KR20120122792A - 반사형 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20120122792A
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Abstract

우수한 화질 및 컬러를 나타낼 수 있는 반사형 디스플레이 장치가 제안된다. 제안된 반사형 컬러디스플레이 장치는 하부전극 및 하부전극과 대향하여 이격되도록 배치되는 상부전극을 포함하고, 각 전극사이에는 격벽부가 위치한다. 격벽부는 대전입자가 충전되어 있는 셀을 구획하고, 셀은 상면의 너비가 하면의 너비보다 크다. 하부전극 및 상부전극은 격벽부와의 사이에 하부차폐층 및 상부차폐층이 형성된다.

Description

반사형 디스플레이 장치{REFLECTIVE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 반사형 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 우수한 화질 및 컬러를 나타낼 수 있는 반사형 디스플레이 장치에 관한 것이다.
반사형 디스플레이는 별도의 광원없이 외부의 광을 이용하여 정보를 표시하는 디스플레이로서, 이 중 전자책(e-Book)에 사용되기 위하여 종이와 같은 특성이 있는 반사형 디스플레이를 전자종이(e-Paper)라 한다.
전자종이는 플렉서블(flexible) 디스플레이 또는 페이퍼 디스플레이 구현의 핵심이 되는 소자이고, 도전성 물질에 전자기장을 가하여 운동성을 갖게 한다는 전기영동학(Electrophoresis)에 기초를 둔 것으로 박형의 기판들 사이에 도전성을 가진 미립자들을 분포시킨 후 전자기장의 극성변화에 의한 미립자들(또는 대전 입자들)의 방향 배치 변화로 데이터를 표현한다.
전자 종이, 즉 디지털 페이퍼 디스플레이(Digital Paper Display)는 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 및 유기 전계발광(Electro Luminescence)소자를 뒤이을 차세대 표시소자로 개발되고 있다. 특히 전자종이는 수백만개의 구슬이 기름 구멍안에 뿌려져 있는 박형의 플라스틱과 같은 유연한 기판과 문자나 영상을 표시할 수 있으므로, 수백만번을 재생해 쓸 수 있으며 외부시인성이 좋고 소비전력이 낮아 장래에 책, 신문, 잡지 등 기존의 인쇄매체를 대체할 재료로 기대된다.
전자종이를 제조하는 방법으로는, 양 전극사이에 마이크로 캡슐을 분사하는 방식 및 양 전극사이에 마이크로컵을 형성하여 그 안에 전자잉크입자를 채워넣는 방식등이 있다. 마이크로 캡슐 방식의 경우 전자잉크입자들를 포함하고 있는 캡슐을 투명도전체 층과 하단의 구동 전극층 사이에 무작위로 불균일하게 도포하는데, 이 방식은 특정 2개의 서로 다른 색상, 예를 들어 흑색과 백색, 청색과 백색과 같은 조합으로 구성될 수 밖에 없다. 이에 따라 3색이상의 컬러를 구현하려면 투명 도전체 층 위에 컬러 필터를 부착하고, 하단에 흑색과 백색의 캡슐을 배치하여 반사율을 조절하는 형태로 컬러 구현을 하고 있다
마이크로컵 방식의 경우, 투명 도전체 층 아래 격벽으로 둘러싸인 공간을 만들어 전자잉크입자들을 주입하고 이를 투명 도전체 필름으로 상부를 막아 전자종이를 제조한다. 이 방식으로 컬러를 구현하기 위해서는 각각의 컬러 전자잉크입자들을 각각의 마이크로컵내에 분리 주입해야 하는데, 이때 각 마이크로컵 간에 전자잉크입자가 이동할 수 있고, 소형의 마이크로컵 내에 원하는 컬러의 전자잉크입자를 정확히 채워넣기가 매우 어려워 높은 화질의 컬러 구현이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 우수한 화질 및 컬러를 나타낼 수 있는 반사형 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 반사형 컬러디스플레이 장치는 하부전극 및 하부전극과 대향하여 이격되도록 배치되는 상부전극; 하부전극 및 상부전극 사이에 배치되어 대전입자가 충전되어 있는 셀을 구획하되, 셀은 상면의 너비가 하면의 너비보다 큰 격벽부; 및 하부전극과 격벽부 사이의 하부차폐층 및 상부전극과 격벽부 사이의 상부차폐층을 포함한다.
상부차폐층은 탄성을 갖는 것이 바람직하다.
격벽은 상하방향으로 경사를 가질 수 있다.
셀은 원뿔대, 사각뿔대, 또는 삼각뿔대 형상을 갖거나, 셀의 측면이 계단형 형태일 수 있다.
격벽부는 서로 다른 직경의 관통홀을 갖는 2이상의 필름층이 접합되어 형성될 수 있다.
격벽부로 구획된 셀 중, 적어도 2이상의 셀은 서로 다른 컬러의 대전입자가 충전되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 반사형 디스플레이 장치는 대전입자 주입이 용이한 형태의 격벽을 포함하고 있어, 원하는 농도 또는 컬러의 대전입자를 원하는 셀 내에 정확히 주입할 수 있다. 따라서, 보다 우수한 화질 및 컬러를 나타낼 수 있는 반사형 디스플레이 장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치의 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 격벽부 및 셀을 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치에서 상부차폐층이 격벽부 내로 인입되어진 상태를 도시한 도면이고, 도 2b는 도 2a의 상부차폐층이 제위치로 복귀하여 셀내에 대전입자가 충전된 상태를 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 격벽부들의 사시도들이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 격벽부의 단면을 도시한 도면이고, 도 4b는 도 4a의 격벽부를 2개의 필름층을 이용하여 형성하는 것을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치의 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 격벽부 및 셀을 도시한 도면이다. 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치(100)는 하부전극(110) 및 하부전극(110)과 대향하여 이격되도록 배치되는 상부전극(120); 하부전극(110) 및 상부전극(120) 사이에 배치되어 대전입자(130)가 충전되어 있는 셀(140)을 구획하되, 셀(140)은 상면의 너비(Wt)가 하면의 너비(Wb)보다 큰 격벽부(150); 및 하부전극(110)과 격벽부(150) 사이의 하부차폐층(160) 및 상부전극(120)과 격벽부(150) 사이의 상부차폐층(170)을 포함한다.
본 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치(100)는 하부전극(110) 및 상부전극(120)을 서로 대향하도록 배치하여 반사형 디스플레이 장치(100)에 전압을 인가할 수 있도록 한다. 상부전극(120)은 셀별로 구분되어 있지 않으나, 하부전극(110)은 셀별로 나뉘어 위치한다. 이는 각각의 셀(140)을 선택적으로 구동하거나 컬러를 표시하기 위한 것이다.
하부전극(110) 및 상부전극(120)은 전극의 특성상 도전성있는 물질을 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 하부전극(110) 및 상부전극(120)은 도전성있는 금속분말을 이용하여 제조할 수 있는데, 다만 이미지를 표시하는 층에 위치하는 전극은 투명한 것이 바람직하다. 이미지를 표시하는 층에 위치하는 상부전극(120)은 투명한 ITO전극일 수 있다. 즉, 상부전극(120)은 하나의 층으로 구현될 수 있고, 투명한 도전체 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
하부전극(110) 및 상부전극(120) 사이에는 대전입자(130)가 배치되어 있다. 반사형 디스플레이 장치(100)는 양 전극사이에서의 대전입자(130)의 이동을 이용하여 이미지를 표시한다. 예를 들어, 대전입자(130)가 두가지 종류의 대전입자라고 하고, 이들을 제1대전입자 및 제2대전입자라 하자. 제1대전입자 및 제2대전입자를서로 다른 전하특성을 부여하면, 전압이 인가되는 경우 하부전극(110) 및 상부전극(120)의 전압특성에 따라 이들이 이동하게 되어 반사형 컬러디스플레이(100) 상에 이미지를 형성한다. 즉, 하부전극(110)이 (+)로, 상부전극(120)은 (-)로 전압이 인가되면, 대전입자(130) 중 정(+) 대전입자는 (-)인 상부전극(120)으로, 부(-) 대전입자는 (+)인 하부전극(110)으로 이동한다.
상부전극(120) 쪽으로 위치한 대전입자가 백색이면, 외부에서 관찰하는 경우 백색으로 보이게 되고, 흑색대전입자가 위치하면 이미지는 흑색이 표시된다. 대전입자(130)는 반사형 디스플레이에 사용될 수 있는 것은 어떤 것이든 사용될 수 있다. 예를 들면, 대전입자(150, 160)는 폴리에테르술폰(Polyether sulfone, PES), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 또는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA)와 같은 폴리머에 대전극성을 나타내는 전하제어제(charge control agent, CCA) 및 컬러대전입자인 경우 컬러를 나타내는 염료 또는 안료를 혼합한 혼합물이다. 예를 들면, 흑색대전입자는 PES에 부(-)대전성을 부여하는 전하제어제 및 흑색을 나타내기 위한 카본블랙을 첨가한 혼합물일 수 있다.
격벽부(150)는 하부전극(110) 및 상부전극(120) 사이의 공간을 구획하여 대전입자(130)가 충전되도록 셀(140)을 형성한다. 격벽부(150)에는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES) 및 폴리이미드(Polyimide, PI)와 같은 폴리머 레진 중 적어도 하나가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
격벽부(150)는 2이상의 격벽을 포함하여 격벽으로 둘러싸인 셀(140)을 형성한다. 본 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치(100)에서 셀(140)은 상면의 너비(Wt)가 하면의 너비(Wb)보다 크다. 본 명세서에서 셀(140)은 격벽으로 둘러싸여 형성된 공간을 의미하나, 이를 하나의 구성으로 보아 도 1b에서와 같이 셀(140)의 상면너비(Wt) 및 하면너비(Wb)를 설명하기로 한다. 실제로는 셀(140)의 상면너비(Wt)는 격벽부(150)의 격벽의 상면사이의 거리이고, 셀(140)의 하면너비(Wb)는 격벽의 하면사이의 거리이다.
셀(140)의 상면너비(Wt)가 하면너비(Wb)보다 크기 위하여는 도 1b에서와 같이 격벽부(150)의 측면은 경사(151)를 갖는 것이 바람직하다.
도 1b에서와 같이 셀(140)의 상면너비(Wt)가 하면너비(Wb)보다 큰 경우, 셀(140)에 대전입자(130)를 충전하는 것이 용이하다. 셀(140)에 대전입자(130)를 충전할 때에는 셀(140)의 하면을 통하여 주입한다. 셀(140)의 하면이 상면보다 너비가 작게 되므로 양측에 기압차가 발생할 수 있어서 보다 간단한 방법으로 원하는 위치에 원하는 대전입자를 주입할 수 있다.
격벽부(150)의 측면의 경사도가 높을 수록 상면너비(Wt)와 하면너비(Wb)의 차이가 커지게 되므로 보다 효율적으로 대전입자(130)의 주입이 가능하다. 격벽부(150)의 높이는 격벽부(150)의 경사를 고려하여 하면너비(Wb)에 비하여 높은 것이 바람직한데, 격벽부(150)의 높이가 너무 낮으면, 양측의 기압차를 이용하기 위하여 격벽부(150)의 경사도가 높아야 하기 때문이다. 상면너비(Wt) 및 하면너비(Wb)의 차이가 있는 셀(140)에 기압차를 이용하여 대전입자(130)를 주입하는 방법은 이하 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명하기로 한다.
하부전극(110) 및 상부전극(120)과 격벽부(150), 즉 셀(140) 내의 대전입자(130)가 직접적으로 접촉하지 않도록 양 전극과의 사이에 하부차폐층(160) 및 상부차폐층(170)이 위치한다. 이외에도, 상부차폐층(170)은 격벽부(150)사이의 셀(140)에 기압차를 이용하여 대전입자(130)를 주입하기 위하여 위치하고, 하부차폐층(160)은 주입된 대전입자(130)를 외부로 유출시키지 않도록 위치한다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치에서 상부차폐층이 격벽부 내로 인입되어진 상태를 도시한 도면이고, 도 2b는 도 2a의 상부차폐층이 제위치로 복귀하여 셀내에 대전입자가 충전된 상태를 도시한 도면이다. 도 2a에는 격벽부(250) 내에 대전입자가 아직 충전되지 않은 상태에서, 격벽부(250) 사이의 셀에 대응하는 공간에 상부차폐층(270)이 인입되어 있다. 상부차폐층(270)은 물리적인 힘으로 내부로 인입된다.
상부차폐층(270)은 탄성(elasticity)을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 상부차폐층(270)으로는 연성이 있는 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl chloride, PVC), 폴리에틸렌 (Polyethylene] PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 또는 폴리스티렌(Polystyrene, PS)을 사용할 수 있다.
격벽부(250) 아래에는 대전입자(230)가 위치하고 있다. 상부차폐층(270)이 탄성으로 인하여 도 2b와 같이 제위치로 복귀하면, 그에 따라 셀의 내부는 진공상태가 되고, 격벽부(250) 하부의 대전입자(230)는 셀의 내부로 들어오게 되어 격벽부(250) 사이를 채우게 된다. 그 후, 셀의 하면에 하부차폐층(260)을 형성하여 대전입자(230)가 하부로 유출되는 것을 방지한다.
따라서, 이러한 방식으로 격벽부(250) 사이의 셀을 대전입자(230)로 충전하는 경우, 보다 간단한 방법으로 정확한 위치에 원하는 대전입자를 충전할 수 있다. 즉, 다수의 셀 중 대전입자를 충전하기를 원하는 셀에 상부차폐층을 내부로 인입시키고 격벽부 하부에 대전입자를 위치시키면 간단하게 대전입자를 충전할 수 있다. 특히, 컬러 반사형 디스플레이 장치인 경우에, 여러 종류의 대전입자를 각각 원하는 셀에 주입하고자 하는 경우에 유용하다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 격벽부들의 사시도들이다. 도 3a의 격벽부(351)는 원뿔대 형상의 셀(341)을 포함하고 있고, 도 3b의 격벽부(352)는 사각뿔대 형상의 셀(342)을 포함하고 있으며, 도 3c의 격벽부(353)는 삼각뿔대 형상의 셀(343)을 포함하고 있다. 셀의 형상이 사각뿔대 또는 삼각뿔대인 경우, 원뿔대인 경우보다 하면너비가 작아지게 되어 대전입자의 유입은 효과적이나 원뿔대인 경우보다 셀의 부피가 작아지게 되어 주입된 대전입자의 양은 감소한다. 따라서, 격벽부의 높이가 작아 보다 셀의 상면너비 및 하면너비의 차이가 커야 하는 경우에, 도 3b 및 도 3c의 사각뿔대 또는 삼각뿔대의 셀 형상이 바람직하고, 격벽부의 높이가 충분히 높은 경우에, 원하는 양의 대전입자를 주입하기 위하여 도 3a와 같이 원뿔대 형상의 셀을 형성하는 것이 바람직하다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 격벽부의 단면을 도시한 도면이고, 도 4b는 도 4a의 격벽부를 2개의 필름층을 이용하여 형성하는 것을 도시한 도면이다. 격벽부(450)는 내부의 셀(440)의 상면너비(Wt) 및 하면너비(Wb)의 차이가 클수록 기압차가 크기 때문에 바람직하다. 따라서, 도 1b에서와 같이 격벽부에 경사를 형성하는 경우보다 도 4a에서와 같이 격벽부(450)의 측면을 계단형으로 형성하는 경우, 상면너비(Wt) 및 하면너비(Wb) 차이를 효과적으로 크게 할 수 있다.
격벽부(450)의 측면을 계단형으로 형성하는 방법으로는 격벽부를 제조하기 위한 필름을 계단형으로 성형하여 제조할 수 있다. 또는, 격벽부(450)를 서로 다른 직경의 관통홀을 갖는 2이상의 필름층을 접합하여 제조할 수 있다. 도 4b에서, 제1필름층(451)의 관통홀의 직경 및 제2필름층(452)의 관통홀의 직경은 서로 다르다. 즉, 제1필름층(451)의 관통홀의 직경은 셀의 상면의 너비이므로 셀의 하면의 너비인 제2필름층(452)의 관통홀의 직경보다 크다. 이러한 제1필름층(451) 및 제2필름층(452)을 화살표 방향으로 접합하면, 도 4b에서와 같이 측면이 계단형인 격벽부(450)를 제조할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100 반사형 디스플레이 장치
110 하부전극
120 상부전극
130, 230 대전입자
140, 341, 342, 343, 440 셀
150, 250, 351, 352, 353, 450 격벽부
151 경사
160, 260 하부차폐층
170, 270 상부차폐층
451, 452 필름층
Wt 셀의 상면너비
Wb 셀의 하면너비

Claims (7)

  1. 하부전극 및 하부전극과 대향하여 이격되도록 배치되는 상부전극;
    상기 하부전극 및 상기 상부전극 사이에 배치되어 대전입자가 충전되어 있는 셀을 구획하되, 상기 셀은 상면의 너비가 상기 하면의 너비보다 큰 격벽부; 및
    상기 하부전극과 상기 격벽부 사이의 하부차폐층 및 상기 상부전극과 상기 격벽부 사이의 상부차폐층을 포함하는 반사형 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부차폐층은 탄성을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 디스플레이 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 격벽은 상하방향으로 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 디스플레이 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀은 원뿔대, 사각뿔대, 또는 삼각뿔대 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 디스플레이 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀의 측면은 계단형인 것을 특징으로 하는 반사형 디스플레이 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 격벽부는 서로 다른 직경의 관통홀을 갖는 2이상의 필름층이 접합된 것을 특징으로 하는 반사형 디스플레이 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    적어도 2이상의 상기 셀은 서로 다른 컬러의 대전입자가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 디스플레이 장치.
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