WO2011030459A1 - 粒子の注入装置及び方法 - Google Patents

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ヘサン ユン
ソンウン ギム
ソンヒョン ユン
ドソック ジョ
ソンウ バク
ギョンス ギム
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東京エレクトロン株式会社
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    • G02F2001/1678—Constructional details characterised by the composition or particle type

Definitions

  • the present invention relates to a particle injection apparatus and method, and more particularly, to a particle injection apparatus capable of uniformly injecting fluid particles into a structure in an electronic paper (E-paper) device manufacturing process, and Regarding the method.
  • E-paper electronic paper
  • the technology of electronic paper is a technique for displaying colors by electrostatically moving charged particles floating in a certain space by utilizing the fact that fine charged particles move fast by an electric field.
  • the particle does not change even if the voltage is removed by the memory effect after the particle has moved regardless of the polarity of the particle, so that the image does not disappear and the image is printed with ink on paper. An effect is obtained.
  • the electronic paper itself does not emit light and the degree of eye fatigue is extremely low, so that it is possible to enjoy watching the book easily.
  • the flexibility of the panel is excellent, the degree of bending is high and the thickness can be very thin. For this reason, the technology of electronic paper is highly expected as a future flat panel display technology.
  • electronic paper is much cheaper than existing flat display panels and does not require background lighting or continuous recharging, so it can be driven with very little energy and overwhelming energy efficiency. Go ahead.
  • microcapsule electrophoresis gyricon drive
  • SiPix microcup electronic paper cholesteric liquid crystal display
  • organic electrophoretic methods in the form of transistors.
  • black and white display contrast, response speed, driving voltage, and the like are excellent.
  • FIG. 1 is a drawing showing a cross section of an electronic paper panel using dry particles.
  • a transparent partition wall 60 is provided between an upper substrate 40 and a lower substrate 50 on which an upper electrode 20 and a lower electrode 30 coated with a transparent dielectric 10 are respectively formed. Is formed. Inside the cell 90 formed by the transparent partition wall 60, there are positively charged white particles 70 and negatively charged black particles 80.
  • the white particles 70 are positively charged and the black particles 80 are negatively charged (reversely charged).
  • a (+) voltage is applied to the upper electrode 20 and a (+) voltage is applied to the lower electrode 30
  • the white particles 70 positively charged by the Coulomb force move to the upper substrate 40 side and become negative.
  • the charged black particles 80 move to the lower substrate 50 side. Since the white particles 70 are located on the upper substrate 40 side, the white particles 70 appear white when observed from the outside.
  • a (+) voltage is applied to the upper electrode 20 and a ( ⁇ ) voltage is applied to the lower electrode 30
  • the negatively charged black particles 80 move to the upper substrate 40 side, and the positively charged white particles
  • the particles 70 move to the lower substrate 50 side and are displayed in black. Therefore, by first applying a voltage so that all the cells 90 appear white, and then applying a reverse voltage only to the desired cell 90 so that it looks black, pictures, characters, etc. can be expressed. .
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the charged particles.
  • the charged particles 70 and 80 are coated with polymer particles 74 in which a colorant 72 is dispersed, and the polymer particles 74, so that (+) charge or ( ⁇ ) charge is applied.
  • Charged particles 76 and external additives 78 that enhance the fluidity of the particles 70 and 80 themselves.
  • a spray coating method is generally used in order to inject particles into a cell formed by a transparent partition wall. Since such spray coating method does not inject particles only into specific cells but randomly injects them, the distance between the spray nozzle of the particle applicator and the transparent partition wall of the lower substrate is tens of centimeters. It will be sprayed apart. At this time, particles ejected from the spray nozzle may be unnecessarily left and stacked on the upper surface of the transparent partition wall. Therefore, there is a problem that the amount of consumption of particles increases due to particles that are unnecessarily consumed.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a particle injection apparatus and method capable of efficiently and appropriately injecting particles into a structure.
  • a particle providing unit for providing particles injected into a structure in which a pattern for forming a cell is formed, and the pattern.
  • a mask positioned on the structure, a stage on which the structure and the mask are aligned, and crossing the mask and existing on the mask.
  • a particle injection device including a scraper for removing particles.
  • the particles of the present invention are, for example, fine particles. Further, the fact that the scraper intersects the mask refers to a state in which the scraper extends longer than the width of the mask in the one direction in any one direction on the mask.
  • a method of injecting particles comprising: dropping particles to be injected into the substrate; and moving the aligned structure and the mask to remove the particles present on the top of the mask.
  • the separation between the transparent barrier ribs generated by the particles remaining on the transparent barrier ribs when the upper substrate and the lower substrate are bonded can be reduced.
  • an additional cleaning step for removing particles existing in an unnecessary region after the particle injection step becomes unnecessary.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an apparatus for injecting particles according to an embodiment of the present invention.
  • the figure for demonstrating the structure which the scraper which concerns on one embodiment of this invention removes the particle
  • a part is “connected” to another part, not only when it is “directly connected” but also “electrically connected” with another element between them. This includes cases where Further, “including” a component having a certain part means that the component can be further included without excluding other components unless otherwise stated.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a particle injection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the type of particles is not particularly limited, and all particles used for image expression in the technical field of the present invention can be used. That is, not only a solid but also all particles such as an electrolyte solution, a suspension, a sol, a gel, a capsule, and a twist ball are included, for example, the particles shown in FIG.
  • dry particles having no viscous properties such as liquids and suspensions are injected into the structure.
  • a voltage is applied to the electrodes of the upper substrate and lower substrate to cause the particles to collide with each other and form a charged particle so as to be charged by the collision. It is better to inject particles.
  • carbon black is preferable to use carbon black as the black particles and titanium oxide as the white particles.
  • the particle injection apparatus includes a particle providing unit 100, a stage 110, a mask 120, a scraper 130, a driving unit 140, an electrode terminal 150, and a recycling container 160. .
  • the particle providing unit 100 can provide particles to the structure 170 in order to drop and inject the particles into the structure 170 in which a pattern for forming cells into which the particles are injected is formed.
  • the particle providing unit 100 includes a particle alignment drum 102, a particle introduction guide 104, and a drum drive motor 106.
  • the particle alignment drum 102 can serve to align the particles so that the falling particles are uniformly distributed and injected into the structure 170.
  • the particle alignment drum 102 includes a plurality of drums 103 that are arranged side by side so that the central axis thereof faces the width direction of the structure 170.
  • the plurality of drums 103 can rotate in opposite directions.
  • the particle alignment drum 102 can drop particles flowing between the rotating drums 103 onto the mask 120.
  • a power source is connected to the particle alignment drum 102, and a constant voltage can be applied. At this time, a voltage is applied to the plurality of drums 103 of the particle alignment drum 102 so as to have the same electrode as the particle specific electrode, and the particles do not adhere to the particle alignment drum 102 but fall onto the mask 120. be able to.
  • the particle introduction guide 104 serves to guide the particles to the particle alignment drum 102 so that the particles can pass between the particle alignment drums 102, that is, the plurality of drums 103, before the particles fall.
  • the particle introduction guide 104 may be formed in a hexahedral shape or a conical shape.
  • the particle introduction guide 104 has an inlet portion and an outlet portion that are open, and can guide the particles so that the particles that have flowed through the inlet portion flow into the particle alignment drum 102 through the outlet portion.
  • the particle injection apparatus includes a drum drive motor 106 and can rotate the particle alignment drum 102.
  • the drum drive motor 106 can rotate a plurality of drums 103 of the particle alignment drum 102 by receiving a constant voltage from a power source.
  • the stage 120 is provided with a structure 170 in which cells into which the dropped particles are injected and an upper portion of the structure 170 aligned with the structure 170 are formed on the structure 170. And a mask 120 having the same pattern as the existing pattern.
  • the structure 170 forms upper and lower electrodes coated with a transparent dielectric on an upper substrate and a lower substrate, respectively, thereby forming a cell into which particles are implanted. Therefore, a transparent partition is formed.
  • an electrode terminal 150 is connected to the upper electrode and the lower electrode formed in the structure 170.
  • a voltage is applied to the structure 170 so as to have an electrode opposite to the intrinsic electrode of the particle, and the particle can stably flow into the cell formed in the structure 170.
  • the mask 120 has the same pattern as the pattern of the transparent partition walls forming the cell, and is provided on the upper portion of the structure 170. If the mask 120 formed on the transparent partition is removed after the step of injecting the particles is completed, an additional cleaning step for removing particles that are unnecessarily present on the transparent partition is unnecessary.
  • the structure of the mask 120 will be described later.
  • the scraper 130 can cross the mask 120 and remove particles present on the mask 120.
  • the scraper 130 can remove particles that are unnecessarily present on the upper part of the mask 120 that passes under the scraper 130 as the stage 110 moves.
  • the stage 110 moves and the mask 120 and the scraper 130 intersect, but not limited to this, the scraper 130 moves or the stage 110 And the scraper 130 move together, and the mask 120 and the scraper 130 cross each other, whereby the scraper 130 can remove particles that are unnecessarily present on the upper portion of the mask 120.
  • the scraper 130 can physically extrude particles that are unnecessarily present on the top of the mask 120, remove the particles on the top of the mask 120, and flatten the height of the particles inside the cell.
  • a voltage is applied to the scraper 130 by the electrode terminal 150 so that the electrode has the same electrode as the specific electrode of the particle, and the particle can be pushed out from the upper part of the mask 120.
  • the scraper 130 is provided to have a predetermined separation distance from the upper portion of the mask 120 so that the scraper 130 physically collides with the transparent partition wall or mask 120 of the structure 170 and the transparent partition wall or mask 120 is not damaged.
  • the height can be adjusted in the vertical direction.
  • the driving unit 140 can move the stage 110 so that the mask 120 and the scraper 130 cross each other and the scraper 130 can remove particles existing on the mask 120. That is, the driving unit 140 can move the stage 110 in which the structure 170 and the mask 120 are arranged in alignment at a predetermined speed.
  • the driving unit 140 is configured so that the particles can be uniformly distributed inside the cells formed in the structure 170 when the particles fall out via the particle input guide 104 and the particle alignment drum 102. 110 can be moved at a predetermined speed.
  • the particles that are unnecessarily present above the mask 120 and are removed by the scraper 130 can be collected and flowed into the recycling container 160. For example, after the mask 120 and the scraper 130 cross each other and the entire area of the mask 120 passes through the scraper 130, unnecessary particles removed by the scraper 130 are moved along the particle collecting grooves formed on the stage 110. Can flow into the recycling container 160.
  • the particle injection apparatus can prevent particles from being unnecessarily stacked on the transparent partition wall of the structure 170.
  • the consumption of particles can be reduced.
  • an additional cleaning step for removing particles present in unnecessary areas after the particle injection step is unnecessary.
  • FIG. 4 is a view for explaining a configuration in which a scraper according to an embodiment of the present invention removes particles on an upper part of a mask.
  • particles are dropped and stacked inside the cell formed by the transparent partition walls of the structure 170. At this time, the particles are not injected only into the inside of the cell, and the particles are also stacked on the mask 120 aligned on the transparent partition wall. Therefore, when the upper substrate and the lower substrate of the structure 170 are bonded, a separation occurs between the upper substrate and the lower substrate due to unnecessary particles, which seriously decreases the life and performance of the electronic paper. There was a problem.
  • the mask 120 and the scraper 130 intersect each other, and the particles above the mask 120 can be removed by the scraper 130.
  • the mask 120 and the structure 170 are moved to the right side, and particles that are physically unnecessary on the top of the mask 120 are efficiently removed by the scraper 130 provided to have a predetermined separation distance from the top of the mask 120. can do.
  • a voltage is applied to the upper electrode and the lower electrode of the structure 170 so as to have an electrode opposite to the specific electrode of the particle so that the particle can be stably injected into the cell. I have to.
  • a voltage is applied to the scraper 130 so as to have the same electrode as the particle specific electrode.
  • FIG. 5 is a view for explaining the structure of a mask according to an embodiment of the present invention.
  • the mask 120 has a shape in which the vertical cross section of the particle passage region 122 through which particles pass becomes thinner from the upper part to the lower part of the particle passage region 122. It can be formed to have.
  • the mask 120 may be formed of a material such as Inva or stainless steel (SUS), and the vertical cross section of the particle passage region 122 as described above becomes narrower from the top to the bottom of the particle passage region 122. Therefore, the flowability of the particles can be adjusted at the time of injecting the particles.
  • SUS stainless steel
  • FIG. 6 is a view for explaining the structure of a mask according to another embodiment of the present invention.
  • a mask 120 may be formed such that a particle passage region 122 through which particles pass has a plurality of through portions 124, 125, 126, and 127.
  • a plurality of through portions 124, 125, 126, and 127 having various shapes such as a circle, an ellipse, and a polygon are formed in the particle passage region 122, and the amount of particles injected into the cell is determined. And the particle injection rate can be adjusted.
  • FIG. 7 is a flowchart of a particle injection method according to an embodiment of the present invention.
  • step S700 the particles are supplied in order to drop the particles flowing into the cells formed by the transparent partition walls of the structure 170.
  • the particles can be caused to flow between the particle alignment drum 102, i.e., the plurality of drums 103, through the outlet portion of the particle introduction guide 104.
  • step S710 the plurality of drums 103 are rotated in opposite directions to align the particles so that the particles supplied in step S700 are uniformly distributed to the structure 170 and fall.
  • the drum drive motor 106 can receive a constant voltage from the power source and rotate the plurality of drums 103 of the particle alignment drum 102 in opposite directions.
  • a power source is connected to the particle alignment drum 102, and a voltage is applied so that the particle alignment drum 102 has the same electrode as the particle specific electrode. Can fall.
  • step S720 the structure 170 on which a pattern for forming cells into which particles are implanted is formed, and the mask 120 that is positioned on the structure 170 and has the same pattern as the pattern is aligned.
  • the structure 170 and the mask 120 are provided with a plurality of grooves into which alignment pins can be inserted at the same position, and a pattern formed in the structure 170 and the mask 120 are formed using the alignment pins.
  • the structure 170 and the mask 120 can be aligned so that the formed pattern matches.
  • the electrode terminal 150 is connected to the upper electrode and the lower electrode formed in the structure 170, and the voltage is applied so that the electrode terminal 150 has an electrode opposite to the particle specific electrode. Applied. As a result, the particles can stably flow into the cells formed in the structure 170.
  • the mask 120 has a shape in which the vertical cross section of the particle passage region 122 through which particles pass becomes thinner from the upper part to the lower part of the particle passage region 122. Can be formed.
  • the mask 120 can be formed such that the particle passage region 122 through which particles pass has a plurality of through portions 124, 125, 126, 127.
  • step S730 the particles supplied in step S700 and aligned in step S710 are dropped on the mask 120.
  • the particles can be dropped so that the particles can flow into the cells inside the structure 170 through the particle alignment guide 102 through the particle input guide 104.
  • step S740 the structure 170 and the mask 120 aligned in step S720 are moved at a predetermined speed.
  • the driving unit 140 is driven so that the particles can be uniformly distributed inside the cells formed in the structure 170.
  • the stage 110 can be moved at a predetermined speed.
  • step S750 the particles falling in step S730 and existing on the mask 120 are removed.
  • the mask 120 and the scraper 130 may be crossed to remove particles that are unnecessary on the mask 120.
  • the structure 170 and the mask 120 are moved, so that particles that are unnecessarily present on the upper part of the mask 120 passing under the scraper 130 can be removed.
  • particles that are unnecessarily present on the top of the mask 120 can be removed by moving the scraper 130.
  • the scraper 130 can physically extrude particles that are unnecessarily present on the top of the mask 120 to remove the particles on the top of the mask 120. Further, a voltage may be applied to the scraper 130 so as to have the same electrode as the specific electrode of the particle, and the particle can be pushed out from the upper part of the mask 120.
  • step S760 the particles removed in step S750 are collected.
  • the mask 120 and the scraper 130 cross each other, and after the entire area of the mask 120 passes through the scraper 130, unnecessary particles removed by the scraper 130 are particles formed on the stage 110. Can flow into the recycling container 160 along the recovery groove.
  • particles can be injected only in a desired region, preventing particles from being unnecessarily stacked on the transparent partition wall,
  • the separation between the transparent barrier ribs can be reduced after the implantation of the metal and at the time of bonding the upper substrate and the lower substrate.
  • the embodiment of the present invention may be embodied as a form of a recording medium including an instruction word executable by a computer such as a program module executed by the computer.
  • Computer-readable media can be any available media that can be accessed by the computer and includes all volatile and nonvolatile media, separated and non-separated media.
  • Computer readable media may also include all computer storage media and communication media.
  • Computer storage media can be volatile and nonvolatile, separated and non-volatile embodied in any method or technique for storing information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Includes all separation media.
  • Communication media typically includes computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave or other transport mechanism and includes any information delivery media.
  • the present invention is useful when injecting particles into a structure.

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Abstract

　粒子の注入装置は、セルを形成するためのパターンが形成されている構造物に注入される粒子を当該構造物に提供する粒子提供部と、前記パターンと同一なパターンを有し、前記構造物の上部に位置するマスクと、前記構造物と前記マスクとが整列して設置されるステージと、前記マスクと交差して、前記マスクの上部に存在する粒子を除去するスクレーパと、を含む。また、粒子提供部は、粒子が前記構造物に均一に分布して注入されるように、互いに反対方向に回転し、中心軸が前記構造物の幅方向に向くように並べて配置された複数のドラムを有する粒子整列ドラムを含む。

Description

粒子の注入装置及び方法
　本発明は、粒子の注入装置及び方法に関し、より詳しくは、電子ペーパー（Ｅ－ｐａｐｅｒ）の素子製造工程において、流動性を有する粒子を構造物に均一に注入することができる粒子の注入装置及び方法に関する。
　電子ペーパーの技術は、帯電した微細な粒子が電場によって速く移動することを利用して、一定の空間内に浮遊する帯電された粒子を静電気的に移動させて色を表示する技術である。かかる技術では、粒子がいずれの極でも、当該粒子が移動した後は、メモリー効果によって電圧を除去しても粒子の位置変化がないため、イメージが消えず、まるで紙にインクで印刷したような効果が得られる。つまり、電子ペーパー自らは発光せず目の疲労度が極めて低いので、実際本を見るような気楽な観賞が可能である。また、パネルの柔軟性に優れているため、曲げ度が高く、その厚さも非常に薄く形成することができる。このため、電子ペーパーの技術は、将来型平板表示技術として大きな期待を集めている。また、電子ペーパーは、既存の平面ディスプレイパネルに比べて生産単価が遥かに安価であり、背景照明や持続的なリチャージが不要であるため、極めて少ないエネルギーでも駆動することができ、エネルギー効率も圧倒的に先を行く。
　現在開発されている電子ペーパーの具現のための方法は、マイクロカプセル型電気泳動方式、ジリコン（ｇｙｒｉｃｏｎ）駆動方式、ＳｉＰｉｘ社のマイクロコップ（ｍｉｃｒｏｃｕｐ）状の電子ペーパー、コレステリック（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ）液晶ディスプレイ、有機トランジスター形態の電気泳動方式等がある。マイクロカプセル型電気泳動方式の場合、白黒の表示対比、応答速度、駆動電圧などで優れていることが知られている。
　また、最近では、リキッドパウダー（Ｑｕｉｃｋ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ－Ｌｉｑｕｉｄ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｄｉｓｐｌａｙ）素材を用いて電子ペーパーを具現する技術が開発されている。かかる技術は、粉状をなしているが、液体のように流れる流動性の高分子ポリマーに電気信号を加えると、白黒の色相が切り替えられ、このスイッチング時間が非常に速いため、動画具現とカラー化が可能であると知られている。また、この技術は、電源が切られた場合でも、メモリー機能によってイメージを維持することができるという特徴を持っている。
　図１は、乾式の粒子を用いる電子ペーパーパネルの断面を示した図面である。
　図１に示すように、構造物としての電子ペーパーパネルには、透明誘電体１０でコーティングされた上部電極２０と下部電極３０がそれぞれ形成された上部基板４０と下部基板５０の間に透明隔壁６０が形成されている。前記透明隔壁６０によって形成されたセル９０の内部には、正に帯電した白色の粒子７０と負に帯電した黒色の粒子８０とが存在する。
　電子ペーパーの駆動時の動作について説明する。先ず、白色の粒子７０が正に帯電し、黒色の粒子８０が負に帯電したと仮定（逆に帯電しても良い）する。上部電極２０に（－）電圧を印加し、下部電極３０に（＋）電圧を印加すると、クーロン力（Ｃｏｕｌｏｍｂ　ｆｏｒｃｅ）によって正に帯電した白色の粒子７０は上部基板４０側に移動し、負に帯電した黒色の粒子８０は下部基板５０側に移動する。上部基板４０側に白色の粒子７０が位置しているので、外部から観察した時は白色に見える。逆に、上部電極２０に（＋）電圧を印加し、下部電極３０に（－）電圧を印加すると、負に帯電した黒色の粒子８０は上部基板４０側に移動し、正に帯電した白色の粒子７０は下部基板５０側に移動して黒色で表示される。よって、最初に全てのセル９０が白色に見えるように電圧を加えた後、所望のセル９０のみに反対電圧を加えて黒色に見えるようにすることで、絵や文字などを表現することができる。
　図２は、帯電した粒子の断面図である。
　図２に示すように、帯電した粒子７０、８０は、内部に着色剤７２が分散されている高分子粒子７４と、前記高分子粒子７４にコーティングされ、（＋）電荷または（－）電荷を有する荷電粒子７６と、粒子７０、８０自体の流動性を高める外添剤７８とを含む。
　ここで、従来は透明隔壁により形成されたセルの内部に粒子を注入するために、スプレー塗布方法が一般的に使用された。このようなスプレー塗布方法は、特定のセルのみに粒子を注入するのではなく、ランダムに注入するため、粒子塗布器のスプレーノズルと下部基板の透明隔壁との間の距離が数十センチメートルに離隔されてスプレー塗布することになる。この際に、スプレーノズルから噴射された粒子は、透明隔壁の上面に不必要に残留して積層され得る。よって、不必要に消耗される粒子により粒子の消耗量が増加するという問題があった。また、不必要に透明隔壁上に存在する粒子は、上部基板と下部基板の接合時に上部基板と下部基板との間の離隔を発生させ、素子の画面品質及び寿命の低下を加速させる。また、粒子の注入後、不要な領域の粒子を除去する追加クリーニング工程が不可避であるという問題があった。
　本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、構造物に粒子を効率よく適切に注入できる粒子の注入装置及び方法を提供することにある。
　前述した目的を達成するため、本発明の第１の側面は、セルを形成するためのパターンが形成されている構造物に注入される粒子を当該構造物に提供する粒子提供部と、前記パターンと同一なパターンを有し、前記構造物の上部に位置するマスクと、前記構造物と前記マスクとが整列されて設置されるステージと、前記マスクと交差して、前記マスクの上部に存在する粒子を除去するスクレーパ（Ｓｃｒａｐｅｒ）と、を含む粒子の注入装置を提供する。なお、本発明の粒子は、例えば微細な粒子である。また、スクレーパがマスクと交差するとは、マスク上の任意の一方向において、スクレーパが当該一方向のマスクの幅よりも長く延伸している状態を指す。
　また、本発明の第２の側面は、セルを形成するためのパターンが形成されている構造物の上部に、前記パターンと同一なパターンを有するマスクを整列させて位置させるステップと、前記構造物に注入される粒子を落下させるステップと、前記整列された構造物とマスクとを移動させ、前記マスクの上部に存在する前記粒子を除去するステップと、を含む粒子の注入方法を提供する。
　前述した本発明の課題解決手段によると、透明隔壁上に粒子が不必要に積層することを防ぎ、セル領域のみに粒子を注入して、粒子の消耗量を減らすことができる。
　また、前述した本発明の課題解決手段によると、上部基板と下部基板の接合時に透明隔壁上部に残存する粒子によって発生する透明隔壁間の離隔を減らすことができる。
　なお、本発明の他の課題解決手段の一つによると、粒子の注入工程後に不要な領域に存在する粒子を除去するための追加クリーニング工程が不必要になる。
乾式の粒子を用いる電子ペーパーパネルの断面を示した図。 帯電した粒子の断面図。 本発明の一実施の形態に係る粒子の注入装置の構成図。 本発明の一実施の形態に係るスクレーパがマスクの上部の粒子を除去する構成を説明するための図。 本発明の一実施の形態に係るマスクの構造を説明するための図。 本発明の他の実施の形態に係るマスクの構造を説明するための図。 本発明の一実施の形態に係る粒子の注入方法のフローチャート。
　７０、８０　粒子
　９０　セル
　１００　粒子供給部
　１０２　粒子整列ドラム
　１０３　ドラム
　１０４　粒子投入ガイド
　１０６　ドラム駆動モーター
　１１０　ステージ
　１２０　マスク
　１２２　粒子通過領域
　１２４～１２７　貫通部
　１３０　スクレーパ
　１４０　駆動部
　１５０　電子端子
　１６０　リサイクル容器
　１７０　構造物
　下記では、添付した図面を参照して本発明が属する技術分野における通常の知識を持った者が容易に実施できるように、本発明の実施の形態を詳しく説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態で具現可能であり、ここで説明する実施の形態に限らない。なお、図面において、本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似した部分については類似した図面符号を付けた。
　明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているとするとは、「直接的に連結」されている場合だけでなく、その間に他の要素を挟んで「電気的に連結」されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外せず、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
　以下に、添付した図面を参照して本発明を詳しく説明する。
　図３は、本発明の一実施の形態に係る粒子の注入装置の構成図である。
　本明細書において、粒子の種類は特に限らず、本発明の技術分野において画像表現のために用いられる粒子は全て使用できる。つまり、固体だけでなく、電解質溶液、懸濁液、ゾル、ゲル、カプセル、ツイストボール等の粒子も全て含み、例えば図２に示した粒子も含む。
　好ましくは、液体、懸濁液等のような粘性特性のない乾式の粒子を構造物に注入することが良い。つまり、帯電されない粒子を注入した後に、上部基板と下部基板の電極に電圧を印加して粒子を互いに衝突させ、衝突による電荷を帯びるようにして帯電した粒子を形成するという乾式方式の衝突帯電型の粒子を注入することが良い。また、白黒を表示するために、黒色の粒子としてはカーボンブラック（ｃａｒｂｏｎ　ｂｌａｃｋ）、白色の粒子としては酸化チタンを使用することが好ましい。
　図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る粒子の注入装置は、粒子提供部１００、ステージ１１０、マスク１２０、スクレーパ１３０、駆動部１４０、電極端子１５０、及びリサイクル容器１６０を含む。
　粒子提供部１００は、粒子が注入されるセルを形成するためのパターンが形成されている構造物１７０に、粒子を落下させて注入するために、粒子を当該構造物１７０に提供することができる。前記粒子提供部１００は、粒子整列ドラム１０２、粒子投入ガイド１０４、及びドラム駆動モーター１０６を含む。
　粒子整列ドラム１０２は、落下する粒子が構造物１７０に均一に分布されて注入されるように、粒子を整列する役割を果たすことができる。例えば、粒子整列ドラム１０２は、中心軸が構造物１７０の幅方向に向くように並べて配置された複数のドラム１０３を含んでいる。前記複数のドラム１０３は、互いに反対方向に回転することができる。さらに、粒子整列ドラム１０２は、回転する複数のドラム１０３の間に流入される粒子をマスク１２０上に落下させることができる。
　なお、粒子整列ドラム１０２には、電源が連結されており、一定の電圧が印加され得る。この際に、粒子整列ドラム１０２の複数のドラム１０３には、粒子の固有電極と同一な電極を有するように電圧が印加され、粒子は粒子整列ドラム１０２に付着せず、マスク１２０上に落下することができる。
　粒子投入ガイド１０４は、粒子が落下する前に粒子整列ドラム１０２、すなわち複数のドラム１０３間を通過することができるように、粒子を粒子整列ドラム１０２に案内する役割をする。例えば、粒子投入ガイド１０４は、六面体状または円錐状に形成されても良い。粒子投入ガイド１０４は、その入口部と出口部が開放されており、入口部を通じて流入された粒子が出口部を通じて粒子整列ドラム１０２に流入するように当該粒子を案内することができる。
　本発明による粒子の注入装置は、ドラム駆動モーター１０６を具備して、粒子整列ドラム１０２を回転させることができる。例えば、ドラム駆動モーター１０６は、電源から一定の電圧を受けて、粒子整列ドラム１０２の複数のドラム１０３を回転させることができる。
　ステージ１２０には、落下された粒子が注入されるセルが形成されている構造物１７０と、前記構造物１７０の上部に前記構造物１７０と整列して設けられており、構造物１７０に形成されているパターンと同一なパターンを有するマスク１２０とが設置される。
　前記構造物１７０は、図１を参照して説明したように、上部基板と下部基板上に透明誘電体でコーティングされた上部電極と下部電極がそれぞれ形成され、粒子が注入されるセルを形成するために透明隔壁が形成されている。
　また、構造物１７０に形成されている上部電極と下部電極には、電極端子１５０が連結されている。この電極端子１５０によって、構造物１７０に粒子の固有電極と反対の電極を有するように電圧が印加され、粒子が構造物１７０に形成されているセルの内部に安定的に流入することができる。
　また、図３において、マスク１２０は、セルを形成している透明隔壁のパターンと同一なパターンを有し、構造物１７０の上部に設けられている。粒子を注入する工程を終了した後、透明隔壁上に形成されているマスク１２０を除去すると、透明隔壁上に不必要に存在する粒子を除去するための追加クリーニング工程が不必要になる。マスク１２０の構造については後述する。
　スクレーパ１３０は、マスク１２０と交差して、前記マスク１２０の上部に存在する粒子を除去することができる。
　例えば、スクレーパ１３０は、ステージ１１０が移動するにつれて、スクレーパ１３０の下方を通過するマスク１２０の上部に不必要に存在する粒子を除去することができる。また、本発明の一実施の形態に係る粒子の注入装置においては、ステージ１１０が移動してマスク１２０とスクレーパ１３０とが交差するが、これに限らず、スクレーパ１３０が移動するか、またはステージ１１０とスクレーパ１３０とが共に移動して、マスク１２０とスクレーパ１３０とが交差することによって、スクレーパ１３０がマスク１２０の上部に不必要に存在する粒子を除去することができる。
　スクレーパ１３０は、物理的にマスク１２０の上部に不必要に存在する粒子を押し出し、マスク１２０の上部の粒子を除去して、セルの内部の粒子の高さを平坦化することができる。
　なお、スクレーパ１３０には、電極端子１５０によって粒子の固有電極と同一な電極を有するように電圧が印加され、粒子がマスク１２０の上部から押し出されるようにすることができる。
　また、スクレーパ１３０は、スクレーパ１３０が構造物１７０の透明隔壁またはマスク１２０と物理的に衝突し、透明隔壁またはマスク１２０が損傷されないように、マスク１２０の上部と所定の離隔距離を有するように設けられ、上下方向に高さの調節が可能である。
　駆動部１４０は、マスク１２０とスクレーパ１３０とが交差して、スクレーパ１３０がマスク１２０上に存在する粒子を除去することができるように、ステージ１１０を移動させることができる。つまり、駆動部１４０は、構造物１７０とマスク１２０とが整列して設けられているステージ１１０を、予め決められた速度で移動させることができる。
　さらに、駆動部１４０は、粒子が粒子投入ガイド１０４を経て粒子整列ドラム１０２を介して落下し出すと、構造物１７０に形成されているセルの内部に粒子が均一に分布され得るように、ステージ１１０を予め決められた速度で移動させることができる。
　リサイクル容器１６０には、マスク１２０の上部に不必要に存在して、スクレーパ１３０により除去された粒子が回収されて流入されることができる。例えば、マスク１２０とスクレーパ１３０とが交差して、マスク１２０の全領域がスクレーパ１３０を通過した後、スクレーパ１３０により除去された不要な粒子が、ステージ１１０に形成されている粒子の回収溝に沿ってリサイクル容器１６０に流入され得る。
　前述したように、本発明の一実施の形態に係る粒子の注入装置によると、構造物１７０の透明隔壁上に粒子が不必要に積層されることを防ぐことができる。また、粒子の消耗量を減らすことができる。さらに、粒子の注入工程後に不要な領域に存在する粒子を除去するための追加クリーニング工程が不必要になる。
　図４は、本発明の一実施の形態に係るスクレーパがマスクの上部の粒子を除去する構成を説明するための図面である。
　図４に示すように、構造物１７０の透明隔壁により形成されたセルの内部に粒子が落下して積層される。この際に、セルの内部のみに粒子が注入されず、透明隔壁上に整列されているマスク１２０上にも粒子が積層される。よって、構造物１７０の上部基板と下部基板とを接合する時に、不必要に存在する粒子のために上部基板と下部基板との間に離隔が生じ、電子ペーパーの寿命及び性能の低下という深刻な問題があった。
　この点、本発明の一実施の形態に係る粒子の注入装置によると、マスク１２０とスクレーパ１３０とが交差して、スクレーパ１３０によってマスク１２０の上部の粒子を除去することができる。例えば、マスク１２０及び構造物１７０を右側に移動させると共にマスク１２０上部と所定の離隔距離を有するように設けられたスクレーパ１３０によって物理的にマスク１２０の上部に不必要に存在する粒子を効率よく除去することができる。
　この際に、前述したように、構造物１７０の上部電極と下部電極には、粒子の固有電極と反対の電極を有するように電圧を印加し、粒子が安定的にセルの内部に注入できるようにしている。また、スクレーパ１３０には、粒子の固有電極と同一な電極を有するように電圧を印加している。これによって、粒子を効率よく除去することができる。
　図５は、本発明の一実施の形態に係るマスクの構造を説明するための図である。
　図５に示すように、本発明の一実施の形態に係るマスク１２０は、粒子が通過する粒子通過領域１２２の鉛直方向の断面が、粒子通過領域１２２の上部から下部に行くほど細くなる形状を有するように形成され得る。
　例えば、マスク１２０は、インヴァ（Ｉｎｖａ）、ステンレス（ＳＵＳ）等の材質で形成され得、前述したような粒子通過領域１２２の鉛直方向の断面が、粒子通過領域１２２の上部から下部に行くほど細くなる形状を有しているため、粒子の注入時に粒子の流れ性の調節が可能である。
　図６は、本発明の他の実施の形態に係るマスクの構造を説明するための図である。
　図６に示すように、本発明の他の実施の形態に係るマスク１２０は、粒子が通過する粒子通過領域１２２が、複数の貫通部１２４、１２５、１２６、１２７を有するように形成され得る。
　例えば、前記粒子通過領域１２２内に、円形、楕円形、多角形などの様々な形を有する複数の貫通部１２４、１２５、１２６、１２７が形成され、セルの内部に注入される粒子の量を調節し、粒子の注入速度を調節することができる。
　図７は、本発明の一実施の形態に係る粒子の注入方法のフローチャートである。
　ステップＳ７００では、構造物１７０の透明隔壁により形成されたセルの内部に流入される粒子を落下させるために粒子を供給する。例えば、ステップＳ７００においては、粒子投入ガイド１０４の出口部を通じて粒子が粒子整列ドラム１０２、すなわち複数のドラム１０３間に流入されるようにすることができる。
　ステップＳ７１０では、前記ステップＳ７００で供給された粒子が構造物１７０に対して均一に分布されて落下するように、複数のドラム１０３を互いに反対方向に回転させ、粒子を整列する。例えば、ドラム駆動モーター１０６は、電源から一定の電圧を受け、粒子整列ドラム１０２の複数のドラム１０３を互いに反対方向に回転させることができる。
　この際に、粒子整列ドラム１０２には、電源が連結されており、粒子の固有電極と同一な電極を有するように電圧が印加され、粒子が粒子整列ドラム１０２に付着せず、マスク１２０上に落下することができる。
　ステップＳ７２０では、粒子が注入されるセルを形成するためのパターンが形成されている構造物１７０と、前記構造物１７０の上部に位置し、前記パターンと同一なパターンを有するマスク１２０とを整列させる。例えば、構造物１７０とマスク１２０とは、整列ピンを挿入可能な複数の溝を同一な位置に具備しており、前記整列ピンを用いて、構造物１７０に形成されたパターンとマスク１２０に形成されたパターンとが一致するように構造物１７０とマスク１２０を整列させることができる。
　また、前述したように、構造物１７０に形成されている上部電極と下部電極には、電極端子１５０が連結されており、電極端子１５０によって粒子の固有電極と反対の電極を有するように電圧が印加される。これによって、粒子が構造物１７０に形成されているセルの内部に安定的に流入し得る。
　また、図５を参照して説明したように、マスク１２０は、粒子が通過する粒子通過領域１２２の鉛直方向の断面が、粒子通過領域１２２の上部から下部に行くほど細くなる形状を有するように形成され得る。
　また、図６を参照して説明したように、マスク１２０は、粒子が通過する粒子通過領域１２２が、複数の貫通部１２４、１２５、１２６、１２７を有するように形成され得る。
　ステップＳ７３０では、前記ステップＳ７００で供給され、前記ステップＳ７１０で整列した粒子を、マスク１２０上に落下させる。例えば、ステップＳ７３０においては、粒子が粒子投入ガイド１０４を経て粒子整列ドラム１０２を通じて構造物１７０の内部のセルに流入できるように粒子を落下させることができる。
　ステップＳ７４０では、前記ステップＳ７２０で整列された構造物１７０とマスク１２０とを、予め決められた速度で移動させる。例えば、粒子が粒子投入ガイド１０４を経て粒子整列ドラム１０２を介して落下し出すと、構造物１７０に形成されているセルの内部に粒子が均一に分布できるように、駆動部１４０を駆動してステージ１１０を予め決められた速度で移動させることができる。
　ステップＳ７５０では、前記ステップＳ７３０で落下してマスク１２０の上部に存在する粒子を除去する。ステップＳ７５０においては、マスク１２０とスクレーパ１３０とを交差させて、マスク１２０上部に不必要に存在する粒子を除去することができる。例えば、ステップＳ７５０においては、構造物１７０とマスク１２０とを移動させることによって、スクレーパ１３０の下方を通過するマスク１２０の上部に不必要に存在する粒子を除去することができる。あるいは、スクレーパ１３０を移動させることによって、マスク１２０の上部に不必要に存在する粒子を除去することもできる。
　この際に、スクレーパ１３０は、物理的にマスク１２０の上部に不必要に存在する粒子を押し出して、マスク１２０の上部の粒子を除去することができる。また、スクレーパ１３０に粒子の固有電極と同一な電極を有するように電圧が印加され、粒子がマスク１２０の上部から押し出されるようにすることができる。
　ステップＳ７６０では、前記ステップＳ７５０において除去された粒子を回収する。例えば、ステップＳ７６０においては、マスク１２０とスクレーパ１３０とが交差して、マスク１２０の全領域がスクレーパ１３０を通過した後、スクレーパ１３０により除去された不要な粒子が、ステージ１１０に形成されている粒子の回収溝に沿ってリサイクル容器１６０に流入され得る。
　よって、前述した本発明の一実施の形態に係る粒子の注入方法によると、所望の領域のみに粒子を注入することができ、透明隔壁上に粒子が不必要に積層されることを防ぎ、粒子の注入後及び上部基板と下部基板の接合時に、透明隔壁間の離隔を減らすことができる。
　本発明の一実施の形態は、コンピューターによって実行されるプログラムモジュールのようなコンピューターによって実行可能な命令語を含む記録媒体の形態として具現してもよい。コンピューター読取可能媒体は、コンピューターによってアクセスできる任意の可用媒体でもよく、揮発性及び不揮発性媒体、分離型及び非分離型媒体を全て含む。また、コンピューター読取可能媒体は、コンピューター格納媒体及び通信媒体を全て含んでもよい。コンピューター格納媒体は、コンピューター読取可能命令語、データ構造、プログラムモジュール、またはその他のデータのような情報の格納のための任意の方法、または技術で具現された揮発性及び不揮発性、分離型及び非分離型媒体を全て含む。通信媒体は、典型的にコンピューター読取可能命令語、データ構造、プログラムモジュール、または搬送波のような変調されたデータ信号のその他のデータ、またはその他の転送メカニズムを含み、任意の情報伝達媒体を含む。
　前述した本発明の説明は例示のためのものであり、本発明が属する技術分野の通常の知識を持った者は、本発明の技術的思想や必須特徴を変更せず他の具体的な形態に容易に変形可能ということが理解できるであろう。よって、前述した実施の形態は、全ての面で例示的なことであり、限定的ではないことを理解すべきである。例えば、単一型に説明されている各構成要素は分散して実施してもよく、同様に分散して説明されている構成要素も結合された形態で実施してもよい。
　本発明の範囲は、前記詳細な説明より後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲並びにその均等概念から導出される全ての変更、または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきである。
　本発明は、構造物に粒子を注入する際に有用である。

Claims (17)

  1. 粒子の注入装置において、
    　セルを形成するためのパターンが形成されている構造物に注入される粒子を当該構造物に提供する粒子提供部と、
    　前記パターンと同一なパターンを有し、前記構造物の上部に位置するマスクと、
    　前記構造物と前記マスクとが整列されて設置されるステージと、
    　前記マスクと交差して、前記マスクの上部に存在する粒子を除去するスクレーパと、
    　を含む。
  2. 請求項１に記載の粒子の注入装置であって、
    　前記粒子提供部は、
    　前記粒子が前記構造物に均一に分布して注入されるように、互いに反対方向に回転し、中心軸が前記構造物の幅方向に向くように並べて配置された複数のドラムを有する粒子整列ドラムを含む。
  3. 請求項２に記載の粒子の注入装置であって、
    　前記粒子提供部は、
    　前記複数のドラムを回転させるためのドラム駆動モーターと、
    　前記粒子が前記複数のドラム間を通過するように、前記粒子を前記粒子整列ドラムに案内する粒子投入ガイドと、
    　をさらに含む。
  4. 請求項１に記載の粒子の注入装置であって、
    　前記マスクと前記スクレーパとが交差するように、前記ステージを移動させる駆動部をさらに含む。
  5. 請求項１に記載の粒子の注入装置であって、
    　前記構造物及び前記スクレーパに電圧を供給するための電極端子をさらに含む。
  6. 請求項５に記載の粒子の注入装置であって、
    　前記電極端子は、前記粒子の固有電極と同一な電極を前記スクレーパに供給し、前記粒子の固有電極と反対の電極を前記構造物に供給する。
  7. 請求項１に記載の粒子の注入装置であって、
    　前記スクレーパによって除去された粒子を回収するためのリサイクル容器をさらに含む。
  8. 請求項１に記載の粒子の注入装置であって、
    　前記スクレーパは、前記マスクの上部と所定の離隔距離を有するように設けられ、上下方向に高さの調節が可能である。
  9. 請求項１に記載の粒子の注入装置であって、
    　前記マスクは、前記粒子が通過する粒子通過領域の鉛直方向の断面が、前記粒子通過領域の上部から下部に行くほど細くなる形状を有するように形成される。
  10. 請求項１に記載の粒子の注入装置であって、
    　前記マスクは、前記粒子が通過する粒子通過領域が、複数の貫通部を有するように形成される。
  11. 粒子の注入方法において、
    　セルを形成するためのパターンが形成されている構造物の上部に、前記パターンと同一なパターンを有するマスクを整列させて位置させるステップと、
    　前記構造物に注入される粒子を落下させるステップと、
    　前記整列された構造物とマスクとを移動させ、前記マスクの上部に存在する前記粒子を除去するステップと、
    　を含む。
  12. 請求項１１に記載の粒子の注入方法であって、
    　前記粒子を落下させるために、中心軸が前記構造物の幅方向に向くように並べて配置された複数のドラム間に前記粒子を供給するステップをさらに含む。
  13. 請求項１２に記載の粒子の注入方法であって、
    　前記粒子を供給するステップは、
    　前記粒子が前記構造物に対して均一に分布されて落下できるように、前記複数のドラムを互いに反対方向に回転させ、前記粒子を整列させるステップを含む。
  14. 請求項１１に記載の粒子の注入方法であって、
    　前記除去された粒子を回収するステップをさらに含む。
  15. 請求項１１に記載の粒子の注入方法であって、
    　前記構造物には、前記粒子の固有電極とは反対の電極が供給される。
  16. 請求項１１に記載の粒子の注入方法であって、
    　前記マスクは、前記粒子が通過する粒子通過領域の鉛直方向の断面が、前記粒子通過領域の上部から下部に行くほど細くなる形状を有するように形成される。
  17. 請求項１１に記載の粒子の注入方法であって、
    　前記マスクは、前記粒子が通過する粒子通過領域が複数の貫通部を有するように形成される。
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