KR20080096870A - 전자종이 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자종이(E-PAPER) 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 전자종이 패널의 상하 패널의 격벽을 서로 이격시켜 내부의 전하를 띄고 있는 입자가 셀 사이에서 자유롭게 이동하도록 한 한 전자종이 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로 기판에 표면에 금속막을 도포하고 패터닝을 형성하여 일정한 폭으로 일 방향으로 전극을 형성하는 공정과;

상기 전극이 형성된 기판에 소정의 간격으로 격벽을 설치하여 매트릭스 타입으로 셀을 형성하는 공정과;

상기 기판 상에서 제1 입자를 공급하는 공정과;

상기 기판 상에서 전극판을 이동시켜 격벽의 상부의 분포된 제1 입자를 기판의 외부로 밀어냄과 동시에 전극판에서 발생하는 전기장에 의해 전하를 띄고 있는 제 1입자를 셀에 충전하여 상부기판을 제조하는 공정과;

상기 과정과 동일한 공정에 의해 하부기판을 제조하되 제1 입자와 대응되는 색상을 가지는 제2 입자를 사용하며, 전극의 방향을 교차하는 방향으로 형성하는 하부기판의 제조공정과;

상기 과정에서 제조된 상·하부기판을 서로 대향되게 결합하되 격벽이 서로 이격되게 상·하 기판을 결합하고 밀봉하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 전자종이의 제조방법 및 상기 공정에 의해 제조된 전자종이.

전자종이, 기판, 격벽

Description

전자종이 및 그 제조방법{Electrical Paper and Manufacturing Method Thereof}

도 1은 종래 전자종이의 개략도

도 2는 종래 전자종이의 제조 공정도.

도 3은 본 발명의 상부기판의 제조 공정도.

도 4는 본 발명의 하부기판의 제조 공정도.

도 5는 본 발명 전자종이의 부분 확대 단면도

본 발명은 전자종이(E-PAPER) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 전자종이를 형성하는 상하 기판에 형성되는 격벽의 중간을 서로 이격시켜 내부의 입자가 셀 사이에서 자유롭게 이동하도록 한 전자종이 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

다양한 표시 장치들의 필요성이 대두되고 있는 가운데, 작은 구동 전력으로 보다 오랫동안 선명한 화질을 제공해 줄 수 있으며, 얇고 플렉시블하게 제작할 수 있는 표시장치로 전자종이 기술이 개발되었으며, 전자종이는 일종의 반사형 디스플레이로서 기존의 종이와 잉크처럼 높은 해상도, 넓은 시야각 밝은 배경으로 우수한 시각적 특성을 지니며, 플라스틱, 금속, 종이, 유리 등 어떠한 기판 상에서도 구현이 가능하고, 전원이 차단된 후에도 화상이 유지되어 백라이트 전원이 없어도 되므로 원가의 절감 및 경량화를 이룰 수 있어 많은 연구가 진행 중에 있다.

전자종이 기술은 전기장에 의한 분체류의 마이크로 입자의 빠른 이동을 이용하여 일정한 공간 내에 부유하는 입자에 전압을 인가하여 미립자를 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 디스플레이되는 시각 피로도가 대단히 낮으며, 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 패널의 대중화에 기여할 것으로 예상되고 있다.

도 1은 건식 입자를 이용하는 종래의 충돌 대전형 전자종이 패널의 단면을 보인 것으로, 그 구조는 절연층(3, 8)으로 코팅된 투명 전극들(2, 7)이 형성된 상하부 기판들(1, 6) 사이에 격벽(4)이 형성되며, 상기 격벽(4)에 의해 확보된 공간에 정대전된 토너 입자들과 부대전된 토너 입자들(5)이 존재하는 비교적 간단한 구 조이다.

상기 하부 기판(1)과 상부 기판(6)의 두께에는 제약이 없으나, 정전기력으로 토너입자들(5)을 움직여야 하므로 실제 격벽(4)의 두께(수십~수백㎛)나 미립자들(5)의 크기는 대단히 미소하다. 그리고 상기 상하부 기판들(1, 2)의 두께에 비해서 투명한 상하부 전극들(2, 7)의 두께는 표현된 것보다 훨씬 얇고, 상기 전극들(2, 7)과 토너입자들(5)의 접촉에 의한 전자 이동을 방지하도록 상기 전극들(2, 7)에 코팅된 절연층(3)을 형성하였다.

위와 같은 전자종이에 있어서 종래에는 기판에 미세한 분말을 기판의 격벽사이의 셀에 충전하는 과정에서 분말상태로 충전하는 과정이 매우 곤란하였으며, 특히 백색과 흑색 두 종류의 미세한 입자를 고루 혼합한 상태에서 각 셀에 균일하게 충전할 수 없으므로 수용액 혹은 고분자 용액에 미세 입자들을 고르게 분포시킨 후 해당 혼합액을 격벽으로 구분된 전자종이 패널의 각 셀에 주입하거나 스크린 프린팅 방법으로 삽입한 후 해당 수용액이나 고분자 용액을 기화시켜 미세 입자들만 셀 내부에 잔류하도록 하는 방법이 사용되었다.

그러나 위와 같은 방법으로 미립자들을 충전하는 경우 미세 입자를 충전한 후 용액을 기화시키기 위하여 가열하여야 하므로 입자 및 기판의 화학적 변화가 일어나는 문제가 있으며, 격벽이 손상되는 문제점이 있었다.

또한 각 셀의 내부에 충전되는 입자의 양을 백색과 흑색의 입자가 동일한 양으로 일정하게 충전하여야 하는데 수용액과 혼합된 상태에서 살포하므로 입자의 양을 균일하게 조절하기 매우 어려운 문제점이 있었다.

또한 셀 영역에 충전된 입자의 양이 많이 충전되어 있을 경우 셀 내부에서 입자가 이동이 자유스럽지 못하여 오동작의 요인이 되며, 충전되는 입자가 각 셀 내부에 고르게 분포되지 않으므로 각 셀마다 발광하는 정도가 달라 디스플레이되는 휘도가 달라 전자종이로서 기능을 제대로 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로 기판에 형성된 셀 내부에 전하를 띄고 있거나 전하를 띌 수 있는 입자를 용이하게 충전할 수 있으며, 균일하게 충전할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 상하 기판 상에서 셀을 구성하는 격벽에 스페이서를 설치하여 상하 기판에 형성된 격벽을 소정의 간격만큼 이격시켜 내부의 전하를 띄고 있는 입자를 자유스럽게 이동시킬 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 격벽을 낮게 형성하고도 입자의 이동에 필요한 공간을 충분히 확보할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 각 셀의 내부에 충전되는 서로 다른 색상의 입자를 동일한 양으로 충전하여 품질을 향상시킬 수 있도록 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판에 표면에 금속막을 도포하고 패터닝을 형성하여 일정한 폭으로 일 방향으로 전극을 형성하는 공정과;

상기 전극이 형성된 기판에 소정의 간격으로 격벽을 설치하여 매트릭스 타입으로 셀을 형성하는 공정과;

상기 기판 상에서 전하를 띄고 있는 제 1 입자를 공급하는 공정과;

상기 기판 상에서 전극 판을 이동시켜 격벽의 상부의 분포된 제1 입자를 기판의 외부로 밀어냄과 동시에 전극 판에서 발생하는 전기장에 의해 제1 입자를 셀에 충전하여 상부기판을 제조하는 공정과;

상기 과정과 동일한 공정에 의해 하부기판을 제조하되 제 1입자 대신에 상기 제 1입자에 대응되는 다른 색상의 입자를 사용하며, 전극의 설치 방향이 상부 기판과 교차하는 방향으로 형성하는 하부기판의 제조공정과;

상기 과정에서 제조된 상·하부기판을 서로 대향되게 결합하되 격벽이 서로 이격되게 상·하 기판을 결합하고 실링재로 밀봉하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징은 서로 교차하는 방향으로 전극이 형성된 상·하 기판이 서로 대향되는 방향으로 소정의 간격만큼 이격되게 설치되며, 주면은 실링재에 의해 밀봉되고, 각 셀을 구성하는 격벽에는 스페이서를 설치함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징은 상기 공정 중 상·하부기판을 서로 대향되게 결합하는 공정에서 각 셀을 구성하는 격벽의 표면에 스페이서를 설치하되 상기 스페이서는 일정한 간격을 갖도록 격벽을 적어도 하나 이상 다수의 격벽을 건너뛰어 설치됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기에 설명되는 본 발명의 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것이며, 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 당 업계의 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명이 생략됨에 유의하여야 한다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

우선 도 3을 참조하여 본 발명의 제조 공정을 설명하면 기판에 표면에 금속막을 입히고 리소그래픽을 사용하여 일정한 폭으로 일 방향으로 전극을 형성하는 공정과;

상기 전극이 형성된 기판에 소정의 간격으로 격벽을 설치하여 매트릭스 타입으로 셀을 형성하는 공정과;

상기 기판 상에서 전하를 띄고 있거나 전하를 띌 수 있는 일정한 색상을 갖는 제 1 입자를 골고루 공급하는 공정과;

상기 기판 상에서 전극판을 이동시켜 격벽의 상부에 공급된 제 1입자를 기판의 외부로 밀어냄과 동시에 전극판에서 발생하는 전기장에 의해 제 1입자를 셀에 충전하여 상부기판을 제조하는 공정과;

상기 과정과 동일한 공정에 의해 하부기판을 제조하되 상기 제 1입자와 대응되는 제2 입자를 사용하며, 전극의 방향을 교차하는 방향으로 형성하는 하부기판의 제조공정과;

상기 과정에서 제조된 상·하부기판을 서로 대향되게 결합하되 격벽이 서로 이격되게 상·하 기판을 결합하고 밀봉하는 공정으로 이루어진다.

위 과정을 보다 상세히 설명하면 우선 상부 기판(10)을 제조하기 위하여서는 기판(11)에 표면에 전극(12)을 형성하게 되는데 이때에는 기판(11)의 표면에 투명한 금속막을 입히고 리소그래픽을 사용하여 소정의 폭으로 일 방향으로 전극(12)을 형성한다. 이때 사용하는 기판(11)은 유리 또는 합성수지가 사용되며, 전극(12)으로 사용되는 금속막은 투명재질을 사용한다.

위와 같이 전극(12)이 형성되면 전극이 형성된 표면에 매트릭스타입으로 격벽(14)을 형성하게 되는데 이러한 격벽(14)을 형성하는 과정은 기판의 상면에 박막을 인쇄한 후 에칭하는 방법에 의해 격벽(14)을 형성하며, 상기 격벽의 높이는 후술하는 전하를 띄고 있는 입자의 지름의 1 내지 3배의 높이를 유지할 수 있는 높이로 형성하게 되는데 이는 격벽에 의해 생성된 셀의 내부에 충전되는 입자를 1∼3층으로 배열하기 위한 것이다.

이후 상기 공정에서 형성된 격벽(14) 사이의 각 셀(17)에 전하를 띄고 있거나 전하를 띌 수 있는 제 1입자(15)를 골고루 공급하게 되는데 이때 제 1입자는 입자 공급기(35)를 사용하여 전하를 띄고 있는 입자(15)가 최소한 격벽(14)의 높이 이상 쌓이도록 골고루 분포한다.

위와 같이 각 셀(17)의 상부에서 제1 입자(15)를 공급하면 제1 입자(15)는 기판에 형성된 격벽의 높이보다 약간 높이 공급되어 있는 상태이다.

이후 기판 위에서 제 1입자(15)와 동일한 극성을 갖는 전극판(30)의 하면을 격벽의 상면에 밀착시킨 상태에서 좌우로 이동하면 격벽(14)보다 높이 쌓인 입 자(15)를 기판 외부로 밀어냄과 동시에 전극판(30)에 인가되는 전압에 의해 전기장이 발생하여 셀의 내부에 있는 제 1입자(15)에 압력을 가하게 되어 셀 내부에 있던 제 1입자는 전극판(30)과 동일한 극성을 갖는 자기장에 의해 밀려나면서 각 셀의 구석진 모서리 부위까지 충전하게 된다.

위와 같은 과정에 의해 상부 기판의 제조가 완료되면 하부기판(20)을 제조하게 되는데 하부기판을 제조하는 과정은 상부기판(10)을 제조하는 과정과 동일하며 단지 각 셀의 내부에 충전되는 입자는 상부기판을 제조하였을 때 사용한 제1 입자 대신에 상기 제 입자와 대응되는 색상을 제 2입자를 사용하며, 하부기판에 형성되는 전극(22)은 상부기판(11)에 형성된 전극(12)과 서로 직교하는 방향으로 형성한다. 이는 전자종이를 구동하는 과정에서 전극에 전류를 인가하기 편하도록 하기 위한 것이다.

위와 같은 방법에 의해 상·하부 기판의 제조가 완료되면 상·하부 기판을 서로 마주보게 대칭으로 결합하되 상기 격벽이 소정의 간격을 갖도록 이격시킨 후 상하부 기판의 주위를 실링재(32)를 사용하여 밀봉하여 결합한다.

이때 이격되는 간격은 셀의 내부에 충전되는 입자의 지름에 적어도 2배 이상의 간격을 유지하도록 한다.

이는 이격된 높이만큼 공간이 생기게 되므로 그 공간만큼 여유가 생기므로 셀에 충전된 입자가 자유롭게 이동할 수 있는 여유 공간을 형성하기 위한 것이며, 크로스 토크가 일어나지 않을 간격을 유지하도록 한다.

상기 과정에서는 상·하부 기판을 결합하는 과정에서 격벽(14, 24)이 소정의 간격을 갖도록 이격시킨 후 상·하부 기판의 주위를 실링재로 밀봉하여 결합하였으나 격벽(14, 24)이 동일한 간격을 유지할 수 있도록 각 셀(17, 27)을 구성하는 격벽에 이격시키고자 하는 간격만큼의 높이를 가지는 스페이서(28)를 설치하면 보다 정확한 간격을 유지할 수 있는 것으로 이때 설치되는 스페이서(28)는 격벽에 고루 설치될 수 있으며, 소정의 간격을 갖도록 격벽(14, 24)을 적어도 하나 이상 다수의 격벽을 건너뛰어 설치할 수도 있다.

위와 같은 방법으로 제조된 전자종이는 상부기판(11)의 격벽(14)과 하부기판(21)의 격벽(24)이 이격되어 있으므로 각 셀(15, 25)의 내부에서 전하를 띄고 있는 입자가 자유스럽게 상하로 이동할 수 있는 상태가 되는 것이다.

상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명 전자종이의 동작 원리를 알아보면, 먼저 상기 흑색 전하를 띄고 있는 입자가 정대전되고, 제1 입자가 가 부대전되었다고 가정(반대로 대전될 수도 있음)한다. 먼저, 상부 전극(12)에 -전압을 인가하고, 하부 전극(22)에 +전압을 인가하면 쿨롱력에 의해 정대전된 제1 입자가 는 상부 기판(11)쪽으로 이동하고, 부대전된 흑색 입자는 하부 기판(21)쪽으로 이동한다.

상부 기판(11)쪽에 제1 입자가 (15)가 위치하고 있으므로, 외부에서 관찰할 경우 노란색으로 보이게 된다. 반대로, 상부 전극(12)에 +전압을 인가하고, 하부 전극(21)에 -전압을 인가하면 부대전된 흑색 전하를 띄고 있는 입자가 는 상부 기판(11)쪽으로 이동하고, 정대전된 제1 입자가 는 하부 기판(21)쪽으로 이동하여 흑색으로 표시되게 된다. 따라서 처음에 모든 셀이 노란색으로 보이도록 전압을 가한 후, 원하는 셀만 반대 전압을 가해 흑색으로 보이도록 하는 것으로 그림이나 문자 등을 표현할 수 있게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 기판에 형성된 셀 내부에 미세 분말을 용이하게 충전할 수 있으며, 상하 기판 상에서 셀을 구성하는 격벽에 스페이서를 설치하므로서 상하 기판에 형성된 격벽을 소정의 간격만큼 이격시켜 내부의 전하를 띄고 있는 입자가 자유스럽게 이동할 수 있게 되는 것이다.

Claims (6)

1. 기판에 표면에 금속막을 입히고 리소그래픽을 사용하여 일정한 폭으로 일 방향으로 전극을 형성하는 공정과;

   상기 전극이 형성된 기판에 소정의 간격으로 격벽을 설치하여 매트릭스 타입으로 셀을 형성하는 공정과;

   상기 기판 상에서 제1 입자가 를 살포하는 공정과;

   상기 기판 상에서 전극판을 이동시켜 격벽의 상부의 살포된 전하를 띄고 있는 입자가 를 밀어냄과 동시에 전극판에서 발생하는 전기장에 의해 전하를 띄고 있는 입자가 를 셀에 충전하여 상부기판을 제조하는 공정과;

   상기 과정과 동일한 공정에 의해 하부기판을 제조하되 노란색 대신에 제2 입자를 사용하며, 전극의 방향을 교차하는 방향으로 형성하는 하부기판의 제조공정과;

   상기 과정에서 제조된 상·하부기판을 서로 대향되게 결합하되 격벽이 서로 이격되게 상·하 기판을 결합하고 밀봉하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 전자종이의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서

   상기 공정 중 상·하부기판을 서로 대향되게 결합하는 공정에서 각 셀을 구성하는 격벽의 표면에 스페이서를 설치함을 특징으로 하는 전자종이의 제조방법.
3. 청구항 2에 있어서

   상기 공정 중 상·하부기판을 서로 대향되게 결합하는 공정에서 각 셀을 구성하는 격벽의 표면에 스페이서를 설치하되 상기 스페이서는 일정한 간격을 갖으며, 격벽을 적어도 하나 이상 다수의 격벽을 건너뛰어 설치됨을 특징으로 하는 전자종이.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서

   상기 격벽의 높이는 충전되는 입자의 지름에 1 내지 3배로 형성됨을 특징으로 하는 전자종이.
5. 서로 교차하는 방향으로 전극이 형성된 상·하 기판이 서로 대향되는 방향으 로 소정의 간격만큼 이격되게 설치되며, 주면은 실링재에 의해 밀봉되고, 각 셀을 구성하는 격벽에는 스페이서가 설치됨을 특징으로 하는 전자종이.
6. 청구항 5에 있어서

   상기 스페이서(28)는 일정한 간격을 갖도록 격벽을 적어도 하나 이상 다수의 격벽을 건너뛰어 설치됨을 특징으로 하는 전자종이.

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