KR20110112983A - 토너입자형 전자종이 표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

토너입자형 전자종이 표시소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20110112983A
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한상권
윤상수
전용하
양중근
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에스케이 텔레콤주식회사
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Abstract

본 발명은 토너입자형 전자종이 표시소자 및 그 제조 방법을 개시한다. 즉, 전극 상부에 형성된 격벽을 통해 하나 이상의 셀이 구분되며 셀 내부에 토너입자 및 무색중성입자가 충전된 상태를 갖는 상판패널 및 하판패널이 상호 대향된 구조를 갖도록 구성함으로써, 원하는 상판의 셀에 원하는 흑백 또는 컬러입자를 충전하게 하는 것이 가능하며 나아가 각 셀에 무색의 중성입자를 적절하게 주입함에 따라 전기장의 인가에 따른 입자 구동시 입자끼리 서로 들러붙는 현상을 줄여 이미지 선명도를 높일 수 있고, 구동안정성 및 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

Description

토너입자형 전자종이 표시소자 및 그 제조방법{ELECTRONIC PAPER DISPLAY USING TONER PARTICLES AND PREPARATION THEREOF}
본 발명은 전자종이용 화상표시소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패널 상에 격벽을 형성하여 셀을 구분하고, 셀에 토너입자를 컬러의 수만큼 반복하여 충전한 이후 무색의 중성입자를 주입함으로써, 형틀에 구비된 셀 별로 선택된 토너입자의 이동 및 충전이 용이하도록 구현한 토너입자형 전자종이 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전자종이는 기존의 평면 디스플레이 패널에 비하여 생산단가가 훨씬 저렴하며 액정표시소자처럼 배경조명이나 지속적인 재충전이 필요하지 않으므로 아주 적은 에너지로도 구동될 수 있어서 에너지 효율도 월등히 앞선다. 아울러 전자종이는 매우 선명하고, 시야각이 넓으며 전원이 없더라도 글씨가 완전히 사라지지 않는 메모리 기능도 가지고 있다.
이러한 큰 장점으로 인해 전자종이는 종이와 같은 면과 움직이는 일러스트레이션을 갖는 전자서적, 자체 갱신성 신문, 이동 전화를 위한 재사용 가능한 종이 디스플레이, 폐기 가능한 TV 스크린 및 전자 벽지 등 실로 광대한 분야에 응용될 수 있으며 거대한 잠재 시장을 가지고 있다.
그러나, 컬러 전자종이 구현을 위한 입자도포방법에 있어 종래의 스프레이 도포 방법은 원하는 셀에 원하는 컬러입자를 충전하는데 어려운 문제점이 있었으며, 레이저 프린팅 방식은 기술적으로 실현하는데 문제점이 있었다. 이러한 문제를 피하기 위해 컬러필터를 사용하는 방법이 있으나 이는 디스플레이의 광학특성을 떨어뜨리는 단점이 있었다.
또한 상기 토너형 전자종이 표시소자의 제조에 있어서 토너입자들이 외부 전기장의 인가에 따라 동작하면서 서로 같은 또는 반대의 극성을 갖는 입자끼리 들러붙는 문제는 표시소자의 원활한 동작을 방해하는 요소이며, 또한 이 입자는 각각의 입자끼리뿐만 아니라 셀과 셀을 분리하는 격벽 및 셀에 전기장을 인가하는 전극 표면에도 부착되어 그렇지 않은 입자의 전기적인 동작을 방해할 수 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 패널 상에 격벽을 형성하여 셀을 구분하고, 형틀(Pattern mold) 전극에 전압을 인가하여 토너입자를 컬러의 수만큼 반복하여 충전한 이후 무색의 중성입자를 주입함으로써, 대전된 토너입자들이 표시동작중 입자들끼리 또는 미세격벽 등에 고착되는 것을 방지하기 위한 토너입자형 전자종이 표시소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따라 토너입자형 전자종이 표시소자가 제공되며: 이 소자는 전극 상부에 형성된 격벽을 통해 하나 이상의 셀이 구분되며 셀 내부에 토너입자 및 무색중성입자가 충전된 상태를 갖는 상판패널 및 하판패널이 상호 대향된 구조를 갖도록 구성되며, 상기 무색중성입자는, 상기 토너입자가 충전된 상기 셀 내부에 상기 토너입자의 노출면을 덮도록 주입되어 충전되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 표시소자는, 스페이서(Spacer)가 개재된 상태에서 상기 상판패널 및 하판패널이 상호 대향된 구조를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 표시소자는, 상기 상판패널 및 하판패널 각각에 상호 대응되도록 형성된 격벽을 기준으로 접합면을 형성하여 상기 상판패널 및 하판패널이 상호 대향된 구조를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 표시소자는, 상기 상판패널에 구비된 각각의 셀에는 파란입자(Cyan Particle), 붉은입자(Magenta Particle), 노란입자(Yellow Particle), 및 검은입자(Black Particle)를 포함하는 토너입자 중 어느 하나가 충전되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 표시소자는, 상기 하판패널에 구비된 각각의 셀에는 하얀입자(White Particle)를 포함하는 토너입자가 충전되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 표시소자는, 상기 토너입자의 충전상태인 상판패널 및 하판패널 중 하나 이상의 패널에 상기 무색중성입자가 충전되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따라 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법이 제공되며: 이 방법은, 전극 상부에 형성된 격벽을 통해 하나 이상의 셀을 구분하여 상판패널 및 하판패널 각각을 형성하는 패널형성단계; 상기 상판패널 및 하판패널 상에 구분된 각각의 셀 중 충전대상 셀에 대응하도록 홈이 형성된 형틀을 형성하는 형틀형성단계; 상기 형틀과 충전판의 전극에 전압을 인가하여 상기 형틀에 형성된 홈에 토너입자를 충전시키는 형틀충전단계; 상기 형틀의 홈에 충전된 토너입자를 상기 상판패널 및 하판패널에 위치한 충전대상 셀 각각에 충전시키는 패널충전단계; 상기 토너입자가 충전된 상기 상판패널 및 하판패널 상의 각각의 셀에 상기 충전된 토너입자의 노출면을 덮도록 무색중성입자를 주입하여 충전시키는 중성입자충전단계; 및 상기 상판패널 및 하판패널이 상호 대향된 구조를 갖도록 접합시키는 접합단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 형틀형성단계는, 상부형틀 상면에 상기 홈이 형성되지 않은 영역을 대상으로 디에프알(DFR,Dry Film Resister)을 접착시키는 디에프알접착단계; 상기 디에프알이 접착된 상부형틀 상면을 식각하여 상기 홈이 형성되도록 패터닝하고, 상기 접착된 디에프알을 제거하는 패터닝단계; 상부에 전극이 부착된 하부형틀을 상기 전극의 상면을 접합면으로 하여 상기 패터닝된 상부형틀과 접합하는 접합단계; 및 상기 패터닝된 상부형틀이 설정높이를 갖도록 폴리싱(Polishing)하여 상기 형틀을 제작하는 폴리싱단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상부형틀 및 하부형틀은, 유리(Glass) 및 피이티(PET,polyethylen terephtalate) 중 적어도 어느 하나의 재질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전극은, 인듐주석산화물(ITO) 및 크롬(Cr) 중 적어도 어느 하나의 재질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 패터닝단계는, 샌드블라스(Sanblast) 방식을 포함하는 식각 방식을 통해 상기 패터닝을 수행하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 접합단계는, 정전열접합법(electrostatic anodic bonding)을 포함하는 접합방식을 통해 상기 상부형틀과 하부형틀을 접착하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 패널충전단계는, 입자가 충전된 상기 형틀의 홈과 상기 상판패널 또는 하판패널의 충전대상 셀이 대응하도록 부착하는 대응부착단계; 및 상기 형틀과, 상기 상판패널 또는 하판패널의 전극에 전압을 인가하여 상기 형틀에 충전된 토너입자를 상기 충전대상 셀 내부로 이동시켜 충전시키는 이동충전단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 이동충전단계는, 상기 전극에 0.1V 내지 50V의 전압을 토너입자의 색상에 따라 선택적으로 인가하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 패널충전단계는, 상기 상판패널에 구비된 각각의 충전대상 셀에는 파란입자(Cyan Particle), 붉은입자(Magenta Particle), 노란입자(Yellow Particle), 및 검은입자(Black Particle)를 포함하는 토너입자 중 어느 하나를 충전시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 패널충전단계는, 상기 하판패널에 구비된 각각의 충전대상 셀에는 하얀입자(White Particle)를 포함하는 토너입자를 충전시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 중성입자충전단계는, 전극에 전압을 인가하지 않은 상기 충전판을 통해 상기 토너입자가 충전된 상판패널 및 하판패널 중 하나 이상의 패널에 구비된 각각의 셀에 상기 무색중성입자를 밀어넣어 주입하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 접합단계는, 스페이서(Spacer)가 개재된 상태에서 상기 상판패널 및 하판패널이 상호 대향되도록 접합시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 접합단계는, 상기 상판패널 및 하판패널 각각에 상호 대응되도록 형성된 격벽을 기준으로 접합면을 형성하여 상기 상판패널 및 하판패널이 상호 대향된 구조를 갖도록 접합시키는 특징으로 한다.
본 발명에 따른 토너입자형 전자종이 표시소자 및 그 제조방법에 따르면, 상판과 하판으로 구분되는 패널 상에 격벽을 형성하여 셀을 구분하고 형틀(Pattern mold) 전극에 전압을 인가하여 토너입자를 컬러의 수만큼 반복하여 충전함에 따라 상판 또는 하판과 형틀 사이의 높이가 낮아 충전 전압(Putting voltage)이 낮고, 또한, 상판 또는 하판의 충전 방법(Putting method)이 같기 때문에 공정이 간략하여 대량생산에 용이하다.
또한, 원하는 상판의 셀에 원하는 흑백 또는 컬러입자를 충전하게 하는 것이 가능하며 나아가 각 셀에 무색의 중성입자를 적절하게 주입함에 따라 전기장의 인가에 따른 입자 구동시 입자끼리 서로 들러붙는 현상을 줄여 이미지 선명도를 높일 수 있고, 구동안정성 및 신뢰성을 높이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 토너입자형 전자종이 표시소자의 단면도.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 토너입자형 전자종이용 화상표시입자 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 토너입자형 전자종이 표시소자의 단면도를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 토너입자형 전자종이 표시소자는, 상판패널(110) 및 하판패널(120)이 상호 대향되도록 접합된 구조를 가지며, 각각의 패널(110,120)에 구비된 셀(113,123)에는 토너입자 및 무색중성입자가 충전된 상태를 갖는다. 이때, 각각의 패널(110,120)은 상호 동일한 구조를 가지나, 각각의 셀(113,123)에 충전되는 토너입자 즉, 충전대상이 되는 컬러입자의 종류가 상이하며, 이와 관련한 보다 구체적인 설명은 이하에서 서술하기로 한다.
표시소자 구비된 각각의 패널(110,120)은 전극(111,121) 상부에 형성된 격벽(112,122)을 통해 하나 이상의 셀(113,123)이 구분되며 각 셀(113,123) 내부에 토너입자 및 무색중성입자를 포함하는 입자가 충전된다. 보다 구체적으로, 패널(110,120)의 입자충전은 상판패널(310) 및 하판패널(320) 상에 구분된 각각의 셀 중 충전대상 셀에 대응하도록 홈이 형성된 형틀(도시안됨)을 통해 이루어진다. 즉, 형틀에 형성된 홈에 토너입자 및 무색중성입자를 포함하는 입자를 우선 충전시키고, 상기 형틀과 상기 상판패널(110) 또는 하판패널(120)의 전극(111,121)에 전압을 인가함으로써, 상기 형틀에 충전된 입자를 각각의 패널(110,120)로 이동 충전시키게 된다. 나아가, 패널(110,120)의 입자충전에 있어서, 상기 상판패널(110)에 구비된 각각의 셀(113)에는 파란입자(Cyan Particle;113C), 붉은입자(Magenta Particle;113M), 노란입자(Yellow Particle;113Y), 및 검은입자(Black Particle11;113B)를 포함하는 컬러입자가 서로 상이하도록 반복되어 충전된다. 또한, 상기 하판패널(120)에 구비된 각각의 셀(123)에는 하얀입자(White Particle;123W)가 충전된다. 또한, 각각의 토너입자 즉 컬러입자가 충전된 각각의 패널(110,120)의 셀(113,123)에는 무색중성입자(113M,123M)가 추가로 충전됨에 따라 전기장의 인가에 따른 입자 구동시 입자끼리 서로 들러붙는 현상이 방지되도록 구성된다. 이때, 무색중성입자(113N,123N)는 토너입자가 충전된 상판패널(110) 및 하판패널(120) 상의 각각의 셀에 충전된 토너입자의 노출면을 덮도록 충전되며, 이러한 무색중성입자(113N,123N)의 충전은 상판패널(110) 또는 하판패널(120) 중 한쪽 패널을 충전 대상으로 하거나, 상판패널(110) 및 하판패널(120) 모두를 충전대상으로 할 수 있다.
아울러, 표시소자는 상판패널(110) 및 하판패널(120)의 접합에 있어서, 셀(113,123) 내부에 토너입자 및 무색중성입자가 충전된 상태를 갖는 상판패널(110) 및 하판패널(120)이 상호 대향된 구조를 갖도록 구성된다. 보다 구체적으로, 상판패널(110) 및 하판패널(120)은 스페이서(Spacer;130)가 개재된 상태에서 상호 대향된 구조를 갖도록 접합되거나(a), 또는 상판패널(110) 및 하판패널(120) 각각에 상호 대응되도록 형성된 격벽(112,122)을 기준으로 접합면을 형성함으로써, 상기 상판패널(110) 및 하판패널(120)이 상호 대향된 구조를 가질 수 있다(B).
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 토너입자형 전자종이 표시소자에 따르면, 상판과 하판으로 구분되는 패널 상에 격벽을 형성하여 셀을 구분하고, 셀에 토너입자를 컬러의 수만큼 반복하여 충전한 이후 무색의 중성입자를 주입함에 따라 전기장방법(Electric field method)처럼 섀도우마스크(Shadow mask)가 필요하지 않으므로 상판 또는 하판과 형틀 사이의 높이가 낮아 충전 전압(Putting voltage)이 낮고, 또한, 상판 또는 하판의 충전 방법(Putting method)이 같기 때문에 공정이 간략하여 대량생산에 용이하다. 또한, 원하는 상판의 셀에 원하는 흑백 또는 컬러입자를 충전하게 하는 것이 가능하고, 나아가 각 셀에 무색의 중성입자를 적절하게 주입함에 따라 전기장의 인가에 따른 입자 구동시 입자끼리 서로 들러붙는 현상을 줄여 이미지 선명도를 높일 수 있으며, 구동안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법을 설명하기로 한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 전술한 도 1에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하여 설명하기로 한다.
우선, 도 2를 참조하여 토너입자형 전자종이 표시소자의 개략적인 제조방법을 설명하기로 한다.
먼저, 격벽(112,122)을 통해 하나 이상의 셀(113,123)을 구분함으로써, 상판패널(110) 및 하판패널(120) 각각을 형성한다(S100). 바람직하게는, 전극(111,121) 상부에 형성된 격벽(112,122)을 통해 하나 이상의 셀을 구분하여 상판패널(110) 및 하판패널(120) 각각을 형성한다(S110).
그리고 나서, 상판패널(110) 및 하판패널(120) 상에 구분된 각각의 셀(113,123) 중 충전대상 셀에 대응하도록 홈이 형성된 형틀(200)을 형성한다(S200). 바람직하게는, 패널(110,120) 각각의 원하는 셀(113,123)에 입자를 충전하기 위해 충전대상 셀(113,123)과 대응하는 영역에는 홈(231)을 형성하고, 충전되지 않는 셀(113,123)에 대응하는 영역에는 홈(231)을 형성하지 않는다. 이때, 형성되는 홈(231)은 패널(110,120)에 구비된 셀(113,123)과 그 크기가 같으나 그 개수가 절반 이하이며, 통상 상판의 컬러입자의 종류로 나눈 수와 같거나 비슷한 수이며 일정한 규칙을 가지도록 형틀(200)에 형성된다. 또한, 상기 형틀(200)의 재질은 입자가 잘 붙지 않고 견고한 유리판(Glass) 또는 피이티(PET,polyethylen terephtalate) 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
그런 다음, 상기 형틀(200)의 전극(220)과 충전판(도시안됨)에 구비된 전극에 전압을 인가함으로써, 상기 형틀(200)에 형성된 홈(231)에 토너입자를 충전시킨다(S300). 여기서, 상기 형틀(200)의 전극(220) 및 충전판의 전극에는 인듐주석산화물(ITO) 또는 크롬(Cr) 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 형틀(200)의 홈(231)에 충전된 입자를 상기 상판패널(110) 및 하판패널(120)에 위치한 충전대상 셀(113,123) 각각에 이동 충전시킨다(S400-S500). 바람직하게는, 입자가 충전된 상기 형틀(200)의 홈(231)과 상기 상판패널(110) 또는 하판패널(120)의 충전대상 셀(113,123)이 대응하도록 부착하고, 상기 형틀(200)의 전극(220)과 상기 상판패널(110) 또는 하판패널(120)의 전극(111,121)에 전압 예컨대, 0.1V 내지 50V의 전압을 입자의 색상에 따라 선택적으로 인가함으로써, 형틀(200)에 충전된 입자를 상기 충전대상 셀(113,123) 내부로 이동시켜 충전시킬 수 있다. 즉, 패널(110,120)의 입자충전에 있어서, 상기 상판패널(110)에 구비된 각각의 셀(113)에는 파란입자(Cyan Particle;113C), 붉은입자(Magenta Particle;113M), 노란입자(Yellow Particle;113Y), 및 검은입자(Black Particle11;113B)를 포함하는 컬러입자가 서로 상이하도록 반복되어 충전된다. 다시 말해, 상기 상판패널(110)에 파란입자(Cyan Particle;113C), 붉은입자(Magenta Particle;113M), 노란입자(Yellow Particle;113Y), 및 검은입자(Black Particle11;113B)를 충전시키는 형틀(200)은 동일하며, 상판패널(110)의 모든 셀이 임의의 컬러입자로 충전되어야 한다. 이때, 충전된 형틀(200)은 상판패널(110)에 충전되는 과정마다 상판패널(110)에서 형틀(200)에서 떼어내고 다시 붙이는 과정이 반복된다. 이를 통해, 각 과정마다 상기 컬러입자를 서로 다른 셀에 충전시킬 수 있다. 참고로, 먼저 상판패널(110)에 충전된 컬러입자는 다음 컬러입자가 충전될 때 메모리 효과에 의해 아래로 떨어지거나 약한 충격에 의해 떨어져 나가지 않는다. 또한, 상기 하판패널(120)에 구비된 각각의 셀(123)에는 하얀입자(White Particle;123W)가 충전된다. 이때, 상기 하판패널(120)의 전극(121)과 형틀(200)의 전극(220)에는 상판 공정과의 반대 극성의 전압을 인가함으로써, 하판패널(123)의 셀 안으로 충전시킨다. 이어서, 상기 하판패널(120)에 하얀입자(White particle;123W)가 모두 충전되면 하판패널(120)을 형틀(200)에서 떼어낸다.
그리고 나서, 각각의 입자가 충전된 각각의 패널(110,120)의 셀(113,123)에는 무색중성입자를 추가로 충전시킴으로써, 전기장의 인가에 따른 입자 구동시 입자끼리 서로 들러붙는 현상이 방지되도록 한다(S160). 바람직하게는, 토너입자가 가 충전된 상기 상판패널(110) 및 하판패널(120) 상의 각각의 셀에 상기 충전된 토너입자의 노출면을 덮도록 무색중성입자(113M,123M)를 주입하여 충전시킨다(S160). 이때, 무색중성입자(113M,123M)의 충전은 상판패널(110) 및 하판패널(120) 모두를 주입대상으로 하거나, 상판패널(110) 또는 하판패널(120) 중 하나의 패널을 주입대상으로 할 수 있다.
이후, 상판패널(110) 및 하판패널(120)이 상호 대향된 구조를 갖도록 접합시킨다(S700). 바람직하게는, 상판패널(110) 및 하판패널(120)의 접합 동작에 있어서, 셀(113,123) 내부에 토너입자 및 무색중성입자가 충전된 상태를 갖는 상판패널(110) 및 하판패널(120)이 상호 대향된 구조를 갖도록 접합한다. 다시 말해, 상판패널(110) 및 하판패널(120)을 스페이서(Spacer;130)가 개재된 상태에서 상호 대향된 구조를 갖도록 접합하거나, 또는 상판패널(110) 및 하판패널(120) 각각에 상호 대응되도록 형성된 격벽(112,122)을 기준으로 접합면을 형성함으로써, 상기 상판패널(110) 및 하판패널(120)이 상호 대향된 구조를 갖도록 접합한다.
이하에서는, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여, 형틀(200)의 보다 구체적인 제조방법을 살펴보기로 한다(S200).
먼저, 도 3a 도시한 바와 같이, 상부형틀(230) 상면에 홈(231)이 형성되지 않은 영역을 대상으로 디에프알(DFR,Dry Film Resister,240)을 접착시키고, 상기 디에프알(240)이 접착된 상부형틀 상면을 식각한다(S210-S220). 바람직하게는, 디에프알(240)이 접착된 상부형틀(230) 상면을 예컨대, 샌드블라스(Sanblast) 방식을 포함하는 식각 방식을 통해 상기 패터닝을 수행한다.
그리고 나서, 도 3b에 도시한 바와 같이, 홈(231)이 형성되도록 패터닝된 상부형틀(230)에서 접착된 디에프알(240)을 제거한다(S230-S240).
그런 다음, 도 3c에 도시한 바와 같이, 하부형틀(210)을 상기 패터닝된 상부형틀(230)과 접합한다(S250-S260). 바람직하게는, 상부에 전극(220)이 부착된 하부형틀(210)을 예컨대, 정전열접합법(electrostatic anodic bonding)을 포함하는 접합방식을 통해 상기 전극(220)의 상면을 접합면으로 하여 상기 패터닝된 상부형틀(230)과 접합한다.
이후, 도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 패터닝된 상부형틀(230)이 설정높이를 갖도록 폴리싱(Polishing)함으로써 형틀(200)의 제작이 완료된다(S270).
이하에서는, 도 4를 참조하여, 형틀(200)에 입자를 충전시키기 위한 구체적인 방법을 살펴보기로 한다(S300).
즉, 형틀(200) 내부에 토너입자인 컬러입자를 충전하는 것으로 충전판(300)의 전극(310)과 형틀(200)의 전극(220) 부분에 전압을 인가함으로써, 형틀(200) 홈(231) 안으로 입자 예컨대, 파란입자(Cyan Particle;113C), 붉은입자(Magenta Particle;113M), 노란입자(Yellow Particle;113Y), 검은입자(Black Particle11;113B) 및 하얀입자(White Particle;123W)와 나아가 무색 중성입자를 밀어넣어 충전시킨다. 참고로, 상기 전극(220,410) 상단에는 유전체(미도시)가 더 구비될 수 있다.
이하에서는, 도 5a 내지 도 5d를 참조하여, 상판패널(110)에 입자를 충전시키기 위한 구체적인 방법을 살펴보기로 한다(S400).
먼저, 입자가 충전된 상기 형틀의 홈과 상기 상판패널(110)의 충전대상 셀(113)이 대응하도록 부착한다(S410). 바람직하게는, 파란입자(Cyan particle;113C), 붉은입자(Magenta particle;113M), 노란입자(Yellow particle;113Y), 및 검은입자(Black particle;113B)가 각각 충전된 형틀(200)의 홈(110)을 상판패널(110)의 충전대상 셀(113)에 대응하도록 부착한다.
그런 다음, 상판패널(110)의 전극(111)과 상기 형틀(200)의 전극(220)에 전압을 인가하여 상기 형틀(200)에 충전된 입자를 상기 충전대상 셀 내부로 이동시켜 충전시킨다(S420). 바람직하게는, 상판패널(110)의 전극(111)과 상기 형틀(200)의 전극(220)에 전압을 인가함으로써, 파란입자(Cyan particle;113C), 붉은입자(Magenta particle;113M), 노란입자(Yellow particle;113Y), 및 검은입자(Black particle;113B)를 한 컬러씩 상기 상판패널(110)의 셀(113) 안으로 충전시킨다. 이때, 이 단계에서 사용하고 남은 일부 컬러입자(Color particle)를 질소건(미도시)으로 불어내어 제거하고, 형틀(200)을 다시 사용하여 다음 컬러를 상판패널(110)과 부착하여 다음 셀 안으로 충전시킬 수 있다. 또한, 각 컬러입자(Color particle) 마다 인가하는 전압은 0.1V내지 50V범위에서 각각 상이하게 인가된다.
이후, 충전이 완료되면 상기 상판패널(110)을 형틀(200)에서 떼어낸다(S430).
이하에서는, 도 6을 참조하여, 하판패널(120)에 입자를 충전시키기 위한 구체적인 방법을 살펴보기로 한다(S500).
먼저, 입자가 충전된 상기 형틀(200)의 홈(231)과 상기 하판패널(120)의 충전대상 셀(123)이 대응하도록 부착한다(S510). 바람직하게는, 하얀입자(White particle;123W)가 각각 충전된 형틀(200)의 홈(110)을 하판패널(120)의 충전대상 셀(113)에 대응하도록 부착한다.
그런 다음, 하판패널(120)의 전극(121)과 상기 형틀(200)의 전극(220)에 전압을 인가하여 상기 형틀(200)에 충전된 입자를 상기 충전대상 셀 내부로 이동시켜 충전시킨다(S520). 바람직하게는, 하판패널(120)의 전극(121)과 상기 형틀(200)의 전극(220)에 전압을 인가함으로써, 하얀입자(White particle;123W)를 하판패널(110)의 셀(113) 안으로 충전시킨다. 이때, 상기 하판패널(120)의 전극(121)과 형틀(200)의 전극(220)에는 상판 공정과의 반대 극성의 전압을 인가함으로써, 하판패널(120)의 셀(123) 안으로 충전시킨다
이후, 충전이 완료되면 상기 하판패널(120)을 형틀(200)에서 떼어낸다(S530).
이하에서는, 도 7을 참조하여, 상판패널(110) 또는 하판패널(120)에 무색중성입자(113N,123N)를 충전시키기 위한 구체적인 방법을 살펴보기로 한다(S600). 단,
먼저, 토너입자의 충전상태인 상판패널(110) 또는 하판패널(120)의 셀(113,123)에 무색의 중성입자를 충전한다(S610-S620). 바람직하게는, 전극(310)에 전압을 인가하지 않은 상태인 충전판(300)을 이용하여 토너입자가 충전된 각각의 셀(113,123)에 상기 충전된 토너입자의 노출면을 덮도록 무색중성입자(113N,123N)를 주입하여 충전시킨다. 이때, 무색중성입자(113N,123N)를 셀(113,123) 내부로 밀어넣기 위해선 충전판(300)과 패널(110,120) 간격을 무색중성입자(113N,123N)의 지름 이하로 균일하게 유지해야 함이 바람직할 것이다.
이후, 무색중성입자(113N,123N)의 주입이 완료된 상태인 상판패널(110) 또는 하판패널(120) 상에서 잔여입자를 제거한다(S630-S640). 바람직하게는, 무색중성입자(113N,123N)의 충전이 완료된 상태에서 패널(110,120)의 격벽(112,122) 상에 잔여입자가 존재할 경우 롤러 등을 포함하는 접착성(Sticky) 도구를 통해 해당 잔여입자를 제거함으로써, 무색중성입자(113N,123N)의 충전을 완료한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법에 따르면, 상판과 하판으로 구분되는 패널 상에 격벽을 형성하여 셀을 구분하고, 셀에 토너입자를 컬러의 수만큼 반복하여 충전한 이후 무색의 중성입자를 주입함에 따라 전기장방법(Electric field method)처럼 섀도우마스크(Shadow mask)가 필요하지 않으므로 상판 또는 하판과 형틀 사이의 높이가 낮아 충전 전압(Putting voltage)이 낮고, 또한, 상판 또는 하판의 충전 방법(Putting method)이 같기 때문에 공정이 간략하여 대량생산에 용이하다. 또한, 원하는 상판의 셀에 원하는 흑백 또는 컬러입자를 충전하게 하는 것이 가능하고, 나아가 각 셀에 무색의 중성입자를 적절하게 주입함에 따라 전기장의 인가에 따른 입자 구동시 입자끼리 서로 들러붙는 현상을 줄여 이미지 선명도를 높일 수 있으며, 구동안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
본 발명에 따른 토너입자형 전자종이 표시소자 및 그 제조 방법은 상판과 하판으로 구분되는 패널 상에 격벽을 형성하여 셀을 구분하며, 셀 별로 선택된 토너입자의 충전함과 아울러 무색의 중성입자를 추가로 주입함으로써 입자의 고착을 방지한다는 점에서 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
110: 상판패널
111: 전극 112: 격벽
113: 셀
120: 하판패널
121: 전극 122: 격벽
123: 셀
130: 스페이서
200: 형틀
210: 하부형틀 220: 전극
230: 상부형틀 231: 홈
240: 디에프알
300: 충전판
310: 전극

Claims (19)

  1. 전극 상부에 형성된 격벽을 통해 하나 이상의 셀이 구분되며 셀 내부에 토너입자 및 무색중성입자가 충전된 상태를 갖는 상판패널 및 하판패널이 상호 대향된 구조를 갖도록 구성되며,
    상기 무색중성입자는,
    상기 토너입자가 충전된 상기 셀 내부에 상기 토너입자의 노출면을 덮도록 주입되어 충전되는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시소자는,
    스페이서(Spacer)가 개재된 상태에서 상기 상판패널 및 하판패널이 상호 대향된 구조를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시소자는,
    상기 상판패널 및 하판패널 각각에 상호 대응되도록 형성된 격벽을 기준으로 접합면을 형성하여 상기 상판패널 및 하판패널이 상호 대향된 구조를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시소자는,
    상기 상판패널에 구비된 각각의 셀에는 파란입자(Cyan Particle), 붉은입자(Magenta Particle), 노란입자(Yellow Particle), 및 검은입자(Black Particle)를 포함하는 토너입자 중 어느 하나가 충전되는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시소자는,
    상기 하판패널에 구비된 각각의 셀에는 하얀입자(White Particle)를 포함하는 토너입자가 충전되는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 표시소자는,
    상기 토너입자의 충전상태인 상판패널 및 하판패널 중 하나 이상의 패널에 상기 무색중성입자가 충전되는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자.
  7. 전극 상부에 형성된 격벽을 통해 하나 이상의 셀을 구분하여 상판패널 및 하판패널 각각을 형성하는 패널형성단계;
    상기 상판패널 및 하판패널 상에 구분된 각각의 셀 중 충전대상 셀에 대응하도록 홈이 형성된 형틀을 형성하는 형틀형성단계;
    상기 형틀과 충전판의 전극에 전압을 인가하여 상기 형틀에 형성된 홈에 토너입자를 충전시키는 형틀충전단계;
    상기 형틀의 홈에 충전된 토너입자를 상기 상판패널 및 하판패널에 위치한 충전대상 셀 각각에 충전시키는 패널충전단계;
    상기 토너입자가 충전된 상기 상판패널 및 하판패널 상의 각각의 셀에 상기 충전된 토너입자의 노출면을 덮도록 무색중성입자를 주입하여 충전시키는 중성입자충전단계; 및
    상기 상판패널 및 하판패널이 상호 대향된 구조를 갖도록 접합시키는 접합단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 형틀형성단계는,
    상부형틀 상면에 상기 홈이 형성되지 않은 영역을 대상으로 디에프알(DFR,Dry Film Resister)을 접착시키는 디에프알접착단계;
    상기 디에프알이 접착된 상부형틀 상면을 식각하여 상기 홈이 형성되도록 패터닝하고, 상기 접착된 디에프알을 제거하는 패터닝단계;
    상부에 전극이 부착된 하부형틀을 상기 전극의 상면을 접합면으로 하여 상기 패터닝된 상부형틀과 접합하는 접합단계; 및
    상기 패터닝된 상부형틀이 설정높이를 갖도록 폴리싱(Polishing)하여 상기 형틀을 제작하는 폴리싱단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상부형틀 및 하부형틀은,
    유리(Glass) 및 피이티(PET,polyethylen terephtalate) 중 적어도 어느 하나의 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 전극은,
    인듐주석산화물(ITO) 및 크롬(Cr) 중 적어도 어느 하나의 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 패터닝단계는,
    샌드블라스(Sanblast) 방식을 포함하는 식각 방식을 통해 상기 패터닝을 수행하는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 접합단계는,
    정전열접합법(electrostatic anodic bonding)을 포함하는 접합방식을 통해 상기 상부형틀과 하부형틀을 접착하는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 패널충전단계는,
    입자가 충전된 상기 형틀의 홈과 상기 상판패널 또는 하판패널의 충전대상 셀이 대응하도록 부착하는 대응부착단계; 및
    상기 형틀과, 상기 상판패널 또는 하판패널의 전극에 전압을 인가하여 상기 형틀에 충전된 토너입자를 상기 충전대상 셀 내부로 이동시켜 충전시키는 이동충전단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 이동충전단계는,
    상기 전극에 0.1V 내지 50V의 전압을 토너입자의 색상에 따라 선택적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 패널충전단계는,
    상기 상판패널에 구비된 각각의 충전대상 셀에는 파란입자(Cyan Particle), 붉은입자(Magenta Particle), 노란입자(Yellow Particle), 및 검은입자(Black Particle)를 포함하는 토너입자 중 어느 하나를 충전시키는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 패널충전단계는,
    상기 하판패널에 구비된 각각의 충전대상 셀에는 하얀입자(White Particle)를 포함하는 토너입자를 충전시키는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법.
  17. 제 7 항에 있어서,
    상기 중성입자충전단계는,
    전극에 전압을 인가하지 않은 상기 충전판을 통해 상기 토너입자가 충전된 상판패널 및 하판패널 중 하나 이상의 패널에 구비된 각각의 셀에 상기 무색중성입자를 밀어넣어 주입하는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법.
  18. 제 7 항에 있어서,
    상기 접합단계는,
    스페이서(Spacer)가 개재된 상태에서 상기 상판패널 및 하판패널이 상호 대향되도록 접합시키는 것을 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법.
  19. 제 7 항에 있어서,
    상기 접합단계는,
    상기 상판패널 및 하판패널 각각에 상호 대응되도록 형성된 격벽을 기준으로 접합면을 형성하여 상기 상판패널 및 하판패널이 상호 대향된 구조를 갖도록 접합시키는 특징으로 하는 토너입자형 전자종이 표시소자 제조방법.
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