐리덴 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 불소 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르 수지, 폴 리아미드 수지 등을 들 수 있고, 2 종 이상 혼합할 수도 있다. 특히, 기판과의 부착력을 제어하는 관점에서 아크릴우레탄 수지, 아크릴실리콘 수지, 아크릴불소 수지, 아크릴우레탄실리콘 수지, 아크릴우레탄불소 수지, 불소 수지, 실리콘 수지가 적합하다. 하전제어제로는 특별히 제한은 없지만, 음하전제어제로는 예를 들어 살리실산 금속착체, 금속함유 아조염료, 금속함유(금속이온이나 금속원자를 포함함)의 유용성 염료, 4급암모늄염계 화합물, 칼릭스아렌 화합물, 붕소함유 화합물(벤질산붕소 착체), 니트로이미다졸 유도체 등을 들 수 있다. 양하전제어제로는 예를 들어 니그로신 염료, 트리페닐메탄계 화합물, 4급암모늄염계 화합물, 폴리아민 수지, 이미다졸 유도체 등을 들 수 있다. 그 외에 초미립자 실리카, 초미립자 산화티탄, 초미립자 알루미나 등의 금속산화물, 피리딘 등의 질소함유 환상 화합물 및 그 유도체나 염, 각종 유기안료, 불소, 염소, 질소 등을 포함한 수지 등도 하전제어제로서 사용할 수도 있다. 착색제는 특별히 제한되지 않고 유기 또는 무기의 각종, 각색의 안료, 염료를 사용할 수 있다.

화상 표시용 모입자가 2종 이상의 색 및 대전 특성이 다른 입자의 혼합물으로 서 사용된 경우는 각 입자가 이상적으로 전계 반전에 추종하는데는 각 입자의 표면 전하 밀도를 서로 최적화하고，또한 평균 입경을 일정 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 또한, 각 입자는 평균 입경이 근접하고, 각 입자가 등량씩 각 방법으로 이동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다． 즉，2종 이상의 색 및 대전 특성이 다른 각 입자의 평균 입경 d_0.5 중의 최대치(A)와 최소치(B) 사이의 비(A/B)를 30 이하로 하는 것이 바람직하다．

본 발명은 상기와 같은 모입자에 외첨되는 외첨입자의 종류 및 크기를 기술적 특징으로 하는 바, 크기가 다른 소외첨입자 및 대외첨입자를 중심으로 본 발명의 기술적 특징을 상세하게 설명한다.

본 발명은 건식형 화상 표시 장치에서 사용되는 화상 표시용 입자이고, 상기 건식형 화상 표시 장치는 적어도 한편이 투명한 대향하는 기판 사이에 1종 이상의 입자를 봉입하고, 이 기판 사이에 전계를 부여하여 상기 입자를 쿨롱력(coulomb force)에 의해 이동시켜서 화상을 표시하는 장치를 말한다. 본 발명의 첫번째 특징은 여기에 사용되는 화상 표시용 입자로써，적어도 1종의 입자가 모입자 및 크기가 다른 대외첨입자와 소외첨입자로 이루어진 것이다. 즉, 모입자에 크기가 다른 외첨입자가 2종 이상 인가된 복합인자의 형태를 가지고 있는 것이다.

본 발명자는 건식형 화상 표시장치에서 사용되는 화상 표시용 입자를 모입자에 크기가 다른 외첨입자를 외첨시킴으로써 화상 표시용 입자로 적합하게 사용할 수 있는 입자로 이루어질 수 있음을 발견한 것이다. 본 발명에 따른 복합인자에서 외첨입자는 모입자의 표면을 둘러싸도록 복수개가 사용되며, 그 종류는 크기가 구별될 수 있는 것으로 2종 이상의 것이 사용된다.

복합인자에 있어서, 크기가 큰 외첨입자를 대외첨입자라 하고, 상기 대외첨입자보다 크기가 작은 외첨입자를 소외첨입자라 한다. 대외첨입자의 평균 입경 d_0.5(A) 에 대한 모입자의 평균 입경 d_0.5(B)의 비율 (B/A)은 3 내지 300, 바람직하게는 5 내지 100，더욱 바람직하게는 30 내지 50 으로 하는 것이 중요하다. 여기서, 대외첨입자의 평균 입경은 100㎚ ~ 10,000㎚ 범위 내, 바람직하게는 500㎚ ~ 5,000㎚ 범위 내, 더욱 바람직하게는 1,000㎚ ~ 2,500㎚ 범위 내로 한다． 또한, 소외첨입자의 평균 입경 d_0.5(C) 에 대한 모입자의 평균 입경 d_0.5(D)의 비율 (D/C)은 3 내지 3,000, 바람직하게는 10 내지 600，더욱 바람직하게는 30 내지 100 으로 하는 것이 중요하다. 여기서, 소외첨입자의 평균 입경은 10㎚ ~ 50㎚ 범위 내, 바람직하게는 20㎚ ~ 40㎚ 범위 내, 더욱 바람직하게는 25㎚ ~ 35㎚ 범위 내로 한다. 또한，이러한 평균 입경 d_0.5는 각 입자의 입경 분포에 있어서 입자의 50% 가 이보다 크고 50% 가 이보다 작은 것으로 한 입경을 ㎚로 나타낸 수치이다(이하 동일).

그리고, 모입자의 평균 입자직경은 500㎚ ∼ 30,000㎚이 바람직하고, 특히 1,000㎚ ∼ 10,000㎚이 바람직하다. 입경이 이 범위보다 작으면 입자의 전하밀도가 너무 커 전극이나 기판에 대한 경상력이 너무 강하고, 메모리성은 좋지만 전계를 반전시킨 경우의 추종성이 나빠진다. 반대로 입경이 이 범위보다 크면 추종성은 좋지만 메모리성이 나빠진다. 또한，모입자의 입경 분포에 관하여는 입경 분포 스팬을 5 이하의 범위에 있도록 함으로써，각 입자의 사이즈가 갖추어지고 균일한 입자 이동이 가능해진다．

이와 같이 모입자에 크기가 다른 대외첨입자 및 소외첨입자를 첨가하여 대전입자를 설계하는 것에 의하여，외첨입자간의 거리를 충분히 확보함으로써 입자들끼리의 뭉침현상이나 응집을 줄일 수 있고, 이에 따라 대전된 입자들을 이동시키기 위한 구동전압을 현저하게 감소시키며, 대전입자의 이동 반복시 입자의 유동성 개선과 보존시 입자의 안정성을 증가시키는 효과가 있는 것이다.

모입자와 대소외첨입자의 복합화 방법은 모입자의 표면에 자입자를 타설유입하는 등의 기계적 에너지 부여에 의해 고정화 하는 기계화학적 방법 또는 모입자의 표면에 자입자에 기계적 에너지를 가하여 열에너지를 부가시켜 확산 고정화 하는 메카노퓨전(mechano-fusion)법, 혹은 모입자의 표면에 자입자를 화학적으로 결합시키는 그라프트법을 이용할 수 있다. 또한, 모입자, 대외첨입자 및 소외첨입자 자체의 제작은 필요한 수지，하전 제어제，착색제，그 밖의 첨가제를 혼련 분쇄하거나, 모노머로부터 중합하거나 또는 기존의 입자를 수지，하전 제어제，착색제，그 밖의 첨가제로 코팅하여 제조하는 것도 가능하다.

또한, 특히 자입자에 관해서는，상술한 재료로 제작해도 되지만 기존의 분체를 그 대로 사용하는 것이 바람직하고，예시한다면 산화 티탄，아연화，황화 아연，산화 안티몬，탄산 칼슘，백연，활석, 실리카，규산 칼슘，알루미나 화이트，카드뮴 옐로우, 카드뮴 레드，카드뮴 오렌지，티탄 옐로우, 감청，군청색，코발트 블루, 코발트 그린，코발트바이올렛，산화철，카본 블랙，망간 페라이트 블랙，코발트 페라이트 블랙，구리 분말, 알루미늄 분말 등을 들 수 있고，특히 카본블랙, 산화 티탄, 실리카，아연화가 적합하다.

본 발명의 다른 특징은 상기와 같이 모입자에 크기가 다른 대외첨입자 및 소외첨입자가 외첨된 화상 표시용 입자에 있어서, 소외첨입자보다 크기가 큰 대외첨입자에 상기 소외첨입자가 외첨된 형태를 갖는 것을 특징으로 하고, 이와 같이 소외첨입자가 외첨된 대외첨입자는 모입자에 중첩적으로 외첨되는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 건식형 전자종이의 화상 표시장치에서 사용되는 것으로, 소외첨입자가 외첨된 대외첨입자가 다시 모입자에 외첨된 복합입자 형태의 대전입자를 나타내는 단면도이다. 본 발명에 따른 화상 표시용 입자는 도면의 하단에 나타난 바와 같이 소외첨입자(3)가 대외첨입자(2)에 외첨되어 있는 것을 특징으로 하고, 도면의 상단에 나타난 바와 같이 이렇게 소외첨입자(3)가 외첨된 대외첨입자(2)는 다시 모입자(1)에 외첨된 것이다.

종래에 외첨입자가 모입자에 부가된 대전입자는 상술한 바와 같이 도 2에 나타난 것처럼, 모입자(80)에 상기 모입자보다 크기가 작은 외첨입자(90)가 단순하게 외첨된 형태였고, 상기 외첨입자(90)의 평균 입경 d _0.5 은 10㎚ ~ 50㎚ 범위내의 것이 알려져 있었다. 그럼에도 불구하고, 모입자보다 크기가 작은 외첨입자를 단순히 모입자에 외첨시키는 것만으로는 대전입자간의 응집을 막기에는 부족하였고, 대전상태에 따라 혹은 주변의 환경의 영향에 의해 입자들이 서로 응집하는 현상이 발생하였다.

그러나, 본 발명에 따라 외첨입자로써 크기가 다른 대외첨입자 및 소외첨입자를 사용하고 소외첨입자보다 크기가 큰 대외첨입자에 상기 소외첨입자를 외첨시킨 복합인자를 사용하는 경우, 대외첨입자간의 거리를 충분히 확보하면서도 소외첨입자간의 인력을 약하게 하여 외첨입자가 모입자 표면을 구형으로 충분히 둘러쌀수 있도록 하였다. 또한, 소외첨입자가 외첨된 대외첨입자를 다시 모입자에 외첨시키는 경우 크기가 다른 대외첨입자와 소외첨입자에 의해 외첨입자간의 거리를 충분히 확보함으로써 입자들끼리의 뭉침현상이나 응집을 줄일 수 있고, 이에 따라 대전된 입자들을 이동시키기 위한 구동전압을 현저하게 감소시키며, 대전입자의 이동 반복시 입자의 유동성과 보존시 입자의 안정성을 증가시키는 효과가 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 다른 바람직한 하나의 실시형태는 상기와 같은 화상 표시용 입자를 이용하는 건식형 전자종이의 화상 표시장치이다. 이러한 건식형 전자종이의 화상 표시장치는 적어도 한편이 투명한 대향하는 기판 사이에 1종 이상의 입자를 봉입하고, 이 기판 사이에 전계를 부여하여 상기 입자를 쿨롱력(coulomb force)에 의해 이동시켜서 화상을 표시하는 화상 표시 장치이고, 상기 입자로서는 상술한 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자를 이용하는 것을 특징으로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자가 사용된 화상 표시소자의 일례를 나타내는 단면도이다. 즉, 본 발명에 따른 화상 표시장치는 도 4에 나타난 바와 같이 대향하는 투명기판(4) 및 대향기판(5)과 이들 기판 사이에 위치하는 본 발명에 따른 상술한 화상 표시 입자가 양 또는 음으로 대전된 대전입자(6) 및 필요에 따라 설치되는 격벽(7)으로 이루어진다.

본 발명의 화상 표시장치에 있어서, 투명기판(4)은 장치 외측에서 대전입자(6)의 색을 확인할 수 있는 투명 기판이고, 가시광의 투과율이 높고 내열성이 좋은 재료가 적합하다. 화상표시 장치로서의 가요성 유무는 용도에 따라 적절히 선택되며, 예를 들어 본 발명에 따른 전자종이의 용도에는 가요성이 있는 재료가 적합하다. 기판 재료를 예시하면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트 등의 폴리머 시트나 유리, 석영 등의 무기 시트를 들 수 있다. 기판 두께는 2∼5000㎛, 바람직하게는 5∼1000㎛가 바람직하고, 너무 얇으면 강도, 기판 사이의 간격 균일성을 유지하기 어려워지고, 너무 두꺼우면 표시기 능으로서 의 선명도, 콘트라스트의 저하가 발생하며, 특히 전자종이 용도의 경우에는 플렉시빌리티(flexibility)성이 부족하다.

기판에는 필요에 따라 전극을 형성해도 된다. 기판에 전극을 형성하지 않는 경우는, 기판 외부 표면에 정전잠상을 형성하여 그 정전잠상에 따라 발생하는 전계로 소정 특성으로 대전된 착색된 분류체를 기판으로 끌어당기거나 또는 반발시킴으로써, 정전잠상에 대응하여 배열된 분류체를 투명한 기판을 통해 표시장치 외측에서 본다. 또, 이 정전잠상의 형성은 전자사진 감광체를 사용하여 통상의 전자사진 시스템에서 실시되는 정전잠상을 본 발명의 화상표시 장치의 기판 위에 전사 형성하거나 또는 이온 플로우에 의해 정전잠상을 기판 위에 직접 형성하는 등의 방법으로 실시할 수 있다. 기판에 전극을 설치하는 경우는, 전극 부위에 대한 외부 전압 입력에 의해 기판 위의 각 전극 위치에 발생한 전계에 의해 소정 특성으로 대전된 색의 분류체를 끌어당기거나 또는 반발시킴으로써, 정전잠상에 대응하여 배열한 분류체를 투명한 기판을 통해 표시장치 외측에서 본다. 이 때의 전극은, 투명하고 패턴 형성이 가능한 도전성 재료로 형성되며, 예시하면 산화인듐, 알루미늄 등의 금속류, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 등의 도전성 고분자류를 들 수 있고, 진공증착, 도포 등의 형성수법을 예시할 수 있다. 또, 전극 두께는 도전성을 확보할 수 있고 광투과성에 지장이 없으면 되며, 3∼1000㎚, 바람직하게는 5∼400㎚가 바람직하다. 이 경우의 외부 전압 입력은 직류 또는 교류를 중첩해도 된다.

본 발명의 화상 표시장치에서는 대전입자의 기판 평행 방향의 여분의 이동을 저지하기 위해, 대향하는 기판을 연결하는 격벽을 형성하고 표시부를 복수의 표시 셀에 의해 구성하는 것이 바람직하다. 격벽의 형상은 표시에 관한 분류체의 사이즈에 의해 적절히 최적 설정되며 일률적으로 한정되지는 않지만, 격벽의 폭은 10∼1000㎛, 바람직하게는 10∼500㎛로, 격벽의 높이는 10∼5000㎛, 바람직하게는 10∼500㎛로 조정된다. 또한 격벽을 형성할 때에, 대향하는 양 기판의 각각에 리브를 형성한 후에 접합하는 양리브법과, 편측의 기판 위에만 리브를 형성하는 편리브법을 생각할 수 있는데, 본 발명의 화상표시 장치에서는 접합시의 어긋남을 방지할 목적으로 편리브법에 의한 격벽 형성이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 적어도 한편이 투명한 대향하는 기판 사이에 1종 이상의 입자를 봉입하고 이 기판 사이에 전계를 부여하여 상기 입자를 쿨롱력에 의해 이동시켜서 화상을 표시하는 건식형 화상 표시 장치에서 사용되는 화상 표시용 입자이고，적어도 1종의 입자가 모입자 및 크기가 다른 대외첨입자와 소외첨입자로 이루어진 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자를 제조하여 크기가 다른 외첨입자를 중첩하여 외첨시킴으로써 입자간의 인력 및 응집을 최소화시킨 대전입자임을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자에 의하는 경우, 외첨입 자간의 거리를 충분히 확보하면서도 인력을 약하게 하여 외첨입자가 모입자 표면을 구형으로 충분히 둘러쌀수 있다. 또한, 크기가 다른 대외첨입자와 소외첨입자에 의해 외첨입자간의 거리를 충분히 확보함으로써 입자들끼리의 뭉침현상이나 응집을 줄일 수 있고, 이에 따라 대전된 입자들을 이동시키기 위한 구동전압을 현저하게 감소시키며, 대전입자의 이동 반복시 입자의 유동성 개선과 보존시 입자의 안정성을 증가시키는 효과가 있는 것이다.

Claims

적어도 한편이 투명한 대향하는 기판들 사이에 1종 이상 봉입되어 상기 기판들 사이에 인가되는 전계에 의해 이동되어 화상을 표시하는 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자에 있어서,

상기 1종 이상의 입자는 모입자 및 크기가 다른 대외첨입자와 소외첨입자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자.
제1항에 있어서, 상기 대외첨입자는 소외첨입자보다 크기가 크며 대외첨입자에 상기 소외첨입자가 외첨된 것을 특징으로 하는 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자.
제2항에 있어서, 상기 소외첨입자가 외첨된 대외첨입자는 모입자에 외첨된 것임을 특징으로 하는 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 모입자의 평균 입경은 500㎚ ~ 30,000㎚ 범위 내인 것을 특징으로 하는 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자.
제4항에 있어서, 소외첨입자의 평균 입경은 10㎚ ~ 50㎚ 범위 내인 것을 특징으로 하는 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자.
제5항에 있어서, 대외첨입자의 평균 입경은 100㎚ ~ 10,000㎚ 범위 내인 것을 특징으로 하는 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자.
제6항에 있어서, 모입자 및 소외첨입자와 대외첨입자는 수지, 하전 제어제, 착색제 또는 첨가제를 혼련 분쇄하거나, 모노머로부터 중합하거나, 입자를 수지 수지, 하전 제어제, 착색제 또는 첨가제로 코팅하여 제조된 것임을 특징으로 하는 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자.
제6항 또는 제7항에 있어서, 소외첨입자와 대외첨입자는 카본블랙, 산화티탄 또는 실리카 분체인 것을 특징으로 하는 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자.
적어도 한편이 투명한 대향하는 기판 사이에 1종 이상의 입자를 봉입하고, 이 기판 사이에 전계를 부여하여 상기 입자를 쿨롱력(coulomb force)에 의해 이동시켜서 화상을 표시하는 화상 표시 장치이고, 상기 입자로서 제1항에서 얻어진 건식형 전자종이의 화상 표시용 입자를 이용하는 것을 특징으로 하는 건식형 전자종이의 화상 표시장치.