KR20110090119A - 전자 종이용 컬러 표시 소자, 이를 이용한 전자 종이, 디스플레이 장치 및 전자 장치 - Google Patents

전자 종이용 컬러 표시 소자, 이를 이용한 전자 종이, 디스플레이 장치 및 전자 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 서로 다른 전하로 대전된 제1 및 제2표시영역을 포함하며, 상기 제2표시 영역은 특정 파장 범위의 광에 의해 여기되어 특정 색을 나타내는 파장의 빛을 발광하는 발광물질을 포함하는 전자 종이용 컬러 표시 소자를 제공한다.

Description

전자 종이용 컬러 표시 소자, 이를 이용한 전자 종이, 디스플레이 장치 및 전자 장치{COLOR DISPLAY ELEMENT FOR E-PAPER, E-PAPER, DISPLAY DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 컬러 표시 소자 및 이를 이용한 전자 종이에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반사형 염료 대신 형광 물질을 사용하여, 시감성과 색 재현성이 개선된 컬러 표시 소자 및 이를 이용한 전자 종이에 관한 것이다.
휴대 정보 단말기나 정보 통신망 등이 발달함에 따라 휴대성이 우수한 표시 장치의 개발이 주목되고 있다. 이러한 표시 장치로서 최근 각광을 받고 있는 전자 종이(electronic paper)는 2개의 투명 전극 사이에 특정 색을 갖는 전기 영동 입자를 분산시키거나 전기 및 광학적으로 이방성을 갖는 회전구를 배치하는 방식 등을 사용한다.
전기 영동 입자를 이용한 전자 종이는 플라스틱이나 유리로 이루어진 상부 기판과 하부 기판과, 상기 상부 및 하부 기판 상에 각각 형성되는 상부 전극 및 하부 전극과, 상기 두 전극 사이에 존재하는 백색의 정(+) 대전 입자와 흑색의 부(-) 대전 입자로 구성되며, 상부 전극과 하부 전극에 전압이 인가되면, 전극 극성에 따라 대전 입자들이 각 전극으로 끌려가 색을 표현하는 방식으로 구동된다. 이러한 전기 영동 입자 방식의 전자 종이는 장시간 사용시에 대전 입자들이 응집되어 안정성이 떨어지고, 응답 속도가 느리며, 컬러를 표현하기 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 회전구를 사용하는 전자 종이는, 상부 전극과 하부 전극 사이에 흔히, 트위스트 볼(twist ball)이라 불리우는, 서로 다른 색으로 착색된 2개의 영역으로 형성되고, 각 영역이 서로 다른 전하를 띠도록 만들어진 표시 소자를 배치한다. 상부 전극와 하부 전극에 전압을 인가하면, 트위스트 볼은 전압의 방향에 따라 회전하게 되며, 각각의 트위스트 볼에 대한 전압의 방향을 적절히 조절함으로써 원하는 영상을 표시할 수 있게 된다.
상기 트위스트 볼을 이용한 전자 종이의 경우, 응답 속도가 비교적 빠르고, 대전 입자 응집 등의 문제가 발생하지 않는다. 또한, 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 트리페닐메탄 염료 등과 같은 반사형 염료 등을 이용하여 트위스트 볼 표면을 착색시킴으로써, 컬러를 구현할 수도 있다. 그러나, 트위스트 볼에 반사형 염료를 착색시키는 종래 기술의 경우, 색 순도가 낮고, 시감도가 떨어져 만족할 만한 컬러 구현을 얻기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 우수한 색 재현성 및 시감성을 갖는 전자 종이용 컬러 표시 소자, 이를 이용한 전자 종이, 디스플레이 장치 및 전자 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이를 위해 본 서로 다른 전하로 대전된 제1 및 제2표시영역을 포함하며, 상기 제2표시 영역은 특정 파장 범위의 광에 의해 여기되어 특정 색을 나타내는 파장의 빛을 발광하는 발광물질을 포함하는 전자 종이용 컬러 표시소자를 제공한다.
이때, 상기 제1영역은 흰색 또는 검은 색으로 표시되는 것이 바람직하며, 상기 발광물질은 형광체 또는 양자 도트인 것이 바람직하다.
상기 형광체는 예를 들면, 실리케이트계, 황화물계, 가네트계 및 질화물계 형광체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상기 양자 도트는 CdSe계, InP계 및 Zn계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 이때, 상기 형광체는 그 직경이 1nm 내지 100㎛ 정도일 수 있으며, 상기 양자 도트는 그 직경이 1nm ~200nm 정도인 것이 바람직하다.
한편, 상기 발광물질은 상기 전자 잉크의 제2영역 내에 균일하게 분산되어 있을 수도 있고, 상기 제2영역의 표면에 코팅된 형태로 존재하거나, 상기 제2영역의 중심에 코어 형태로 존재할 수도 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 상기한 전자 종이용 컬러 표시 소자를 포함하는 전자 종이를 제공한다. 이때, 상기 전자 종이는 자연광이 충분하지 않은 곳에서도 전자 종이를 사용할 수 있도록 보조 광원을 추가로 포함하는 것이 바람직하며, 상기 보조 광원은 청색 광원 또는 근자외선 광원인 것이 바람직하다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 상기 전자 종이를 포함하는 디스플레이 장치 및 전자 장치를 제공한다.
반사형 염료 대신 발광물질을 이용한 본 발명의 전자종이용 컬러 표시 소자를 사용할 경우, 종래에 비해 선명하고, 색 순도가 우수한 화면을 구현할 수 있다.
또한, 보조 광원으로 고가의 백색 광원이 아닌, 청색 광원이나 근자외선 광원을 사용할 수 있어 경제적이다.
도 1 은 본 발명의 전자 종이용 컬러 표시 소자의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 전자 종이용 컬러 표시 소자의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 전자 종이용 컬러 표시 소자의 또 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 전자 종이의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시 형태는 이와 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1 내지 도 3에는 본 발명의 실시 형태에 따른 전자 종이용 표시 소자들의 단면이 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전자 종이용 표시 소자는 서로 다른 전하로 대전된 제1표시 영역(10) 및 제2표시영역(20)으로 구성되며, 상기 제2표시 영역(20)은 광원에 의해 여기되어 특정 파장의 빛을 발광하는 발광물질(30)을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이때, 상기 표시 소자는 PMMA, 실리콘 레진, 우레탄 레진 등과 같은 유기물이나, 실리카, 알루미나, 글라스와 같은 무기 물질로 이루어질 수 있으며, 그 형상은 구형인 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1표시영역(10)은 흰색 또는 검은색을 나타내도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제1표시영역(10)은 당해 기술 분야에 잘 알려진 종래의 트위스트 볼(TWIST BALL)의 제조 방법에 의해 제조될 수 있으며, 예를 들면, 상기 표시 소자(10)를 구성하는 유기물 등에 흰색 또는 검은색을 나타내는 염료를 분산시키거나, 표시 소자(10) 표면에 흰색 또는 검은색을 나타내는 염료를 코팅하는 방법 등을 통해 제조될 수 있다. 이때 상기 흰색을 나타내는 염료로는, 예를 들면, 산화티탄, 황산 바륨, 산화아연, 안연화 등의 무기 안료가 사용될 수 있고, 상기 검은색을 나타내는 염료로는, 예를 들면, 카본 블랙, 티탄 블랙 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 제2표시영역(20)은 다양한 색들을 나타내도록 형성되며, 특히 적색, 녹색 또는 청색을 나타내도록 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에서는 상기 제2표시영역(20)의 색을 구현하기 위해, 반사용 염료 대신 형광체나 양자 도트와 같은 발광 물질을 사용한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 형광체 또는 양자 도트는 자연광을 여기 광원으로 하여 컬러를 재현할 수 있는 것이면 되고, 그 종류가 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들면, 상기 형광체는 실리케이트계, 황화물계, 이트륨-알루미늄-가네트계(YAG) 또는 테르븀-알루미늄-가네트(TAG) 등과 같은 가네트계 및 질화물계 형광체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 형광체일 수 있으며, 상기 형광체는 적색, 청색 또는 녹색 형광체일 수 있다. 또한, 상기 양자도트(Quantumn dot)는 CdSe계, InP계 및 Zn계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 이때, 상기 형광체는 그 직경이 1nm 내지 100㎛ 정도일 수 있으며, 상기 양자 도트는 그 직경이 1nm ~ 200nm 정도인 것이 바람직하다.
본 발명의 표시 소자의 제2표시 영역(20)에 포함되는 형광체 또는 양자 도트는 자연광에 있는 500nm 이하의 광을 흡수하여 여기되면서, 고유한 색들을 재현해낸다. 종래에 사용되던 반사형 염료는 자연광으로부터 특정 파장의 빛을 반사시키는 방법으로 색을 구현하기 때문에 재현되는 색감이 자연스럽지 않고, 시감도도 충분하지 않았다. 이에 비해 본 발명에서 사용되는 형광체나 양자 도트는 특정 파장 범위의 광을 흡수하여 여기되면서, 특정 색을 나타내는 파장의 빛을 발생하는 방법으로 색을 구현하기 때문에, 반사형 염료 표면에서 반사되는 빛보다 선명하고, 색감도 우수하다.
또한, 최근에는 자연광이 충분하지 않은 어두운 곳에서도 전자 종이를 사용할 수 있도록 하기 위해서 보조 광원을 장착하는 경우가 많은데, 반사형 염료를 사용하는 종래의 장치의 경우, 다양한 칼라를 구현하기 위해서 보조 광원으로 고가의 백색광원을 사용해야 한다는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명과 같이 형광체나 양자 도트를 사용하면, 백색 광원이 아닌 다른 광원, 예를 들면, 저가의 청색 광원이나 근자외선 광원을 보조 광원으로 사용하여도 다양한 칼라를 구현해낼 수 있다.
한편, 상기 발광물질(30)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 표시 소자의 제2영역 내부에 균일하게 분산되어 있거나, 상기 제2영역 중심부에 코어 형태로 포함되거나, 또는 상기 제2영역의 표면에 쉘 형태로 코팅되어 있을 수 있다.
상기 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같은 형태의 표시 소자는 당해 기술 분야에 잘 알려진 종래의 방법들을 이용하여 제조될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같은 형태의 표시 소자는 발광 물질을 표시 소자(1)의 재료가 되는 유기물 등에 분산시킨 다음, 상기 형광체 또는 양자 도트가 분산된 유기물을 이용하여 표시 소자를 형성하는 방법으로 제조될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같은 같은 형태의 표시 소자는 발광 물질로 반구 형태의 코어를 형성하고, 그 위에 투명한 유기물을 코팅하는 방법을 통해 제조될 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같은 형태의 표시 소자는 유기물로 구형 입자를 형성한 다음, 제2영역에 해당되는 반구 영역에 발광 물질을 코팅하는 방법으로 제조될 수 있다.
한편, 발광 물질이 양자도트인 경우에는 그 크기가 작으므로, 도 1과 같이 표시 소자 내부에 분산되어 있는 형태로 존재하는 것이 바람직하며, 발광 물질이 형광체인 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 발광 물질이 표시소자의 중심부에 코어 형태로 존재하도록 형성하는 것이 바람직하다. 도 2 및 도 3과 같이, 표시 소자의 중심부나 표면에만 발광물질이 존재하도록 할 경우, 발광물질의 사용량을 줄일 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 4에는 상기한 본 발명의 표시 소자가 채용된 전자 종이의 구조가 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명의 전자 종이는 상기한 본 발명의 전자 종이용 표시소자를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 보다 상세하게는, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전자 종이(100)는 일정한 간격으로 배치된 상부 전극(110) 및 하부 전극(130) 및 상기 상부 전극 및 하부 전극 사이에 위치하고, 상기 본 발명의 전자 종이용 표시 소자(1)를 포함하는 매질층(120)으로 구성된다.
이때 상기 상부 전극(110) 및 하부 전극(130)은 투명하며 도전성을 갖는 물질, 예컨대, ITO와 같은 물질로 이루어지며, 상기 표시 소자(1)에 전압을 인가하기 위한 수단이다. 한편, 도시되지는 않았으나, 상기 전자 종이(100)에는 상기 표시 소자(1) 각각에 인가되는 전압의 크기와 방향을 조절하기 위한 조절 수단이 구비될 수 있다. 또한, 필요한 경우, 상기 매질층(120)에는, 각 표시 소자(1)들을 각 픽셀 단위로 분리하여 수용하기 위한 격벽 구조(미도시)이 추가로 구비될 수도 있다.
한편, 상기 매질층(120)은 전기 절연성 투명 물질로 이루어지며, 예를 들면, 상기 표시 소자(1)가 원활하게 회전할 수 있도록 회전 저항이 크지 않은 적절한 투명 유기물이 사용될 수 있다.
한편, 상기 매질층(120)에 포함되는 표시 소자(1)들은 상기한 본 발명의 표시 소자(1), 즉 서로 다른 전하로 대전된 제1 및 제2표시영역을 포함하며, 상기 제2표시 영역은 특정 파장의 광에 의해 여기되어 특정한 색을 나타내는 파장의 빛을 발광하는 발광물질을 포함하는 표시 소자(1)이다. 상기 표시 소자(1)에 대한 구체적인 사항은 상기한 바와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 전자 종이는 자연광이 충분하지 않은 어두운 곳에서도 전자 종이를 사용할 수 있도록 보조 광원을 구비하는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명의 표시 소자에 형광체 또는 양자 도트를 이용하여 색을 구현하므로, 이들 형광체나 양자 도트를 발광시킬 수 있는 파장을 발하는 광원을 사용하면 되고, 반사형 염료를 사용하는 경우와 같이 반드시 백색 광원을 사용할 필요는 없다. 따라서, 가격이 상대적으로 저렴한 청색 광원이나, 근자외선 광원 등을 보조 광원으로 사용할 수 있으며, 이 경우 전자 종이의 제조 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
상기와 같은 본 발명의 전자 종이는 각종 디스플레이 장치에 적용되어 유용하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 전자 종이는 전자책, 전자 잡지, 전자 신문, 모바일 단말기 또는 광고판 등에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 전자 종이를 이용한 디스플레이 장치는 각종 전자 장치들에 적용되어 표시장치로 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1 : 표시소자
10 : 제1표시 영역
20 : 제2표시 영역
30 : 발광 물질
100 : 전자 종이
110 : 상부 전극
120 : 매질층
130 : 하부 전극

Claims (16)

  1. 서로 다른 전하로 대전된 제1 및 제2표시영역을 포함하며,
    상기 제2표시 영역은 특정 파장 범위의 광에 의해 여기되어 특정 색을 나타내는 파장의 빛을 발광하는 발광물질을 포함하는 전자 종이용 컬러 표시 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1영역은 흰색 또는 검은 색으로 표시되는 전자 종이용 컬러 표시 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광물질은 형광체 또는 양자 도트인 전자 종이용 컬러 표시 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 형광체는 실리케이트계, 황화물계, 가네트계 및 질화물계 형광체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 전자 종이용 컬러 표시 소자.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 형광체는 그 직경이 1nm 내지 100㎛인 전자 종이용 컬러 표시 소자.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 양자 도트는 CdSe계, InP계 및 Zn계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 전자 종이용 컬러 표시 소자.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 양자 도트는 그 직경이 1nm 내지 200nm인 전자 종이용 컬러 표시 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광물질은 상기 제2영역 내에 균일하게 분산되어 있는 전자 종이용 컬러 표시 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발광물질은 상기 제2영역의 표면에 코팅되어 있는 전자 종이용 컬러 표시 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발광물질은 상기 제2영역의 중심에 코어 형태로 존재하는 전자 종이용 컬러 표시 소자.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 전자 종이용 컬러 표시 소자를 포함하는 전자 종이.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전자 종이는 자연광이 충분하지 않은 곳에서도 전자 종이를 사용할 수 있도록 보조 광원을 추가로 포함하는 전자 종이.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 보조 광원은 청색 광원 또는 근자외선 광원인 전자 종이.
  14. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 전자 종이용 컬러 표시 소자를 포함하는 전자 종이를 포함하는 디스플레이 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 전자책(e-book), 전자 신문, 전자 잡지, 모바일 단말기 또는 광고판인 디스플레이 장치.
  16. 청구항 14의 디스플레이 장치를 포함하는 전자 장치.
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