KR20060088368A

KR20060088368A - 광셔터용 전자종이 표시소자

Info

Publication number: KR20060088368A
Application number: KR1020050009241A
Authority: KR
Inventors: 이성국; 권순형; 송문봉; 류병길
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2005-02-01
Publication date: 2006-08-04

Abstract

본 발명은 전자종이 표시소자를 투과형으로 구성하여 광원에서 방출된 빛의 양을 조절하고, 풀컬러를 구현할 수 있는 광셔터용 전자종이 표시소자에 관한 것으로, 동일 극성을 갖는 한 종류의 대전 입자를 구비하고, 그 대전 입자에 의해 광원에서 방출되는 빛의 양이 조절되고, 표시면에 형성된 상부전극과; 셀과 셀을 분리하는 격벽 측면에 형성된 하부 전극과; 상기 셀내에 충전된 동일 극성을 갖는 한 종류의 대전 입자를 포함하여 구성함으로써, 전자종이 표시소자를 투과형으로 형성하여 빛의 양을 조절할 수 있고, 메모리 효과에 의해 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 상부기판 상부에 컬러 필터를 형성하여 풀컬러를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

광셔터용 전자종이 표시소자{ELECTRONIC PAPER DISPLAY DEVICE FOR LIGHT SHUTTER}

도1은 종래 충돌 대전형 전자종이 표시소자를 도시한 단면도.

도2는 일반적인 광셔터용 LCD 표시소자를 도시한 단면도.

도3은 본 발명 광셔터용 전자종이 표시소자를 도시한 일 실시예 단면도.

도4는 도3의 하부 전극에 대한 여러 가지 형태를 도시한 평면도.

도5는 컬러 필터를 구비한 경우에 대한 본 발명 광셔터용 전자종이 표시소자를 도시한 단면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10:하부기판 20:격벽

30:하부전극 40:흑색 대전 입자

50:상부기판 60:상부전극

70:컬러 필터

본 발명은 광셔터용 전자종이 표시소자에 관한 것으로, 특히 전자종이 표시 소자를 투과형으로 구성하여 광원에서 방출된 빛의 양을 조절하고, 풀컬러를 구현할 수 있는 광셔터용 전자종이 표시소자에 관한 것이다.

디지털 페이퍼 디스플레이(Digital Paper Display)는 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 유기 전계발광(Electro Luminescence)소자를 뒤이을 차세대 표시소자로 개발되고 있다. 특히 전자종이(Electronic Paper)는 수백만개의 구슬이 기름 구멍안에 뿌려져 있는 박형의 플라스틱과 같은 유연한 기판과 문자나 영상을 표시할 수 있도록 한 디스플레이 소자로서, 수백만번을 재생해 쓸 수 있으며 장래에 책, 신문, 잡지 등 기존의 인쇄매체를 대체할 재료로 기대된다.

전자종이 표시소자는 플렉서블(flexible)(또는 페이퍼) 디스플레이 구현의 핵심이 되는 소자이고, 도전성 물질에 전자기장을 가하여 운동성을 갖게 한다는 전기영동학(Electrophoresis)에 기초를 둔 것으로 박형의 플렉서블한 기판들 사이에 도전성을 가진 미립자들을 분포시킨 후 전자기장의 극성변화에 의한 미립자들(또는 대전 입자들)의 방향 배치 변화로 데이터를 표현한다.

도1은 종래 충돌 대전형 전자종이 표시소자에 대한 셀 구조를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 플라스틱 또는 유리 중 어느 하나로 형성된 상부 및 하부기판(6, 1)과, 상기 상부 및 하부기판(6, 1) 상에 소자의 구동 전압을 인가하고, 투명전극으로 형성된 상부 및 하부 전극(5, 2)과, 상기 상부 및 하부기판(6, 1) 간격을 일정하게 유지하고, 셀과 셀을 분리(isolation)시키는 격벽(7)과, 상기 두 전극(5, 2) 사이에 형성된 백색의 부(-) 대전 입자(4) 및 흑색의 정(+) 대전 입자(3) 로 구성된다.

상기 하부 기판(1)과 상부 기판(6)의 두께는 제약이 없으나, 정전기력으로 대전 입자들(3, 4)을 움직여야 하므로 실제 격벽(7)의 두께(수십~수백[㎛])나 대전 입자들(3, 4)의 크기는 대단히 미소하다는데 주의한다. 그리고, 상기 상부 및 하부 기판들(6, 1)의 두께에 비해서 투명한 상부 및 하부 전극들(5, 2)의 두께는 표현된 것 보다 훨씬 얇다는데 주의한다.

이러한 구성으로 이루어진 충돌 대전형 전자종이 표시소자는 상부 전극(5)과 하부 전극(2)에 충분한 전압이 인가되면 인가된 전극 극성에 따라 대전되는 대전 입자들이 각 전극으로 끌려간다. 예컨대, 백색 대전 입자(4)가 (-), 흑색 대전 입자(3)가 (+) 성질을 띄고, 상부 전극(5)에 (+) 전압, 하부 전극(2)에 (-) 전압이 인가되면, 백색 대전 입자(4)는 상부 전극(5)으로, 흑색 대전 입자(3)는 하부 전극(2)으로 이동되어 백색을 띄게 된다. 반대로 상부 전극(5)에 (-) 전압이 걸리게 되면, 흑색 대전 입자(3)가 상부 전극(5)으로 이동되어 검은색을 띄게 된다. 따라서, 처음에 모든 셀이 백색(또는 흑색)으로 보이도록 전압을 가한 후, 원하는 셀만 반대 전압을 가해 흑색(또는 백색)으로 보이도록 하는 것으로 그림이나 문자 등을 표현할 수 있게 되는 것이다.

하지만, 종래 전자종이 표시소자는 반사형이기 때문에 광셔터로서 사용할 수 없는 문제점이 있었다. 종래 광셔터로 사용되는 표시소자의 일 예로, LCD 표시소자가 있는데 이는 액정의 전압에 따른 전기배향을 이용하여 광량을 조절하는 투과형 표시소자이다. 즉, 도2에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 투명 전극(24, 22)을 통 해 액정층(23)에 인가된 구동 전압에 의해 광원에서 방출된 빛이 편광판(21)과 컬러 필터(25)를 통해 각 컬러의 계조를 표현할 수 있다. 하지만, LCD 표시소자는 광셔터로서의 기능을 수행하기 위해서는 액정층(23)과 편광판(21)이 필요하며, 구동전압을 지속적으로 공급해야하기 때문에 전력 소모가 큰 문제점이 있었다. 또한, 속도가 [ms] 단위로 비교적 느린 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 셀과 셀을 분리하기 위한 격벽과, 상기 격벽 측면과 상부기판 상부에 각각 형성된 하부 전극 및 상부 전극과, 셀에 주입되어 상기 두 전극에 인가되는 구동 전압에 의해 이동되고, 광원에서 방출된 빛의 양을 조절하기 위한 흑색 대전 입자로 구성함으로써, 전자종이 표시소자를 투과형으로 형성하여 빛의 양을 조절할 수 있고, 메모리 효과에 의해 전력 소모를 줄일 수 있는 광셔터용 전자종이 표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상부기판 상부에 컬러 필터를 형성하여 풀컬러를 구현할 수 있는 광셔터용 전자종이 표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 동일 극성을 갖는 한 종류의 대전 입자를 구비하고, 그 대전 입자에 의해 광원에서 방출되는 빛의 양이 조절되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 표시면에 형성된 상부전극과; 셀과 셀을 분리하는 격벽 측면에 형성된 하부 전극과; 상기 셀내에 충전된 동일 극성을 갖는 한 종류의 대전 입자를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명 광셔터용 전자종이 표시소자에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명 광셔터용 전자종이 표시소자에 대한 일 실시예 단면도를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 하부기판(10) 상부에 형성되어 상부기판(50)과 하부기판(10) 간격을 일정하게 유지하고, 셀과 셀을 분리하기 위한 격벽(20)과, 상기 격벽(20) 측면과 상부기판(50) 상부에 각각 형성되고, 구동 전압을 인가하기 위한 하부 전극(30) 및 상부 전극(60)과, 셀내에 형성된 흑색 대전 입자(40)로 구성된다.

여기서, 상기 셀이 공기로 채워진 경우 흑색 대전 입자(40)간에 서로 뭉치는 것을 방지하기 위해 대전 입자(40)에 외첨제를 사용하는데, 그 외첨제로는 산화티탄, 카본블랙, 실리카 등이 사용된다.

반면, 상기 셀이 액체가 채워진 경우 액체가 흑색 대전 입자(40)간에 서로 뭉치는 것을 방치하기 때문에 외첨제를 사용할 필요가 없다. 이때, 셀에 채워지는 액체로는 유전액(dielectric fluid)이 사용될 수 있다.

상기 상부전극(60) 및 하부전극(30)은 ITO(Indium-Tin-Oxide)나 전도성 고분자의 투명 전극에 의해 형성되며, 격벽(20)은 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(PET), 고순도 아크릴수지(PMMA) 등의 재료를 스크린 프린팅하여 형성한다.

상기 하부 전극(30)은 셀을 구분하는 네 방향의 격벽 중 한쪽 방향에만 형성되거나 여러 방향에 복합적으로 형성될 수 있는데, 이에 대한 일 예를 도4에 도시하였다.

도4는 본 발명의 광셔터용 전자종이 표시소자에 대한 평면도를 도시한 것으로, 하부 전극(30)을 여러 가지 방법으로 격벽 측면에 형성할 수 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 하부 전극(30)을 격벽 일측면(a)에만 형성할 수도 있고, 두면(b, c), 세면(d), 네면(e)에 형성할 수도 있는데, 상기 하부 전극(30)이 형성되는 격벽 방향 및 면의 개수는 제조 업체에서 결정할 수 있다. 예컨대, 도4b와 도4c에 도시된 일 예에서 알 수 있듯이, 하부 전극(30)을 두면의 격벽(20)에 형성할 경우 서로 마주 보고 형성할 수도 있고, 연결되는 두면의 격벽에 형성할 수도 있다.

그리고, 하부 전극(30)이 형성되는 면의 개수에 따라 구동 전압 인가 시 생성되는 전기장의 모양이 달라지고, 따라서 흑색 대전 입자(40)가 위치하는 모양도 달라지는데, 이는 본 발명의 요지를 흩트릴 수 있기 때문에 상세히 설명하지 않는다.

이러한 본 발명의 광셔터용 전자종이 표시소자는 구동 전압이 하부 전극(30)과 상부 전극(60)에 인가되면, 그 인가된 구동 전압에 따라 상부 전극(60)으로 이동하는 흑색 대전 입자(40)의 량이 달라지는데, 상부 전극(60)으로 이동된 흑색 대전 입자(40)량에 따라 광원에서 방출된 빛의 투과되는 양이 달라진다. 즉, 광원에서 방출된 빛이 하부기판(10)을 통해 셀 내로 진입하고, 그 빛이 구동 전압에 의해 상부 전극(60)으로 이동된 흑색 대전 입자(40)량에 의해 빛의 량이 조절되는데, 상 부 전극(60)으로 흑색 대전 입자(40)가 모두 이동한 경우에는 광원에서 방출된 빛을 모두 흡수하여 빛이 방출되지 않는 반면, 모든 흑색 대전 입자(40)가 상부 전극(60)으로 이동하지 않은 경우에는 광원에서 방출된 빛이 모두 방출된다. 그리고, 셀 내에 주입된 흑색 대전 입자(40)들 중 일부만이 상부 전극(60)으로 이동하면, 표시면에서 방출되는 빛의 양이 줄어들게 된다. 따라서, 상부 전극(60)으로 이동되는 흑색 대전 입자(40)량에 의해 표시소자에서 방출되는 빛의 양이 결정된다.

그리고, 본 발명의 전자종이 표시소자는 메모리 특성을 가지고 있어서 흑색 대전 입자가 이동된 후에는 구동 전압을 인가하지 않아도 되기 때문에 전력 소모를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 도5에 도시된 일 예와 같이, 상부기판(50) 상부에 컬러 필터(R, G, B)(70)를 형성함으로써, 풀컬러를 표현할 수 있다. 즉, R 컬러 필터가 형성된 셀과, G 컬러 필터가 형성된 셀과, B 컬러 필터가 형성된 셀의 각각에서 방출되는 빛의 양을 흑색 대전 입자(40)량으로 조절하여 컬러를 표현할 수 있다. 예를 들어, 셀이 표현할 수 있는 계조가 16가지인 경우 표현할 수 있는 컬러의 수는 16×16×16=4096 컬러만큼 표현할 수 있는데, (R, G, B)=(16, 0, 0)이면 적색, (R, G, B)=(0, 16, 0)이면 녹색, (R, G, B)=(0, 0, 16)이면 파란색을 표시하고, (R, G, B)=(0, 0, 0)이면 흑색, (R, G, B)=(16, 16, 16)이면 백색을 표시한다.

이와 같이 본 발명은 전자종이 표시소자를 투과형을 제조하여 광원에서 방출된 빛의 양을 조절할 수 있고, 컬러 필터를 이용하여 풀컬러의 표현이 가능한 장점이 있다.

또한, 전자종이 표시소자의 특성인 메모리 효과를 이용하여 구동 전압을 계속 인가할 필요가 없기 때문에 전력 소모를 줄일 수 있고, 대전 입자의 이동 속도가 [㎲] 단위로 빠르기 때문에 동영상 등을 구현할 수 있는 장점이 있다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 셀과 셀을 분리하기 위한 격벽과, 상기 격벽 측면과 상부기판 상부에 각각 형성된 하부 전극 및 상부 전극과, 셀에 주입되어 상기 두 전극에 인가되는 구동 전압에 의해 이동되고, 광원에서 방출된 빛의 양을 조절하기 위한 흑색 대전 입자로 구성함으로써, 전자종이 표시소자를 투과형으로 형성하여 빛의 양을 조절할 수 있고, 메모리 효과에 의해 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상부기판 상부에 컬러 필터를 형성하여 풀컬러를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims

동일 극성을 갖는 한 종류의 대전 입자를 구비하고, 그 대전 입자에 의해 광원에서 방출되는 빛의 양이 조절되는 것을 특징으로 하는 광셔터용 전자종이 표시소자.
표시면에 형성된 상부전극과;

셀과 셀을 분리하는 격벽 측면에 형성된 하부 전극과;

상기 셀내에 충전된 동일 극성을 갖는 한 종류의 대전 입자를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 광셔터용 전자종이 표시소자.
제2항에 있어서, 상기 표시면 상부에 형성된 컬러 필터를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 광셔터용 전자종이 표시소자.
제2항에 있어서, 상기 대전 입자는 흑색 대전 입자인 것을 특징으로 하는 광셔터용 전자종이 표시소자.
제4항에 있어서, 상기 흑색 대전 입자에는 대전 입자간 서로 뭉치는 것을 방지하기 위한 외첨제가 포함되고, 그 외첨제로는 산화티탄, 카본블랙, 실리카 중 하나인 것을 특징으로 하는 광셔터용 전자종이 표시소자.
제2항에 있어서, 상기 셀은 유전액(dielectric fluid)으로 채워진 것을 특징으로 하는 광셔터용 전자종이 표시소자.
제2항에 있어서, 상기 하부 전극은 하나 이상의 격벽 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 광셔터용 전자종이 표시소자.