KR930005430B1 - 수동 표시 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

수동 표시 장치

제1도는 본 발명에 따른 수동표시 장치의 단면도.

제2도는 제1도의 장치를 부분열개한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,2 : 지지판 3,4 : 전극

5,6 : 절연층 7,8 : 단층

9 : 전극 10 : 탄성소자

11 : 밀봉재료 12 : 액체

본 발명은 2개중 적어도 어느 하나가 투명한 제1 및 제2지지판과, 빛의 반사와 투과를 조정하기 위한 것으로서 적어도 하나의 고정된 전극과 정전력에 의해 고정된 전극에 대해 이동가능하며 적어도 하나의 전기절연 산화층에 의하여 고정된 전극과 격리되어 있는 전극을 갖는 다수의 표시 소자를 포함하는 수동 표시장치에 관한 것이다.

수동표시 장치는 표시장치중의 표시소자가 그 자체 빛을 발생시키는 것이 아니고 화상이 얻어질 수 이도록 주위 빛을 반사 또는 투과하는 것을 의미한다.

상기 언급한 정전 타입의 수동표시 장치는 예로서 1977년 3월 1일 공개된 출원인 명의 네델란드 특허원 제7,510,103호, 또한 출원인 명의로 공개된 유럽 특허원 제85459호 및 1980년 4월판 “테크니컬 페이퍼의 국제 심포지움 다이제스트”지 116 내지 117페이지에 기재된 것으로부터 알려져 있다. 각각의 표시소자에서 이동가능한 전극은 두곳의 안정한 위치간을 이동할 수 있어서 표시장치상의 빛의 투사에 있어서 투과 또는 반사가 표시소자마다 조정된다. 이동가능한 전극은 다수의 탄성소자에 의해 지지판중의 하나에 연결되어 있다. 이동가능한 전극을 한 안정한 위치에서 다른 위치로 밀어붙히는 힘은 탄성소자에서 발생된 탄성력과의 결합여부에 관계없이 정전력이다.

표시장치의 제1실시예에서 이동가능한 전극은 제1 및 제2지지판상에 각각 제공된 2개의 고정된 전극간을 이동한다. 탄성소자에서 발생하는 탄성력은 정전력에 비하여 보통 무시해도 좋다.

표시장치의 제2실시예에서 정전력은 이동가능한 전극을 한 안정한 위치에서 다른 위치로 밀어붙히고, 탄성소자에서의 탄성력은 전극을 제위치로 복귀시키는데 이용된다. 양 실시예에서 이동가능한 전극과 고정된 전극간의 회로단락은 상기 전극들 사이의 전기절연층에 의해 방지된다.

가장 일반적인 형태로서 제1실시예(3-전극-시스템도 아울러 지칭)는 또한 제2실시예를 포함한다.

상기한 가장 일반적인 형태에서 이동가능한 전극에 작용하는 총합력 F_t=F₁+F₂+F₃로 표기되는데, F₁은 이동가능한 전극과 고정된 전극간의 정전력이고, F₂는 이동가능한 전극과 다른 고정된 전극간의 정전력이며, F₃는 탄성소자에서 발생된 기계적인 탄성력이다.

F_t로 주어진 일반식으로부터 표시장치의 각종 실시예가 유도된다. F₃가 F₁에 또는 F₂에 비하여 무시해도 좋을 만큼 작은 경우에는 이동가능한 전극은 실질적으로 정전력에 의해 이동한다. F₁또는 F₂가 0인 경우에는 상기한 제2실시예가 얻어진다.

표시장치는 투과형과 마찬가지로 반사형에서의 작동용으로 적합하다. 반사형에서의 작동시에 표시장치는 표시장치상의 빛의 투사에 마주보는 이동가능한 전극면의 색깔과 대조를 이루는 색깔의 액체로 채워진다. 이동가능한 전극이 놓이는 안정한 위치에 따라서 질문에서의 표시소자는 관측자가 이동가능한 전극면의 색깔 또는 이와 대조되는 액체의 색깔을 추정하게 한다. 이러한 방식으로 화상은 화상소자에 의해 나타난다.

투과형에서의 작동시에 각각의 표시소자는 조정가능한 빛 차단기를 구성한다. 그래서 그 구성은 예로서 이동가능한 전극은 투광영역(수취)의 형을 포함하고, 지지판중의 하나의 고정된 전극은 이동가능한 전극과는 반대인 투과영역(전송)의 형을 포함한다. 양 전극이 실질적으로 하나의 평면에 있으면 빛은 투과되지 않는다.

각각의 실시예에서 전기절연 산화층은 이동가능한 전극과 고정된 전극(들)간에 제공되어 전극들 사이의 회로단락이 방지된다. 전기절연층은 예로서 고정된 전극(들)의 표면상에 제공된다.

다른 방법으로 전기절연층은 이동가능한 전극의 한면 또는 양면, 또는 고정된 전극과 이동가능한 전극의 양면에 제공될 수 있다. 전기절연 산화층은 예로서 TiO₂와 같은 금속산화물이다. 매우 적합하고 빈번히 사용된 층은 플라즈마 CVD(화학적 증착)공정에 의해 제공된 SiO₂층이다.

예로서 3-전극-시스템을 갖는 표시장치의 사용시에⁺V 및^-V의 전압펄스는 각각 각종 전압펄스 Vg가 이동가능한 전극에 동시에 인가되는 동안 고정된 전극들, 즉 고정된 상부전극과 고정된 하부전극에 인가된다.

이동가능한 전극에서의 전압이 대략^-V이면 이동가능한 전극은 고정된 하부전극에 의해 반발하고 고정된 상부전극에 의해 유인된다. 그런다음 이동가능한 전극은 고정된 상부전극 근처로 이동한다.

대략^-V의 전압이 이동가능한 전극에 인가되면, 이동가능한 전극은 고정된 상부전극에서 고정된 하부 전극으로 이동한다.

출원인에 의해 실시된 실험은 이동가능한 전극이 한 안정한 위치에서 다른 안정한 위치로 이동하는 방식으로의 표시소자의 작동시에 이와같은 이동은 때때로 이론적으로 요구된 전압보다 상당히 큰 이동가능한 전극에 인가된 전압에서만 발생 또는 발생하지 않는다는 것을 증명했다.

출원인의 명의로 그전에 출원된 미공개 네델란드 특허원 제8,402,201호는 결합표면 즉, 산화층과의 분리 또는 접근시에 이동가능한 전극에 의해 나타난 저항은 중요한 인자라는 사실을 지적했다. 상기 특허원은 특히 분리 및 접근시에 이동가능한 전극과 결합표면간의 자유공간은 공기역학 또는 수력학의 값을 상당한 범위로 결정한다고 진술하고 있다. 또 상기 특허원에서는 이동가능한 전극과 결합표면(들)은 다른 표면구조로 주어지는 것을 제안하고 있다.

본 발명의 목적은 이동가능한 전극의 이동에 관한 상기한 문제점을 상당히 감소시킨 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면 상기 목적은 절연산화층이 극성기 및 비극성기를 갖는 화합물의 층을 포함하고, 화합물중 극성기는 절연산화층의 표면에 흡착 또는 결합되는 것이 특징인 본원의 서두에서 언급한 타입의 수동표시장치에 의해 달성된다.

본 발명은 활성지역이 전기절연 산화층의 표면에 존재 또는 발생하고, 그 지역에서 전기 충전물이 흡착된다는 사실을 인지한 것에 기초하고 있다. 충진물의 결과로서 여분의 접착력이 결합표면으로 부터 이동가능한 전극의 현저한 제거 또는 그보다는 분리가 실제로 현저하게 방해 또는 더우기는 방지되는 결과로서 얻어진다.

본 발명에 따른 수단의 목적은 전기절연층의 표면상의 활성지역을 비활성화시키거나 차폐하는 것이다.

절연층의 표면상의 활성지역은 주로 수산기이다.

본 발명에 따른 표시장치에 사용된 화합물의 극성기는 절연층의 수산기와 예로서 물리적 흡착 또는 화학적 반응과 같은 상호반응을 나타낸다.

이러한 결과로서 수산기는 차폐되어 절연층은 더 이상 전기 충진물을 흡착하지 않는다.

안정한 화합물의 예로는 알킬 설편산염 또는 알킬 암모늄염과 같은 표면활성제이다. 그러한 활성제는 절연층에 물리적으로 흡착된다. 표면 활성제의 물리적 흡착은 활성제의 한정된 (작지만)농도가 표시매체에서 방지되는 평행현상이다. 표시 매체를 다른 성분으로부터 가능한 자유롭게 하는 것도 추천할만하다. 따라서 화합물은 전기절연층의 수산기와 화학적으로 반응하는 것이 적합하다. 화학적 결합의 예는 SiO₂절연층인 경우에 규소원자가 알킬기의 탄소원자와 직접 결합하는 알킬 리튬 화합물과의 반응에 의해 계속된 염소처리로써 절연층의 수산기를 염소원자로 화학변화시키는 것이다.

다른 예는 알킬기 또는 아크릴기를 함유하는 물질과 절연층의 수산기와의 반응인데, 알킬기 또는 아크릴기는 염소로 치환된다. 절연층의 규소원자는 산소원자를 통해서 알킬기 또는 아크릴기를 함유하는 물질에 결합된다.

표시장치의 적합한 형태에서 절연산화층은 표면에 화학적으로 결합된 알코올 또는 실란 화합물이다.

적합한 알코올은 지방족 알코올, 특히 알킬 알코올(알카놀)로서, 알킬기는 탄소원자를 8개 이상 갖는다. 알킬기는 보통 탄소원자소 19개를 넘지 않는다. 적합한 알코올의 예로는 데카놀, 도데실 알코올, 헥사데실 알코올 및 옥타데실 알코올이다.

SiO₂절연층의 표면에 존재하는 SI-OH기는 알코올의 수산기와 반응하여 Si-O-C기가 형성된다. 지방족 알코올의 단층은 절연층 위에 형성된다. 최종의 차폐된 층에 극성 또는 다른 반응성 성분은 존재하지 않아서 제2층은 표면에 결합된 알코올의 제1층위에 접착방식으로 제공되지 않는다. 그 층은 예로서 표시장치를 알코올에 침지함으로써 제공된다. 반응은 50내지 200℃의 상승된 온도에서 행하는 것이 적합하다.

또한 1% 황산과 같은 산을 소량 첨가해도 좋다. 산은 절연층의 SiOH기와 알코올의 OH기 사이의 에스테르화 반응이 촉진되는 결과로서의 촉진재로 작용한다.

지방족 알코올 대신에 예로서 헥사플루오로에탄올과 같은 탄소원자수가 2 내지 12개인 불소치환 지방족 알코올을 사용해도 좋다.

실린화합물을 본 발명에 따른 표시장치에 사용하면 매우 좋은 결과를 얻을 수 있다. 적합한 실린더화합물은 2 또는 3작용성 실란으로서, 몰당 2개 또는 3개의 활성원자, 특히 염소원자 또는 활성기, 특히 알콕시기를 포함하는데, 절연층의 수산기와 반응하여 결합(bond)을 나타낸다. 활성원자 또는 활성기에 부가하여 실란은 페닐기의 하나 또는 두개의 알킬기를 포함한다. 그 예로는 메틸 트리클로로실란, 메틸 트리에톡시실란, 디메틸 디에톡시 실란 및 디메틸 디클로로 실란이다. 실란의 염소원자는 특별한 반응성이고 -O-Si브릿지가 형성되고 HCl이 분열되는 동안 절연층의 수산기와 반응한다.

알콕시기는 저 반응성이다. 알콜시 실란은 수성매체로 혼용해야 하는데, 알콕시기는 수산기를 비누화시킨 다음 -O-Si브릿지가 형성되는 동안 절연층의 수산기와 반응한다.

실란 화합물은 용액으로 부터 절연층위에 제공된다.

이러한 목적으로 예로서 염소원자와 같은 할로겐 원자를 포함하는 실란화합물의 경우에 있어서 물질은 비극성 유기용제, 예로서 톨루엔, 헥산 또는 벤젠에 용해시킨다.

농도는 예로서 0.1 내지 1체적 %이다. 염기성 촉진제, 예로서 아민은 용액에 첨가된다. 적합한 촉진제는 예로는 농도 0.1체적%의 피리딘이다. 용액은 절연층 위에 주조 또는 분무하여 제공한다.

다른 방법으로 표시장치는 용액에 침지한다. 이러한 처리후 우선 예로서 톨루엔으로 세척하고, 다시 예로서 알코올과 같은 극성용제로 세척하여 극성 반응생성물 및 현저하게 형성된 피리딘 HCl염을 제거한다.

알콕시기를 갖는 실란화합물은 또한 용액으로 부터 제공된다. 용제는 물이거나 물을 함유해야 한다. 이러한 결과로서 알콕시 실란화합물은 가수분해되어 기질의 수산기에 비하여 충분한 반응성을 갖는 수산기 실란 화합물이 형성된다.

본 발명에 따라서 표시장치에서의 절연층은 하기의 일반식 I을 만족시키는 1작용성 실란화합물로 적합하게 제공된다.

[일반식 I]

상기식에서, R₁: 불소와 치환해도 좋은 탄소원자를 4개 이상 갖는 알킬기 또는 시클로 알킬기. R₂: 불소와 치환해도 좋은 탄소원자를 1 내지 3개 갖는 알킬기 또는 시클로알킬기. X : 할로겐원자, 또는 탄소원자를 1 내지 2개 갖는 알콕시기. m : 1 내지 3, n : 0 내지 1, m+n=3

이러한 1작용성 물질을 사용함으로써 우수한 차폐효과를 갖는 정확히 한정된 단층이 제공된다.

본 발명의 적합한 형태에서 실란화합물은 하기의 일반식 II를 만족시킨다.

[일반식 II]

상기식에서, R₃는 탄소원자를 8개 이상 갖는 알킬기 또는 시클로알킬기이다.

우수한 활성의 실란화합물의 예는 옥틸 디메틸 클로로실란, 도데실 디메틸 클로로메틸 실란 및 데실 디메틸 에톡시 실란이다.

4개 또는 그 이상의 탄소원자를 갖는 하나의 장쇄 알킬기 및 2개의 단쇄 알킬기를 포함하는 실란화합물, 예로서 메틸기를 사용하면, 비교적 높은 상태밀도를 얻는다. 장쇄 알킬기의 길이에 따라서 30내지 70%, 예로서 40%의 상태 밀도를 얻는다. 이것은 SiO₂기질의 100Ų당 5수산기에서 2수산기가 실란 화합물과 반응했음을 의미한다.

본 발명에 따라서 사용된 실란화합물과 SiO₂절연층의 수산기와의 반응은 하기의 일반식 III에 표시했다.

[일반식 III]

일반식 III에서 나타난 바와같이, 본 발명에 따라서 일분자 층이 얻어지는데, 절연층의 잔여 수산기를 계산하지 않고 더 이상의 활성기를 함유하지 않는다.

본 발명의 더욱 적합한 형태에서, 일반식 I 또는 II의 화합물의 사용후에 절연층은 트리메틸 클로로 실란으로 후처리한다.

후자의 물질은 작은 치수이다. 그래서 그 물질은 일반식 I 또는 II의 화합물의 장쇄 알킬고리 사이를 침투하고 절연층의 표면에 도달하여 일반식 III에 나타난 바와같이 수산기와 반응한다. 표면의 균일성은 이로써 증가되고, 이러한 결과로 차폐효과의 질도 개선된다.

이후 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 보다 상세히 설명한다.

장치는 2개의 평행한 지지판(1, 2)을 포함하는데, 적어도 하나의 지지판(1)은 투명하다. 지지판(1, 2)은 일예로 유리 또는 다른 재질이다. 투명한 전극(3)이 지지판(1)상에 제공되어있고, 스트립 모양의 전극(4)은 지지판(2)상에 제공되어 있다. 전극(3, 4)은 두께가 약 0.2㎛로서, 일예로 산화인듐 및/또는 산화주석으로 제조한다. 두께가 1 내지 2㎛인 석영의 전기절연층(5, 6)은 전극(3, 4)에 제공되어 있다. 석영층(SiO₂, 5, 6)은 두께가 일예로 3mm인 실란 화합물의 극히 얇은 단층(7, 8)을 포함한다.

이러한 목적으로 전극(4)과 석영층(6)을 갖는 지지층(2)뿐만 아니라 전극(3)과 석영층(5)을 갖는 지지층(1)은 톨루엔중 5%의 n-도데실디메틸 클로로실란 용액에 침지한다.

이 용액에 피리딘 0.1체적%를 첨가하고 45분간 환류시킨후, 지지판을 제거하여 톨루엔에 세척한다. 그런다음 지지판을 피리딘 1.5체적%를 이미 첨가한 톨루엔중 0.5%의 트리메틸 클로로실란 용액에 침지한다. 이 용액을 30분간 끓인 후 식힌 다음, 지지판을 제거하고 톨루엔과 에탄올에 세척한 후 건조시킨다. 석영 표면에 존재하는 히드록실족과의 반응에 사용된 실란 화합물의 일반식은 전술한 III과 같다. 석영표면상의 활성장소는 실란 화합물에 의해 비활성화되어 어떠한 충진물도 표면에 흡착되지 않는다. 또한 상기에서 언급한 알코올 및 표면 활성제의층 뿐만 아니라 서문에서 기술한 바와같이 다른 1, 2 및 3작용성 실란화합물의 층은 절연층의 히드록실족을 불활성화시켜 더 이상의 충진물의 흡착이 일어나지 않는다.

표시장치는 다수의 탄성소자(제2도, 10)에 의해 절연층(6)에 연결되는 구멍(13)을 갖는 다수의 이동가능한 전극(9)을 포함한다. 전극(9)은 탄성소자(10)에 의해 일방향으로 상호연결되어 있고, 거의 직각으로 전극(4)을 가로지르는 스트립 모양의 전극을 구성한다. 주된 양면에서 전극(9)은 두께가 5내지 10mm인 석영층(비도시)을 포함한다. 상기 층은 석영층(5, 6)에 관하여 상술한 바와 극히 유사한 실란화합물을 갖는다. 실란화합물의 얇은 단층은 도시하지 않았다.

투명한 지지층(1)을 마주보는 전극(9)의 표면은 반사된다.

장치는 밀봉재료(11)의 림(rim)으로 밀봉되어 있다.

지지층(1, 2)간의 간격은 불투명한 비도전성 액체로 채우는데, 그 색깔은 전극(9)의 확산-반사하는 색깔과 뚜렷한 차이가 있다. 액체는 일예로 톨루엔중 수단블랙(Sudan black)용액으로 만든다. 전극(3, 4, 9)에 전원을 가함으로써 전극(9)은 한 안정한 상태에서 다른 상태로 조정할 수 있게 된다. 전극(9)이 실란층(7)을 갖는 절연층(5)에 대해 존재하면, 주위 빛은 전극(9)에 의해 반사된다. 전극(9)이 실란층(8)을 갖는 절연층(6)에 대해 존재하면, 관측면상의 전극(9)은 투명한 지지층을 통하여 볼 수 없고, 주위 빛은 액체(12)에 의해 흡수되거나 적어도 액체(12)의 색깔만을 반사한다. 장치는 소위 행렬표시 장치를 형성하는데, 스트립 모양의 전극(4)은 일예로 장치의 횡전극을 구성하고, 스트립 모양의 전극(9)은 종전극을 구성한다.

화상기록을 모든 전극(9)이 제2지지판(2)의 측면에 위치하는 상태에서 시작한다. 횡전극(4)과 일반전극(3)은 각각 전압⁺V 및^-V에서 유지한다. 조정된 전극(4)을 위한 정보는 모든 종전극에 동시에 전달된다. +2V의 전압펄스 Vg가 종전극에 인가되고, 종전극중 전극(9)은 조정된 횡전극(4)과 교차하는 지점에서₀V의 전압펄스가 나머지 종전극에 인가되는 동안 제1지지판(1)으로 튄다. 기록후 모든 전극(9)은 단시간의 기간동안 모든 종전극을 동시에^-V전압으로 보냄으로써 제2지지층(2)으로 다시 움직인다. 절연층의 작용은 세가지인데, 첫째의 작용은 이동가능한 전극(9)과 고정된 전극(3, 4)간의 전기 접촉을 방지하는 것이고, 둘째의 작용은 표시장치의 에너지 소비에 관한 것이다. 전극(9)이 상기 층증의 하나에 대하여 자극을 받으면

에 해당하는 에너지가 모든 교류전압펄스로 인가된다. d는 절연체층의 두께이다. 셋째의 작용은 표시장치의 스위칭 특성에 관한 것이다. 절연체층이 극도로 작은 두께인 경우에는 (d→0), 스위칭이⁺V전압과^-V전압지점에서 정확하게 이루어져서 이동가능한 전극을 한 위치에서 다른 위치로 이동시켜야 하는데, 실제적인 상식으로는 이것은 거의 불가능하다. 어느정도의 두께의 절연체층은 스위칭이 이루어지는 범위가 확장되기 때문에 어느정도의 부조가 나타난다.

Claims (5)

1. 2개중 적어도 어느 하나가 투명한 제1 및 제2지지판과, 빛의 반사와 투과를 조정하기 위한 것으로서 각각 적어도 하나의 고정된 전극과, 정전력에 의해 고정된 전극에 대해 이동가능하며 적어도 하나의 전기절연 산화층에 의하여 고정된 전극과 격리되어 있는 전극을 갖는 다수의 표시소자를 포함하는 수동표시장치에 있어서, 상기 전기절연 산화층이 극성기와 비극성기를 갖는 화합물의 층을 포함하며, 화합물중의 극성기를 전기절연 산화층의 표면에 흡착되거나 결합되는 것을 특징으로 하는 수동표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전기절연 산화층은 표면에 화학적으로 결합된 알코올이나 실란 화합물을 갖는 것을 특징으로 하는 수동표시 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 전기절연 산화층은 하기의 일반식 I을 만족시키는 화합물의 단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동표시 장치.

   [일반식 I]

   

   상기식에서, R₁: 불소와 치환해도 좋은 탄소원자를 4개 이상 갖는 알킬기 또는 시클로 알킬기. R₂: 불소로 치환해도 좋은 탄소원자를 1내지 3개 갖는 알킬기 또는 시클로알킬기. X : 할로겐원자, 또는 탄소원자를 1 내지 2개 갖는 알콕시기. m : 1 내지 3, n : 0 내지 2, m+n=3
4. 제3항에 있어서, 상기 전기절연 산화층은 하기의 일반식 II를 만족시키는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동표시 장치.

   [일반식 II]

   

   상기식에서, R₃: 탄소원자를 8개 이상 갖는 알킬기 또는 시클로 알킬기.
5. 제3항 또는 4항에 있어서, 상기 일반식 I 또는 II의 화합물을 사용한 후, 후처리를 트리메틸 클로로실란으로 실시하는 것을 특징으로 하는 수동표시 장치.

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