KR20210035568A - 흑색 이산화티탄을 이용한 전기영동 디스플레이용 안료 및 잉크 - Google Patents

흑색 이산화티탄을 이용한 전기영동 디스플레이용 안료 및 잉크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 절연성이 높고, 가시광 영역에 있어서 분산성이 우수한 흑색 전기영동 디스플레이용 안료에 관한 것이다. 본 발명은 흑색 이산화티탄을 전기영동 디스플레이용 안료로 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 흑색 이산화티탄 안료를 포함하는 전기영동 디스플레이용 잉크 조성물 및 전기영동 디스플레이를 제공함에 있다.

Description

흑색 이산화티탄을 이용한 전기영동 디스플레이용 안료 및 잉크{Pigments and inks for electrophoretic displays using black titanium dioxide}
본 발명은 전기 절연성이 높고, 가시광 영역에 있어서 분산성이 우수한 흑색 전기영동 디스플레이용 안료에 관한 것이다.
전기영동 디스플레이 (EPD) 는 유전성 (dielectric) 용매에 분산되어 있는 하전된 안료 입자에 영향을 미치는 전기영동 현상을 기반으로 하는 수광형 (non-emissive) 소자이다. EPD 는 통상 이격되어 있는 한쌍의 판상 전극을 포함한다. 전극 판 중 적어도 하나, 전형적으로는 시야측의 것이 투명하다. 2 개의 전극 판 사이에는 하전된 안료 입자가 분산되어 있는 유전성 용매로 구성된 전기영동 유체가 들어 있다.
전기영동 디스플레이에 사용되는 안료 입자는 일반적으로 백색의 티타니아 및 흑색의 카본 블랙 입자를 사용한다. 흑색 안료로 카본 블랙을 이용하는 이유는 대량의 카본 블랙을 용이하게 입수가 가능하고 가격이 저렴하기 때문이다.
그러나 카본 블랙 안료는 본래 도전성을 갖는 재료로서 단락(short-circuit)이 쉽게 발생될 수 있고 수지로 피복을 하여도 충분한 절연성이 발휘되지 않는 문제가 있다. 또한 분산제의 적용이 어려워 입자간 강한 응집이 유도되는 내재적인 문제를 가지고 있다.
위와 같은 문제를 해결하기 위하여 최근에는 카본 블랙입자를 이중코팅 처리하여 절연성과 소수성을 충분히 발휘하도록 하고 있다. 그러나 이중코팅을 하는 경우 입자의 크기가 커져 침강이 일어나기 쉽고, 분산성 및 유동성의 저하를 일으킨다는 문제가 있다. 또, 카본블랙 입자의 친수성인 표면에 소수성 실란기 등을 코팅 하기 위해 산 용액을 이용한 전처리 공정을 통해 수산화기 또는 카복실기 도입을 하는 경우, 안료 표면의 결함이 발생하고, 다수의 산 폐액이 발생하는 문제가 있다. 그러므로, 카본 블랙의 문제점을 갖지 않는 전기 영동 디스플레이용 흑색 입자, 예를 들면 낮은 전기 전도도 및 표면 개질이 용이한 흑색 입자 분산물이 요구된다. 그러나, 이러한 흑색 입자를 찾는데 상당한 어려움이 있고, 유사한 분야에서의 흑색 안료들은 공지되어 있지만 전기영동 디스플레이에서 사용하기 위해 적절한 물성을 갖는 입자들을 찾는 것에 어려움이 있다.
출원번호 10-2018-7006979 출원번호 10-2017-0111920 출원번호 10-2018-0115664
본 발명은 흑색 이산화티탄을 전기영동 디스플레이용 안료로 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 흑색 이산화티탄 안료를 포함하는 전기영동 디스플레이용 잉크 및 전기영동 디스플레이를 제공함에 있다.
본 발명은 무기산화물을 포함하는 전기영동 디스플레이(electro phoretic display)용 안료를 제공한다.
상기 무기산화물은 흑색 이산화티탄(black titanium dioxide)일 수 있다.
상기 흑색 이산화티탄(black titanium dioxide)은 그 결정상이 아나타제상, 루타일상 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
상기 안료는 무기산화물을 코어(Core)부로 하고, 코어부 표면을 감싸는 쉘(Shell)부를 구비 하는 것일 수 있다.
상기 쉘부는 소수성인 것일 수 있다.
상기 쉘부는 하나 이상의 탄화수소 또는 인산 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 안료는 입경이 5nm 내지 200nm일 수 있다.
상기 안료의 가시광선 반사율은 14% 이하일 수 있다.
상기한 안료 중 선택된 어느 하나의 안료와 상기 안료 입자가 분산된 유전 매질 및 안료의 분산특성을 높이기 위한 첨가제를 포함하는 전기영동 디스플레이용 잉크 조성물을 제공한다.
상기 유전 매질은 유전율이 2 내지 10 F/m일 수 있다.
상기한 전기영동 디스플레이용 잉크 조성물 중 어느 하나를 포함하는 전기영동 디스플레이를 제공한다.
본 발명은 절연성인 흑색 이산화티탄을 안료로 이용하여 단락(short-circuit)현상을 방지할 수 있다.
본 발명은 표면개질이 용이한 흑색 이산화티탄을 안료로 이용하여, 친환경적이고 단순한 표면 개질 공정으로 안료의 분산성을 높일 수 있다.
도 1은 회색, 흑색 이산화티탄TiO2-x 분말 사진이다.
도 2는 합성된 TiO2-x 분말의 X선 회절분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 합성된 TiO2-x 분말과 상용 TiO2-x 분말의 Raman 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 실시 예 1로 제조된 흑색 이산화티탄 분말의 FT-IR 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 회색 및 흑색 TiO2-x 나노입자의 반사율 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 TiO2-x 분말의 투과전자현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성된 TiO2-x 분말과 용매를 포함한 잉크 사진이다.
도 8a, 8b 및 8c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 합성된 TiO2-x 분말과 용매를 포함한 잉크의 입도 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9a 및 9b는 각각 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 분산도 평과결과를 나타는 그래프이다.
도 10a, 10b 및 10c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크의 평균 입도에 따른 전기영동 디스플레이의 구동속도를 평가한 것이다,
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전 하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명은 무기산화물을 포함하는 전기영동 디스플레이(electro phoretic display)용 안료를 제공한다.
상기 무기산화물은 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 납(Pb), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 지르코늄(Zr) 중 어느 하나를 포함하거나 하나 이상의 조합일 수 있다. 바람직하게는 상기 무기산화물은 흑색 이산화티탄(black titanium dioxide)일 수 있다.
상기 흑색 이산화티탄은 그 결정상이 아나타제상, 루타일상 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
상기 안료는 무기산화물을 코어(Core)부로 하고, 코어부 표면을 감싸는 쉘(Shell)부를 구비 하는 것일 수 있다. 상기 쉘부는 소수성인 것일 수 있다.
상기 쉘부는 하나 이상의 탄화수소 또는 인산 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 안료는 입경이 5nm 내지 200nm일 수 있다. 안료의 입경이 작을수록 전기영동 디스플레이 내에서의 구동속도가 빠르다는 장점이 있다.
상기 안료의 가시광선 반사율은 14% 이하일 수 있다.
상기한 안료 중 선택된 어느 하나의 안료와 상기 안료 입자가 분산된 유전 매질 및 안료의 분산특성을 높이기 위한 첨가제를 포함하는 전기영동 디스플레이용 잉크 조성물을 제공한다.
상기 유전 매질은 유전율이 2 내지 10 F/m 일 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1 - 흑색 이산화티탄(TiO 2-x )분말 제조 방법
0.1M의 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide) 에틸렌글라이콜용액(ethylene glycol) 100 ml와 0.2M의 시트릭산(citric acid) 200 ml를 혼합하여 100℃에서 1시간 동안 가열 교반하여 탄화수소기를 포함하는 쉘(shell)부를 구비하는 흑색 이산화티탄(TiO2-x) 나노입자를 합성하였다. 이후 반응 혼합물을 상온으로 냉각한 후 원심분리기를 이용해 반응 혼합물을 에탄올로 3회 세척하고 60℃에서 건조하여 흑색 이산화티탄(TiO2-x) 나노입자분말을 제조하였다. 도 1(좌)는 제조된 분말의 사진을 보여준다.
비교예 1 - 회색 이산화티탄(TiO 2-x )분말의 제조 방법
상기 실시예 1에서 반응온도를 90℃로 설정한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 회색 이산화티탄을 분말을 제조하였다. 도 1(우)는 제조된 분말의 사진을 보여준다.
실시예 2 - 흑색 이산화티탄(TiO 2-x )분말 및 용매를 포함한 잉크 제조
실시예 1을 통해 제조한 각각의 흑색 이산화티탄 나노입자분말 15 g, Isopar L 20 g, HaloCarbon oil 0.8 10 g, DISPERBYK-116 10 g, 메틸이소부틸케톤 (Methylisobutyl ketone, MIBK) 80 g, 그리고 지르코니아 볼 (zirconia ball, 500 μm) 50 g을 넣고 ball-mill 분산기를 이용하여 14일 분산한다. 이 후, PP filter (300 mesh)를 이용하여 지르코니아 볼과 이물질을 제거하여 나노입자 분산액을 제조하였다.
실시예 3 및 4 - 흑색 이산화티탄(TiO 2-x )분말의 입도 제어
상기 실시예 1에서 시트릭산(citric acid)을 각각 50 ml와 100 ml로 설정한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 흑색 이산화티탄 분말을 제조하였다. 상기의 방법으로 제조된 각각의 분말을 이용하여 실시예 2와 동일한 방법으로 실시예 3 및 4 분산액을 제조하였다.
비교예 2 - 카본 블랙 분말 및 용매를 포함한 잉크 제조
카본 블랙을 이용한 잉크를 제작하기 위해서는 기본적으로 몇 차례의 표면처리 공정이 필요하다. 실험적으로 표면처리 공정을 단축하기 위해 표면이 질산 처리된 미국 CABOT社의 Monarch1400 제품을 사용하였다. 상기 카본블랙 5g 과 헥산(hexane) 1 L, 올레익산(Oleic acid) 100 g을 24시간 동안 60도 분위기에서 24 시간 동안 500 rpm으로 교반을 한다. 이후 원심분리기를 통해 상기 카본블랙 입자를 회수한 후에 다시 상기와 동일 비율의 헥산(hexane) 과 올레익산(Oleic acid) 용액에 동일하게 재 분산하고 다시 원심분리기로 입자를 회수하는 공정을 4회 더 반복한다. 상기 표면처리가 완료된 카본블랙 입자 3 g 과 Isopar L 65 g, HaloCarbon oil 0.8 22 g, TEGO-Dispers 760W 10 g, 그리고 지르코니아 볼 (zirconia ball, 500 μm) 50 g을 넣고 수평 Disk-mill 분산기를 이용하여 1500 rpm으로 15 시간 분산한다. 이 후, PP filter (300 mesh)를 이용하여 지르코니아 볼과 이물질을 제거하여 카본블랙 입자 분산액을 제조하였다.
실시예 5 - 흑색 이산화티탄(TiO 2-x ) 기반의 전기영동 디스플레이 제작
상기 실시예 2에서 흑색 이산화티탄(TiO2-x)분말 및 용매를 포함한 잉크의 전기영동 특성을 확인하기 위한 디스플레이를 제작하였다. 하부 전극으로는 ITO Glass를 패터닝하여 ITO 선폭이 30 um, ITO 패턴간 간격이 70 um이 되는 복수의 라인 형태의 패턴을 형성하였다. 또한 상부 전극으로는 패턴 없이 일반 ITO Glass를 사용하였다. 상기 상/하부 전극을 두께 20um의 양면 테이프로 Gap을 유지하기 위하여 테두리 일부 부분을 부착을 하고 상기 실시예 2에서 제조된 잉크를 상/하부 전극용 ITO Glass 사이로 스포이드를 이용하여 주입을 한 후에 밀봉하였다.
실험예 1 - XRD 분석
실시예 1의 제조방법으로 제조된 흑색 이산화티탄(TiO2-x) 나노입자를 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 분석하였다. 분석결과 TiO2 결정 피크만이 나타난다는 점을 확인하였다.
비교예 1의 제조방법으로 제조된 회색 이산화티탄(TiO2-x) 나노입자를 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 분석 결과 TiO2 결정 피크만이 나타난다는 점을 확인하였다. (도 2)
실험예 2 - 라만 분석
실시예 1의 상용 백색 이산화티탄 분말과의 라만(Raman) 비교분석을 통해 약 200 cm-1에서의 피크가 관찰되는 점과 300 cm-1 이하의 피크가 완만해졌다는 점을 통해 제조된 분말이 산소공공이 도입된 이산화티탄(TiO2-x)라는 것을 확인하였다.
비교예 1의 제조방법으로 상용 백색 이산화티탄 분말과의 라만(Raman) 비교분석을 통해 약 200 cm-1에서의 피크가 관찰되는 점과 300 cm-1 이하의 피크가 완만해졌다는 점을 통해 제조된 분말이 산소공공이 도입된 이산화티탄(TiO2-x)이라는 것을 확인하였다. (도 3)
실험예 3 - FT-IR 분석
실시 예 1로 제조된 흑색 이산화티탄 분말의 FT-IR 분석 결과 1200~1500 cm-1 사이에서 관찰되는 peak는 C-O 결합과 methyl group의 C-H 결합에 의해 나타나는 것으로, 나노입자 표면에 methyl group이 형성되었다는 것을 보여준다. (도 4)
실험예 4 - 반사율
실시예 1의 제조방법으로 제조된 흑색 이산화티탄(TiO2-x) 나노입자분말의 반사율은 자외선-가시광선 분광기를 이용해 측정한 결과 13.98%로 확인되었다. 비교예 1의 제조방법으로 제조된 회색 이산화티탄(TiO2-x) 나노입자분말의 반사율은 자외선-가시광선 분광기를 이용해 측정한 결과 16.68%로 확인되었다. 이를 통해 실시예 1을 통해 제조한 흑색 이산화티탄이 흑색도가 우수하다는 것을 알 수 있었다.(도 5)
실험예 5 - 입자의 크기
실시예 1의 제조방법으로 제조된 흑색 이산화티탄(TiO2-x) 나노입자 분말을 투과전자현미경(transmission electron microscope)을 통해 입자크기를 측정한 결과 1차 입자크기는 5 ~ 200 nm 범위를 갖는 것으로 확인하였다.(도 5)
실험예 6 - 입도분석
실시예 2의 방법으로 제조 된 흑색 이산화티탄(TiO2-x)분말 및 용매를 포함한 잉크를 나노입도분석기를 통하여 잉크 내에 분포하는 흑색 이산화티탄 나노입자의 평균 입도를 분석한 결과 63.8 nm의 평균입도를 갖는 것으로 확인되었다(도 7 (a)). 또한 실시예 3 및 4의 방법으로 제조된 흑색 이산화티탄(TiO2-x)분말 및 용매를 포함한 잉크를 나노입도분석기를 통하여 각각의 잉크 내에 분포하는 흑색 이산화티탄 나노입자의 평균 입도를 분석한 결과 137 nm와 203.5 nm의 평균입도를 갖는 것으로 확인되었다(도 8 (b) 및 (c)).
실험예 7 - 흑색 이산화티탄(TiO 2-x )분말의 분산성
상기 실시예2와 비교예3에서 제조한 잉크의 분산성은 독일 LUM-Gmbh사의 LUMiSizer 장비(잉크에 원심력을 인가하여 입자의 침강/상승 속도를 가속화 시키면서 광센서를 이용하여 물질의 침강 및 불균일화를 측정)를 이용해 비교 분석하였다. 도 9는 각각 흑색 이산화티탄(TiO2-x)을 포함한 잉크와 카본 블랙을 포함한 잉크를 동일한 시험 조건에서 LUMiSizer를 이용해 얻은 그래프이다. 분석 결과를 이용해 환산된 분산안정성 지수는 흑색 이산화티탄(TiO2-x)을 포함한 잉크는 0.110, 카본 블랙을 포함한 잉크는 0.243으로 흑색 이산화티탄(TiO2-x)을 포함한 경우가 더욱 우수한 분산안정성을 나타내는 것을 확인하였다.
실시예 4 - 흑색 이산화티탄(TiO 2-x ) 기반의 전기영동 디스플레이 제작
상기 실시예 2에서 흑색 이산화티탄(TiO2-x)분말 및 용매를 포함한 잉크의 전기영동 특성을 확인하기 위한 디스플레이를 제작하였다. 하부 전극으로는 ITO Glass를 패터닝하여 ITO 선폭이 30 um, ITO 패턴간 간격이 70 um이 되는 복수의 라인 형태의 패턴을 형성하였다. 또한 상부 전극으로는 패턴 없이 일반 ITO Glass를 사용하였다. 상기 상/하부 전극을 두께 20um의 양면 테이프로 Gap을 유지하기 위하여 테두리 일부 부분을 부착을 하고 상기 실시예 2에서 제조된 잉크를 상/하부 전극용 ITO Glass 사이로 스포이드를 이용하여 주입을 한 후에 밀봉하였다.
실험예 8 - 흑색 이산화티탄(TiO 2-x ) 기반의 전기영동 디스플레이의 특성 평가
상기 실시예 4에서 제작된 흑색 이산화티탄(TiO2-x)기반의 전기영동 디스플레이에서의 잉크의 구동 특성을 평가 하기 위하여 Power Supply 를 이용하여 DC 10 V 의 전압을 디스플레이 상/하부 전극에 인가를 하고, UV-Spectrometer를 통해서 시간에 따른 투과율 변화를 2 초의 시간 간격으로 실시간으로 측정을 하였다. 그 결과 도 10 과 같이 흑색 이산화티탄(TiO2-x)의 나노 입자의 크기가 작을수록 빠른 반응 속도를 보이는 것을 확인 할 수 있다.
이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 무기산화물을 포함하는 전기영동 디스플레이(electro phoretic display)용 안료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기산화물은 흑색 이산화티탄(black titanium dioxide, TiO2-x)인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이용 안료.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흑색 이산화티탄은 그 결정상이 아나타제상, 루타일상 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이용 안료.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료는 무기산화물을 코어(Core)부로 하고, 코어부 표면을 감싸는 쉘(Shell)부를 구비 하는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이용 안료.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 쉘부는 소수성인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이용 안료.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 쉘부는 하나 이상의 탄화수소 또는 인산 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이용 안료.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탄화수소는 메틸기인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이용 안료.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료는 입경이 5nm 내지 200nm인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이용 안료
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 안료의 가시광선 반사율은 14% 이하인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이용 안료.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 선택된 어느 하나의 안료와 상기 안료 입자가 분산된 유전 매질 및 안료의 분산특성을 높이기 위한 첨가제를 포함하는 전기영동 디스플레이용 잉크 조성물.
  11. 제 10 항에 있어서,
    유전 매질은 유전율이 2 내지 10 F/m을 갖는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이용 잉크 조성물.
  12. 제 10 항 및 제 11 항 중 선택된 어느 하나의 잉크 조성물을 포함한 전기영동 디스플레이.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001242492A (ja) * 1999-12-21 2001-09-07 Ricoh Co Ltd 電気泳動表示用表示液、表示粒子、表示媒体、表示装置及び表示体
KR20060110205A (ko) * 2005-04-19 2006-10-24 세이코 엡슨 가부시키가이샤 전기영동 입자의 제조 방법, 전기영동 표시 디바이스의제조 방법, 전자 기기의 제조 방법, 전기영동 입자,전기영동 표시 디바이스, 및 전자 기기
KR20110056007A (ko) * 2009-11-20 2011-05-26 한국전자통신연구원 전자 잉크의 제조 방법, 이에 의해 형성된 전자잉크 및 이를 포함하는 전기영동 디스플레이
US20120118723A1 (en) * 2009-03-12 2012-05-17 The Regents Of The University Of California Nanostructures Having Crystalline and Amorphous Phases
KR20170111919A (ko) * 2016-03-30 2017-10-12 주식회사 나노브릭 나노입자를 포함하는 잉크 및 이의 제조방법.
KR20170111920A (ko) 2016-03-30 2017-10-12 주식회사 나노브릭 나노입자를 포함하는 마이크로 캡슐 및 이의 제조방법.
KR20180115664A (ko) 2016-02-18 2018-10-23 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 흑색 입자 및 흑색 입자의 제조 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101297232B1 (ko) * 2011-06-07 2013-08-16 주식회사 노루홀딩스 전자 잉크, 전자 잉크용 안료 입자의 제조 방법 및 표시 장치
JP6204818B2 (ja) * 2013-12-18 2017-09-27 国立大学法人茨城大学 黒色チタンコアシェル粒子及びその製造方法並びに黒色チタンコアシェル粒子を用いた電気泳動素子

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001242492A (ja) * 1999-12-21 2001-09-07 Ricoh Co Ltd 電気泳動表示用表示液、表示粒子、表示媒体、表示装置及び表示体
KR20060110205A (ko) * 2005-04-19 2006-10-24 세이코 엡슨 가부시키가이샤 전기영동 입자의 제조 방법, 전기영동 표시 디바이스의제조 방법, 전자 기기의 제조 방법, 전기영동 입자,전기영동 표시 디바이스, 및 전자 기기
US20120118723A1 (en) * 2009-03-12 2012-05-17 The Regents Of The University Of California Nanostructures Having Crystalline and Amorphous Phases
KR20110056007A (ko) * 2009-11-20 2011-05-26 한국전자통신연구원 전자 잉크의 제조 방법, 이에 의해 형성된 전자잉크 및 이를 포함하는 전기영동 디스플레이
KR20180115664A (ko) 2016-02-18 2018-10-23 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 흑색 입자 및 흑색 입자의 제조 방법
KR20170111919A (ko) * 2016-03-30 2017-10-12 주식회사 나노브릭 나노입자를 포함하는 잉크 및 이의 제조방법.
KR20170111920A (ko) 2016-03-30 2017-10-12 주식회사 나노브릭 나노입자를 포함하는 마이크로 캡슐 및 이의 제조방법.

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