KR20130001113A - 변환가능한 입자-기반 디스플레이 및 그의 제조방법 - Google Patents

변환가능한 입자-기반 디스플레이 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR20130001113A
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Abstract

변환가능한 PBD의 제조방법으로서 각 셀에 복수의 제1 유형 입자 및 복수의 제2 유형 입자를 충전하는 단계 및 각 셀에 유체를 충전하는 단계를 포함하며, 복수의 제1 유형 입자는 제1 전하 밀도를 가지는 제1 전하 극성의 전하를 나르며, 복수의 제2 유형 입자는 실질적으로 중성이거나, 제1 유형 입자의 제1 전하 밀도보다 실질적으로 낮은 제2 전하 밀도를 가지는 전하를 나르며, 유체는 제1 전하 극성과 반대인 제2 전하 극성을 가지는 전하 조절제를 포함하며, 전하 조절제는 복수의 제2 유형 입자에 선택적 습윤성, 흡착성 또는 피흡수성을 가진다. 따라서, 적어도 일부의 복수의 제2 유형 입자는 각 셀에서 제2 전하 극성을 가지도록 하전된다.

Description

변환가능한 입자-기반 디스플레이 및 그의 제조방법{SWITCHABLE PARTICLE-BASED DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}
본 발명은 디스플레이, 특히, 입자-기반 디스플레이 및 그 제조방법에 관한 것이다.
입자-기반 디스플레이(PBD; particle-based display) 기술은 최근 디스플레이 산업에서 많은 주의를 끌었다. 그것의 넓은 시야각(viewing angle), 낮은 전력 소비, 경량(light weight) 및 얇은 두께 때문에, PBDs가 전자 리더(electronic reader), 전자 종이(electronic paper), 전자 태그(electronic tag), 전자 신호(electronic signage) 등과 같은 다양한 분야에서 넓은 적용분야를 찾아냈다. PBDs는 종이 읽기(paper reading)와 유사한 시각 효과를 제공할 수 있다. 백라이트-유형 평판 디스플레이와 달리, PBDs는 컨텐츠를 디스플레이하기 위해 안료 입자에서 나온 반사된 주위 빛을 이용해서, 읽기(reading)에 영향을 미치는 강한 외부 빛에서 유래된 환한 빛(glare) 또는 다른 효과가 없다. 또한, PBDs는 디스플레이되는 컨텐츠가 변할 때에만 전력을 소모한다.
PBD는 매트릭스의 형태로 공간에 배열되고 반대에, 공간을 둔 기질에 배치되는 복수의 독립적으로 어드레스가능한 디스플레이 셀(addressable display cell) 및 각 디스플레이 셀이 둘 이상의 하전 안료 입자(charged pigment particle)로 충전된 적어도 하나의 기질에 배치된 전극을 포함한다. 전극에 전압을 적용해서, 전기장이 기질의 쌍 사이에서 생성될 때, 셀의 하전 안료 입자(charged pigment particle)는 반대 극성을 가지는 각 전극으로의 인력에 의해 이동한다. 따라서, 안료 입자의 위치는 전극의 극성을 변화시켜서 제어할 수 있고, 그로 인하여 안료 입자 또는 유체에서 반사된 빛의 이미지를 디스플레이하여 제어된다.
셀의 안료 입자를 부유(suspend)/분산하는 매체를 기반으로, PBDs는 전기 영동 디스플레이(electrophoretic display) 또는 건조 분말 유형 디스플레이(dry powder type displays)로 분류될 수 있다.
전기 영동 디스플레이(electrophoretic display)는 마이크로컵 전기 영동 디스플레이(microcup electrophoretic display) 및 마이크로캡슐 전기 영동 디스플레이(microcapsule electrophoretic display)를 포함한다. 마이크로컵 전기 영동 디스플레이에서, (일반적으로 백색인) 하전 안료 입자는 착색된 유체에서 분산되고, 차례로, 마이크로컵 디스플레이 셀에 충전된다. 그러고 나서 마이크로컵 디스플레이 셀이 전극의 쌍 사이에서 밀봉된다. 유체에서의 안료 입자의 이동은 전극의 쌍 사이의 전압 차이의 변화에 의해 제어되어, 이미지 디스플레이를 달성할 수 있다. 마이크로컵 전기 영동 디스플레이에 있어, 유체에서의 안료 입자의 느린 이동에 기인한 이미지 디스플레이의 느린 응답 시간 이외에, 유체에서 안료 입자를 균일하게 분산하는 것이 어렵다. 비록 각 셀을 채운 유체의 양을 정확하게 제어하더라도, 여전히 각 셀의 안료 입자의 수가 차이가 있고, 이는 입자 충전물의 균일성을 감소시킨다. 그러므로, 마이크로컵 전기 영동 디스플레이에 있어, 입자의 충전 과정은 복잡하고 제어하기 어려우며, 그로 인하여 제조 원가가 증가한다. 또한, 입자 분산의 균일성은 아직 더 개선되어야 한다.
마이크로캡슐 전기 영동 디스플레이(microcapsule electrophoretic display)에서, 반대 극성을 가지는 2가지의 유형의 백색과 흑색의 하전 안료 입자가, 용매를 포함하고, 전극의 쌍 사이에 끼워지는, 마이크로캡슐 디스플레이 셀을 충전하고 포장(packaging)된다. 전극의 쌍의 사이에서 전압 차이를 변경하여, 안료 입자가 마이크로캡슐 셀에서 부유(suspend)하거나 낙하하여 이미지 디스플레이를 달성한다. 유사하게, 마이크로캡슐 전기 영동 디스플레이(microcapsule electrophoretic display)는 용매에서의 안료 입자의 느린 동작에 기인하여 이미지 디스플레이의 응답 시간이 느리다. 또한, 입자 응집(particle aggregation)이 존재하고, 그로 인하여 용매에서 안료 입자의 분산이 불안정해져, 차례로, 생산 수율에 영향을 미친다.
건조 분말 유형 디스플레이에서, 각 디스플레이 셀은 반대 극성으로 하전된 2개의 착색 입자(예를 들면, 흑백)로 각각 충전된다. 안료 입자에 부과된 외부 전기장을 변화하여 셀에서 다른 착색 입자의 부유 상태(floating state) 및 낙하 상태(falling state)가 제어되고, 그로 인하여 이미지 디스플레이를 달성한다. 전기 영동 디스플레이(electrophoretic display)의 느린 응답의 결점을 극복하기 위하여, 건조 분말 유형 디스플레이의 안료 입자는 더 나은 유동성(flowability) 및 분류성(floodability)을 가지도록 선택된다. 따라서, 안료 입자가 유체의 특성을 가져서, 전기장에 의해 구동될 때 빨리 움직인다. 그러나, 충전 과정 동안, 안료 입자가 셀 전면에서 분산 또는 퍼질 수 있고, 즉 안료 입자의 낙하(falling)는 중력의 효력 하에서도 직선을 따르지 않는다. 게다가, 반대 극성으로 하전된 흑백 착색 입자는 정전기 인력(electrostatic attraction) 때문에 함께 용이하게 응집하고, 이는 안료 입자를 충전하기 어렵게 하여 생산 수율에 영향을 미친다. 안료 입자의 전하 밀도를 낮추면 입자 응집을 일으키는 정전기 인력(electrostatic attraction)을 감소할 수 있지만, 구동 전기장에 안료 입자의 민감도가 감소하여, 이는 느린 응답으로 귀착될 것이다. 그렇지 않으면, 안료 입자를 높은 전압으로 구동시킬 필요가 있다. 실제로, 각 디스플레이 셀에서 반대 극성으로 하전된 흑백 착색 입자를 균일하게 충전하는 것은 입자 충전 과정에서 상당한 도전 상황을 제공한다. PDB의 입자-충전 셀의 안료 입자의 균일한 안료 입자의 충전 및 패키징에서 간단한 과정을 이용할 수 있으면 산업 관련성에 많은 이득을 얻게 될 것이다.
그러므로, 지금까지는 전술한 결점 및 부적당함을 제시하기 위하여 기술분야에 언급되지 않은 필요성이 존재한다.
PBDs 제조에 있어 기존 방법의 상술한 제한 및 불리를 극복하기 위하여, 본 발명의 목적 중 하나는 고밀도의 전하를 가지는 반대로 하전된 극성의 안료 입자를 균일하게 형성하고 디스플레이 셀에서 입자가 응집하지 않고, 디스플레이 셀로 상기 안료 입자를 충전할 수 있는 PBD 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 안료 입자를 형성하는 과정, 안료 입자로 셀을 충전하는 과정, 셀 밀봉하는 과정이 매우 단순화되며, 이는 전기 영동 디스플레이(electrophoretic display) 및 건조 분말 유형 디스플레이에 모두 적용된다.
일 구체예에서, 방법은 입자 혼합물을 형성하기 위해 두 유형의 입자의 두 대조색을 혼합하는 단계, 및 입자 혼합물로 셀을 충전하는 과정을 포함한다. 두 대조색은 흑/백(K/W), 적/백(R/W), 청/백(B/W), 녹/백(G/W), 시안(cyan)/백(C/W), 황/백(Y/W), 마젠타(magenta)/백(M/W) 등을 포함한다. 제1 유형 입자는 화학적 불활성(chemical inertness)을 가지며 고전하 밀도를 가지는 전하를 나르는 비습윤(non-wetting) 입자를 포함하고, 반면에 제2 유형 입자는 표면 기능성(surface functionality)에 반응 선택도(reaction selectivity)을 가지며 제1 유형 입자보다 상당히 낮은 전하 밀도를 가지는 전하를 나르거나 전하를 나르지 않는 입자를 포함한다. 전하를 나르는 경우, 제2 유형 입자의 전하는 제1 유형 입자의 전하와 동일한 또는 반대의 극성을 가진다.
입자 혼합물이 충전된 후에, 그런 전하 조절제(charge controlling agent) 또는 그런 전하 조절제를 포함하는 용액이 셀에 충전된다. 전하 조절제는 제1 유형 입자과 반대인 전하 극성을 가진다. 특정 조건에서, 전하 조절제는 제2 유형 입자와 화학적으로 반응하거나 제2 유형 입자에 물리적으로 흡착된다. 따라서, 제2 유형 입자는 고전하 밀도로 하전되고 전하 조절제와 동일한, 그러나 제1 유형 입자와 반대인 전하 극성으로 하전된다. 그러고 나서, 셀이 2개의 전극 사이에서 밀봉된다. 따라서, 다른 전압이 2개의 전극에 적용될 때, 두 전극 사이에서 전기장이 생성되고, 따라서 하전된 제1 유형 및 제2 유형 입자가 움직이고, 그로 인하여 이미지 디스플레이를 달성한다.
일 구체예에서, 셀의 용액을 증발한 후에 셀 밀봉 과정이 실행된다. 이 경우, 건조 분말 유형 PBD을 얻는다.
한 양상에서, 본 발명은 매트릭스 형태로 공간에 배열된 복수의 셀을 가지는 변환가능한 PBD 제조방법에 관한 것이다. 각 셀은 격실(compartment), 마이크로컵(microcup), 마이크로격자(microgrid), 또는 파티션(partition) 구조를 포함한다.
일 구체예에서, 방법은 복수의 제1 유형 입자 및 복수의 제2 유형 입자를 충전하는 단계를 포함하며, 복수의 제1 유형 입자는 제1 전하 밀도를 가지는 제1 전하 극성의 전하를 나르고, 복수의 제2 유형 입자는 실질적으로 전기적으로 중성이거나, 제1 유형 입자의 제1 전하 밀도보다 실질적으로 낮은 제2 전하 밀도를 가지는 전하를 나른다.
일 구체예에서, 복수의 제1 유형 입자는 화학적 불활성(chemical inertness)인 표면을 가지는 비습윤(non-wettable) 입자를 포함하고, 복수의 제2 유형 입자는 표면 기능성(surface functionality)에 반응 선택도(reaction selectivity)를 가지는 습윤(wettable) 입자를 포함한다. 제2 유형 입자의 표면은 반응 선택도(reaction selectivity)를 가지는 작용기(functional group)를 포함한다. 복수의 제1 유형 입자의 표면은 낮은 표면 에너지 수지로 코팅된다. 일 구체예에서, 제1 유형 입자 및 제2 유형 입자는 대조색을 가진다.
일 구체예에서, 복수의 제1 유형 입자 및 복수의 제2 유형 입자를 각 셀에 충전하는 단계는 입자 혼합물을 형성하기 위해 복수의 제1 유형 입자 및 복수의 제2 유형 입자를 혼합하는 단계 및 각 셀에 입자 혼합물을 충전하는 단계를 포함한다. 다른 구체예에서, 복수의 제1 유형 입자 및 복수의 제2 유형 입자를 각 셀에 충전하는 단계는 각 셀에 복수의 제1 유형 입자 및 복수의 제2 유형 입자 중 하나를 충전하는 단계, 각 셀에 복수의 제1 유형 입자 및 복수의 제2 유형 입자 중 다른 하나를 충전하는 단계를 포함한다.
방법은 또한 각 셀에 용액을 충전하는 단계를 더 포함하며, 용액은 제1 전하 극성과 반대인 제2 전하 극성을 가지는 전하 조절제를 포함하며, 전하 조절제가 채용되어 복수의 제2 유형 입자가 실질적으로 전하 조절제와 접촉할 때, 복수의 제2 유형 입자가 제2 전하 극성 및 각 셀에서의 제2 전하 밀도보다 실질적으로 높은 전하 밀도를 가지기 위하여 하전되도록 물리적 흡착 또는 화학적 반응이 일어난다. 바람직하게, 전하 밀도는 제1 전하 밀도와 실질적으로 동일하다.
일 구체예에서, 용액은 복수의 제2 유형 입자에 실질적으로 선택적인 습윤성(selective wettability)을 가지는 용매를 더 포함한다. 일 구체예에서, 전하 조절제는 복수의 제2 유형 입자에 실질적으로 선택적인 흡착성(adsorbability) 또는 피흡수성(absorbability)을 가진다. 일 구체예에서, 전하 조절제는 이온 분자 또는 이온 모노머를 포함한다.
일 구체예에서, 각 셀에 용액을 충전하는 단계는 프린팅(printing), 코팅, 주물(casting), 증착, 함침(impregnation), 살포, 또는 그들의 조합으로 실행된다.
또한, 방법은 또한 각 셀에 남아 있는 용액을 제거하는 단계를 포함한다.
더욱, 방법은 용액을 충전하는 단계에 이어 각 셀을 밀봉하는 단계를 포함한다.
다른 양상에서, 본 발명은 매트릭스 형태로 공간에 배열된 복수의 셀을 가지는 변환가능한 PBD 제조방법에 관한 것이다. 각 셀은 격실(compartment), 마이크로컵(microcup), 마이크로격자(microgrid), 또는 파티션(partition) 구조를 포함한다. 일 구체예에서, 방법은 제1 전하 밀도를 가지는 전하를 나르는 복수의 제1 유형 입자 및 복수의 제2 유형 입자를 각 셀에 충전하는 단계 및 용액을 각 셀에 충전하는 단계를 포함하며, 용액은 제1 전하 극성과 반대인 제2 전하 극성을 가지는 전하 조절제를 포함하며, 전자 조절제는 복수의 제2 입자에 대해 실질적으로 선택적 습윤성(selective wettability), 피흡수성(absorbability), 또는 흡착성(adsorbability)을 가져서, 적어도 일부의 복수의 제2 유형 입자가 각 셀에서 제2 전하 극성을 가지도록 하전된다.
일 구체예에서, 복수의 제1 유형 입자 및 복수의 제2 유형 입자가 미리 혼합되고 각 셀에 충전된다. 다른 구체예에서, 복수의 제1 유형 입자 및 복수의 제2 유형 입자가 각 셀에 연속적으로 충전된다.
일 구체예에서, 혼합 단계 이전에, 복수의 제2 유형 입자는 실질적으로 전기적으로 중성이다. 일 구체예에서, 복수의 제2 유형 입자는 제1 전하 극성의 전하를 나르며 복수의 제1 유형 입자보다 실질적으로 낮은 전하 밀도를 가진다. 다른 구체예에서, 복수의 제2 유형 입자는 제2 전하 극성의 전하를 나르고 복수의 제1 유형 입자보다 실질적으로 낮은 전하 밀도를 가진다. 다른 구체예에서, 충전 단계에 이어서, 복수의 제2 유형 입자는 복수의 제1 유형 입자와 실질적으로 동일한 전하 밀도를 가진다.
일 구체예에서, 제1 유형 입자 및 제2 유형 입자는 대조색의 입자이다.
일 구체예에서, 전하 조절제는 이온 분자 또는 이온 모노머를 포함한다.
일 구체예에서, 각 셀로 용액을 충전하는 단계는 프린팅(printing), 코팅, 주물(casting), 증착, 함침(impregnation), 살포, 또는 그들의 조합으로 실행된다.
일 구체예에서, 방법은 또한 각 셀에 남아 있는 용액을 제거하는 단계를 포함한다.
일 구체예에서, 방법은 용액을 충전하는 단계에 이어서 각 셀을 밀봉하는 단계를 더 포함한다.
다른 양상에서, 본 발명은 매트릭스 형태로 공간에 배열된 복수의 셀을 가지는 변환가능한 PBD에 관한 것이다. 각 셀은 격실(compartment), 마이크로컵(microcup), 마이크로격자(microgrid), 또는 파티션(partition) 구조를 포함한다. 일 구체예에서, PBD는 각 셀에 균일하게 충전되는 복수의 제1 유형 입자 및 복수의 제2 입자 및 각 셀에 충전되는 용액을 가지며, 복수의 제1 유형 입자는 제1 전하 밀도를 가지는 제1 전하 극성의 전하를 나르며, 용액은 제1 전하 극성에 반대되는 제2 전하 극성을 가지는 전하 조절제를 포함하며, 전하 조절제는 복수의 제2 유형 입자에 대해 선택적 습윤성(wettability), 피흡수성(absorbability), 또는 흡착성(adsorbability)을 가져서 전하 조절제와 복수의 제2 유형 입자가 상호 작용할 때, 적어도 일부의 복수의 제2 유형 입자가 각 셀에서 제2 전하 극성으로 하전된다.
일 구체예에서, 복수의 제1 유형 입자는 화학적 불활성(chemical inertness)인 표면을 가지는 비습윤(non-wetting) 입자를 포함하며, 복수의 제2 유형 입자는 반응 선택도(reaction selectivity)를 가지는 표면을 가지는 습윤(wettable) 입자를 포함한다. 일 구체예에서, 제2 유형 입자의 표면은 물리적 흡착(adsorption) 또는 화학 반응을 통해 전하 조절제와 상호 작용이 가능한 작용기(functional group)를 포함한다. 복수의 제1 유형 입자의 표면은 낮은 표면 에너지 수지로 코팅된다. 일 구체예에서, 각 셀에서 전하 조절제와 상호 작용 이전에, 복수의 제2 유형 입자는 실질적으로 전기적으로 중성이고, 또는 제1 유형 입자의 제1 전하 밀도보다 실질적으로 낮은 제2 전하 밀도를 가지는 전하를 나른다. 일 구체예에서, 제1 유형 입자 및 제2 유형 입자는 대조색의 입자이다.
일 구체예에서, 용액은 복수의 제2 유형 입자에 실질적으로 선택적 습윤성을 가지는 용매를 더 포함한다.
일 구체예에서, 전하 조절제는 이온 분자 또는 이온 모노머를 포함한다.
본 발명에 따르면, PBD 제조 방법은 적어도 하나의 다음의 이점을 가질 수도 있다:
(1) 반대 극성을 가지는 고밀도의 전하를 가지는 두 대조색의 안료 입자의 형성 및 충전을 완료하는데 단지 두 과정만이 필요하고, 그로 인하여 제조 시간과 비용을 삭감할 수 있다.
(2) 전기 영동 디스플레이(electrophoretic display) 및 건조 분말 유형 디스플레이 모두에 적응시킬 수 있다.
(3) 일부 안료 입자는 화학적 불활성 표면 반응 특성을 가지고, 반면 다른 안료 입자는 반응 선택도(reaction selectivity)를 가지도록 형성해서, 안료 입자가 전하 조절제와 접촉할 때, (보통 전하를 나르지 않거나 낮은 밀도의 전하를 나르는) 반응 선택도(reaction selectivity)를 가지는 안료 입자가 전하 조절제와 반응하고, 반면 화학적 불활성 표면 반응 특성 때문에, 다른 안료 입자는 전하 조절제와 반응하지 않는다. 이것은 하전 안료 입자(charged pigment particle)의 형성 과정을 간단하게 하고, 그로 인하여 비용을 삭감한다.
(4) 셀에 두 대조색의 안료 입자를 충전하기 전에, 제1 색의 안료 입자만 고밀도의 전하를 나른다. 제2 색의 안료 입자는 셀 안의 전하 조절제와 반응해서, 제1 색의 안료 입자의 반대의 극성을 가지는 고밀도의 전하를 가지도록 하전된다. 그러므로, 입자 충전 과정에서, 입자 응집이 일어나지 않고, 이는 안료 입자를 셀에 균일하게 충전시키는 것을 가능하게 한다.
(5) 안료 입자는 적색, 녹색, 청색, 시안(cyan), 마젠다(magenta), 황색과 같은 색 및/또는 전하 극성을 변화시키도록 다른 기능성 분자(functional molecule)와의 선택적 반응을 위한 특별한 반응 선택도(reaction selectivity)를 가지도록 형성되며, 이는 흑백 PBDs 및 다른 색 PBDs에서 적용 가능하다.
개시내용의 신규한 개념의 정신 및 범위에서 벗어나지 않고 변이와 수정이 일어날 수 있더라도, 본 발명의 이런 양상 및 다른 양상은 다음의 도면과 함께 바람직한 구체예의 다음의 설명에서 명백하게 될 것이다.
첨부된 도면은 상세한 설명과 함께 본 발명의 하나 이상의 구체예를 설명하며, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 가능하다면, 동일한 참조 번호는 도면을 통해 구체예의 동일한 또는 유사한 요소를 언급하는 것으로 이용된다:
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 변환가능한 PBD의 제조방법을 개략적으로 도시한다.
본 발명은 본 발명의 대표적인 구체예가 도시된, 첨부된 도면을 참조하여 여기서 더 상세히 기술될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로 구현될 수도 있고 여기에 개시된 구체예로 제한되는 것으로 해석하면 안 된다. 오히려, 이 구체예가 제공되어 본 개시내용을 철저하고 완전하게 하고, 기술분야의 숙련자에게 본 발명의 범위를 완전하게 전할 것이다. 동일한 참조 번호는 전체적으로 동일한 요소를 의미한다.
한 요소가 다른 요소 "위(on)"에 있는 것으로 언급될 경우, 그것은 다른 요소에 직접 위치할 수 있고 개입되는 요소가 그들 사이에 존재할 수도 있다. 반대로, 한 요소가 "바로 위(directly on)"에 있는 것으로 언급될 경우에는, 개입되는 요소는 존재하지 않는다. 여기에 이용된 것처럼, 용어 "및/또는(and/or)"는 하나 이상의 관련 열거된 품목의 모든 조합을 포함한다.
각종 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 부분을 기술하기 위하여 용어 제1, 제2, 제3, 등등이 여기에 이용될 수 있더라도, 이 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 부분이 이 용어에 의해 제한되지 않는 것으로 이해될 것이다. 이 용어는 다른 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 부분에서 한 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여 이용된다. 따라서, 하기에서 논의되는 제1 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침에서 벗어나지 않고 제2 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 부분이라고 불릴 수 있다.
여기에 사용된 용어는 단지 특정한 구체예를 기술할 목적이며 본 발명을 제한하는 것으로 예정되지 않는다. 여기에 사용되는, 단일 형태는 문맥이 명확하게 달리 나타내지 않는 한, 복수 형태도 포함하는 것으로 예정된다. 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는" 또는 "가진다" 및/또는 "가지는"은 여기에서 사용될 경우, 기술된 특징, 영역, 정수, 단계, 작동, 요소, 및/또는 구성요소의 존재를 지정하는 것으로 이해되며, 하나 이상의 다른 특징, 영역, 정수, 단계, 작동, 요소, 구성요소, 및/또는 그룹의 존재 또는 추가를 제외하지 않는다.
게다가, "하부(lower)" 또는 "바닥면(bottom)", "상부(upper)" 또는 "정상(top)" 및 "정면(front)" 또는 "후면(back)"와 같은 상대적 용어는 여기서 도면에 도시된 것처럼 한 요소의 다른 요소에 대한 관계를 설명하기 위해 이용될 것이다. 상대적 용어는 도면에서 묘사된 방향 이외에 장치의 다른 방향을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 도면 중 하나에서 장치가 도는 경우, 다른 요소의 "하부(lower)" 쪽에 있는 것으로 묘사된 요소는 다른 요소의 "상부(upper)" 쪽을 향할 것이다. 그러므로 대표적인 용어 "하부(lower)"는 도면의 특정 방향에 따라서, "하부(lower)" 및 "상부(upper)" 방향으로 모두 포함할 수 있다. 유사하게, 도면 중 하나가 돌면, 다른 요소의 "밑으로(below)" 또는 "아래로(beneath)" 기술된 요소는 다른 요소의 "위(above)"를 향할 것이다. 그러므로, 대표적인 용어 "밑으로(below)" 또는 "아래로(beneath)"는 "위(above)" 및 "밑(below)"의 방향을 모두 포함할 것이다.
달리 정의되지 않는 한, 여기서 사용된 (기술적 용어 및 과학적 용어를 포함하는) 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반 숙련자 중 한 명에 의해 일반적으로 이해되는 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 이용되는 사전에서 정의된 것과 같은 용어는 본 개시내용 및 관련 기술분야의 문맥에서 그 의미로 일관된 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 여기에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상화된 또는 과도한 공식적 의미(formal sense)로 해석하지 않는다.
여기에 사용되는, "약(around, about, approximately)"은 일반적으로 주어진 값 또는 범위의 20 퍼센트, 바람직하게 10 퍼센트 및 더 바람직하게 5 퍼센트 내를 의미할 것이다. 여기에 주어진 수적 양은 명확하게 기재되어 있지 않은 한 용어 "약(around, about approximately)"을 추론할 수 있는 근접한 의미이다.
여기에 이용되는, 용어 "복수(plurality)"는 하나 이상의 수를 의미한다.
여기에 이용되는, 용어 "디스플레이 셀(display cell)" 및 "셀(cell)"은 동의어이고 디스플레이의 가장 작은 어드레스로 할 수 있는(addressable) 스크린 유닛을 의미한다.
도 1의 첨부된 도면과 함께 본 발명의 구체예로서 설명할 것이다. 본 발명의 목적에 따르면, 여기에 구현되고 넓게 기술된 것처럼, 일 측면의 본 발명은 PBD 및 PBD의 제조방법에 관한 것이다.
PBDs의 제조에서, 전기 영동 PBD인지 건조 분말 유형 PBD인지, 디스플레이의 이미지 디스플레이에 영향을 미치는 중요한 요소는 안료 입자가 디스플레이 셀에 균일하게 충전되는 것이다. 디스플레이 셀에 안료 입자가 불균일(non-uniformity)하게 충전되면 디스플레이에서 빈약한 색도를 유발한다.
그러나, 상술한 것처럼, 기존의 기술은 디스플레이 셀에 안료 입자를 충전함에 있어 단점을 가진다. PBD에 있어, 이미지 디스플레이는 디스플레이 셀의 안료 입자의 이동을 조정(address)하도록 전기장을 변경해서 실행되고, 따라서 안료 입자를 하전된 입자이다. 건조 분말 PBD에서, 셀이 서로 반대의 극성의 전하를 가지는 두 대조색의 안료 입자로 충전된다. 2 유형의 안료 입자가 동시에 충전되면, 반대 극성의 안료 입자 사이 인력 때문에 충전 과정 동안 입자가 응집할 것이며, 이는 안료 입자가 디스플레이 셀에 균일하게 충전되는 것을 어렵게 한다. 안료 입자를 연속하여 충전시키는 경우, 공지된 정전기 분말 코팅을 이용하여 셀에서의 입자 균일성을 얻을 수도 있다. 그러나, 반대 전하 극성의 안료 입자를 연속하여 충전할 때, 전기장이 디스플레이 셀 아래에서 적용되어, 이는 셀에 충전된 안료 입자가 셀에서 산란되거나 튀어나가게 된다. 어느 과정도 셀에 안료 입자를 균일하게 충전할 수 없다.
그러므로 본 발명의 목적은 단점을 극복하는 PBD 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 제1 안료 입자는 극성을 가지는 고밀도의 전하를 나르도록 하전되며, 반면에 제2 안료 입자는 전하를 나르지 않거나 저밀도의 전하를 나른다. 두 유형의 안료 입자는 디스플레이 셀에 동시에 그리고 연속적으로 충전될 수 있다. 전하 조절제와 상호 작용해서 (예를 들면, 화학 반응 또는 물리적 흡착을 통해), 제2 색의 충전된 안료 입자가 셀 안에서 제1 색의 안료 입자와 반대 극성을 가지는 고밀도의 전하를 나르도록 하전된다. 따라서, 반대 극성을 가지는 고전하 밀도를 가지는 두 유형의 안료 입자가 셀에서 균일하게 충전된다.
본 발명에 따르면, 안료 입자는 원하는 표면 특성을 가지도록 형성된다. 예를 들면, 고밀도 전하를 나르는 제1 색의 안료 입자는 비습윤(non-wetting) 입자이며 화학적 불활성 표면 반응 특성(chemically inert surface reaction characteristics)을 가지며, 이는 나른 고밀도 전하를 더 안정하게 하며 다른 과정 동안 고밀도 전하의 손실을 감소시킨다. 전하를 나르지 않거나 저밀도 전하를 나르는 제2 색의 안료 입자에 있어, 그들의 표면은 습윤가능(wettable)하고 특별한 반응 선택도(reaction selectivity)를 가지는 작용기(functional group)를 가진다. 그러면, 그들은 고전하 밀도를 가지도록 하전되거나, 또는, 예를 들면, 화학 반응 또는 물리적 흡착에 의하여, 백색, 적색, 녹색, 청색, 시안(cyan), 마젠타(magenta), 황색 또는 다른 색으로 착색된다.
표면 에너지를 낮추면 물질 표면의 비습윤성(non-wettability) 및 화학적 불활성(chemical inertness)을 향상시킨다. 일반적으로, 물질의 표면은 친수성 또는 소수성으로 분류된다. 표면이 친수성인 경우, 물질은 물 및 다른 극성 물질과 상호작용을 하며, 반면 오일과 반발하는 경향을 가진다. 즉 유계 용매와 물질의 친화력이 상대적으로 약하다. 따라서 친수성 물질은 양호한 유계 용매 반발성(repellency)을 가진다. 다른 한편, 표면이 소수성이면, 물질은 비극성이고 다른 중성 분자 및 비극성 용매를 선호하는 경향이 있고 물에 반발하는 경향이 있다. 그러므로, 소수성 물질은 극성 물질에 높은 저항을 가진다. 그런 물질은 소수성 또는 소유성(oleophobic)을 둘 다 가지며, 따라서 화학 반응 및 물리적 흡착이 그 표면에서 용이하게 발생할 수 없고, 이는 우수한 화학적 불활성(chemical inertness) 물질을 만들게 한다.
지금까지, 가장 잘 알려진 낮은 표면 에너지 물질은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로, 그 표면 에너지는 약 22mJ/㎡이다. 예를 들면 PTFE은 발수(water-repellent) 표면 코팅 및 얼룩/부식 예방에 적용된다. 또한, PTFE는 가공이 용이하지 않고 낮은 발유성(oil-repellency)을 가지며, 이는 그의 적용을 제한한다. PTFE의 단점을 극복하기 위하여, 불화 수지 및 폴리실록산(polysiloxane) 중합체를 포함하는, 다른 낮은 표면 에너지 물질이 최근에 개발되었다. 이 물질의 표면 에너지를 낮추는 메커니즘이 다르다. 불화 수지에 있어, 그것은 구조에 많은 불소 원자를 도입해서 표면 에너지를 감소시키기 위하여 C-F 결합을 이용한다. 또한, 불화 수지의 표면 에너지는 또한 물리 구조를 변경해서 낮출 수 있다: 표면 거칠기의 증가, 표면 결정성의 감소 및 빗형(comb-like) 구조의 포함. PTFE 외에, 불화 수지는 또한 불화 아크릴 수지(fluorinated acrylic resin)의 폴리(퍼플루오로알킬아크릴레이트)(poly(perfluoroalkylacrylate); PFA) 계를 포함하며, 구조에 불소 원자의 비율이 증가함에 따라 그 표면 에너지가 감소한다. 연약한 그것의 주요 사슬 구조 및 그 곁사슬의 불소기를 가져서, 그 표면 에너지가 약 5mJ/㎡으로 감소하고, 이는 PFA 계를 우수한 소수성과 소유성(oleophobic) 물질로 만든다. 폴리실록산(polysiloxane) 중합체에 있어, 그것은 주로 소수성 및 소유성(oleophobic)을 가지도록 마이크로-구조(micro-structure)의 표면 거칠기를 증가시켜 이용한다. 폴리(디메틸실록산)(poly(dimethylsiloxane))이 그런 물질 중 하나이다. 또한, 폴리벤조옥사신(polybenzoxazine; PBZ)과 같은, 불화되지 않고(non-fluorinated), 비-실리콘의, 낮은 표면 에너지 물질도 이용가능하다. 열 처리 및 결정체 표면의 상태 및 분자간 수소 결합력을 변경하여 PBZ의 표면 에너지를 감소할 수 있다.
그러므로, 전하 밀도 및 극성 및 색 디스플레이의 능력을 변경하지 않고, 표면 가공 기술을 통해 낮은 표면 에너지 물질과 안료 입자의 표면을 결합해서 소수성 및 소유성(oleophobic) 및 화학적 불활성(chemical inertness)을 가지는 표면을 가지는 안료 입자를 얻을 수 있다. 안료 입자의 전하 밀도 및 극성의 변경에 따라, 그런 안료 입자의 표면 구조가 적실 수 있을 필요가 있고 빠른 응답성 및 반응 선택도(reaction selectivity)를 가지는 특별한 작용기(functional group)를 가진다. 전하 조절제와 상호 작용해서, 안료 입자가 색 디스플레이의 능력을 변경하지 않고 고밀도 전하를 나르도록 하전될 수 있다. 많은 작용기(functional group) 중에서, 산염화물(acid chloride)은 반응성이 높은 작용기(functional group) 중 하나이며, 염화티오닐(thionyl chloride) 또는 삼염화 인(phosphorus trichloride)과 함께 카르복시산(carboxylic acid)으로 제조하여 얻어질 수 있다. 그런 작용기(functional group)는 작용기의 높은 반응성으로 알려져, 이는 아민과 함께 안정한 아미드를 형성할 수 있고 또한 하이드록시기와 함께 에스테르를 형성할 수 있다. 이 결합은 특별한 반응 조건 및 촉매 필요 없이 생성된다. 더 양호한 반응성을 가지는 상기 작용기(functional group) 이외에, 하이드록시기(hydroxyl group)와 같은, 반응성이 특정한 반응기(reactive group)에 존재하는 일부 작용기(functional group)가 있다. 하이드록시 작용기(functional group)의 반응성은 아미노 및 카르복시산(carboxylic acid)보다 비교적 낮지만, 하이드록시 작용기(functional group)는 알콕시실릴(alkoxysilyl) 작용기(functional group)와 반응성이 높다. 그러므로, 안료 입자가 반응성 및 선택성을 가지도록 안료 입자의 표면의 화학 구조의 형성에 이런 성질을 적용할 수 있다. 게다가, 안료 입자의 전하 밀도 및 극성의 변화 이외에, 또한 작용기(functional group)와 염료(dye) (안료) 전구체 또는 유도체 등과 같은 특별한 기능성 분자와 상호 작용해서, 안료 입자의 색을 동시에 변경할 수 있다.
본 발명에 따르면, 두 대조색의 다른 안료 입자의 표면 구조의 변경을 통해, 고밀도 전하를 나르는 제1 색의 안료 입자의 표면이 비습윤성 및 화학적 불활성(chemical inertness)을 가지도록 형성되고, 반면 전하를 나르지 않거나 저밀도 전하를 나르는 제2 색의 안료 입자의 표면을 습윤성 및 반응 선택도(reaction selectivity) 및 빠른 응답성을 가지는 작용기(functional group)를 가지도록 형성된다. 셀에 그런 두 대조색의 안료 입자를 충전한 후, 화학 반응 또는 물리적 흡착을 통해 셀에서 전하 조절제와 상호 작용해서 고밀도의 전하를 가지도록 제2 색을 나르는 안료 입자가 하전된다. 따라서, 입자 충전 과정 동안 입자가 응집되는 것을 방지할 수 있고, 이는 두 대조색의 안료 입자를 셀에서 균일하게 충전시키게 하며, 그로 인하여 제조공정을 효과적으로 간단하게 하고, 수율을 증가시키고 비용을 삭감할 수 있다.
일 구체예에서, 두 대조색(제1/제2 색)은 흑/백(K/W), 적/백(R/W), 청/백(B/W), 녹/백(G/W), 시안(cyan)/백(C/W), 황/백(Y/W), 마젠타(magenta)/백(M/W) 등을 포함한다. 제1 색의 안료 입자는 화학 불활성 표면 반응 특성을 가지고 고밀도의 전하를 나르는 비습윤(non-wetting) 입자를 포함하며, 반면 제2 색의 안료 입자는 특별한 반응성을 가지는 작용기(functional group)를 가지고 전하를 나르지 않거나 저밀도의 전하를 나르는 습윤(wettable) 입자를 포함한다. 전하는 나르는 경우, 제2 색의 안료 입자의 전하는 제1 색의 안료 입자의 전하와 동일한 또는 반대의 극성을 가진다. 제1 와 제2 색의 안료 입자를 혼합하여 혼합물을 형성한다. 그러고 나서 혼합물을 PBD의 셀에 충전한다.
혼합물이 충전된 후, 전하 조절제 또는 그런 전하 조절제를 가지는 용액이 셀에 충전된다. 바람직하게, 용액 및/또는 전하 조절제는 액체 또는 유체의 형태이다. 전하 조절제는 제1 색의 안료 입자와 반대인 전하 극성을 가진다. 제2 색의 안료 입자의 작용기(functional group)는 물리적 흡착 또는 화학 반응을 통해 전하 조절제와 상호 작용할 수 있어서 화학 흡착(chemisorption)을 형성한다. 상호 작용 후, 제2 색의 안료 입자는 고전하 밀도 및 전하 조절제의 전하와 동일하지만 제1 색의 안료 입자와 반대인 전하 극성으로 하전된다. 제1 색의 안료 입자의 비습윤성 및 화학적 불활성(chemical inertness) 때문에, 전하 조절제는 제1 색의 안료 입자에 아무 영향을 미치지 않는다. 셀을 2개의 전극 사이에서 포장(packaging)한다. 또는, 제2 색의 안료 입자가 하전된 후, 전하 조절제를 셀에서 증발시키고, 2개의 전극 사이에서 셀을 포장(packaging)한다. 전자는 전기 영동 PBD를 만들고, 후자는 건조 분말 유형 PBD를 만든다.
도 1에, 본 발명의 구체예에 따라 PBD의 제조과정을 개략적으로 도시한다. PBD는 매트릭스 형태로 공간에 배열된 복수의 디스플레이 셀(100)을 가진다. 본 발명을 설명할 목적으로, 도 1에 단지 2개의 셀(100)만 도시한다. 각 셀(100)은 도 1(a)에 도시된 것처럼, 복수의 제1 유형 입자(110) 및 복수의 제2 유형 입자(120)로 균일하게 충전된다.
도 1(a)에 도시된 것처럼, 제1 유형 입자(110)는 제1 전하 밀도를 가지는 제1 전하 극성의 전하를 나른다. 제1 전하 극성은 양(+), 또는 음(-)일 수 있다. 또한, 제1 유형 입자(110)의 표면은 예를 들면 낮은 표면 에너지 수지층(112)으로 코팅되어서, 제1 유형 입자(110)는 비습윤성 입자 및 화학적 불활성(chemical inertness)의 성질을 가진다.
처음에, 도 1 (a)에 도시된 것처럼, 제2 유형 입자(120)는 실질적으로 전기적으로 중성, 또는 제1 유형 입자(110)의 제1 전하 밀도보다 실질적으로 낮은 제2 전하 밀도를 가지는 전하를 나른다. 제2 유형 입자(120)는 반응 선택도(reaction selectivity)를 가지는 표면 기능성(surface functionality)을 가지는 습윤(wettable) 입자이다.
제1 유형 입자(110) 및 제2 유형 입자(120)는 대조색의 입자이다. 대조색은 상기에 개시되어 있다. 일 구체예에서, 제1 유형 입자(110)는 백(빛)색을 가지고, 반면 제2 유형 입자(120)는 흑색(암흑)을 가진다.
제1 유형 입자(110) 및 제2 유형 입자(120)는 셀(100)에 충전된다. 예를 들면, 일 구체예에서, 제1 유형 입자(110)를 먼저 충전하고, 이어서 제2 유형 입자(120)를 충전한다. 다른 구체예에서, 제2 유형 입자(120)를 먼저 충전하고, 이어서 제1 유형 입자(110)를 충전한다. 또 다른 구체예에서, 제1 유형 입자(110) 및 제2 유형 입자(120)가 미리 혼합되어 입자 혼합물을 형성한다. 그러고 나서, 혼합물을 셀(100)에 충전된다.
제1 유형 입자(110) 및 제2 유형 입자(120)가 셀(100)에 충전된 후, 전하 조절제를 가지는 용액이 도 1(b)에 도시된 것처럼 셀(100)로 주입 수단(130)에 의해 충전된다. 전하 조절제는 제1 유형 입자(110)와 반대인 제2 전하 극성을 가진다. 전하 조절제가 제2 유형 입자(120)와 실질적으로 접촉할 때 물리적 흡착 또는 화학 반응이 일어나도록 전하 조절제가 채용되어서 제2 유형 입자(120)가 제2 전하 극성 및 처음 전하 밀도보다 실질적으로 높은 전하 밀도를 가지도록 하전된다. 제1 유형 입자(110)의 비습윤성 및 화학적 불활성(chemical inertness) 때문에, 전하 조절제는 제1 유형 입자(110)에 대한 아무 영향을 미치지 않는다. 따라서, 하전된 제1 유형 입자(110) 및 반대 극성의 제2 유형 입자(120)가 입자 응집 없이 균일하게 충전된다.
도 1(c)에 도시된 것처럼 셀(100)이 실란트(140)로 밀봉되고, 2개의 전극(150) 사이에 거치되거나 배치된다. 2개의 전극(150) 사이에 적용되는 전기장을 변경해서, 하전된 제1 유형 및 제2 유형 입자(110, 120)가 이동하고, 그로 인하여 이미지 디스플레이를 달성할 수 있다.
일 구체예에서, 안료 입자를 건조하기 위하여 셀을 밀봉하기 전에 남은 용액을 셀에서 증발시킨다. 과정은 건조 분말 유형 PBD를 생성할 것이다.
제1 유형 입자, 제2 유형 입자, 용액, 전하 조절제 및 다른 것을 하기에서 더 상세히 기술한다.
일 구체예에서, 제1 색의 제1 유형 입자는 화학적 불활성 표면 반응 특성을 가지고 고밀도의 전하를 나르는 비습윤(non-wetting) 입자를 포함하고, 반면 제2 색의 제2 유형 입자는 특별한 반응성을 가지는 작용기(functional group)를 가지며 전하를 나르지 않거나 저밀도의 전하를 나르는 습윤(wettable) 입자를 포함한다. 일 구체예에서, 안료 입자는 분쇄 방법(pulverization method) 또는 화학적 합성 방법(chemical synthesis method)으로 형성된다. 분쇄 방법은 볼 밀(ball mill), 비드 밀(bead mill), 제트 밀(jet mill)을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 화학적 유화 중합(emulsion polymerization), 현탁 중합(suspension polymerization), 분산 중합(dispersion polymerization)을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 안료 입자는 약 1-50%, 바람직하게, 약 3-40%의 비율을 가지는 착색제(colorant)로 착색된다.
일 구체예에서, 흑색 착색제는 카본 블랙(carbon black), 산화구리(copper oxide), 이산화망간(manganese dioxide), 아닐린 블랙(aniline black), 활성 탄소(active carbon), 수단 블랙(sudan black), 그들의 유도체 및 다른 흑색 화합물을 포함한다. 백색 착색제는 이산화티탄(titanium dioxide), 산화아연(zinc oxide), 그들의 유도체 및 다른 백색 화합물을 포함한다. 적색 착색제는 철단(red oxide), 퍼머넌트 레드 4R(permanent red 4R), 리톨 레드(lithol red), 피라졸론 레드(pyrazolone red), 레이크 레드 D(lake red D), 퍼머넌트 레드 F5RK(permanent red F5RK), allura red, brilliant red, 그들의 유도체, 또는 다른 적색 화합물을 포함한다. 녹색 착색제는 크롬 그린(chrome green), 안료 그린 B(pigment green B), 말라카이트 그린 레이크(Malachite green lake), 패스트 그린 G(fast green G), 그들의 유도체 및 다른 녹색 화합물을 포함한다. 청색 얼룩은 프탈로시아닌 청색(phthalocyanine blue), 비금속 프탈로시아닌 청색(metal free phthalocyanine blue), 부분 염화된 프탈로시아닌 청색(partial chlorinated phthalocyanine blue), 트리아릴카보늄(triarylcarbonium), 베를린 블루(Berlin blue), 코발트 블루(cobalt blue), 알카리 블루 레이크(alkali blue lake), 빅토리아 블루 레이크(Victoria blue lake), first sky blue, Indunsren blue, 그들의 유도체, 또는 다른 청색 화합물을 포함한다. 황색 착색제는 크롬 옐로우(chrome yellow), yellow iron oxide, 나프톨 옐로우(naphthol yellow), 한자 옐로우(hansa yellow), 벤지딘 옐로우 G(benzidine yellow G), 벤지딘 옐로우 GR(benzidine yellow GR), 퀴놀린 옐로우 레이크(quinoline yellow lake), 타트라진 레이크(tartrazine lake), 그들의 유도체, 또는 다른 황색 화합물을 포함한다. 오렌지색 착색제는 몰리브덴 오렌지(molybdenum orange), 퍼머넌트 오렌지 GTR(permanent orange GTR), 피라졸론 오렌지(pyrazolone orange), 벤지딘 오렌지 G(benzidine orange G), Indunsren brilliant orange RK, Indunsren brilliant orange GK, Balkan orange, 그들의 유도체, 또는 다른 오렌지색 화합물을 포함한다. 보라색 착색제는 망간 퍼플(manganese purple), first violet B, 패스트 바이올렛 RL(fast violet RL), 패스트 바이올렛 레이크(fast violet lake), 염료 바이올렛 EB(pigment violet EB), 그들의 유도체, 또는 다른 보라색 화합물을 포함한다. 열거된 착색제 조성물 및 그들의 유도체는 단지 예일 뿐이며 다른 착색제도 또한 이용할 수 있다.
일 구체예에서, 고밀도 전하를 나르는 제1 유형 입자는 중합체 입자를 포함하며, 스틸렌 수지 및 그 유도체, 폴리아미드 수지 및 그 유도체, 아크릴레이트 수지 및 그 유도체, 폴리우레탄 수지 및 그 유도체, 우레아 수지 및 그 유도체, 폴리에스테르 수지 및 그 유도체, 에폭시 수지 및 그 유도체, 멜라민 수지 및 그 유도체, 페놀 수지 및 그 유도체, 또는 이들 수지의 화합물 및 그 유도체를 포함하는 물질로 형성된다. 바람직한 구체예에서, 제1 유형 입자는 약 98-50%, 바람직하게 약 95-65%의 수지 비율을 가지는 스틸렌 수지 및/또는 아크릴 수지로 형성된다. 제1 유형 입자는 전하 조절제를 포함해서 고밀도의 전하를 나를 수도 있다. 일 구체예에서, 전하 조절제의 비율은 약 0-25%, 바람직하게, 약 0-10%이다. 전하 조절제는 니그로신(nigrosine), 트리페닐메탄 유도체(triphenylmethane derivative), 사차 암모늄염(quaternary ammonium salt), 술포네이트 및 카르복시산과의 금속 착화물(metal complex with sulfonate and carboxylic acid) 및 그 유도체, 실란 및 그 유도체, 카르복시산(carboxylic acid), 카르복실레이트 염(carboxylate salt) 및 그 유도체, 술폰산, 술포네이트 염(sulfonate salt) 및 그 유도체, 아민 및 그 유도체, 티오펜 및 그 유도체, 피리딘(pyridine) 및 그 유도체, 또는 그들의 화합물을 포함한다. 열거된 전하 조절제는 단지 예일 뿐이고 다른 전하 조절제도 또한 이용할 수 있다.
일 구체예에서, 제1 유형 입자의 표면은 표면 에너지를 낮추도록 처리되어 입자 표면이 비습윤성 및 화학적 불활성(chemical inertness)을 가진다. 안료 입자가 형성되는 물질은 불소화 수지(fluoroinated resin) 및 그 유도체, 불소화 아크릴레이트 수지(fluoroinated acrylate resin) 및 그 유도체, 폴리실록산 수지(polysiloxane resin) 및 그 유도체, 폴리벤조옥사신 수지(polybenzoxazine resin) 및 그 유도체 또는 그들의 조합 및 그 유도체를 포함한다. 비습윤 및 화학적 불활성(chemical inert)의 제1 유형 입자는 약 0.01-20㎛, 바람직하게 0.1-10㎛의 입자 크기를 가지며 약 ±0-150μC/g, 바람직하게 ±15-120μC/g의 범위의 전하 밀도를 가진다.
일 구체예에서, 저밀도 전하를 나르는 제2 유형 입자는 중합체 입자를 포함하며, 스틸렌 수지 및 그 유도체, 폴리아미드 수지 및 그 유도체, 아크릴레이트 수지 및 그 유도체, 폴리우레탄 수지 및 그 유도체, 우레아 수지 및 그 유도체, 폴리에스테르 수지 및 그 유도체, 에폭시 수지 및 그 유도체, 멜라민 수지 및 그 유도체, 페놀 수지 및 그 유도체를 포함하는 물질로 형성된다. 바람직한 구체예에서, 제2 유형 입자는 약 98-50%, 바람직하게 약 95-65%의 수지 비율을 가지는 스틸렌 수지 및/또는 아크릴 수지로 형성된다.
일 구체예에서, 제2 유형 입자의 표면은 염화아크릴(acryl chloride), 비닐(vinyl), 페놀(phenol), 하이드록시(hydroxy), 카르복시산(carboxylic acid), 카르복실레이트(carboxylate), 아민(amine), 아미드(amide), 알데히드(aldehyde), 케톤(ketone), 실란(silane), 실록산(siloxane) 등을 포함하는 반응성 작용기(reactive functional group)를 포함한다. 열거된 작용기(functional group)는 단지 예일 뿐이고 다른 작용기(functional group)도 이용될 수 있다.
일 구체예에서, 습윤성 및 반응 선택적인 제2 유형 입자는 약 0.01-20 ㎛, 바람직하게, 약 0.1-10 ㎛의 입자 크기 및 ±0-150μC/g, 바람직하게, ±0-80μC/g의 전하 밀도를 가진다.
제1 유형 및 제2 유형 입자를 셀에 충전한 후, 전하 조절제를 셀에 충전된다. 일 구체예에서, 프린팅(printing), 코팅, 주물(casting), 증착, 함침(impregnation), 살포에 의해 전하 조절제를 충전한다. 특정 조건에서, 제2 유형 입자가 고전하 밀도를 가지도록 하전되도록, 표면이 물리적 흡착 또는 화학 반응을 통해 원하는 반응 선택도(reaction selectivity)를 가지는 습윤성 및 작용기(functional group)를 가지는 제2 유형 입자와 전하 조절제가 상호 작용한다. 전하 밀도는 약 ±0-150μC/g, 바람직하게, ±10-80μC/g의 범위에 있다. 따라서, 반대 극성을 가지는 고전하 밀도의 2개의 대조적으로 착색된 안료 입자의 형성 및 충전을 완료된다. 셀을 밀봉하여 전기 영동 PBD를 형성할 수 있다. 또는, 셀에 건조 분말을 얻기 위해 셀의 용액을 제거 또는 증발시킨다. 그러면, 셀을 밀봉하여 건조 분말 유형 PBD를 형성한다.
일 구체예에서, 전하 조절제는 니그로신(nigrosine), 트리페닐메탄 유도체(triphenylmethane derivative), 사차 암모늄염(quaternary ammonium salt), 술포네이트 및 카르복시산과의 금속 착화물(metal complex with sulfonate and carboxylic acid) 및 그 유도체, 실란 및 그 유도체, 카르복시산(carboxylic acid), 카르복실레이트 염(carboxylate salt) 및 그 유도체, 술폰산, 술포네이트 염(sulfonate salt) 및 그 유도체, 아민 및 그 유도체, 티오펜 및 그 유도체, 피리딘(pyridine) 및 그 유도체 또는 그들의 화합물을 포함한다. 일 구체예에서, 전하 조절제는 용매에 녹거나 분산될 수 있다(disperseable). 유기 용매는 메탄올, 에탄올, 에테르, 석유 에테르(petroleum ether), 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 또는 에테르 유도체와 같은 다른 고분자량 알코올, 메틸 에틸 케톤, 케톤 유도체와 같은 케톤, 불소화 용매(fluoroinate solvent), 클로로포름(chloroform), 디클로로메탄(dichloromethane)과 같은 할로겐 용매(halogen solvent), 톨루엔, p-크실렌과 같은 방향족 용매, 아세트산과 같은 카르복시산(carboxylic acid), 에틸 아세테이트와 같은 에스테르, 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide)와 같은 아미드, 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide), n-헥산과 같은 알칸, 물 또는 그들의 모든 조합을 포함한다. 열거된 전하 조절제 및 용매는 예일 뿐이고 다른 전하 조절제 및 용매도 이용될 수 있다.
일 구체예에서, 전하 조절제는 제2 유형 입자에 실질적으로 선택적 습윤성, 피흡수성 또는 흡착성(adsorbability)을 가진다. 따라서, 전하 조절제가 제2 유형 입자와 상호 작용할 때, 적어도 일부의 제2 유형 입자가 제2 전하 극성을 가지도록 하전된다.
본 발명의 이 양상 및 다른 양상을 하기에서 더 기술한다.
본 발명의 범위를 제한하지 않고, 본 발명의 구체예에 따른 다른 대표적인 과정 및 그들의 관련 결과를 하기에 제시한다. 제목 또는 부제는 독자의 편의를 위해 예로서 사용될 수 있으며, 결코 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
실시예 1
폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone)(Sigma-Aldrich), 아조비스(2-메틸-부틸로니트릴(azobis(2-methyl-butyronitrile))(TCI), 퍼플루오로데실 아크릴레이트(perfluorodecyl acrylate)(Alfa-Aesar) 및 스틸렌(Acros)의 원하는 양을 특정량의 에탄올에 추가하고 완전히 용해시켜 제1 액체 혼합물을 형성하고 나서, 일정시간 동안 중합을 위한 고온 환경에 놓는다. 그러고 나서, 입자를 얻기 위해 분리 및 건조 과정을 실행한다. 건조 코팅 공정에 의해 얻은 입자를 Ti02 분말(R102, DuPont) 및 전하 조절제(Bontron E84, Orient)로 코팅하여, 약 3.0㎛의 입자 크기(D50)를 가지는 제1 유형 입자를 얻는다.
또한, 원하는 양의 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone)(Sigma-Aldrich), 아조비스(2-메틸-부틸로니트릴(azobis(2-methyl-butyronitrile))(TCI), 스틸렌(Acros), 전하 조절제(Bontron N07, Orient), 및 카본 블랙(Nexon 600, Evonik)을 특정량의 에탄올에 추가하고 균일하게 혼합하여 제2 액체 혼합물을 형성하고 나서, 약 24 시간 동안 중합을 위한 고온 환경에 놓는다. 그러고 나서, 분리 및 건조 공정을 실행하여 약 4.0 ㎛의 입자 크기(D50) 및 약 1μC/g(21OHS-3, Trek)의 전하 밀도를 가지는 흑색 입자를 얻는다. 흑색 입자는 제2 유형 입자에 대응한다.
백색과 흑색 입자를 혼합하여 입자 혼합물을 형성하고, 디스플레이 셀에 충전한다. 그러고 나서, 에탄올/테트라하이드로퓨란과 전하 조절제(Bontron P51, Orient)로 형성된 용액을 잉크 제트 프린팅(printing)에 의해 디스플레이 셀에 충전한다. 가열 등으로 셀의 남은 용액을 제거한다. 그러므로, 반대 극성의 하전된 흑백 입자의 형성 및 셀에의 충전이 완료된다.
실시예 2
폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone)(Sigma-Aldrich), 아조비스(2-메틸-부틸로니트릴(azobis(2-methyl-butyronitrile))(TCI), 스틸렌(Acros), 전하 조절제(Bontron N07, Orient), 및 카본 블랙(Nexon 600, Evonik)의 원하는 양을 특정량의 에탄올에 추가하고 균일하게 혼합하여 액체 혼합물을 형성하고 나서 일정시간 동안 중합을 위한 고온 환경에 놓아, 약 4.0 ㎛의 입자 지름(D50) 및 약 1μC/g(21OHS-3, Trek)의 전하 밀도를 가지는 흑색 입자를 얻는다. 흑색 입자는 제2 유형 입자에 대응한다.
또한, 아크릴 수지(CM 205, ChiMei), 전하 조절제(Bontron E84, Orient) 및 Ti02 분말(R706, DuPont)을 이축 압출기(twin screw extruder)(MPV 2015, APV)에 첨가해서 복합 수지(composite resin)를 형성하고 나서, 밀링 과정(LJ3, NPK)으로 분쇄하여 약 3-6 ㎛의 입자 크기(D50) 및 -27μC/g(21OHS-3, Trek)의 전하 밀도를 가지는 백색 입자를 얻는다. 백색 입자는 물에 분산시켜 분산액을 형성한다. 그러고 나서, 퍼플루오로데실 아크릴레이트(perfluorodecyl acrylate)(Alfa-Aesar) 및 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate)(Acros)를 분산액에 추가하여 백색 입자의 표면에 표면 중합을 실행한다.
백색과 흑색 안료 입자를 혼합하고 나서 디스플레이 셀에 충전한다. 입자가 충전된 디스플레이 셀을 잉크 제트 프린팅(printing)에 의해, 전하 조절제(TP415, Hodogaya) 및 에탄올/디클로로메탄으로 형성된 용액을 충전하고 남은 용액을 가열 과정으로 제거한다. 그러므로, 반대 극성의 하전된 흑백 입자의 형성 및 셀에의 충전이 완료된다.
실시예 3
폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone)(Sigma-Aldrich), 아조비스(2-메틸-부틸로니트릴(azobis(2-methyl-butyronitrile))(TCI), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate)(Acros), 디비닐벤젠(divinylbenzene) (Sigma-Aldrich) 및 스틸렌(Acros)을 에탄올에 추가하고 완전히 용해시켜 액체 혼합물을 형성한다. 액체 혼합물을 한동안 중합을 위한 고온 환경에 놓는다. 그러고 나서, 분리 및 건조 공정을 실행하여 입자를 얻는다. 얻은 입자를 Ti02 분말(R102, DuPont) 및 전하 조절제(Bontron E84, Orient)로, 건조 코팅 과정으로 코팅하여, 약 3.0㎛의 입자 크기 및 -44μC/g(21OHS-3, Trek)의 전하 밀도를 가지는 백색 입자를 얻는다. 백색 입자를 물에 분산시켜서 제1 분산액을 형성한다. 다음으로, 퍼플루오로데실 아크릴레이트(perfluorodecyl acrylate)(Alfa-Aesar)와 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate)(Acros)를 제1 분산액에 추가하여 백색 입자의 표면에 표면 중합을 실행하며, 이는 제1 유형 입자에 대응한다.
또한, 아크릴 수지(CM 205, ChiMei), 및 카본 블랙(Nexon 600, Evonik)을 이축 압출기(twin screw extruder)(MPV 2015, APV)에 넣어 복합 수지(composite resin)를 형성하고 나서, 분쇄하여(LJ3, NPK) 약 2-6 ㎛의 입자 크기(D50)를 가지는 흑색 입자를 얻는다. 그 후, 흑색 입자를 물에 분산시켜 제2 분산액을 형성한다. 다음으로, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate) 및 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate)(Acros)를 제2 분산액에 추가하여 흑색 입자의 표면에 표면 중합을 실행하고 제2 유형 입자를 얻는다.
백색과 흑색 안료 입자를 혼합하고 디스플레이 셀에 충전한다. 입자가 충전된 디스플레이 셀을, 잉크 제트 프린팅(printing)에 의해, 3-아미노프로필-트리에톡시실란(3-Aminopropyl-triethoxysilane)(Acros) 용액으로 충전하고 가열 공정에 의해 남은 용액을 제거하여, 반대 극성의 하전된 흑백 입자의 형성 및 그의 충전을 완료한다.
실시예 4
스틸렌 수지(PG383, ChiMei), 전하 조절제(Bontron E84, Orient) 및 Ti02 분말(R102, DuPont)을 이축 압출기(twin screw extruder)(MPV 2015, APV)에 추가하여 복합 수지를 만들고 나서, 분쇄하여(LJ3, NPK) 약 4-7 ㎛의 입자 크기(D50)를 가지는 백색 입자를 얻는다. 백색 입자를 물에 분산시켜서 분산액을 형성한다. 다음으로, 퍼플루오로데실 아크릴레이트(perfluorodecyl acrylate)(Alfa-Aesar)와 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate)(Acros)을 분산액에 추가하여 백색 입자의 표면에 표면 중합을 실행한다. 그 결과, 제1 유형 입자를 얻는다.
또한, 아크릴레이트 수지(CM 205, ChiMei), 폴리(비닐 알코올)(poly(vinyl alcohol)(BP-20, CCP) 및 카본 블랙(Nexon 600, Evonik)을 이축 압출기(twin screw extruder)(MPV 2015, APV)에 추가하여 복합 수지를 만들고 나서 분쇄하여(LJ3, NPK) 약 3 -7 ㎛의 입자 크기(D50)를 가지는 흑색 입자를 얻는다.
백색과 흑색 안료 입자를 혼합하고 디스플레이 셀에 충전한다. 입자가 충전된 디스플레이 셀을 N-트리메톡시실릴프로필-N,N,N-트리메틸암모늄 클로라이드(N-trimethoxysilylpropyl-N,N,N-trimethylammonium chloride)(Sigma-Aldrich) 용액으로 충전하고, 가열 과정에 의해 남은 용액을 셀에서 제거하여, 반대 극성의 하전된 흑백 입자의 형성 및 셀에의 충전을 완료한다.
실시예 5
폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone)(Sigma-Aldrich), 아조비스(2-메틸-부틸로니트릴(azobis(2-methyl-butyronitrile))(TCI), 비닐 벤조닉 설페이트 나트륨염(vinyl benzonic sulfate sodium salt)(Sigma-Aldrich), 및 스틸렌(Acros)를 에탄올에 추가하고 완전히 용해시켜 액체 혼합물을 형성한다. 액체 혼합물을 한동안 중합을 위한 고온 환경에 놓는다. 다음으로, 분리 및 건조 공정을 실행하여 입자를 얻는다. 얻은 입자를 Ti02 분말(R102, DuPont) 및 전하 조절제(Bontron E84, Orient)로, 건조 코팅 과정에 의해 코팅하여, 약 3.0 ㎛의 입자 크기 또는 지름(D50) 및 -26μC/g의 전하 밀도(21OHS-3, Trek)를 가지는 백색 표면을 가지는 코팅 입자를 얻는다. 그러고 나서 백색 입자를 물에 분산시켜 분산액을 형성한다. 다음으로, 퍼플루오로데실 아크릴레이트(perfluorodecyl acrylate)(Alfa-Aesar) 및 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate)(Acros)를 분산액에 추가하여 백색 입자의 표면에 표면 중합을 실행하고, 이는 제1 유형 입자에 대응한다.
또한, 아크릴레이트 수지(CM 205, ChiMei), 전하 조절제(Bontron N07, Orient) 및 카본 블랙(Nexon 600, Evonik)을 이축 압출기(twin screw extruder)(MPV 2015, APV)에 넣어 복합 수지를 만들고 나서 분쇄하여(LJ3, NPK) 약 2-6 ㎛의 입자 크기(D50)를 가지는 흑색 입자를 얻는다.
백색과 흑색 안료 입자를 디스플레이 셀에 충전한다. 입자가 충전된 디스플레이 셀을, 잉크 제트 프린팅(printing)에 의해, 전하 조절제(Bontron P51, Orient) 및 에탄올/테트라하이드로퓨란으로 형성된 용액으로 충전하고, 남은 용액을 셀에서 가열과정에 의해 제거하여, 셀에 반대 극성의 하전된 흑백 입자의 형성 및 충전을 완료한다.
실시예 6
폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone)(Sigma-Aldrich), 아조비스(2-메틸-부틸로니트릴(azobis(2-methyl-butyronitrile))(TCI), 3-설포프로필 메타크릴레이트 나트륨 염(3-Sulfopropyl methacrylate potassium salt)(Sigma-Aldrich), 디비닐벤젠(divinylbenzene)(Sigma-Aldrich) 및 스틸렌(Acros)을 에탄올에 첨가하고 완전히 용해시켜 액체 혼합물을 형성한 후, 중합을 위한 고온 환경에 한동안 놓는다. 그러고 나서, 분리 및 건조 공정을 실행하여 입자를 얻는다. 얻은 입자를 Ti02 분말(R102, DuPont) 및 전하 조절제(Bontron E84, Orient)로, 건조 코팅 과정에 의해 코팅하여, 약 3.0㎛의 입자 크기(D50) 및 -40μC/g의 전하 밀도(21OHS-3, Trek)를 가지는 백색 입자를 얻는다. 그러고 나서, 백색 입자를 물에 분산시켜 분산액을 형성한다. 다음으로, 퍼플루오로데실 아크릴레이트(perfluorodecyl acrylate) (Alfa-Aesar) 및 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate)(Acros)를 분산액에 추가하여 백색 입자의 표면에 표면 중합을 실행하며, 이는 제1 유형 입자에 대응한다.
또한, 아크릴레이트 수지(CM 205, ChiMei), 전하 조절제(Bontron N07, Orient) 및 카본 블랙(Nexon 600, Evonik)을 이축 압출기(twin screw extruder)(MPV 2015, APV)에 추가하여 복합 수지를 만들고 나서, 분쇄하여(LJ3, NPK) 약 3-8 ㎛의 입자 크기(D50) 및 15μC/g의 전하 밀도(21OHS-3, Trek)를 가지는 흑색 입자를 얻는다.
백색과 흑색 안료 입자를 디스플레이 셀에 충전한다. 입자가 충전된 디스플레이 셀을, 잉크 제트 프린팅(printing)에 의해, 전하 조절제(Bontron P51, Orient) 및 에탄올/테트라하이드로퓨란으로 형성된 용액으로 충전하고, 가열 과정에 의해 남은 용액을 셀에서 제거하고, 그로 인하여 반대 극성의 하전된 흑백 입자의 형성 및 셀에의 충전을 완료한다.
실시예 7
폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone)(Sigma-Aldrich), 아조비스(2-메틸-부틸로니트릴(azobis(2-methyl-butyronitrile))(TCI), 2-카르복시에틸 메타크릴레이트(2-carboxyethyl methacrylate)(Sigma-Aldrich), 디비닐벤젠(divinylbenzene)(Sigma-Aldrich) 및 스틸렌(Acros)을 에탄올에 추가하고 완전히 용해시켜 액체 혼합물을 형성하고 나서, 중합을 위한 고온 환경에서 한동안 놓는다. 다음으로, 분리 및 건조 공정을 실행하여 입자를 얻는다. 얻은 입자는 Ti02 분말(R102, DuPont) 및 전하 조절제(Bontron E84, Orient)로, 건조 코팅 과정에 의해 코팅하여 약 3.0 ㎛의 입자 크기(D50)를 가지는 백색 입자를 얻는다. 백색 입자를 물에 분산시켜 제1 분산액을 형성한다. 다음으로, 퍼플루오로데실 아크릴레이트(perfluorodecyl acrylate)(Alfa-Aesar) 및 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate)(Acros)를 제1 분산액에 추가하고 백색 입자의 표면에 표면 중합을 실행하며, 이는 제1 유형 입자에 대응한다.
게다가, 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone)(Sigma-Aldrich), 아조비스(2-메틸-부틸로니트릴(azobis(2-methyl-butyronitrile))(TCI), 스틸렌(Acros), 전하 조절제(Bontron N07, Orient), 및 카본 블랙(Nexon 600, Evonik)을 특정량의 에탄올에 추가하고 균질하게 혼합하여 액체 혼합물을 형성하고 나서, 약 24 시간 동안 중합을 위한 고온 환경에 놓는다. 다음으로, 분리 및 건조 공정을 실행하여 약 4.0 ㎛의 입자 지름(D50) 및 약 1μC/g의 전하 밀도(21OHS-3, Trek)를 가지는 흑색 입자를 얻는다. 흑색 입자를 물에 분산시켜 제2 분산액을 형성한다. 다음으로, 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate)(TCI) 및 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate)(Acros)를 제2 분산액에 추가하고 흑색 입자의 표면에 표면 중합을 실행하며, 이는 제2 유형 입자에 대응한다.
백색과 흑색 입자를 혼합하여 입자 혼합물을 형성하고, 디스플레이 셀에 충전한다. 그러고 나서, N-트리메톡시실릴프로필-N,N,N-트리메틸암모늄 클로라이드(N-trimethoxysilylpropyl-N,N,N-trimethylammonium chloride)(Sigma-Aldrich) 용액을 잉크 제트 프린팅(printing)에 의해 디스플레이 셀에 충전한다. 셀에 남은 용액을 예를 들면 가열해서, 제거하여, 반대 극성의 하전된 흑백 입자의 형성 및 셀에의 충전을 완료한다.
실시예 8
폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone)(Sigma-Aldrich), 아조비스(2-메틸-부틸로니트릴(azobis(2-methyl-butyronitrile))(TCI), 4-비닐 벤조닉산(4-vinyl benzonic acid)(Sigma-Aldrich) 및 스틸렌(Acros)을 에탄올에 추가하여 완전히 용해시켜 액체 혼합물을 형성하고, 중합을 위한 고온 환경에서 한동안 놓는다. 다음으로, 분리 및 건조 공정을 실행하여 입자를 얻는다. 얻은 입자는 Ti02 분말(R102, DuPont) 및 전하 조절제(Bontron E84, Orient)로, 건조 코팅 과정에 의해 코팅하여, 약 3.0 ㎛의 입자 크기(D50) 및 -26μC/g의 전하 밀도(21OHS-3, Trek)를 가지는 백색 입자를 얻는다. 백색 입자를 물에 분산시켜서 제1 분산액을 형성한다. 다음으로, 퍼플루오로데실 아크릴레이트(perfluorodecyl acrylate)(Alfa-Aesar) 및 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate)(Acros)를 제1 분산액에 추가하고 백색 입자의 표면에 표면 중합을 실행하며, 이는 제1 유형 입자에 대응한다.
또한 아크릴 수지(CM 205, ChiMei), 전하 조절제(Bontron NO7, Orient) 및 카본 블랙(Nexon 600, Evonik)을 이축 압출기(twin screw extruder)(MPV 2015, APV)에 추가해서 복합 수지를 만들고 나서 분쇄하여(LJ3, NPK), 약 3-8 ㎛의 입자 크기(D50) 및 15μC/g의 전하 밀도(21OHS-3, Trek)를 가지는 흑색 입자를 얻는다. 흑색 입자를 물에 분산시켜 제2 분산액을 형성한다. 다음으로, 2-카르복시에틸 메타크릴레이트(2-carboxyethyl methacrylate)(Sigma-Aldrich) 및 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate)(Acros)를 제2 분산액에 추가하고 흑색 입자의 표면에 표면 중합을 실행하며, 이는 제2 유형 입자에 대응한다.
백색과 흑색 안료 입자를 디스플레이 셀에 충전된다. 입자가 충전된 디스플레이 셀을 잉크 제트 프린팅(printing)에 의해 티오닐 클로라이드 및 N, N-디메틸에틸렌 디아민(N, N-dimethylethylene diamine)(Sigma-Aldrich)으로 형성된 용액으로 충전하고, 가열 과정으로 셀에 남은 용액을 제거하여, 반대 극성의 하전된 흑백 입자의 형성 및 셀에의 충전을 완료한다.
실시예 9
스틸렌 수지(PG383, ChiMei), 전하 조절제(Bontron E84, Orient) 및 Ti02 분말(R102, DuPont)를 이축 압출기(twin screw extruder)(MPV 2015, APV)에 넣고 복합 수지를 만들고 나서, 분쇄하여 (LJ3, NPK), 약 4-7 ㎛의 입자 크기(D50) 및 약 -80μC/g의 전하 밀도(21OHS-3, Trek)를 가지는 백색 입자를 얻는다. 백색 입자를 물에 분산시켜 분산액을 형성한다. 다음으로, 퍼플루오로데실 아크릴레이트(perfluorodecyl acrylate)(Alfa-Aesar) 및 칼륨 퍼설페이트(potassium persulfate)(Acros)을 분산액에 추가하여 백색 입자의 표면에 표면 중합을 실행하며, 이는 제1 유형 입자에 대응한다.
또한 아크릴레이트 수지(CM 205, ChiMei), 폴리(아크릴산)(Sigma-Aldrich) 및 카본 블랙(Nexon 600, Evonik)를 이축 압출기(twin screw extruder)(MPV 2015, APV)에 추가하여 복합 수지를 만들고 나서 분쇄하여(LJ3, NPK) 약 2-6 ㎛의 입자 크기(D50)를 가지는 흑색 입자를 얻는다.
백색과 흑색 안료 입자를 디스플레이 셀에 충전된다. 입자가 충전된 디스플레이 셀을 잉크 제트 프린팅(printing), 티오닐 클로라이드 및 N,N-디메틸에틸렌 디아민(Sigma-Aldrich)으로 형성된 용액으로 충전하고, 셀에 남은 용액을 가열 과정에 의해 제거하며, 그로 인하여 반대 극성의 하전된 흑백 입자의 형성 및 셀에의 충전을 완료한다.
간단하게, 다른 것 중에서, 본 발명은 변환가능한 PBD 제조의 간단하지만 효과적인 방법을 언급한다. 본 발명에 따르면, 두 대조색의 다른 안료 입자의 표면 구조의 변경을 통해, 고밀도 전하를 나르는 제1 색의 안료 입자 표면은 비습윤성 및 화학적 불활성(chemical inertness)을 가지도록 형성되고, 반면 전하를 나르지 않거나 저밀도 전하를 나르는 제2 색의 안료 입자의 표면은 습윤성 및 반응 선택도(reaction selectivity) 및 빠른 응답성을 가지는 작용기(functional group)를 가지도록 형성된다. 셀에 그런 두 대조색의 안료 입자를 충전한 후, 제2 색을 가지는 안료 입자는 셀에서의 화학 반응 또는 물리적 흡착을 통해 전하 조절제와 상호 작용해서 고밀도의 전하를 가지도록 하전된다. 따라서, 입자를 충전하는 동안 정전기 인력(electrostatic attraction)에 의하여 생성된 입자 응집을 방지하고, 이는 셀에 두 대조색의 안료 입자를 균일하게 충전하게 하며, 그로 인하여 제조공정을 효과적으로 간단하게 하고, 수율을 증가시키고 비용을 삭감한다.
본 발명의 대표적인 구체예의 앞의 묘사는 설명 및 묘사의 목적을 위해서만 제공되고 본 발명을 완전하게 또는 개시된 정확한 형태로 제한하는 것으로 예정되지 않는다. 상기 가르침에 비추어 많은 수정 및 변이가 가능하다.
구체예는 기술분야의 숙련자가 본 발명 및 다양한 구체예를 이용하여 활성화할 수 있도록 본 발명의 원리 및 그들의 실제 적용분야를 설명하기 위해 선택되고 기술되며, 특정한 사용에 적합하게 다양하게 변형될 수 있다. 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않고 기술분야의 숙련자에게 다른 구체예가 명백하게 될 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 이전의 기술 및 대표적인 구체예보다 첨부된 청구항에 의해 명백하게 정의된다.

Claims (14)

  1. 매트릭스 형태로 공간에 배열된 복수의 셀을 가지는 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법으로서,
    각 셀에 제1 전하 극성의 전하를 운반하는 복수의 제1 유형 입자 및 복수의 제2 유형 입자를 충전하는 단계; 및
    각 셀에 상기 제1 전하 극성과 반대인 제2 전하 극성을 가지는 전하 조절제를 포함하는 용액을 충전하는 단계를 포함하며, 상기 전하 조절제는 상기 복수의 제2 유형 입자에 실질적으로 선택적인 흡착성(adsorbability) 또는 피흡수성(absorbability)을 가져서, 적어도 일부의 복수의 제2 유형 입자가 각 셀에서 제2 전하 극성으로 하전되는 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 유형 입자 및 상기 복수의 제2 유형 입자가 미리 혼합되고 각 셀에 충전되는 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 유형 입자 및 상기 복수의 제2 유형 입자가 각 셀에 연속적으로 충전되는 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    각 셀은 격실(compartment), 마이크로컵(microcup), 마이크로격자(microgrid), 또는 파티션(partition) 구조를 포함하는 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 유형 입자의 표면은 상기 전하 조절제와 상호작용 또는 반응할 수 있는 작용기(functional group)를 포함하는 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
  6. 제2항에 있어서,
    혼합 이전에, 상기 복수의 제2 유형 입자는 실질적으로 전기적으로 중성인 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 유형 입자는 제1 전하 극성의 전하를 나르며 상기 복수의 제1 유형 입자보다 실질적으로 낮은 전하 밀도를 가지는 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 유형 입자는 제2 전하 극성의 전하를 나르고 복수의 제1 유형 입자보다 실질적으로 낮은 전하 밀도를 가지는 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전하 조절제는 이온 분자 또는 이온 모노머를 포함하는 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    용액을 충전하는 단계에 이어서, 상기 복수의 제2 유형 입자는 상기 복수의 제1 유형 입자와 실질적으로 동일한 전하 밀도를 가지는 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 유형 입자 및 상기 복수의 제2 유형 입자는 대조색의 입자인 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    각 셀로 용액을 충전하는 단계는 프린팅(printing), 코팅, 주물(casting), 증착, 함침(impregnation), 살포, 또는 그들의 조합으로 실행되는 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    각 셀에 남아 있는 용액을 제거하는 단계를 더 포함하는 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    용액을 충전하는 단계에 이어서 각 셀을 밀봉하는 단계를 더 포함하는 변환가능한 입자-기반 디스플레이의 제조방법.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI498655B (zh) * 2011-10-07 2015-09-01 Delta Electronics Inc 顆粒型顯示器用的耐熱顆粒、其製造方法及可切換式顆粒型顯示器
TWI477875B (zh) * 2012-01-03 2015-03-21 Delta Electronics Inc 可切換式顆粒型顯示器的製造方法
US8976349B2 (en) * 2012-03-30 2015-03-10 Delta Electronics, Inc. Method of manufacturing particle-based image display
WO2014198373A1 (en) 2013-06-12 2014-12-18 Merck Patent Gmbh Particles for electrophoretic displays
EP3008096B1 (en) * 2013-06-12 2019-06-26 Merck Patent GmbH Particles for electrophoretic displays

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1176797A (en) 1966-07-15 1970-01-07 Ici Ltd Water-insoluble Monoazo Dyestuffs
US3770719A (en) 1967-12-07 1973-11-06 Eastman Kodak Co 2-amino-4-(azoyl)-azo-thiazole compounds and quaternary derivative thereof
US3816391A (en) 1971-12-01 1974-06-11 Eastman Kodak Co 2-amino-4-aryl-5-(2-cyano-4,6-dinitro-phenylazo)thiazole compounds
DE2433229C3 (de) 1974-07-11 1979-06-07 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur Herstellung von Tbiazolazoverbindungen
DE2640542A1 (de) 1976-09-09 1978-03-23 Basf Ag Azofarbstoffe
DE2801951A1 (de) 1978-01-18 1979-07-19 Basf Ag Azofarbstoffe
US6919003B2 (en) * 2000-03-23 2005-07-19 Canon Kabushiki Kaisha Apparatus and process for producing electrophoretic device
US7525719B2 (en) * 2001-09-19 2009-04-28 Bridgestone Corporation Particles and device for displaying image
JP4207421B2 (ja) * 2001-11-30 2009-01-14 セイコーエプソン株式会社 表示体の製造方法及び電子機器の製造方法
JP2003255404A (ja) * 2001-12-27 2003-09-10 Bridgestone Corp 画像表示用粒子および装置
US6876143B2 (en) * 2002-11-19 2005-04-05 John James Daniels Organic light active devices and methods for fabricating the same
US6950220B2 (en) * 2002-03-18 2005-09-27 E Ink Corporation Electro-optic displays, and methods for driving same
US7495819B2 (en) 2002-12-17 2009-02-24 Bridgestone Corporation Method of manufacturing image display panel, method of manufacturing image display device, and image display device
US7430073B2 (en) 2006-05-19 2008-09-30 Xerox Corporation Electrophoretic display device and method of displaying image
US7433113B2 (en) * 2006-05-19 2008-10-07 Xerox Corporation Electrophoretic display medium and device
JPWO2011058725A1 (ja) * 2009-11-10 2013-03-28 パナソニック株式会社 表示装置及びその製造方法
US8708764B2 (en) * 2011-06-24 2014-04-29 Delta Electronics Inc. Switchable color particle-based display and method of manufacturing same

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