KR20160134591A - 반사형 표시 장치 - Google Patents

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KR20160134591A
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김주호
이동진
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 반사형 표시 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 서로 이격되어 배치되고 그 사이에 전기장이 형성될 수 있는 제 1전극 및 제 2전극과 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하는 유색 유체와 서로 다른 색상을 가지며 상기 전기장에 의해 이동되는 입자들을 포함하고 상기 유색 유체는 상기 입자들의 색상과 다른 색상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 경우 문턱전압 또는 응답시간을 다르게 설정한 입자들을 이용하여 다양한 칼러를 표시할 수 있어 종래 기술과 다르게 특정 전기장을 선택적으로 인가하는데 필요한 별도의 구동 수단을 구비할 필요가 없어 보다 간단하게 반사형 표시 장치를 제작할 수 있는 효과가 존재한다.
또한, 다양한 컬러를 구현하기 위하여 종래 기술과 같이 컬러 필터를 사용할 필요가 없어 제조비용을 절감하고 색 재현성을 높일 수 있게 되는 효과가 존재한다.

Description

반사형 표시 장치{REFLECTIVE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 반사형 표시 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 전하와 색깔을 갖는 입자 및 유색 유체를 이용하여 색깔을 표현하는 반서형 표시 장치 기술에 관한 발명이다.
반사형 표시 장치는 야외에서의 우수한 시인성, 뛰어난 저전력 특성 등의 장점을 보유하고 있기 때문에 전자책, 모바일 디스플레이, 옥외 디스플레이 등의 다양한 분야에서 광범위하게 사용되고 있다.
반사형 표시 장치의 대표적인 기술 중의 하나로, 대전된 입자를 유전체에 분산시킨 상태에서 전기영동의 원리를 이용하여 대전된 입자의 위치를 조절함으로써 정보를 표시하는 전기영동 디스플레이(EPD: Electrophoretic Display) 기술을 예로 들 수 있다.
그러나, 기존의 전기영동 디스플레이는 인가되는 전기장의 세기가 증가함에 따라서 입자가 움직이는 정도가 선형적으로 증가하기 때문에, 기존의 전기영동 디스플레이를 수동 배열(passive array) 방식으로 구동하기 어렵고 박막 필름 트랜지스터(TFT)가 적용된 능동 배열(active array) 방식으로 구동하거나 각각의 전극을 개별적으로 구동하는 세그먼트(segment) 방식으로 구동할 수 밖에 없다는 한계를 가지고 있다.
한편, 전기영동 디스플레이는 입자의 이동에 사용되는 매개체에 따라 입자들이 이동하는 공기 중에서 이동하는 건식 방식과 입자들이 이동하는 유체 내에서 이동하는 습식 방식으로 구분될 수 있다. 또한, 전기영동 디스플레이에서 컬러를 구현하기 위한 기술로는 컬러 필터를 이용하는 방식, 컬러 입자 또는 컬러 유체를 이용하는 방식 등을 예로 들 수 있는데 이중 컬러 필터를 이용하는 방식의 경우에 색 재현성이 떨어지고 제조 비용이 증가하는 문제점이 있으며, 컬러 입자 또는 컬러 유체를 이용하는 경우에는 컬러 입자나 컬러 유체를 선택적으로 주입할 수 있는 정밀한 컬러 어드레싱(Addressing)기술이 요구된다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 반사형 표시 장치는 각 캡슐 내의 입자를 독립적으로 구동하기 위해서 캡슐마다 독립적으로 구동될 수 있는 하부 전극이 마련되어야 하고, 서로 대응되는 캡슐과 하부 전극이 정확하게 어드레싱(Addressing)되어야 하기 때문에 반사형 표시 장치를 제조하기 위한 공정이 복잡해지는 문제가 있다.
또한, 종래 TFT 패널을 경우, 적용되는 기본 기판의 종류에 따라 슈율 및 특성의 편차가 커서 제조에 어려움이 있으며 미세한 먼지에 의해 제품이 쉽게 고장이 나는 문제가 있었다. 또한 패널 구조의 각 화소를 제어하기 위한 하나의 배선이 손상되어도 그 라인에 해당하는 모든 화소들이 작동이 되지 않는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 종래 반사형 표시 장치가 가지고 있는 문제점을 보완하기 위해 고안된 발명으로서, 서로 다른 극성과 색상을 지닌 2 종류 이상의 입자들 및 상기 입자들과 다른 색상을 갖는 유색 유체를 이용한 반사형 표시장치를 구현하여 제조 과정을 보다 단순화하고 다양한 컬러를 표현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 표시장치는 서로 이격되어 배치되고 그 사이에 전기장이 형성될 수 있는 제 1전극 및 제 2전극과 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하는 유색 유체와 서로 다른 색상을 가지며 상기 전기장에 의해 이동되는 입자들을 포함하고 상기 유색 유체는 상기 입자들의 색상과 다른 색상을 가질 수 있다.
또한, 상기 입자들은 미리 정해진 시간 이상으로 상기 전기장이 형성되는 경우에 이동할 수 있다.
또한, 상기 입자들의 미리 정해진 시간은 각각 서로 다를 수 있다.
또한, 상기 입자들은 미리 정해진 크기 이상으로 상기 전기장이 형성되는 경우에 이동할 수 있다.
또한, 상기 입자들의 미리 정해진 크기는 서로 다를 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반사형 표시장치는 서로 이격되어 배치되고 그 사이에 전기장이 형성될 수 있는 제 1전극 및 제 2전극과 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하는 유체와 서로 다른 색상을 가지며 상기 전기장에 의해 이동되는 입자들을 포함하고 상기 유체는 상기 입자들과 다른 색상을 가지며, 상기 전기장에 의해 이동되지 않는 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유체는 상기 물질의 색상에 대응되는 색상을 가질 수 있다.
또한, 상기 물질은 상기 입자들의 이동이 있는 경우 상기 입자들의 이동 경로에 따라 수동적으로 위치 및 배열이 변화될 수 있다.
또한, 상기 물질은 광결정, 비드(Bead), 칼라 캡슐(Color Capsule) 또는 칼라 입자(Color Particle) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 입자들은, 미리 정해진 시간 이상으로 상기 전기장이 형성되는 경우에 이동할 수 있다.
또한, 상기 입자들의 미리 정해진 시간은 각각 서로 다를 수 있다.
또한, 상기 입자들은, 미리 정해진 크기 이상으로 상기 전기장이 형성되는 경우에 이동할 수 있다.
또한, 상기 입자들의 미리 정해진 크기는 각각 서로 다를 수 있다.
또한, 상기 물질은 모든 빛을 반사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 표시장치는 서로 이격되어 배치되고 그 사이에 전기장이 형성될 수 있는 제 1전극 및 제 2전극과 상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하는 유체와 상기 전기장에 의해 서로 다른 방향으로 이동되는 입자들과 상기 제 2전극 외측에 위치하는 하부기판을 포함하고 상기 제 2전극에는 상기 하부기판의 일부가 노출되도록 개구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부기판은 상기 입자들과 서로 다른 색상을 가질 수 있다.
또한, 상기 노출된 하부기판은 전극, 절연층 또는 컬러 시트(Sheet) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 입자들은 미리 정해진 시간 이상으로 상기 전기장이 형성되는 경우에 이동할 수 있다.
또한, 상기 입자들의 미리 정해진 시간은 각각 서로 다를 수 있다.
또한, 상기 입자들은 미리 정해진 크기 이상으로 상기 전기장이 형성되는 경우에 이동할 수 있다.
또한, 상기 입자들의 미리 정해진 크기는 각각 서로 다를 수 있다.
또한, 상기 입자들이 상기 유체내에 안정적으로 분산된 상태를 유지하기 위해 격벽으로 형성된 셀 또는 캡슐을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 특정 전기장을 선택적으로 인가하는 데에 필요한 TFT(Thin Film Transistor)와 같은 구동 수단 또는 복수의 컬러를 선택적으로 표시하기 위한 전극 패턴을 형성할 필요 없이, 전압문턱 및 응답시간을 제어하여 여러 종류의 입자를 독립적으로 구동시킬 수 있다.
따라서, 별도의 구동 수단 없이 광 투과도를 조절하고 다양한 컬러를 표시할 수 있으며, 소비 전력을 낮출 수 있고 장치의 내구성을 증대시킬 수 있다.
또한, 작은 문턱전압의 편차를 가지는 입자와 응답시간의 편차를 가지는 입자를 조합함으로써, 작은 전압 차에 의해서도 응답시간의 차이로 입자를 제어할 수 있으며, 허용된 구동전압 범위 내에서 표시할 수 있는 컬러 수를 증가시킬 수 있고 표시할 수 있는 계조수(Gray Level) 또한 증가시킬 수 있는 효과가 존재한다.
또한, 본 발명에 의하면, 서로 다른 컬러를 나타낼 수 있는 단위 셀(예를 들면, 캡슐, 뱅크, 격벽 등)을 특정 패턴에 따라 정밀하게 배열시킬 필요 없이, 서로 다른 컬러를 나타낼 수 있는 단위 셀의 혼합 비율만을 조절하여 구동 전극 사이에 한꺼번에 주입시키는 매우 단순한 제조 공정만으로도 다양한 컬러를 표시할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 다양한 컬러를 구현하기 위하여 컬러 필터를 사용할 필요가 없으므로 제조비용을 절감하고 색 재현성을 높일 수 있게 되는 효과가 존재한다.
또한, 본 발명에 의하면, 인접하는 단위 셀들이 서로에게 서브 셀(sub cell)로서의 역할을 수행할 수 있으므로, 단위 셀 내부에서의 또는 서로 다른 단위 셀 간의 혼색을 막기 위한 별개의 블랙 매트릭스(black matrix)를 구비할 필요가 없게 되는 효과가 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 반사형 표시장치에 있어서, 형성된 전기장의 세기에 따라 외부로 표출되는 색상이 달라지는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 따른 반사형 표시장치에 있어서, 형성된 전기장의 시간에 따라 외부로 표출되는 색상이 달라지는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반사형 표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 따른 반사형 표시장치에 있어서, 형성된 전기장의 세기에 따라 외부로 표출되는 색상이 달라지는 모습을 나타낸 도면이다.
도 6는 도 4에 따른 반사형 표시장치에 있어서, 형성된 전기장의 시간에 따라 외부로 표출되는 색상이 달라지는 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반사형 표사장치에 있어서, 형성된 전기장의 세기에 따라 외부로 표출되는 색상이 달라지는 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반사형 표사장치에 있어서, 형성된 전기장의 시간에 따라 외부로 표출되는 색상이 달라지는 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반사형 표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에 따른 반사형 표시장치에 있어서, 형성된 전기장의 세기에 따라 외부로 표출되는 색상이 달라지는 모습을 나타낸 도면이다.
도 11은 도 9에 따른 반사형 표시장치에 있어서, 형성된 전기장의 시간에 따라 외부로 표출되는 색상이 달라지는 모습을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 효과를 설명한 그래프를 도시한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원 시점에 있어서 본 명세서의 실시 예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 반사형 표시장치(100)는 서로 이격되어 배치되고 그 사이에 전기장이 형성될 수 있는 제 1전극(110) 및 제 2전극(120)과 상기 제 1전극(110) 및 제 2전극(120) 사이에 위치하는 유색 유체(130) 및 서로 다른 색상을 가지며 상기 형성되는 전기장에 의해 이동되는 입자들(140,150)을 포함할 수 있다.
도 1을 포함한 다른 도면의 경우 설명의 편의를 위해 입자의 종류를 2종류 내지 3종류로 한정하여 표현하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 특징이 적용될 수 있으면 더 많은 종류의 입자를 갖는 반사형 표시장치도 본 발명의 범위에 포함 될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 입자들(140,150)은 서로 다른 극성과 색상을 가질 수 있다. 따라서, 전기장이 인가되는 경우 본 발명의 입자들(140,150)은 서로 다른 방향으로 이동되고 이에 따라 외부로 표현되는 색상이 달라질 수 있다.
예를 들어, 도 1의 반사형 표시 장치에서 전기장의 방향이 아래로 향한다면 (+)전하를 갖는 입자는 아래 방향, 즉 제 2전극 방향으로 이동될 것이며, (-)전하를 갖는 입자는 위 방향, 즉 제 1전극 방향으로 이동될 것이다. 따라서, 이러한 경우 반사형 표시장치에서 외부로 표현되는 색상은 제 1전극 방향으로 이동된 입자의 색상에 의해 결정될 수 있다.
이하 도 2와 도 3을 통하여 도 1에 도시된 반사형 표시장치의 특징 및 효과에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 도 1에 도시된 반사형 표시장치에 인가되는 전압에 따라 표현되는 색상이 다름을 나타낸 도면으로서, 도 2의 (a)는 제 1입자(140)가 가지고 있는 문턱전압보다 큰 전압이 인가된 경우를, 도 2의 (b)는 제 2입자(150)가 가지고 있는 문턱전압보다 큰 전압이 인가된 경우를, 도 2의 (c)는 제 1입자(140) 및 제 2입자(150)의 문턱전압보다 낮은 전압이 인가된 경우를 나타낸 도면이다.
문턱전압이란, 입자가 전기장에 의해 이동될 수 있는 최소 전압의 크기를 말하는 것으로써, 문턱전압보다 낮은 전압이 인가된 경우 입자들은 이동하지 않지만 문턱전압보다 큰 전압이 인간된 경우 입자들은 이동할 수 있다.
문턱 전압은 각 입자가 가지고 있는 고유한 특성에 의해 정해질 수 있으며 도 2에 표현된 제 1입자(140)와 제 2입자(150)의 극성은 서로 다르며 이들의 문턱전압 값 또한 서로 다를 수 있다.
다만, 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 관용적으로 쓰이는 문턱전압이라는 표현을 사용하였으나, 상기 표현은 더 넓은 범위로 미리 설정된 전압이라는 표현으로 사용될 수 있다.
즉, 본 발명에서의 입자들은 입자들이 가지고 있는 고유의 문턱 전압보다 큰 전압이 인가된 경우 이동할 수 있으며, 사용자가 미리 설정한 전압 이상의 전압이 인가되는 경우에 입자들이 이동하도록 할 수 있다. 이러한 경우 입자의 고유한 특성이 아닌 사용자가 원하는 상황에 맞추어 입자들이 이동하게 할 수 있어 보다 쉽고 다양하게 색상이 표현될 수 있다.
도 2의 (a)는 제 1입자(140)가 가지고 있는 문턱전압보다 큰 전압이 제 1 입자(140)가 상부로 이동할 수 있는 방향으로 인가된 경우를 나타낸 도면이다.
이러한 경우 전기장에 따라 제 1입자(140)는 상부 방향으로 이동하며 제 2입자(150)는 하부 방향으로 이동할 수 있다. 그리고 외부로 표현되는 색상은 상부에 위치한 입자에 의해 결정되므로 이러한 경우 제 1입자(140)가 가지고 있는 고유한 색상(160)이 외부로 표현될 수 있다.
도 2의 (b)는 제 2입자(150)가 가지고 있는 문턱전압보다 큰 전압이 제 2입자(150)가 상부로 이동할 수 있는 방향으로 인가된 경우를 나타낸 도면이다.
이러한 경우 전기장의 방향이 도2 (a)와 반대 방향이므로 제 1입자(140)는 하부 방향으로 이동하며 제 2입자(150)는 상부 방향으로 이동할 수 있다. 그리고 외부로 표현되는 색상은 상부에 위치한 입자에 의해 결정되므로 이러한 경우 제 2입자(150)가 가지고 있는 고유한 색상(160)이 외부로 표현될 수 있다.
도 3의 (c)는 제 1입자(140) 및 제 2입자(150)의 문턱전압보다 낮은 전압이 인가된 경우로서, 이러한 경우 인가된 전압은 제 1입자(140) 및 제 2입자(150)의 문턱전압보다 낮은 경우이므로 입자들은 움직이지 않는다. 따라서, 이러한 경우 외부로 표현되는 색상은 제 1입자(140) 및 제 2입자(150)의 색상과 다른 색상을 갖고 있는 유체(130)의 색상이 외부로 표현될 수 있다.
또한, 본 발명은 반사형 표시장치 내부에 존재하는 입자들의 문턱전압을 혹은 입자들이 이동할 수 있는 미리 설정된 전압을 입자들마다 서로 다르게 조절하여 제조할 수 있다. 이러한 경우 동일한 전극에 의하여 형성되는 전기장의 세기만을 조절하여도 다양한 색상을 외부로 쉽게 표현할 수 있는 효과가 존재한다.
도 3은 도 1에 도시된 반사형 표시장치(100)에 인가되는 전압에 따라 표현되는 색상이 다름을 나타낸 도면으로서, 도 3의 (a)는 제 1입자(140)가 가지고 있는 응답시간보다 긴 시간 동안 전압이 인가된 경우를, 도 3의 (b)는 제 2입자(150)가 가지고 있는 응답시간보다 긴 시간 동안 전압이 인가된 경우를, 도 3의 (c)는 제 1입자(140) 및 제 2입자(150)의 응답시간보다 짧은 시간 동안 전압이 인가된 경우를 나타낸 도면이다.
응답시간이란, 입자가 이동되기 위해 인가되는 전기장의 최소 시간을 말하는 것으로써, 응답시간보다 적은 시간 동안 전압이 인가된 경우 입자들은 이동하지 않지만 응답시간보다 긴 시간 동안 전압이 인가된 경우 입자들은 이동할 수 있다. 응답시간은 각 입자가 가지고 있는 고유한 특성에 의해 정해질 수 있으며 도 3에 표현된 제 1입자(140)와 제 2입자(150)의 극성은 서로 다르며 이들의 응답시간 또한 서로 다를 수 있다.
다만, 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 관용적으로 쓰이는 응답시간이라는 표현을 사용하였으나, 상기 표현은 더 넓은 범위로 미리 설정된 시간이라는 표현으로 사용될 수 있다.
즉, 본 발명에서의 입자들은 입자들이 가지고 있는 고유의 응답시간보다 긴 시간 동안 전압이 인가된 경우 이동할 수 있으나, 사용자가 미리 설정한 시간 이상으로 전압이 인가되는 경우에 입자들이 이동하도록 할 수 있다. 이러한 경우 사용자가 원하는 상황에 맞추어 입자들이 이동하게 할 수 있어 보다 쉽고 다양하게 색상이 표현할 수 있다는 장점이 존재한다.
도 3을 참조하면, 도 3의 (a)는 제 1입자(140)가 가지고 있는 응답시간보다 긴 시간 동안 제 1입자(140)가 상부방향으로 이동할 수 있는 방향으로 전압이 인가된 경우를 나타낸 도면이다.
이러한 경우 전기장에 따라 제 1입자(140)는 상부 방향으로 이동하며 제 2입자(150)는 하부 방향으로 이동할 수 있다. 그리고 외부로 표현되는 색상은 상부에 위치한 입자의 색상에 따라 결정되므로 이러한 경우 제 1입자(140)가 가지고 있는 고유한 색상(160)이 외부로 표현될 수 있다.
도 3의 (b)는 제 2입자(150)가 가지고 있는 응답시간보다 긴 시간 동안 제 2입자(150)가 상부방향으로 이동할 수 있는 방향으로 전압이 인가된 경우를 나타낸 도면이다.
이러한 경우 전기장의 방향이 도3 (a)와 반대 방향이므로 제 1입자(140)는 하부 방향으로 이동하며 제 2입자(150)는 상부 방향으로 이동할 수 있다. 그리고 외부로 표현되는 색상은 상부에 위치한 입자의 색상에 따라 결정되므로 이러한 경우 제 2입자(150)가 가지고 있는 고유한 색상(160)이 외부로 표현될 수 있다.
도 3의 (c)는 제 1입자(140) 및 제 2입자(150)의 응답시간보다 낮은 전압이 인가된 경우를 나타낸 도면이다. 이러한 경우 전압이 인가된 시간은 제 1입자(140) 및 제 2입자(150)의 응답시간보다 짧은 경우이므로 입자들은 움직이지 않는다. 따라서, 이러한 경우 외부로 표현되는 색상은 제 1입자(140) 및 제 2입자(150)의 색상도 아닌 유체(130)의 색상이 외부로 표현될 수 있다.
또한, 본 발명은 반사형 표시장치 내부에 존재하는 입자들의 응답시간 혹은 입자들을 이동하게 할 수 있는 미리 설정된 시간을 입자들마다 서로 다르게 조절하여 제조할 수 있다.
본 발명에서 문턱전압 또는 응답시간을 조절하기 위한 방법으로서, 입자들(140,150)의 표면 전하, 제타 전위, 유전 상수, 비중, 밀도, 크기, 모양 및 구조, 입자가 분산된 유체(130)의 유전상수, 점도 및 비중, 입자가 분산된 유체(130) 내에 첨가되는 첨가제, 입자 및 유체(130)에 전기장을 인가하는 전극(100,120)의 전극 패턴, 전극 간격, 전극 크기 및 전극 재료, 전극에 의하여 입자에 실질적으로 가해지는 전기장 등을 조절할 수 있다.
다른 예를 들면, 입자들(140,150)이 분산되는 유체가 전기장에 따라 유전율이 급격하게 증가하거나 감소하는 강유전체(ferroelectric) 또는 반강유전체(antiferroelectric) 물질을 포함하도록 할 수 있다.
이러한 경우, 입자들(140,150) 또는 유체(130)의 유전율이 급격하게 변화하는 전기장 세기의 문턱값이 존재하게 되므로, 이에 따라 입자들(140,150)의 이동이나 움직임에 결정적인 영향을 미치는 전기장의 세기의 문턱전압 값이 존재하게 되고, 결과적으로 특정 문턱 전압 값에서 입자가 급격하게 움직일 수 있게 된다.
그리고 도면 2와 도면 3의 경우 각각 독립적으로 전압의 크기 또는 시간만을 조절하여 방법을 도시하였지만, 전압의 크기와 시간을 동시에 조절할 수도 있다. 즉, 문턱 전압과 응답 시간 혹은 입자가 이동할 수 있도록 하는 미리 설정된 전압 및 시간을 같이 조절할 수 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 구조적 특징에 따라 여러 종류의 입자를 독립적으로 제어할 수 있으며, 이러한 경우 종래 기술에 따른 반사형 표시장치와 다르게 복잡한 구동 수단을 구비하지 않고 광 투과도를 손쉽게 조절할 수 있으며, 허용된 구동전압 범위 내에서 표시할 수 있는 색상의 수를 증가시켜 보다 다양한 색상을 표현할 수 있다. 또한, 표시할 수 있는 계소수(Gray Level)를 증가시킬 수 있다.
또한, 종래 기술의 경우 입자의 회전을 이용하여 색상을 표현하는데 본 발명의 경우 이동만으로 색상의 명도 및 채도 조절이 가능하여 회전을 이용하는 경우 보다 손쉽게 제어를 할 수 있는 효과가 존재한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반사형 표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 반사형 표시장치(100)는 서로 이격되어 배치되고 그 사이에 전기장이 형성될 수 있는 제 1전극(110) 및 제 2전극(120)과 상기 제 1전극(110) 및 제 2전극(120) 사이에 위치하는 유체(130)와 서로 다른 색상을 가지며 상기 전기장에 의해 이동되는 입자들(130,140)을 포함하고 상기 유체(130)는 상기 입자들(140,150)과 다른 색상을 가지며 상기 전기장에 의해 이동되지 않는 물질(170)을 포함하고 있다.
도 4에 따른 반사형 표시장치(100)가 도 1에 따른 반사형 표시장치(100)와 다른 특징은 유체(130)내에 존재하는 입자들과 다른 색상을 가지며 전기장에 의해 이동되지 않는 물질(170)을 포함하고 있다. 이에 대해서는 도 5와 도 6을 통해 자세히 알아본다.
도 5의 (a)는 제 1입자(140)가 가지고 있는 문턱전압보다 큰 전압이 인가된 경우를, 도 5의 (b)는 제 2입자(150)가 가지고 있는 문턱전압보다 큰 전압이 인가된 경우를, 도 5의 (c)는 제 1입자(140) 및 제 2입자(150)의 문턱전압보다 낮은 전압이 인가된 경우를 나타낸 도면이다.
도 5의 (a)와 (b)의 경우 표현되는 색상의 구현 원리는 도 2의 (a),(b)와 동일하므로 생략한다.
도 5의 (c)의 경우 도 2의 (c)와 동일하게 문턱전압 이하의 값으로 전압이 인간된 경우를 표현한 도면으로서, 도 2의 (c)의 경우 입자들(140,150)이 이동하지 않아 유체(130)의 색상이 외부로 표현되었으나, 도 5의 (c)의 경우 전기장에 의해 이동되지 않는 물질(170)이 입자들(140,150)보다 상부에 위치하므로 물질(170)이 가지고 있는 색상이 외부로 표현될 수 있다.
즉, 도 5의 물질(170)은 전기장에 의해 이동되지 않으면서 입자들(140, 150)의 이동 방향에 따라 수동적으로 위치 및 배열이 변하는 특성을 갖고 있다.
따라서, 도 5의 (c)의 경우 인가된 전압은 입자들(140,150)이 이동될 수 있을 만큼의 크기의 전압이 인가되지 않아 하부에 위치하게 되고 이에 따라 물질(170)은 상대적으로 상부에 위치하게 된다. 따라서 외부로 표현되는 색상은 물질(170)이 가지고 있는 색상이 표현된다.
전기장에 의해 움직이지 않는 도 5의 물질(170)은 물질을 광결정, 비드(bead), 칼라 캡슐(color capsule) 또는 칼라 입자(color particle) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 6의 (a)는 제 1입자(140)가 가지고 있는 응답시간보다 긴 시간 동안 전압이 인가된 경우를, 도 6의 (b)는 제 2입자(150)가 가지고 있는 응답시간보다 긴 시간 동안 전압이 인가된 경우를, 도 6의 (c)는 제 1입자(140) 및 제 2입자(150)의 응답시간보다 짧은 시간 동안 전압이 인가된 경우를 나타낸 도면이다.
도 6의 (a)와 (b)의 경우 표현되는 색상의 구현 원리는 도 3의 (a),(b)와 동일하므로 생략한다.
도 6의 (c)의 경우 도 2의 (c)와 동일하게 응답시간 이하의 시간으로 전압이 인간된 경우를 표현한 도면으로서, 도 3의 (c)의 경우 입자들(140,150)이 이동하지 않아 유체(130)의 색상이 외부로 표현되었으나, 도 6의 (c)의 경우 전기장에 의해 이동되지 않는 물질(170)이 입자들(140,150)보다 상부에 위치하므로 물질(170)이 가지고 있는 색상이 외부로 표현될 수 있다. 표현되는 원리는 도 5의 (c)와 동일하므로 생략한다.
도 7과 도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예를 표현한 도면으로서, 표현되는 색상을 선명하기 하기 위해 농도가 조절된 유체(130)를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
즉, 도 7과 도 8에 도시된 반사형 표시장치(100)의 기본적인 구성은 도 5에 표현된 반사형 표시장치(100)와 동일하다. 다만, 도 7과 도 8에 표현된 반사형 표시장치(100)의 유체(130)는 물질(170)에 의해 표현되는 색상을 좀 더 선명하게 표현하기 위해 농도가 조절되어 있다.
즉, 도 7의 (c)를 참조하면, 입자들의 문턱전압 보다 낮은 전압이 인가되거나 입자들의 응답시간보다 짧은 시간 동안 전압이 인가되어 물질(170)이 가지고 있는 색상이 외부로 표현되는 것을 알 수 있다. 이러한 경우 유체(130)는 물질(170)이 표현되는 색상이 좀 더 선명하게 표현되도록 농도가 조절 될 수 있다.
그리고 도 8의 (c)의 물질(170)은 모든 빛을 반사시킬 수 있는 성분으로 구성될 수 있다. 이러한 경우 물질(170)은 모든 빛을 반사시키므로 외부로 표현되는 색상은 유체(130)의 색상이 표현될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반사형 표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 반사형 표시장치(100)는 서로 이격되어 배치되고 그 사이에 전기장이 형성될 수 있는 제 1전극(110) 및 제 2전극(120)과 상기 제 1전극(110) 및 제 2전극(120) 사이에 위치하는 유체(130)와 상기 전기장에 의해 이동되는 입자들(140,150)과 제 2전극(120) 외측에 위치하는 하부기판(180)을 포함하고 제 2전극(120)에는 하부기판(180)의 일부가 노출되도록 개구가 형성될 수 있다.
도 10의 (a), (b) 및 도 11의 (a), (b)를 참조하면, 도 9의 반사형 표시장치(100) 또한 앞서 설명한 바와 같이 문턱전압 값 이상으로 전압이 인가되거나 응답시간 이상으로 전압이 인가된 경우 입자들(140,150)에 의해 색상이 표현될 수 있다.
그러나 도 10의 (c) 또는 도 11의 (c)와 같이 문턱전압 값 이하 또는 응답시간 이하로 전압이 인가되는 경우 입자들은 제 2전극(120) 상부에 위치하게 되므로 외부로 표현되는 색상은 제 2전극(120)에 의해 가려지지 않는 하부기판(180)에 의해 결정된다.
하부기판(180)은 입자들(140,150)과 다른 색상을 가질 수 있으며, 외부로 노출된 하부기판(180)은 전극, 절연층 또는 컬러 시트(Sheet) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 따라서, 이러한 특징을 통해 도 10의 (c)와 도 11의 (c)에서처럼 하부기판(180)의 색상이 외부로 표현될 수 있다.
또한, 본 발명은 4종류 입자를 이용하여 구현할 수 있는데 도 12의 경우 4종류의 입자를 이용하여 구현된 반사형 표시장치(100)의 특징을 나타낸 그래프이다.
즉, 도 12의 그래프는 문턱전압과 응답시간이 다른 4종류 입자에 전기장의 세기를 조절한 경우 반사율의 변화를 나타낸 그래프이다.
A, B는 문턱전압이 10V로 동일하며, 상호간 응답시간의 편차를 가지는 입자이고 C는 문턱전압이 25V, D는 문턱전압이 35V인 입자이다. 문턱전압이 동일하고 응답시간이 상이한 A, B에 대해서는 인가시간을 조절함에 따라 입자를 구동하고, 문턱전압이 상이한 A~D에 대해서는 문턱전압을 조절함에 따라 입자를 구동할 수 있다.
또한, 본 발명의 경우 도면에 표현되지는 않았지만, 안정적인 혼합비율로 투명한 유체 내에 분산된 상태를 유지하기 위하여 격벽으로 형성된 셀 내지 캡슐을 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 경우 특성이 서로 다른 입자들을 선택적으로 구동하기 위해 인가되는 전압의 세기를 조절하거나 인가 시간, 전계 방향, 인가파형 그리고 이들의 조합을 통하여 제어할 수 도 있다.
지금까지 본 발명의 다양한 실시예를 통하여 본 발명의 특징 및 효과에 대해 알아보았다.
종래 TFT 패널을 경우, 적용되는 기본 기판의 종류에 따라 슈율 및 특성의 편차가 커서 제조에 어려움이 있으며 미세한 먼지에 의해 제품이 쉽게 고장이 나는 문제가 있었다. 또한 패널 구조의 각 화소를 제어하기 위한 하나의 배선이 손상되어도 그 라인에 해당하는 모든 화소들이 작동이 되지 않는 문제가 있다.
그러나 본 발명의 경우 복잡한 별도의 구동 수단을 구비하지 않고 전압문턱 및 응답시간을 제어하여 여러 종류의 입자를 독립적으로 구동시킬 수 있다. 이에 따라, 별도의 구동 수단 없이 광 투과도를 조절하고 다양한 컬러를 표시할 수 있으며, 소비 전력을 낮출 수 있고 장치의 내구성을 증대시킬 수 있다. 또한, 작은 문턱전압의 편차를 가지는 입자와 응답시간의 편차를 가지는 입자를 조합함으로써, 작은 전압 차에 의해서도 응답시간의 차이로 입자를 제어할 수 있으며, 허용된 구동전압 범위 내에서 표시할 수 있는 컬러 수를 증가시킬 수 있고 표시할 수 있는 계조수(Gray Level) 또한 증가시킬 수 있는 효과가 존재한다.
지금까지 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100 : 반사형 표시장치
110 : 제 1전극
120 : 제 2전극
130 : 유체
140 : 제 1입자
150 : 제 2입자
170 : 물질
180 : 하부기판

Claims (22)

  1. 서로 이격되어 배치되고 그 사이에 전기장이 형성될 수 있는 제 1전극 및 제 2전극;
    상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하는 유색 유체;
    서로 다른 색상을 가지며 상기 전기장에 의해 이동되는 입자들을 포함하고
    상기 유색 유체는 상기 입자들의 색상과 다른 색상을 갖는 반사형 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 입자들은,
    미리 정해진 시간 이상으로 상기 전기장이 형성되는 경우에 이동하는 반사형 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 입자들의 미리 정해진 시간은 각각 서로 다른 반사형 표시 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 입자들은,
    미리 정해진 크기 이상으로 상기 전기장이 형성되는 경우에 이동하는 반사형 표시 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 입자들의 미리 정해진 크기는 서로 다른 반사형 표시 장치.
  6. 서로 이격되어 배치되고 그 사이에 전기장이 형성될 수 있는 제 1전극 및 제 2전극;
    상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하는 유체;
    서로 다른 색상을 가지며 상기 전기장에 의해 이동되는 입자들을 포함하고
    상기 유체는,
    상기 입자들과 다른 색상을 가지며, 상기 전기장에 의해 이동되지 않는 물질을 포함하는 반사형 표시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 유체는,
    상기 물질에 의해 표현되는 색상이 선명하게 표현되도록 농도가 조절된 반사형 표시 장치.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 물질은,
    상기 입자들의 이동이 있는 경우 상기 입자들의 이동 경로에 따라 수동적으로 위치 및 배열이 변화되는 반사형 표시 장치.
  9. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 물질은,
    광결정, 비드(Bead), 칼라 캡슐(Color Capsule) 또는 칼라 입자(Color Particle) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 반사형 표시 장치.
  10. 제 6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 입자들은,
    미리 정해진 시간 이상으로 상기 전기장이 형성되는 경우에 이동하는 반사형 표시 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 입자들의 미리 정해진 시간은 각각 서로 다른 반사형 표시 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 입자들은,
    미리 정해진 크기 이상으로 상기 전기장이 형성되는 경우에 이동하는 반사형 표시 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 입자들의 미리 정해진 크기는 각각 서로 다른 반사형 표시 장치.
  14. 제 7항에 있어서,
    상기 물질은 모든 빛을 반사할 수 있는 반사형 표시 장치.
  15. 서로 이격되어 배치되고 그 사이에 전기장이 형성될 수 있는 제 1전극 및 제 2전극;
    상기 제 1전극 및 제 2전극 사이에 위치하는 유체;
    상기 전기장에 의해 이동되는 입자들;
    상기 제 2전극 외측에 위치하는 하부기판을 포함하고
    상기 제 2전극에는 상기 하부기판의 일부가 노출되도록 개구가 형성된 반사형 표시 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 하부기판은,
    상기 입자들과 서로 다른 색상을 갖는 반사형 표시 장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 노출된 하부기판은,
    전극, 절연층 또는 컬러 시트(Sheet) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 반사형 표시 장치.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 입자들은,
    미리 정해진 시간 이상으로 상기 전기장이 형성되는 경우에 이동하는 반사형 표시 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 입자들의 미리 정해진 시간은 각각 서로 다른 반사형 표시 장치.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 입자들은,
    미리 정해진 크기 이상으로 상기 전기장이 형성되는 경우에 이동하는 반사형 표시 장치.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 입자들의 미리 정해진 크기는 각각 서로 다른 반사형 표시 장치.
  22. 제 1항 내지 제 20항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 입자들이 상기 유체내에 안정적으로 분산된 상태를 유지하기 위해 격벽으로 형성된 셀 또는 캡슐을 더 포함하는 반사형 표시 장치.
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