WO2012047000A2 - 전기 영동 입자들 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 디스플레이 장치, 및 구동 방법 - Google Patents

전기 영동 입자들 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 디스플레이 장치, 및 구동 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to display technology, and more particularly, to electrophoretic particles and a method of manufacturing the same, a display device using the same, and a driving method.
  • an electrophoretic display device uses a phenomenon in which charged particles move by an electric field applied between two electrodes.
  • the particles may have one kind of color or two or more kinds of colors.
  • the polarities of these particles are generally opposite to each other, but can be independently controlled by the difference in electrophoretic mobility even if they have the same polarity.
  • the electrophoretic display device is one in which image information is implemented by particles, so that image quality such as contrast ratio and color reproduction power depends on the characteristics of the particles and their driving characteristics.
  • An object of the present invention is to provide an electrophoretic display device having a particle system with improved contrast ratio and color reproducibility.
  • Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for producing electrophoretic particles and electrophoretic mixed particles capable of economically manufacturing the aforementioned particle system.
  • Another object of the present invention is to provide a method of driving an electrophoretic display device having the above-described particle system.
  • Electrophoretic display device for achieving the above technical problem, the opposite substrate including a drive electrode; An array of cavities disposed between the substrates and filled with one or more types of information display particles; And colorless particles dispersed together with the information display particles in some or all of the cavities.
  • the information display particles may include at least one kind of particles among white particles, black particles, and color particles.
  • the colorless particles may comprise a transparent resin.
  • some or all of the information display particles may include the same resin as the transparent resin of the colorless particles.
  • the refractive index of the colorless particles may be higher than the refractive index of the dielectric fluid filled in the cavities.
  • the colorless particles may have the same polarity as the electrical polarity of any one kind of particles of the information display particles.
  • the colorless particles may have a greater electrophoretic mobility than the electrophoretic mobility of any one of the information display particles.
  • the colorless particles may have a specific gravity smaller than that of any one type of particles of the information display particles.
  • the colorless particles are mixed and dispersed in an amount of 0.1 wt% to 70 wt% with any one kind of particles of the information display particles.
  • the colorless particles may be mixed and dispersed at 10 wt% to 70 wt% with any one kind of particles of the information display particles.
  • the size of the colorless particles may be in the range of 0.05 ⁇ m to 10 20 ⁇ m. In addition, the size of the colorless particles may be in the range of 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the information display particles may include black particles, and the colorless particles may have polarities opposite to the electrical polarities of the black particles.
  • the cavities can be defined by partitions, microcups or microcapsules.
  • a method of preparing electrophoretic particles including: providing a solution in which one or more binder resin raw materials and color materials are dispersed; Mixing the solution; And drying the solution to obtain colorless particles mixed with the information display particles.
  • the color material may be any one of dyes and pigment particles.
  • the mixing ratio of the color material added in the solution may be adjusted to adjust the mixing ratio of the information display particles and the colorless particles.
  • the mixing weight ratio of the color material may be adjusted to be mixed and dispersed in 0.1 wt% to 70 wt% with any one kind of particles of the information display particles.
  • the mixing weight ratio of the colorant may be adjusted to be mixed and dispersed with 10% to 70% by weight of any one kind of particles of the information display particles.
  • the step of adding any one or a combination of charge control agents and surfactants in the solution of the binder resin may be further carried out.
  • Electrophoretic mixed particles according to an embodiment of the present invention for achieving the above another technical problem may include colorless particles are mixed with the information display particles.
  • the colorless particles may be mixed in an amount of 0.1 to 70 wt% based on the total weight of the information display particles and the colorless particles.
  • the colorless particles may be mixed in an amount of 10 to 70% by weight based on the total weight of the information display particles and the colorless particles.
  • a method of driving an electrophoretic display apparatus including: receiving image information to be displayed; And applying a voltage signal for moving the colorless particles to the display surface of the pixel together with the information display particles of any one of the information display particles of the corresponding pixel corresponding to the image information.
  • the colorless particles may be controlled to move to the display surface faster than the information display particles of any one type.
  • an image sheet including support substrates facing each other; An array of cavities disposed between the support substrates and filled with one or more types of information display particles; And colorless particles dispersed together with the information display particles in some or all of the cavities.
  • the image sheet may further include a wiring layer.
  • Electrophoretic display device by including the colorless particles with the information display particles in the cavity, a contrast ratio that can not be obtained only by the information display particles using the reflectance and / or refractive index, which is an optical property of the colorless particles And improvement of display quality such as brightness increase.
  • the display quality such as contrast ratio and brightness increase can be obtained by moving the colorless particles together with the information display particles to the display surface.
  • electrophoretic mixed particles and image sheets capable of improving display quality may be provided by using the colorless particles together with information display particles.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electrophoretic display device and a particle system thereof according to an embodiment of the present invention.
  • 2A-2B are cross-sectional views illustrating a particle system in electrophoretic display devices and cavities in accordance with other embodiments of the present invention.
  • 2A-2B are cross-sectional views illustrating a particle system in electrophoretic display devices and cavities in accordance with other embodiments of the present invention.
  • Figure 4 is a graph showing the density distribution of the black particles prepared according to an embodiment of the present invention.
  • 5A to 5F are graphs showing density distributions of mixed particles prepared according to various embodiments.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an image sheet according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, and / or parts, these members, parts, regions, and / or parts should not be limited by these terms. Is self explanatory. These terms are only used to distinguish one member, part, region or part from another region or part. Thus, the first member, part, region, or portion, which will be described below, may refer to the second member, component, region, or portion without departing from the teachings of the present invention.
  • the term “transparent” means having a suitable level of transmission in the entire visible light band.
  • the term “colorless” as used herein means transparent or translucent rather than a color obtained from a combination of white, gray, black and primary colors.
  • information display particles refers to particles having a color required for the color system of the display device to be implemented.
  • white particles and / or black particles correspond to information display particles.
  • red particles, green particles and / or blue particles, or magenta particles, yellow particles and / or cyan particles belong to this.
  • the information display particles may have other suitable colors depending on the color system.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electrophoretic display device 100 and a particle system thereof according to an embodiment of the present invention.
  • the electrophoretic display apparatus 100 may include a first substrate 10 (which may be a lower substrate in this drawing) and a second substrate 20 facing the lower substrate 10 (the upper substrate in this drawing). May be included).
  • a first substrate 10 which may be a lower substrate in this drawing
  • a second substrate 20 facing the lower substrate 10 (the upper substrate in this drawing). May be included).
  • at least one of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 may be a transparent substrate.
  • the substrates 10 and 20 may be formed of a resin-based material to have a lightweight flexibility.
  • the lower substrate 10 may include an active matrix layer AM that is a driving member.
  • the active matrix layer AM includes data lines (not shown) and gate lines (not shown) including a plurality of rows ⁇ a plurality of columns, and a plurality of MOS transistors 50 disposed in an area where the lines cross each other. It may include.
  • the MOS transistors 50 include a gate electrode 50G, a gate insulating film 50I, a semiconductor layer 50A, an ohmic contact layer 50C, a source electrode 50S, and a drain electrode 50D.
  • the illustrated MOS transistor 50 has an inverted-staggered electrode structure in which the gate electrode 50G is disposed on the lower substrate 10 side, but other structures, for example, known staggered structures.
  • a MOS transistor having a may be used.
  • the MOS thin film transistors 50 and the surfaces of the data and gate lines may be electrically insulated by the passivation film 60.
  • FIG. 1 discloses an active matrix layer AM as a driving member, this is exemplary, and the electrophoretic display device is a passive matrix wiring structure for dynamic driving on a lower substrate 10 or a segment for static driving. It should be understood that the wiring structure may be of a type.
  • an additional layer 65 may be further formed on the passivation layer 60.
  • the planarization layer may be obtained by depositing a film having excellent flatness by plasma chemical vapor deposition.
  • the planarization layer may be formed by forming an insulating layer to be the planarization layer and performing a chemical mechanical polishing process on the insulating layer. Thereafter, a conductive layer is formed on the passivation film 60 or the planarization layer and patterned to form individual electrodes 42 which are first driving electrodes respectively connected to the drain electrodes 50D of the MOS thin film transistors.
  • the additional layer 65 may be a color filter layer, in which case an appropriate color may be selected according to the color system implemented by the pixel.
  • the electrophoretic display apparatus 100 may include electrodes 41 and 42 for driving particles.
  • the illustrated electrodes 41, 42 have a configuration opposite to each other so as to generate an electric field perpendicular to the main surfaces of the substrates 10, 20, but this is merely illustrative, and the electrodes 41, 42 are well known. It may have an in-plane configuration of or a combination thereof.
  • the electrodes 42 disposed on the lower substrate 10 are individual electrodes that can be addressed for each of the cells V1 and V2, and the electrodes 41 on the upper substrate 20 oppose the individual electrodes 42. It may be a common electrode. In the illustrated embodiment, one individual electrode 42 is assigned to each cell, but two or more separate electrodes 42 may be assigned to each cell V1 and V2.
  • the transparent electrode may include, for example, Indium-Tin-Oxide (ITO), Fluorinated Tin Oxide (FTO), Indium Oxide (IO), and Tin Oxide; It may be formed of any one or a combination of a transparent metal oxide such as SnO 2 ), a transparent conductive resin such as polyacetylene, or a conductive resin containing conductive metal fine particles.
  • a transparent metal oxide such as SnO 2
  • a transparent conductive resin such as polyacetylene
  • a conductive resin containing conductive metal fine particles may be further formed on the individual electrodes 42.
  • a plurality of partition walls 30, which are separation members, may be disposed between the individual electrodes 42, and preferably may be formed on the data lines and the gate lines between the individual electrodes 42.
  • the space between the substrates 10 and 20 by the plurality of partition walls 30 is divided in a direction parallel to the main surfaces of the substrates 10 and 20, and the cavity V1 and V2 are divided by the divided small spaces. ) Can be defined.
  • Each cavity V1, V2, alone or in combination with other adjacent one or more cells, may constitute one subpixel or pixel.
  • the separating member defining these cavities may have, for example, a known microcapsule or microcup structure in addition to the partition structure shown.
  • the partitions 30 may be formed through, for example, lamination and photolithography processes using a dry film photoresist layer.
  • the present invention is not limited thereto, and the partition walls 30 may be formed of various curable properties such as polyethylene, polystyrene, polycarbonate, epoxy resin, silicone resin, melamine resin, acrylic resin, and phenol resin. It may be patterned through an embossing process using a silkscreen or a mold using a polymer material.
  • the partitions 30 form a film made of an insulating inorganic material such as silicon oxide, a metal material coated with an insulating material, or a composition in which two or more of the above materials are mixed, and the dry or wet etching process is performed. It may be formed through.
  • the barrier rib structure having a layer structure having an opening pattern may be arranged on the lower substrate 10 and then attached to the lower substrate 10.
  • the partitions 30 may also be formed by screen printing, drill bits, imprints, softlithography, laser drilling processes, or inkjet printing processes.
  • Electrophoretic particles 80W, 80T, and 80K are filled in the cavities V1 and V2.
  • the dielectric solution U may be filled together with the electrophoretic particles 80W, 80T, and 80K.
  • the dielectric solution U is a fluid having high resistance and low viscosity, and may be a single or a mixture of two or more fluids.
  • the specific gravity of the dielectric fluid U may be made to be substantially the same as the specific gravity of the electrophoretic particles 80W, 80T, 80K.
  • charge-controlling agents cationic or anionic surfactants, metal soaps, resin materials, metal-based binders and stabilizers
  • Various functional materials can be added, such as stabilizing agents.
  • the dielectric fluid U may be colored with transparent or dispersed dyes and / or pigments.
  • the dielectric fluid U may have a light absorbing color, for example gray or gray, to block visible particles 80W, 80T, 80K that should not move toward the lower substrate 10 when actually driven. It may be colored black.
  • these cavities V1 and V2 may include white particles 80W and black particles 80K as information display particles.
  • the colorless particles 80T are further dispersed together with these information display particles 80W and 80K.
  • the monochrome display device may be provided using only particles of any one of the white particles 80W and the black particles 80K.
  • the monochrome display device may be provided using only particles of any one of the white particles 80W and the black particles 80K.
  • only white particles 80W and colorless particles 80T may be dispersed in each cavity V1 and V2, or only black particles 80W and colorless particles 80T may be dispersed.
  • the dielectric fluid U may be colored white or black by colorants such as dyes and / or pigments to replace the omitted particles.
  • the size of the particles may be in the range of 0.05 ⁇ m to 20 ⁇ m. In some embodiments, the size of the particles may be in the range of 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m. However, this is exemplary and the present invention is not limited thereto.
  • the particles may have a size of at least 20 ⁇ m.
  • the size of these particles may have a different size from each other depending on the type. For example, the colorless particles 80T may have a smaller size than the white particles 80T, as shown in FIG. 1. However, this is exemplary and the present invention is not limited thereto.
  • the white particles 80W and the black particles 80K dispersed in the cavities V1 and V2 may be formed by a pigment, a dye, a binder resin, or a combination of two or more thereof.
  • White pigments are, for example, titanium oxide, antimony trioxide, zinc sulfide, zinc oxide, barium sulfate, barium titanium oxide , Kaolin, silicon oxide, calcium oxide, calcium carbonate (CaCO 3 ), or a mixed composition thereof.
  • the black pigment may be, for example, carbon black, copper oxide, manganese dioxide, aniline black, activated carbon, neo super black, sudan black, or a mixed composition thereof.
  • the dyes may be commercial acid dyes, oil-soluble dyes, disperse dyes, reactive dyes, direct dyes, or mixtures thereof.
  • the binder resin constituting the particles (80W, 80K) is urethane resin, urea resin, acrylic resin, polyester resin, acrylic urethane resin ), Acrylic urethane silicone resin, acrylic urethane fluoro-carbon polymers, acrylic fluorocarbon polymers, silicone resin, acrylic silicone resin resins, polystyrene resins, styrene acrylic resins, polyolefin resins, butyral resins, vinylydinene chloride resins, melamine resins resins, phenolic resins, fluorocarbon polymers, polycarbonate resins, polysulfon resins, polyether resins (p polymeric resin materials such as olyether resin, polyethylene resin and polyamide resin, and these materials may be used in combination of two or more materials.
  • the binder resin may be gelatin, alginic acid, latex polymer, polystyrene, polyvinyl formal, polyvinyl butyral, polymethyl acrylate, polybutyl acrylate, polymethyl. It may also be formed from other polymeric materials such as methacrylate, polybutyl methacrylate.
  • Resin-based particles produced using the binder resin are methanol (methanol), ethanol (ethanol), isopropyl alcohol (isopropylalcohol), methoxymethyl pentanol (dimethylpentanol), dipentene (dipentene), ethyl amyl ketone (ethyl amyl ketone), methyl nonyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isoamyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl cellosolve ), Ethyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, and the above-mentioned pigment and / or dye together with the above-mentioned binder resin raw material having a predetermined molecular weight, and then mixed and then Suitable steps such as emulsification, polymerization, crosslinking or binder resin coating on the pigment surface can be carried out and the result obtained by drying.
  • the disclosure relating to particle production is exemplary
  • the binder resin may have an inherent charge, but in some embodiments, in order to actively control the polarity and charge amount of these particles 80W, 80K, the binder resin may be used in the binder resin or in the particles 80W, 80K.
  • a suitable charge control agent (CCA) may be dispersed or bound on the surface.
  • anionic polyester is used as the binder resin to prepare white particles (80W) having a + polarity, and an additional charge control agent such as Bontron P5 (available from Orient) can be used to obtain a positive charge amount. I can regulate it.
  • anionic polyester is used as the binder resin, and Bontron E8 (available from Orient) can be added to adjust the amount of charge.
  • the above resin-based particles are merely exemplary, and the present invention is not limited thereto.
  • at least one type of particles of the information display particles 80W and 80K may be composed of only pigments.
  • the colorless particles 80T may have a size in the range of 0.05 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the size of the colorless particles (80T) may be in the range of 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the present invention is not limited thereto, and the size of the colorless particles 80T may be larger than 20 ⁇ m.
  • the colorless particles 80T may be particles formed of a transparent resin having no color.
  • the transparent resin may be formed of, for example, the same material as the binder resin used for the particles of any one of the above-described white particles 80W and black particles 80K. In this case, the colorless particles 80T may be polarized to enable electrophoresis.
  • the particles may have the same polarity as that of the information display particles 80W or 80K formed of the same material, and have different densities only at a charge amount that is at least about the charge amount of these particles.
  • the colorless particles 80T may have a different charge than that of the information display particles 80W or 80K and have a smaller charge amount. The features and advantages of these colorless particles 80T will be described in more detail later.
  • the colorless particles 80T may be formed of a resin material different from the binder resin material used for the white particles 80W or the black particles 80K.
  • the colorless particles 80T may be transparent metal oxide particles such as Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2, and ZrO 2 that are not polymer materials. These particles may have a size of several tens of nanometers or less having high light transmittance.
  • this is exemplary and the colorless particles 80T may be a combination of these materials.
  • the colorless particles 80T may have a structure in which a polymer such as a binder resin is coated or bonded to a transparent metal oxide material for charge control.
  • FIG. 2A-2B are cross-sectional views illustrating particle systems in electrophoretic display devices 200A, 200B and cavities V1, V2, V3 according to other embodiments of the present invention.
  • the electrophoretic display apparatus 200A may include color particles 80R, 80G, and 80B which are first information display particles in each cavity V1, V2, and V3.
  • the electrophoretic display apparatus 200A may further include black particles 80K, which are second information display particles, as shown. Together with these information display particles 80R, 80G, 80B, 89K, colorless particles 80T may be further dispersed in the cavities V1, V2, V3.
  • the colorless particles 80T are dispersed in all the cavities V1, V2, V3, but this is merely illustrative, and the colorless particles 80T are those cavities V1, V2, V3. Only within one of the cavities may be dispersed to enhance or control the display quality of the particular information display particles. For example, the colorless particles 80T together with the green particles may be dispersed only in the cavity constituting the green pixel.
  • the color particles 80R, 80G, and 80B may have a color constituting the subpixel such that each of the adjacent cavities V1, V2, and V3 may implement one color pixel.
  • the multi color may be implemented by the CMY color system.
  • the first information display particles 80R, 80G, and 80B of the first to third subpixels V1, V2, and V3 may be cyan and magenta, respectively. It may have a color and a yellow color.
  • black particles 80K may be omitted or distributed independently of other cavities that are adjacent for black display to provide a subpixel for black implementation.
  • a particle system such as that described above with reference to FIG. 1 is dispersed in a cavity adjacent to the illustrated cavities V1, V2, V3 where the black particles 80K are omitted, with the color subpixel. Black and white subpixels may be provided.
  • the apparatus 200A of FIG. 2A is characterized in that the electrophoretic display apparatus 200B disperses white particles 80W in respective cavities V1, V2, and V3 instead of black particles 80K.
  • the colors of the information display particles 80R, 80G, and 80B of the first to third subpixels V1, V2, and V3 are red, It can be green and blue.
  • multi-colors may be implemented by the CMY color system.
  • the information display particles 80R, 80G, and 80B of the first to third subpixels V1, V2, and V3 may be cyan and magenta, respectively. And yellow color.
  • the white particles 80W may be omitted or may be distributed independently of other cavities (not shown) adjacent to provide white display so that a separate subpixel is provided.
  • the cavities V1, V2, V3 including the illustrated cavities with the white particles 80W omitted one other cavity having the particle system described above with reference to FIG. You can also configure pixels.
  • 3A and 3B are cross-sectional views schematically illustrating a method of driving the electrophoretic display apparatuses 300 according to embodiments of the present invention, respectively.
  • the members having the same reference numerals as the aforementioned members reference may be made to the above-described disclosure unless otherwise specified.
  • white particles 80W are dispersed as first information display particles and black particles 80K are dispersed as second information display particles in the respective cavities V1 and V2. .
  • colorless particles 80T are dispersed along with these information display particles 80W and 80K in respective cavities.
  • the illustrated cavities V1, V2 individually constitute a pixel for implementing a monochrome display, but this is exemplary and may have a pixel configuration for implementing the aforementioned color display.
  • the colorless particle 80T may have the same polarity as any one of the information display particles 80W and 80K.
  • the colorless particles 80T and the white particles 80W that are the first information display particles have a + polarity
  • the black particles 80K that are the second information display particles have a-polarity.
  • the driver circuit transmits a scan signal through the gate electrode 50G
  • the data signal is transmitted through the source electrode 50S, and a predetermined electric field may be applied between the pixel electrodes 42 and the common electrode 41.
  • a positive potential is applied to the pixel electrode 42A of the first pixel V1
  • a negative potential is applied to the pixel electrode 42B of the second pixel V2, and to the common electrode 41.
  • Ground potential can be applied.
  • each particle 80W, 80K, 80T will be distributed as shown.
  • the colorless particles 80T together with the white particles 80W move to the display surface on which the common electrode 41 is visible to the observer 10, and the black particles 80K.
  • the black particles 80K Moves to the pixel electrode 42A.
  • black particles 80K move to the display surface in the second pixel V2
  • white particles 80W and transparent particles 80T move toward the pixel electrode 42B.
  • 3A shows particle distribution when the colorless particles 80T have greater electrophoretic mobility than the white particles 80W.
  • the density of the colorless particles 80T may be designed to be smaller than the density of the white particles 80W.
  • the colorless particles 80T may reach the display surface faster.
  • a layer made of white particles 80W may be present under the layer made of colorless particles 80T.
  • the display quality can be modulated by the white particles 80W according to optical characteristics such as the refractive index of the colorless particles 80T.
  • the refractive index of the colorless particles 80T may be greater than the refractive index of the peripheral members such as the dielectric fluid U, the substrate 20 or the information display particles 80W and 80K, as necessary.
  • the refractive index of the colorless particles 80T is relatively high, it is possible to obtain an increased reflectance than the inherent reflectivity of the white particles 80W, so that the brightness of the white particles 80W can be obtained. Is optionally increased.
  • the colorless particles 80T have no effect on the display quality of the black particles 80K, which are other information display particles.
  • the colorless particles 80T only the brightness (in this case, whiteness) of the first information particles 80W increases asymmetrically (or relatively) relative to the brightness of the second information particles 80K. This can improve display quality such as contrast ratio.
  • FIG. 3B shows particle distribution when the colorless particles 80T have electrophoretic mobility substantially equal to the white particles 80W.
  • the charge amount, size, and density of the colorless particles 80T may be designed to be substantially the same as the charge amount, size, and density of the white particles 80W.
  • the first information display particles 80W and the colorless particles 80T of the first pixel V1 collected on the display surface may form a randomly mixed layer structure. Even in this case, the optical properties of the colorless particles 80T asymmetrically affect only the brightness of the first information display particles 80W, so that display quality such as contrast ratio can be improved.
  • these colorless particles 80T have the first information display particles 80R, 80G, It may be involved in the electrical interaction between the 80B) and the second information display particles (80K) to affect the flow characteristics of the particles.
  • the polarity of the colorless particles 80T for controlling the display quality of the white particles 80W as the first information display particles may be designed to have a polarity opposite to that of the white particles 80W.
  • the colorless particles 80T may be electrically coupled to the white particles 80W to form a new information display particle structure.
  • the white particles 80W to which the colorless particles 80T are coupled may have controlled optical properties.
  • the charge amount of the colorless particles 80T may be designed to be smaller than the charge amount of the white particles 80W, so that the information display particle structure may be electrophoresed.
  • the pigment used Regal330R available from carbon black or Cabot.
  • the density distribution of the black particles produced through the mixing and drying process is shown in the graph shown in FIG. Referring to FIG. 4, the black particles have a density range of about 1.30 to 1.35 g / ml.
  • a white pigment R104 available from TiO 2 or Dupon was used.
  • the surfactant was hexadecyl trimethyl ammonium bromide, and the charge control agent was Bontron P51 available from Orient.
  • Table 2 below is the weight of the corresponding components used in Examples 2-7.
  • Example 2 8.00g 2.00g 0.75 g 0.10 g
  • Example 3 8.00g 3.00g 0.75 g 0.10 g
  • Example 4 8.00g 4.00g 0.75 g 0.10 g
  • Example 5 8.00g 6.00g 0.75 g 0.10 g
  • Example 6 8.00g 8.00g 0.75 g 0.10 g
  • Example 7 8.00g 10.00 g 0.75 g 0.10 g
  • each component material is dispersed at the weights shown in Table 2 using a suitable solvent and the mixing, reaction and drying processes are carried out.
  • the obtained particles consist of white particles containing a pigment and binderless colorless particles in a binder resin.
  • the obtained particles are two kinds of particles.
  • Examples 2 to 7 are examples of the same in terms of the amount of binder resin, surfactant and CCA, but in order of increasing the amount of the added white pigment.
  • the density distribution of the particles obtained in Examples 2 to 7 is shown in the graphs of FIGS. 5A to 5F, respectively.
  • the obtained particles are obtained with particles having two groups of discrete densities.
  • White particles containing pigments are relatively denser than colorless particles containing no pigments.
  • the bars on the left having a density of 1.40 (g / ml) or less represent the density distribution of the colorless particles, and the bars on the right of 1.55 (g / ml) or more represent the density distribution of the white particles.
  • the colorless particles when the colorless particles are formed together, the colorless particles may resemble the electrical and physical properties of the white particles.
  • colorless particles may have substantially the same electrical properties as white particles and electrical properties such as polarity and charge amount.
  • the particle distribution as shown in FIGS. 3A and 3B can be obtained in actual driving.
  • colorless particles can be obtained which can selectively improve the display characteristics of white particles, the manufacturing cost is reduced, and the amount of pigment added is controlled to mix the colorless particles among the whole particles. There is an advantage that can control the weight%.
  • other information display particles for example red, green and / or blue particles or magenta, yellow and / or cyan particles. It will be appreciated that colorless particles can be produced together. If necessary, colorless particles may be formed separately from the information display particles for refractive index control. In this case, the colorless particles may have other properties that are distinct from the electrical and physical properties of the information display particles.
  • Examples 8-13 are sample pixels of an electrophoretic display fabricated using the black particles of Example 1 and a mixed particle group of white and colorless particles having a predetermined mixing weight ratio obtained in Examples 2-7. One contrast ratio is shown.
  • Sample Examples 8-13 are the measurement results for the pixel structure disclosed in FIG. 1, in which about 0.36 g of black particles were dispersed in the pixel, and about 1.80 g of all mixed particles including white particles and colorless particles were dispersed. The total volume including the dielectric fluid and the particles in the cavity is equal to 7 ml.
  • Example 2 3.02% 32.12% 10.6
  • Example 3 3.415 36.84% 10.8
  • Example 10 Example 1
  • Example 4 3.89% 40.12% 10.3
  • Example 11 Example 1
  • Example 5 4.01% 43.89% 10.9
  • Example 12 Example 1
  • Example 6 5.12% 44.97% 8.8
  • Example 13 Example 1
  • Example 7 12.12% 28.43% 2.3
  • the colorless particles are dispersed together with the white particles in the pixel, thereby increasing the whiteness of the white particles and consequently increasing the contrast ratio.
  • good contrast ratios of 10 or more can be obtained.
  • Example 13 where the content of relatively colorless particles is low, a low contrast ratio of about 2.3 is obtained.
  • the content of colorless particles with respect to the mixture of white and colorless particles, which are information display particles, ranges from 1% to 70%, including 66.81%, 53.26%, 40.62%, 23.62%, 3.04% and 0.57%. It can be seen that.
  • the content of the colorless particles in the mixed particles of the white particles and the colorless particles as the information display particles may be 10% to 70% including 66.81%, 53.26%, 40.62%, and 23.62%. If the content of colorless particles is increased to 70% or more with respect to all the mixed particles, the whiteness is expected to decrease. This is because the white particles displaying information and the relatively large number of relatively colorless particles are present, which not only results in insufficient color but also reduces the reflectance of incident light.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an image sheet according to an embodiment of the present invention.
  • the description of the constituent members having the same reference numerals as the constituent members of the constituent members of FIG. 6 may refer to the foregoing matters unless there is a contradiction, and duplicate descriptions are omitted.
  • the image sheet 400 includes two support substrates 15 and 20 facing each other that do not include a drive element. At least one of the support substrates 15 and 20, for example, the support substrate 20 on the observer side may be a transparent substrate.
  • the support substrate 15 may include a wiring layer 43 for electrical coupling with a substrate 10 (also referred to as a backplane) on which drive elements are described below.
  • the wiring layer 43 may include conductive patterns formed on both main surfaces of the support substrate 15 and conductive vias connecting the conductive patterns.
  • the wiring layer 43 may not be formed on the supporting substrate 15. In this case, the individual electrodes 42 and the cavities V1, V2, V3 formed on the lower substrate 10 are electrically separated by the supporting substrate 15.
  • a plurality of partition walls, which are separation members 30, may be disposed between the support substrates 15 and 20.
  • a plurality of cavities V1, V2, V3 are provided between the supporting substrates 15, 20 by the plurality of partitions. These cavities V1, V2, V3, alone or in combination with other adjacent one or more cells, may constitute one subpixel or pixel.
  • the separating member defining the cavities V1, V2, V3 may have, for example, a known microcapsule or microcup structure in addition to the partition structure shown.
  • color particles 80R, 80G, 80B may be dispersed as information display particles.
  • white particles 80R, 80G, 80B may be further dispersed.
  • colorless particles are dispersed.
  • the colorless particles 80T may be provided only in certain subpixels to enhance the display quality of the subpixels.
  • the electrophoretic display device may be provided by coupling the image sheet 400 to the lower substrate 10 including a driving element layer such as an active matrix layer AM. Bonding between the image sheet 400 and the lower substrate 10 may be accomplished by an adhesive layer 85.
  • the adhesive layer 85 may be any suitable resin-based adhesive layer or an anisotropic conductive adhesive layer. When the adhesive layer 85 is an anisotropic conductive adhesive layer, the adhesive layer 85 may extend over the entire area of the image sheet 400 and the lower substrate 10.
  • the electrodes 41, 46 for driving the electrophoretic particles have opposite electrode configurations, but this is exemplary and the invention is not limited thereto.
  • known in-plane electrode configurations in which drive electrodes are formed on any of the substrates are within the scope of the present invention.
  • a pixel structure for implementing a monochrome display and a pixel structure for implementing a color display may be disposed adjacent to each other to provide a pixel structure having improved color expressive power.

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Abstract

본 발명은 전기 영동 입자들 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 디스플레이 장치, 및 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 영동 디스플레이 장치는 구동 전극을 포함하는 대향 기판들; 상기 기판들 사이에 배치되고 하나 또는 2 이상의 종류의 정보 표시 입자들이 충전된 캐비티들의 어레이; 및 상기 캐비티들 중 일부 또는 전부에 상기 정보 표시 입자들과 함께 분산되는 무색 입자들을 포함한다.

Description

전기 영동 입자들 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 디스플레이 장치, 및 구동 방법
본 발명은 디스플레이 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전기 영동 입자들 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 디스플레이 장치, 및 구동 방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이 장치를 대체하기 위한 정보 디스플레이 장치로서, 전기 영동 방식(electrophoresis), 통전변색 방식(electro-chromic) 및 이색 입자 회전 방식(dichroic particles rotary method)과 같은 기술을 이용한 디스플레이 장치가 제안되어 왔다. 이들 기술들은 종이와 같은 통상의 인쇄 매체에 근접한 넓은 시야각, 낮은 소비 전력 및 메모리 효과와 같은 이점들 때문에 액정 디스플레이 장치를 대체할 수 있는 차세대 디스플레이 장치로서 최근 활발히 연구되고 있다.
이들 디스플레이 장치들 중 전기 영동 방식의 디스플레이 장치는 2 개의 전극들 사이에 인가된 전기장에 의해 하전된 입자들이 이동하는 현상을 이용한 장치이다. 상기 입자들은 한 종류의 컬러를 갖거나, 2 종류 이상의 컬러를 가질 수 있다. 2 종류 이상의 컬러 입자를 사용하는 경우, 이들 입자들의 극성은 서로 반대인 것이 일반적이지만, 동일한 극성을 같더라도 전기 영동 이동도의 차이에 의해 독립적으로 제어될 수 있다.
이와 같이, 전기 영동 방식의 디스플레이 장치는 입자들에 의해 이미지 정보가 구현되는 것이어서, 대조비 및 색재현력과 같은 이미지 품질은 입자들의 특성과 이들의 구동 특성에 의존한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 대조비 및 색재현력이 개선된 입자 시스템을 갖는 전기 영동 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 전술한 입자 시스템을 경제적으로 제조할 수 있는 전기 영동 입자들의 제조 방법 및 전기 영동 혼합 입자들을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 전술한 입자 시스템을 갖는 전기 영동 디스플레이 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 전술한 특징을 갖는 이미지 시트를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 영동 디스플레이 장치는, 구동 전극을 포함하는 대향 기판들; 상기 기판들 사이에 배치되고 하나 또는 2 이상의 종류의 정보 표시 입자들이 충전된 캐비티들의 어레이; 및 상기 캐비티들 중 일부 또는 전부에 상기 정보 표시 입자들과 함께 분산되는 무색 입자들을 포함한다.
상기 정보 표시 입자들은 백색 입자들, 흑색 입자들 및 컬러 입자들 중 적어도 어느 한 종류의 입자들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 무색 입자들은 투명 수지를 포함할 수 있다. 또한, 상기 정보 표시 입자들 중 일부 또는 전부는 상기 무색 입자들의 상기 투명 수지와 동일한 수지를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 무색 입자들의 굴절률은 상기 캐비티들 내에 충전되는 유전성 유체의 굴절률보다 높을 수 있다. 또한, 상기 무색 입자들은 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들의 전기적 극성과 동일한 극성을 가질 수 있다. 또한, 상기 무색 입자들은 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들의 전기 영동 이동도보다 더 큰 전기 영동 이동도를 가질 수도 있다. 상기 무색 입자들은 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들의 비중보다 더 작은 비중을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 무색 입자들은 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들과 0.1 중량% 내지 70 중량%로 혼합 분산된다. 선택적으로는, 상기 무색 입자들은 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들과 10 중량% 내지 70 중량%로 혼합 분산될 수도 있다.
상기 무색 입자들의 크기는 0.05 ㎛ 내지 10 20 ㎛의 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 무색 입자들의 크기는 0.05 ㎛ 내지 2 ㎛의 범위 내일 수도 있다.
상기 정보 표시 입자들은 흑색 입자들을 포함하며, 상기 무색 입자들은 상기 흑색 입자들의 전기적 극성과 반대인 극성을 가질 수도 있다. 상기 캐비티들은 격벽, 마이크로컵 또는 마이크로 캡슐에 의해 정의될 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 영동 입자들의 제조 방법은, 하나 또는 2 이상의 바인더 수지 원료 및 색재가 분산된 용액을 제공하는 단계; 상기 용액을 혼합하는 단계; 및 상기 용액을 건조하여, 정보 표시 입자들과 함께 혼합된 무색 입자들을 얻는 단계를 포함한다. 상기 색재는 염료 및 안료 입자 중 어느 하나일 수 있다.
일부 실시예에서는, 상기 용액 내에 첨가되는 상기 색재의 혼합 중량비를 조절하여, 상기 정보 표시 입자들과 상기 무색 입자들의 혼합비를 조절할 수도 있다. 상기 색재의 혼합 중량비는 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들과 0.1 중량% 내지 70 중량%로 혼합 분산되도록 조절될 수 있다. 선택적으로는, 상기 색재의 혼합 중량비는 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들과 10 중량% 내지 70 중량%로 혼합 분산되도록 조절될 수도 있다. 일부 실시예에서는, 상기 바인더 수지의 용액 내에 전하 조절제 및 계면 활성제 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 첨가하는 단계가 더 실시될 수 있다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 영동 혼합 입자들은, 정보 표시 입자들과 함께 혼합되어 있는 무색 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 무색 입자는 상기 정보 표시 입자들 및 상기 무색 입자의 전체 중량에 대하여 0.1 내지 70 중량%로 혼합될 수 있다. 선택적으로는, 상기 무색 입자는 상기 정보 표시 입자들 및 상기 무색 입자의 전체 중량에 대하여 10 내지 70 중량%로 혼합될 수 있다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 영동 디스플레이 장치의 구동 방법은, 디스플레이될 이미지 정보를 수신하는 단계; 및 상기 이미지 정보에 대응하는 해당 픽셀의 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 정보 표시 입자들과 함께, 무색 입자들을 해당 픽셀의 디스플레이 면으로 이동시키는 전압 신호를 인가하는 단계를 포함한다. 상기 전압 신호를 인가하는 단계에서, 상기 무색 입자들이 상기 어느 한 종류의 정보 표시 입자들보다 빨리 상기 디스플레이 면으로 이동하도록 제어될 수도 있다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 시트는, 서로 대향하는 지지 기판들; 상기 지지 기판들 사이에 배치되고 하나 또는 2 이상의 종류의 정보 표시 입자들이 충전된 캐비티들의 어레이; 및 상기 캐비티들 중 일부 또는 전부에 상기 정보 표시 입자들과 함께 분산되는 무색 입자들을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 이미지 시트는 배선층을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 전기 영동 디스플레이 장치는, 캐비티 내에 정보 표시 입자들과 함께 무색 입자들을 포함함으로써, 무색 입자의 광학적 특성인 반사율 및/또는 굴절율을 이용하여 정보 표시 입자들만으로 얻을 수 없는 대조비 및 명도 증가와 같은 표시 품질의 향상을 얻을 수 있다.
본 발명이 다른 실시예에 따른 전기 영동 디스플레이 장치의 구동 방법에 따르면, 상기 정보 표시 입자들과 함께 무색 입자들을 디스플레이 면으로 이동시킴으로써 대조비 및 명도 증가와 같은 표시 품질의 향상을 얻을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예들에 따르면, 정보 표시 입자들과 함께 상기 무색 입자를 이용함으로써 대조비 및 명도 증가와 같은 표시 품질을 향상시킬 수 있는 전기 영동 혼합 입자들 및 이미지 시트가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 영동 디스플레이 장치 및 이의 입자 시스템을 도시하는 단면도이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 전기 영동 디스플레이 장치들 및 캐비티들 내의 입자 시스템을 도시하는 단면도들이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 전기 영동 디스플레이 장치들 및 캐비티들 내의 입자 시스템을 도시하는 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 흑색 입자들의 밀도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 5a 내지 도 5f는 다양한 실시예들에 따라 제조된 혼합 입자들의 밀도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 시트를 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역 또는 부분을 다른 영역 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역 또는 부분을 지칭할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "투명하다"라는 용어는 가시광선 전 대역에서 적합한 수준의 투과율을 갖는 것을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "무색(colorless)"이란 용어는 백색, 회색, 흑색 및 기본 컬러의 조합으로 얻어지는 컬러가 아닌 투명하거나 반투명한 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 사용된 정보 표시 입자라는 용어는 구현하고자 하는 디스플레이 장치의 컬러 시스템에 요구되는 컬러를 갖는 입자를 지칭한다. 예를 들면, 흑백 디스플레이 장치의 경우, 백색 입자 및/또는 흑색 입자가 정보 표시 입자에 해당한다. 컬러 디스플레이 장치의 경우, 적색 입자, 녹색 입자 및/또는 청색 입자, 또는 마젠타색 입자, 황색 입자 및/또는 시안색 입자가 이에 속한다. 이들은 예시적이며, 상기 정보 표시 입자는 상기 컬러 시스템에 따라 다른 적합한 색상을 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 부재들의 크기와 형상은 설명의 편의와 명확성을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 구현시, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 된다.
전기 영동 디스플레이 장치
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 영동 디스플레이 장치(100) 및 이의 입자 시스템을 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 전기 영동 디스플레이 장치(100)는 제 1 기판(10; 본 도면에서는 하부 기판일 수 있음)과 하부 기판(10)에 대향하는 제 2 기판(20; 본 도면에서는 상부 기판일 수 있음)을 포함한다. 일 실시예에서, 하부 기판(10)과 상부 기판(20) 중 적어도 어느 하나는 투명 기판일 수 있다. 선택적으로는, 기판들(10, 20)은 수지계 재료로 형성되어 경량의 가요성을 가질 수도 있다.
일부 실시예에서, 하부 기판(10)은 구동 부재인 액티브 매트릭스층(AM)을 포함할 수 있다. 액티브 매트릭스층(AM)은 복수의 행들 × 복수의 열들로 이루어진 데이터 라인들(미도시)과 게이트 라인들(미도시), 상기 라인들이 교차되는 영역에 배치되는 복수의 MOS 트랜지스터들(50)을 포함할 수 있다. 상기 MOS 트랜지스터들(50)은 게이트 전극(50G), 게이트 절연막(50I), 반도체층(50A), 오믹 콘택층(50C), 소오스 전극(50S) 및 드레인 전극(50D)을 포함한다.
도시된 MOS 트랜지스터(50)는, 게이트 전극(50G)이 하부 기판(10) 쪽에 배치되는 역 스테거드 전극 구조(inverted-staggered electrode structure)를 갖지만, 다른 구조, 예를 들면, 공지의 스테거드 구조를 갖는 MOS 트랜지스터가 사용될 수도 있다. MOS 박막 트랜지스터들(50) 및 상기 데이터 및 게이트 라인들의 표면은 패시베이션막(60)에 의해 전기적으로 절연될 수 있다.
도 1에서는 구동 부재로서 액티브 매트릭스층(AM)을 개시하고 있지만, 이는 예시적이며, 전기 영동 디스플레이 장치는 하부 기판(10)에 동적 구동을 위한 수동 매트릭스 방식의 배선 구조, 또는 정적 구동을 위한 세그먼트 방식의 배선 구조를 가질 수도 있음을 이해하여야 한다.
일부 실시예에서는, 패시베이션막(60) 상에 부가막(65), 예를 들면, 평탄화층이 더 형성될 수 있다. 상기 평탄화층은 플라즈마 화학기상증착에 의해 평탄성이 우수한 막을 증착함으로써 얻을 수 있다. 또는, 상기 평탄화층이 될 절연막을 형성하고, 상기 절연막에 대하여 화학기계적 연마공정을 수행함으로써 상기 평탄화층을 형성할 수도 있다. 이후, 패시베이션막(60) 또는 상기 평탄화층 상에 도전층을 형성하고 이를 패터닝하여, MOS 박막 트랜지스터들의 드레인 전극(50D)에 각각 접속되는 제 1 구동 전극인 개별 전극들(42)이 형성된다. 다른 실시예에서, 부가막(65)은 컬러 필터층일 수 있으며, 이 경우, 픽셀이 구현하는 컬러 시스템에 따라 적절한 컬러가 선택될 수 있다.
전기 영동 디스플레이 장치(100)는 입자들을 구동하기 위한 전극들(41, 42)을 포함할 수 있다. 도시된 전극들(41, 42)은, 기판들(10, 20)의 주면에 수직하는 전계를 발생시킬 수 있도록 서로 대향하는 구성을 갖지만, 이는 예시적일 뿐, 전극들(41, 42)은 공지의 인플레인 구성 또는 이들이 조합된 구성을 가질 수도 있다. 하부 기판(10) 상에 배치된 전극들(42)은 각 셀(V1, V2)마다 어드레싱이 가능한 개별 전극이고, 상부 기판(20) 상의 전극(41)은 개별 전극들(42)에 대향하는 공통 전극일 수 있다. 도시된 실시예에서, 개별 전극들(42)은 각 셀마다 하나씩 할당되고 있지만, 각 셀(V1, V2) 내에 2 개 이상의 개별 전극들(42)이 할당될 수도 있다.
이들 전극들(41, 42) 중 적어도 어느 하나는 투명 전극일 수 있다. 상기 투명 전극은, 예를 들면, 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide; ITO), 불화 주석 산화물(Fluorinated tin Oxide; FTO), 인듐 산화물(indium oxide; IO) 및 주석 산화물(tin oxide; SnO2)과 같은 투명한 금속 산화물, 폴리아세틸렌(polyacetylene)과 같은 투명한 도전성 수지, 또는 도전성 금속 미립자를 함유하는 도전성 수지 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 선택적으로는, 개별 전극들(42) 상에 절연성 보호막(미도시)을 더 형성할 수 있다.
이들 기판들(10, 20)사이에는, 분리 부재인 복수의 격벽들(30)이 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 격벽들(30)은 개별 전극들(42) 사이에 형성되며, 바람직하게는, 개별 전극들(42) 사이의 데이터 라인들과 게이트 라인들 상에 형성될 수 있다. 복수의 격벽들(30)에 의해 기판(10, 20) 사이의 공간은, 기판들(10, 20)의 주면에 평행한 방향으로 분할되며, 분할된 작은 공간들에 의해 캐비티들(V1, V2)이 정의될 수 있다. 각 캐비티(V1, V2)는 단독으로 또는 인접한 다른 하나 이상의 셀들과 조합되어, 하나의 서브픽셀 또는 픽셀을 구성할 수 있다. 이들 캐비티들을 정의하는 분리 부재는, 도시된 격벽 구조 이외에, 예를 들면, 공지의 마이크로 캡슐 또는 마이크로 컵 구조를 가질 수도 있다.
격벽들(30)은, 예를 들면, 건식 필름 포토레지스트(dry film photoresist)층을 이용한 라미네이션 및 포토리소그래피 공정을 통하여 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 격벽들(30)은, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 멜라민계 수지, 아크릴계 수지, 페놀계 수지와 같은 다양한 경화성 고분자 재료를 이용한 실크스크린 또는 몰드를 이용한 엠보싱 공정 등을 통하여 패터닝될 수도 있다. 다른 실시예로서, 격벽들(30)은 실리콘 산화물과 같은 절연성 무기 재료, 절연물질로 코팅된 금속 재료 또는 전술한 재료들 중 2 이상이 혼합된 조성물로 이루어진 막을 형성하고, 건식 또는 습식 식각 공정을 통하여 형성될 수도 있다. 또는, 본 출원인의 한국 출원 제2008-97374호의 도 5에 개시된 바와 같이, 개구 패턴을 갖는 층 구조의 격벽 구조물을 하부 기판(10) 상에 정렬한 후, 부착하여 제공될 수도 있다. 또한, 격벽들(30)은 스크린 프린트, 드릴 비트, 임프린트(imprint), 소프트리소그래피(softlithography), 레이저 드릴링 공정 또는 잉크젯 프린팅 공정에 의해서도 형성될 수 있다.
캐비티(V1, V2) 내에는 전기 영동 입자들(80W, 80T, 80K)이 충전된다. 습식 디스플레이 장치의 경우, 전기 영동 입자들(80W, 80T, 80K)과 함께 유전성 용액(U)이 충전될 수도 있다. 유전성 용액(U)은 고저항을 가지면서 점성이 낮은 유체이며, 단일하거나 2 이상의 유체가 혼합된 것일 수 있다. 일부 실시예에서, 유전성 유체(U)의 비중은 전기 영동 입자들(80W, 80T, 80K)의 비중과 실질적으로 동일하도록 제조될 수 있다. 유전성 유체(U) 내에는 입자들(80W, 80T, 80K) 이외에도, 전하 조절제(charge-controlling agent), 양이온성 또는 음이온성 계면 활성제, 금속 비누, 수지 재료, 금속계 결합제(coupling agent) 및 안정화제(stabilizing agent)와 같은 다양한 기능성 물질들이 첨가될 수 있다.
유전성 유체(U)는 투명하거나, 분산된 염료 및/또는 안료에 의해 착색될 수 있다. 예를 들면, 유전성 유체(U)는 실제 구동시 하부 기판(10)쪽으로 이동하여 보여서는 안되는 입자들(80W, 80T, 80K)이 보이는 것을 차단하기 위하여, 흡광성 색상, 예를 들면, 회색 또는 흑색으로 착색될 수 있다.
모노크롬 디스플레이 장치를 제공하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 이들 캐비티(V1, V2) 내에는 정보 표시 입자로서 백색 입자들(80W)과 흑색 입자들(80K)을 포함할 수 있다. 캐비티(V1, V2) 내에는 이들 정보 표시 입자들(80W, 80K)과 함께 무색 입자들(80T)이 더 분산된다.
다른 실시예에서는, 정보 표시 입자로서, 백색 입자들(80W)과 흑색 입자들(80K) 중 어느 한 종류의 입자들만으로 모노크롬 디스플레이 장치를 제공할 수도 있다. 이러한 모노크롬 디스플레이 장치에서는, 각 캐비티(V1, V2) 내에는 백색 입자들(80W)과 무색 입자들(80T)만이 분산되거나, 흑색 입자들(80W)과 무색 입자들(80T)만이 분산될 수도 있다. 선택적으로는, 유전성 유체(U)가 생략된 입자들을 대신하도록 염료 및/또는 안료와 같은 색재(colorant)에 의해 백색 또는 흑색으로 착색될 수 있다.
상기 입자들의 크기는 0.05 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 입자들의 크기는 0.05 ㎛ 내지 2 ㎛의 범위 내일 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 입자들은 20 ㎛ 이상의 크기를 가질 수도 있다. 또한, 이들 입자들의 크기는 종류에 따라 서로 상이한 크기를 가질 수도 있다. 예를 들면, 무색 입자(80T)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 백색 입자들(80T)보다 작은 크기를 가질 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
캐비티(V1, V2) 내에 분산된 백색 입자들(80W) 및 흑색 입자들(80K)은 안료, 염료, 바인더 수지 또는 이들 중 2 이상의 조합에 의해 형성될 수 있다. 백색 안료는, 예를 들면, 타이타늄 산화물(titanium oxide), 안티몬 산화물(antimony trioxide), 아연 황화물(zinc sulfide), 아연 산화물(zinc oxide), 바륨 황화물(barium sulfate), 바륨 티탄 산화물(barium titania), 카올린(kaolun), 실리콘 산화물(silica), 산화 칼슘(calcium oxide), 탄산칼슘(CaCO3), 또는 이들의 혼합 조성물일 수 있다. 흑색 안료는, 예를 들면, 카본 블랙(carbon black), 산화 구리, 이산화망간, 아닐린 블랙, 활성탄, 네오 슈퍼 블랙, 수단 블랙(sudan black), 또는 이들의 혼합 조성물일 수 있다. 상기 염료는 상용의 산성 염료(acid dyes), 유용성 염료(oil-soluble dyes), 분산 염료(disperse dyes), 반응성 염료(reactive dyes), 직접 염료(direct dyes) 또는 이들의 혼합 조성물일 수 있다.
입자들(80W, 80K)을 구성하는 상기 바인더 수지는 우레탄 수지(urethane resin), 요소 수지(urea resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 폴리에스테르 수지(polyester resin), 아크릴 우레탄 수지(acryl urethane resin), 아크릴 우레탄 실리콘 수지(acryl urethane silicone resin), 아크릴 우레탄 불화탄소 중합체(acryl urethane fluoro-carbon polymers), 아크릴 불화탄소 중합체(acryl fluorocarbon polymers), 실리콘 수지(silicone resin), 아크릴 실리콘 수지(acryl silicone resin), 폴리스티렌 수지(polystyrene resin), 스틸렌 아크릴 수지(styrene acrylic resin), 폴리오레핀 수지(polyolefin resin), 부틸알 수지(butyral resin), 비닐이딘 염화 수지(vinylidene chloride resin), 멜라민 수지(melamine resin), 페놀 수지(phenolic resin), 불화탄소 중합체(fluorocarbon polymers), 폴리카보네이트 수지(polycarbonate resin), 폴리술폰 수지(polysulfon resin), 폴리에테르 수지(polyether resin), 폴리에틸렌 수지(polyethylene resin) 및 폴리이미드 수지(polyamide resin)와 같은 중합체 수지 재료일 수 있으며, 이들 재료는 2 이상의 재료를 조합하여 사용될 수도 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 바인더 수지는, 젤라틴(geratin), 알긴산(alginic acid), 라텍스(latex) 중합체, 폴리스티렌, 폴리비닐 포르말, 폴리비닐 부티랄, 폴리 메틸 아크릴 레이트, 폴리부틸 아크릴레이트, 폴리 메틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트과 같은 다른 고분자 재료로 형성될 수도 있다.
상기 바인더 수지를 이용하여 제조되는 수지계 입자는 분산 용매인 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로필알콜(isopropylalcohol), 메톡실메틸펜타놀(methoxymethyl pentanol), 디펜틴(dipentene), 에틸아밀 케톤(ethyl amyl ketone), 메틸 노닐 케톤(methyl nonyl ketone), 메틸 에틸 케톤(methyl ethyl ketone), 메틸 이소아밀 케톤(methyl isoamyl ketone), 메틸 이소프로필 케톤(methyl isopropyl ketone), 메틸 셀로소브(methyl cellosolve), 에틸 셀로솔브(ethyl cellosolve), 메틸 셀로솔브 아세테이트(methyl cellosolve acetate)을 사용하여, 소정의 분자량을 갖는 전술한 바인더 수지 원료와 함께 전술한 안료 및/또는 염료를 분산시키고 혼합하고, 이후, 에멀젼화, 중합, 가교 또는 안료 표면에 대한 바인더 수지 코팅과 같은 적합한 단계를 수행하고, 결과물을 건조하여 얻어질 수 있다. 입자 제조에 관한 개시 사항은 예시적일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 공지의 프로세스에 의해 입자들이 제조될 수 있다.
상기 바인더 수지는 고유의 전하를 가질 수 있지만, 일부 실시예에서는, 이들 입자들(80W, 80K)의 극성 및 하전량을 적극적으로 제어하기 위해, 상기 바인더 수지 내에 또는 입자들(80W, 80K)의 표면 상에 적합한 전하조절제(charge control agent; CCA)를 분산시키거나 결합시킬 수도 있다. 예를 들면, + 극성을 갖는 백색 입자들(80W)을 제조하기 위해 바인더 수지로서 음이온성 폴리에스테르를 사용하고, Bontron P5(Orient사로부터 입수 가능함)과 같은 전하 조절제를 추가적으로 첨가하여 + 하전량을 조절할 수 있다. 또한, - 극성을 갖는 흑색 입자들(80K)을 제조하기 위해서, 바인더 수지로서 음이온성 폴리에스테르를 사용하고, Bontron E8(Orient사로부터 입수 가능함)을 첨가하여, - 하전량을 조절할 수 있다. 전술한 수지계 입자는 예시적일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예들 들어, 정보 표시 입자들(80W, 80K) 중 적어도 한 종류의 입자들은 안료만으로 구성될 수도 있다.
무색 입자들(80T)은 0.05 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위 내의 크기를 가질 수 있다. 바람직하게는, 무색 입자들(80T)의 크기는 0.05 ㎛ 내지 2 ㎛의 범위 내일 수도 있다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 무색 입자들(80T)의 크기는 20 ㎛ 보다 클 수도 있다. 일부 실시예에서, 무색 입자들(80T)은 컬러를 갖지 않는 투명 수지로 형성된 입자일 수 있다. 상기 투명 수지는, 예를 들면, 전술한 백색 입자들(80W) 및 흑색 입자들(80K) 중 어느 한 종류의 입자들에 사용된 바인더 수지와 동일한 재료로 형성될 수 있다. 이 경우, 무색 입자들(80T)은, 전기 영동이 가능하도록 극성을 가질 수 있다. 예를 들면, 동일한 재료로 형성된 정보 표시 입자들(80W 또는 80K)의 극성과 동일한 극성을 갖고, 이들 입자들의 하전량과 적어도 근사하는 하전량을 가지면서 밀도만이 상이한 입자일 수 있다. 또는, 무색 입자들(80T)은 정보 표시 입자들(80W 또는 80K)의 극성과 다른 극성을 가지면서 이 보다 작은 하전량을 가질 수도 있다. 이러한 무색 입자들(80T)의 특징들 및 이점들에 관하여는 후에 더 구체적으로 개시될 것이다.
다른 실시예들에서, 무색 입자들(80T)은 백색 입자들(80W) 또는 흑색 입자들(80K)에 사용된 바인더 수지 재료와 다른 수지 재료로 형성될 수 있다. 또한, 무색 입자들(80T)은 폴리머 재료가 아닌 Al2O3, SiO2, TiO2 및 ZrO2와 같은 투명한 금속 산화물 입자일 수도 있다. 이들 입자는, 투광성이 큰 수십 나노미터 이하의 크기를 가질 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 무색 입자들(80T)는 이들 재료들의 조합일 수도 있다. 예를 들면, 무색 입자들(80T)은 투명한 금속 산화물 재료에 전하 제어를 위해 바인더 수지와 같은 폴리머가 코팅되거나 결합된 구조를 가질 수도 있다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 전기 영동 디스플레이 장치들(200A, 200B) 및 캐비티들(V1, V2, V3) 내의 입자 시스템을 도시하는 단면도이다. 이들 도면들에서, 도 1의 부재와 동일한 참조 부호를 갖는 부재들에 관하여는 특별한 설명이 없는 경우 전술한 개시사항을 참조할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 전기 영동 디스플레이 장치(200A)는 각 캐비티(V1, V2, V3) 내에 제 1 정보 표시 입자인 컬러 입자들(80R, 80G, 80B)을 포함할 수 있다. 선택적으로는, 전기 영동 디스플레이 장치(200A)는, 도시된 바와 같이, 제 2 정보 표시 입자인 흑색 입자들(80K)을 더 포함할 수도 있다. 이들 정보 표시 입자들(80R, 80G, 80B, 89K)과 함께 무색 입자들(80T)이 캐비티들(V1, V2, V3) 내에 더 분산될 수 있다.
도시된 실시예에서는, 모든 캐비티들(V1, V2, V3) 내에 무색 입자들(80T)이 분산되어 있지만, 이는 예시적일 뿐, 무색 입자들(80T)은 이들 캐비티들(V1, V2, V3) 중 어느 하나의 캐비티 내에만 특정 정보 표시 입자의 표시 품질을 강화하거나 조절하기 위하여 분산될 수도 있다. 예를 들면, 녹색 픽셀을 구성하는 캐비티에만 녹색 입자들과 함께 무색 입자들(80T)을 분산시킬 수 있는 것이다.
컬러 입자들(80R, 80G, 80B)은 인접하는 각 캐비티들(V1, V2, V3)이 하나의 컬러 픽셀을 구현할 수 있도록 서브픽셀을 구성하는 컬러를 가질 수 있다. 예를 들면, RGB 컬러 시스템에 의한 멀티 컬러를 구현하기 위해서, 제 1 내지 제 3 서브픽셀들(V1, V2, V3)내에 각각 분산된 제 1 정보 표시 입자들(80R, 80G, 80B)의 컬러는 각각, 적색, 녹색 및 청색일 수 있다. 또는 CMY 컬러 시스템에 의해 멀티 컬러를 구현할 수 있으며, 이 경우, 제 1 내지 제 3 서브픽셀(V1, V2, V3)의 제 1 정보 표시 입자들(80R, 80G, 80B)은 각각 시안색, 마젠타색 및 황색 컬러를 가질 수도 있다.
각 캐비티(V1, V2, V3) 내에 분산된 컬러 입자들(80R, 80G, 80B), 흑색 입자들(80K) 및 무색 입자들(80T)의 특징들에 관하여는 모순되지 않는 한 도 1을 참조하여 전술한 개시 사항을 참조할 수 있다. 도시된 실시예에서, 흑색 입자들(80K)은 생략되거나, 흑색 표시를 위하여 인접하는 다른 캐비티에 독립적으로 분산되어 흑색 구현을 위한 서브픽셀을 제공할 수도 있다. 예를 들면, 흑색 입자들(80K)이 생략된 도시된 캐비티들(V1, V2, V3)에 인접하는 캐비티에, 도 1을 참조하여 전술한 것과 같은 입자 시스템을 분산시켜, 컬러 서브픽셀과 함께 흑백 서브픽셀을 제공할 수도 있다.
도 2b를 참조하면, 전기 영동 디스플레이 장치(200B)는 흑색 입자들(80K) 대신에 백색 입자들(80W)이 각 캐비티(V1, V2, V3) 내에 분산되는 점에서 도 2a의 장치(200A)와 구별되며, 다른 부재들은 유사하다. 예를 들면, RGB 컬러 시스템에 의한 멀티 컬러를 구현하기 위해서, 제 1 내지 제 3 서브픽셀들(V1, V2, V3)의 정보 표시 입자들(80R, 80G, 80B)의 컬러는 각각, 적색, 녹색 및 청색일 수 있다. 또한, CMY 컬러 시스템에 의해 멀티 컬러를 구현할 수 있으며, 이 경우, 제 1 내지 제 3 서브픽셀(V1, V2, V3)의 정보 표시 입자들(80R, 80G, 80B)은 각각 시안색, 마젠타색 및 황색 컬러를 가질 수도 있다.
도 2b에 도시된 실시예에서, 백색 입자들(80W)은 생략되거나, 백색 표시를 위하여 인접하는 다른 캐비티(미도시)에 독립적으로 분산되어 별도의 서브픽셀이 제공될 수도 있다. 예를 들면, 백색 입자들(80W)이 생략된 도시된 캐비티들을 포함하는 캐비티들(V1, V2, V3)에 인접하여, 도 1을 참조하여 전술한 입자 시스템을 갖는 다른 캐비티를 배치하여 하나의 픽셀을 구성할 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 전기 영동 디스플레이 장치들(300)의 구동 방법을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도면에서, 전술한 부재들과 동일한 참조 부호를 갖는 부재들에 관하여는 특별한 설명이 없는 경우 전술한 개시사항을 참조할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 각 캐비티들(V1, V2) 내에는 제 1 정보 표시 입자로서 백색 입자들(80W)이 분산되고, 제 2 정보 표시 입자로서 흑색 입자들(80K)가 분산된다. 또한, 각 캐비티들에는 이들 정보 표시 입자들(80W, 80K)과 함께 무색 입자들(80T)이 분산되어 있다. 도시된 캐비티들(V1, V2)은 개별적으로 모노크롬 디스플레이를 구현하기 위한 픽셀을 구성하지만, 이는 예시적이며, 전술한 컬러 디스플레이를 구현하기 위한 픽셀 구성을 가질 수도 있다.
무색 입자(80T)는 정보 표시 입자들(80W, 80K) 중 어느 하나와 동일한 극성을 가질 수 있다. 이하에서는, 무색 입자(80T)와 제 1 정보 표시 입자인 백색 입자들(80W)은 + 극성을 갖고, 제 2 정보 표시 입자인 흑색 입자들(80K)은 - 극성을 갖는 것을 가정한다.
제 1 픽셀(V1)은 백색을 표시하고, 제 2 픽셀(V2)은 흑색을 표시하여야 하는 이미지 정보가 수신되면, 드라이버 회로(미도시)는 게이트 전극(50G)을 통하여 주사 신호를 전달하고, 소오스 전극(50S)을 통하여 데이터 신호를 전달하며, 그에 따라, 픽셀 전극들(42)과 공통 전극(41) 사이에는 소정의 전계가 인가될 수 있다. 예를 들면, 제 1 픽셀(V1)의 픽셀 전극(42A)에 양의 전위가 인가되고, 제 2 픽셀(V2)의 픽셀 전극(42B)에는 음의 전위가 인가되며, 공통 전극(41)에는 접지 전위가 인가될 수 있다. 이 경우, 각 입자들(80W, 80K, 80T)은 도시된 바와 같이 분포될 것이다. 즉, 제 1 픽셀(V1)에서는 백색 입자들(80W)과 함께 무색 입자들(80T)이 관측자(10)가 볼 수 있는 공통 전극(41)이 있는 디스플레이 면으로 이동하고, 흑색 입자들(80K)은 픽셀 전극(42A)으로 이동한다. 반대로, 제 2 픽셀(V2)에서는 흑색 입자들(80K)이 상기 디스플레이 면으로 이동하고, 백색 입자들(80W)과 투명 입자들(80T)은 픽셀 전극(42B)쪽으로 이동한다.
도 3a는 무색 입자(80T)가 백색 입자들(80W)보다 더 큰 전기 영동 이동도를 갖는 경우의 입자 분포를 도시한다. 예를 들면, 무색 입자(80T)의 밀도를 백색 입자들(80W)의 밀도보다 작게 설계할 수 있다. 이 경우, 구동 전압이 인가된 시간 동안, 무색 입자들(80T)이 더 빨리 디스플레이 면에 도달할 수 있다. 그 결과, 제 1 픽셀(V1)에서는 백색 입자들(80W)로 이루어진 층이 무색 입자들(80T)로 이루어진 층의 아래에 존재할 수 있게 된다.
이러한 층 구조에 의해, 무색 입자들(80T)이 갖는 굴절률과 같은 광학적 특성에 따라 백색 입자들(80W)에 의한 표시 품질의 변조가 가능하다. 예를 들면, 무색 입자들(80T)의 굴절률을, 필요에 따라 주위 부재들, 예를 들면, 유전성 유체(U), 기판(20) 또는 정보 표시 입자들(80W, 80K)의 굴절률보다 크거나 작게 설계하여, 제 1 및 제 2 정보 표시 입자들에 의해 구현되는 표시 품질을 비대칭적으로(또는 상대적으로) 변조할 수 있다. 예를 들면, 무색 입자(80T)의 굴절률이 상대적으로 높은 경우, 백색 입자들(80W)이 갖는 고유의 반사도보다 더 증가된 반사율을 얻을 수 있으며, 그에 따라, 백색 입자들(80W)의 명도가 선택적으로 증가된다. 그러나, 무색 입자(80T)는 다른 정보 표시 입자인 흑색 입자들(80K)의 표시 품질에는 아무런 영향을 미치지 않는다. 무색 입자들(80T)에 의해, 제 1 정보 입자들(80W)의 명도(이 경우, whiteness가 됨)만을 제 2 정보 입자들(80K)의 명도에 비하여 비대칭적으로(또는, 상대적으로) 증가시켜, 대조비와 같은 표시 품질을 개선시킬 수 있다.
도 3b는 무색 입자(80T)가 백색 입자들(80W)과 실질적으로 동일한 전기 영동 이동도를 갖는 경우의 입자 분포를 도시한다. 예를 들면, 무색 입자(80T)의 하전량, 크기 및 밀도를 백색 입자들(80W)의 하전량, 크기 및 밀도와 실질적으로 동일하게 설계할 수 있다. 이 경우, 디스플레이 면에 모인 제 1 픽셀(V1)의 제 1 정보 표시 입자들(80W)과 무색 입자들(80T)은 랜덤하게 혼합된 층 구조를 이룰 수 있다. 이 경우에도, 무색 입자들(80T)의 광학적 특성은 제 1 정보 표시 입자들(80W)의 명도에만 비대칭적으로 영향을 미쳐, 대조비와 같은 표시 품질이 개선될 수 있다.
전술한 실시예에서는, 무색 입자(80T)의 광학적 특성 관점에서 본 발명의 특징과 이점을 설명하고 있지만, 이들 무색 입자들(80T)은 서로 다른 극성을 갖는 제 1 정보 표시 입자(80R, 80G, 80B)와 제 2 정보 표시 입자(80K) 사이의 전기적 상호 작용에 관여하여 입자의 유동 특성에 영향을 미칠 수 있다.
전술한 실시예에서는, 제 1 정보 표시 입자와 이의 표시 품질을 제어하기 위한 무색 입자(80T)가 동일한 극성을 갖는 것에 대하여만 개시하고 있지만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제 1 정보 표시 입자인 백색 입자들(80W)의 표시 품질을 제어하기 위한 무색 입자(80T)의 극성을 백색 입자들(80W)의 극성과 반대 극성을 갖도록 설계할 수도 있다. 이 경우, 무색 입자(80T)가 백색 입자들(80W)과 전기적으로 결합하여, 새로운 정보 표시 입자 구조를 만들 수 있다. 이와 같이 무색 입자(80T)이 결합된 백색 입자들(80W)은 제어된 광학적 특성을 가질 수 있다. 이 경우, 무색 입자(80T)의 하전량은 백색 입자들(80W)의 하전량보다 작도록 설계하여, 상기 정보 표시 입자 구조가 전기 영동이 가능하도록 할 수 있다.
전술한 실시예는 모노크롬 디스플레이에 관한 것이지만, 당업자라면, 정보 표시 입자들, 예를 들면, 적색, 녹색 및 청색 입자들, 또는 황색, 마젠타색 및 시안색과 같은 컬러를 갖는 컬러 디스플레이 장치에서도, 캐비티 내에 상기 어느 한종류의 정보 표시 입자와 동일한 극성을 갖는 무색 입자를 함께 분산시킴으로써, 해당 정보 표시 입자들이 갖는 컬러의 명도를 증가시켜, 색재현력(gamut)을 개선시킬 수 있으며, 구동 전압도 감소시킬 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.
예 1 : 흑색 입자들의 제조
정보 표시 입자인 흑색 입자들을 제조하기 위해, 표 1에 나타낸 바와 같이, 바인더 수지로서 음이온성 폴리에스테르(Mn=5500, Mw=11200, PDI=1.2)를 사용하고, 약 2 내지 4 mol %의 음이온 moiety를 갖는 모노머를 사용하였다. 안료는 카본 블랙 또는 Cabot사로부터 입수 가능한 Regal330R을 사용하였다. 첨가제로서, 계면활성제인 헥사데실 트리메틸 암모니윰 브로마이드(hexadecyl trimethyl ammonium bromide)와 전하조절제로서 Orient사로부터 입수 가능한 본트론(bontron) E84를 사용하였다.
적합한 용매를 이용하여 표 1에 표시된 중량대로 각 성분 재료를 분산시키고, 믹싱 및 건조 공정을 통하여 제조된 흑색 입자들의 밀도 분포는 도 4에 도시된 그래프와 같다. 도 4를 참조하면, 흑색 입자들은 약 1.30 내지 1.35 g/ml의 밀도 범위를 갖는다.
표 1
성분 중량
음이온성 폴리에스테르 8.00g
카본 블랙 2.00g
헥사데실 트리메틸 암모니윰 브로마이드 0.75g
Bontron N07 0.1g
예 2 내지 7: 백색 입자 및 무색 입자들의 제조
정보 표시 입자인 백색 입자들과, 무색 입자들을 제조하기 위해, 사용된 바인더 수지는 양이온성 폴리에스테르(Mn=5500, Mw=11200, PDI=1.2)과 약 2 내지 4 mol%의 양이온 moiety이다. 백색 안료는 TiO2 또는 Dupon사로부터 입수 가능한 R104를 사용하였다. 계면활성제는 헥사데실 트리메틸 암모니움 브로마이드를 사용하였으며, 전하조절제는 Orient사로부터 입수 가능한 본트론 P51을 사용하였다.
아래 표 2는 예 2 내지 7에 사용된 해당 성분들의 중량이다.
표 2
바인더 수지 안료 계면활성제 CCA
예 2 8.00g 2.00g 0.75g 0.10g
예 3 8.00g 3.00g 0.75g 0.10g
예 4 8.00g 4.00g 0.75g 0.10g
예 5 8.00g 6.00g 0.75g 0.10g
예 6 8.00g 8.00g 0.75g 0.10g
예 7 8.00g 10.00g 0.75g 0.10g
적합한 용매를 이용하여 표 2에 표시된 중량대로 각 성분 재료를 분산시키고, 믹싱, 반응 및 건조 공정을 수행한다. 상기 공정을 통하여, 얻어진 입자들은 바인더 수지 내에 안료를 포함하는 백색 입자들과 안료를 포함하지 않는 무색 입자들로 이루어진다. 이와 같이, 얻어진 입자들은 2 종류의 입자이다.
예 2 내지 7은 바인더 수지, 계면활성제 및 CCA의 양에 있어서는 동일하지만, 첨가된 백색 안료의 양을 차례로 증가시킨 것에 관한 실시예들이다. 예 2 내지 7에서 얻어지는 입자들의 밀도 분포는 각각 도 5a 내지 도 5f의 그래프에 나타내었다.
도 5a 내지 도 5f의 그래프를 참조하면, 얻어진 입자들은 2 그룹의 이산적인 밀도를 갖는 입자들이 얻어진다. 안료를 포함하는 백색 입자는 안료를 포함하지 않는 무색 입자에 비하여 상대적으로 밀도가 크다. 각 그래프에서, 밀도가 1.40(g/ml) 이하인 좌측의 막대들은 무색 입자의 밀도 분포를 나타내며, 1.55(g/ml) 이상인 우측의 막대들은 백색 입자들의 밀도 분포를 나타냄을 알 수 있다.
첨가되는 백색 안료의 양이 증가할수록, 얻어지는 입자들 내에서, 무색 입자의 중량%는 점차 감소하고, 백색 입자의 중량%는 상대적으로 점차 증가하는 것을 알 수 있다. 예 2 내지 7에서, 전체 얻어진 입자(백색 입자 및 무색 입자)에 대한 무색 입자의 중량 %는, 각각, 66.81%, 53.26%, 40.62%, 23.62%, 3.04% 및 0.57%이었다.
전술한 바와 같이, 백색 입자를 얻기 위한 공정 내에서, 무색 입자를 함께 형성하는 경우, 무색 입자는 백색 입자들의 전기적 및 물리적 성질을 닮을 수 있다. 예를 들면, 무색 입자는 극성 및 하전량과 같은 전기적 성질과 크기와 같은 물리적 성질이 백색 입자와 실질적으로 동일할 수 있다. 그에 따라, 실제 구동시 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같은 입자 분포를 얻을 수 있다.
또한, 단일한 공정 내에서, 백색 입자들의 표시 특성을 선택적으로 개선할 수 있는 무색 입자를 얻을 수 있기 때문에, 제조 비용이 감소되고, 첨가되는 안료의 양을 조절하여 전체 입자들 중 무색 입자의 혼합 중량% 를 제어할 수 있는 이점이 있다. 전술한 실시예는 백색 입자의 제조 공정에 관한 것이지만, 당업자라면, 다른 정보 표시 입자, 예를 들면, 적색, 녹색 및/또는 청색 입자들 또는 마젠타색, 황색 및/또는 시안색 입자들의 제조시에도 무색 입자들이 함께 제조될 수 있음을 이해할 것이다. 필요에 따라, 굴절률 제어를 위하여, 정보 표시 입자들과 별도로 무색 입자들을 형성할 수도 있다. 이 경우, 무색 입자들은 정보 표시 입자들의 전기적 및 물리적 특성과 구별되는 다른 특성들을 가질 수 있다.
표 3은 예 1의 흑색 입자와 예 2 내지 7에서 얻어진 소정의 혼합 중량비를 갖는 백색 입자와 무색 입자의 혼합 입자군을 사용하여 제작된 전기 영동 디스플레이의 샘플 픽셀인 예 8 내지 예 13에 대하여 평가한 대조비를 나타낸다. 샘플 예 8 내지 13은 도 1에 개시된 픽셀 구조에 관한 측정 결과이며, 상기 픽셀 내에 흑색 입자를 약 0.36 g만큼 분산시키고, 백색 입자와 무색 입자를 포함하는 전체 혼합 입자를 약 1.80g 맡큼 분산시켰다. 캐비티 내 유전성 유체와 상기 입자를 포함한 전체 부피는 모두 7 ml로 동일하다.
표 3
샘플 흑색 입자 혼합 입자군 블랙니스(%) 화이트니스(%) 대조비
예 8 예 1 예 2 3.02% 32.12% 10.6
예 9 예 1 예 3 3.415 36.84% 10.8
예 10 예 1 예 4 3.89% 40.12% 10.3
예 11 예 1 예 5 4.01% 43.89% 10.9
예 12 예 1 예 6 5.12% 44.97% 8.8
예 13 예 1 예 7 12.12% 28.43% 2.3
표 3을 참조하면, 무색 입자가 픽셀 내에 백색 입자와 함께 분산됨으로써, 백색 입자의 화이트니스가 증가하고, 결과적으로 대조비가 증가되는 것을 알 수 있다. 샘플 예 8 내지 11을 참조하면, 10 이상의 우수한 대조비가 얻어질 수 있다. 상대적으로 무색 입자의 함량이 낮은 샘플 예 13에서는 2.3 정도의 낮은 대조비가 얻어진다. 정보 표시 입자인 백색 입자와 무색 입자의 혼합 입자 전체에 대한 무색 입자의 함량은 66.81%, 53.26%, 40.62%, 23.62%, 3.04% 및 0.57%를 포함하는 1 중량% 내지 70% 에서 우수한 대조비가 얻어짐을 알 수 있다. 일부 실시예에서, 정보 표시 입자인 백색 입자와 무색 입자의 혼합 입자 전체에 대한 무색 입자의 함량은 66.81%, 53.26%, 40.62% 및 23.62%를 포함하는 10 % 내지 70%일 수 있다. 혼합 입자 전체에 대하여 무색 입자의 함량이 70% 이상으로 증가되면 오히려 화이트니스는 감소될 것으로 예상된다. 이것은 정보를 표시하는 백색 입자들이 감소하고 상대적으로 무색 입자들이 지배적으로 많이 존재함으로써, 색상이 불충분해질 뿐만 아니라 입사 광의 반사율이 감소되기 때문이다.
이미지 시트 및 그 제조 방법
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 시트를 도시하는 단면도이다. 도 6의 구성 부재들 중 전술한 구성 부재들과 동일한 참조 번호를 갖는 구성 부재들에 관한 설명은 모순되지 않는 한 전술한 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 이미지 시트(400)는 구동 소자를 포함하지 않는 서로 대향하는 2개의 지지 기판들(15, 20)을 포함한다. 지지 기판들(15, 20) 중 적어도 하나, 예를 들면, 관측자측의 지지 기판(20)은 투명 기판일 수 있다. 일부 실시예에서, 지지 기판(15)은 후술하는 구동 소자가 형성된 기판(10, 또는 백플레인이라고도 함)과의 전기적 결합을 위해 배선층(43)을 포함할 수도 있다. 배선층(43)은 지지 기판(15)의 양 주면 상에 형성된 도전성 패턴들과 상기 도전성 패턴들을 연결하는 도전성 비아를 포함할 수 있다. 다른 실시예로서, 지지 기판(15)에는 배선층(43)이 형성되지 않을 수도 있다. 이 경우, 하부 기판(10) 상에 형성된 개별 전극(42)과 캐비티(V1, V2, V3)는 지지 기판(15)에 의해 전기적으로 분리된다.
이들 지지 기판들(15, 20) 사이에는 분리 부재(30)인 복수의 격벽들이 배치될 수 있다. 복수의 격벽들에 의해 지지 기판들(15, 20) 사이에 복수의 캐비티들(V1, V2, V3)가 제공된다. 이들 캐비티들(V1, V2, V3)은 단독으로 또는 인접한 다른 하나 이상의 셀들과 조합되어, 하나의 서브픽셀 또는 픽셀을 구성할 수 있다. 캐비티들(V1, V2, V3)을 정의하는 분리 부재는, 도시된 격벽 구조 이외에, 예를 들면, 공지의 마이크로 캡슐 또는 마이크로 컵 구조를 가질 수도 있다.
각 캐비티들(V1, V2, V3) 내에는, 정보 표시 입자들로서 컬러 입자들(80R, 80G, 80B)이 분산될 수 있다. 일부 실시예에서는, 도시된 바와 같이, 다른 정보 표시 입자들인 백색 입자들(80R, 80G, 80B)이 더 분산될 수 있다. 이들 정보 표시 입자들(80R, 80G, 80B, 80W)과 함께, 무색 입자들이 분산된다. 일부 실시예에서, 무색 입자들(80T)은 소정 서브픽셀에만 제공되어, 해당 서브픽셀의 표시 품질을 강화할 수도 있다.
이와 같이, 이미지 시트(400)가 완성되면, 이미지 시트(400)를 액티브매트릭스층(AM)과 같은 구동 소자층을 포함하는 하부 기판(10)에 결합하여 전기 영동 디스플레이 장치가 제공될 수 있다. 이미지 시트(400)와 하부 기판(10) 사이의 결합은 접착층(85)에 의해 달성될 수 있다. 접착층(85)은 임의의 적합한 수지계 접착층이거나 이방성 도전성 접착층일 수 있다. 접착층(85)이 이방성 도전성 접착층인 경우, 접착층(85)은 이미지 시트(400)와 하부 기판(10)의 전면적에 걸쳐 연장될 수도 있다.
도시된 실시예에서는, 전기 영동 입자들을 구동하기 위한 전극(41, 46)이 대향 전극 구성을 갖지만, 이는 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 구동 전극이 상기 기판들 중 어느 하나의 기판 상에 형성된 공지의 인플레인 전극 구성도 본 발명의 범위 내에 있음을 이해하여야 한다.
전술한 전기 영동 디스플레이 장치 및 이미지 시트에 관하여 개시된 특징들은 모순되지 않는 한, 상호 호환되거나 조합되어 실시될 수 있다. 예를 들면, 도 1 에 도시된 모노크롬 디스플레이를 구현하기 위한 픽셀 구조와 컬러 디스플레이를 구현하기 위한 픽셀 구조를 서로 인접 배치하여 컬러 표현력이 개선된 픽셀 구조를 제공할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (27)

  1. 구동 전극을 포함하는 대향 기판들;
    상기 기판들 사이에 배치되고 하나 또는 2 이상의 종류의 정보 표시 입자들이 충전된 캐비티들의 어레이; 및
    상기 캐비티들 중 일부 또는 전부에 상기 정보 표시 입자들과 함께 분산되는 무색 입자들을 포함하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에서,
    상기 정보 표시 입자들은 백색 입자들, 흑색 입자들 및 컬러 입자들 중 적어도 어느 한 종류의 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에서,
    상기 무색 입자들은 투명 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에서,
    상기 정보 표시 입자들 중 일부 또는 전부는 상기 무색 입자들의 상기 투명 수지와 동일한 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에서,
    상기 무색 입자들의 굴절률은 상기 캐비티들 내에 충전되는 유전성 유체의 굴절률보다 높은 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에서,
    상기 무색 입자들은 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들의 전기적 극성과 동일한 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에서,
    상기 무색 입자들은 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들의 전기 영동 이동도보다 더 큰 전기 영동 이동도를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에서,
    상기 무색 입자들은 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들의 비중보다 더 작은 비중을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에서,
    상기 무색 입자들은 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들과 0.1 중량% 내지 70 중량%로 혼합 분산되는 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에서,
    상기 무색 입자들은 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들과 10 중량% 내지 70 중량%로 혼합 분산되는 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  11. 제 1 항에서,
    상기 무색 입자들의 크기는 0.05 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  12. 제 1 항에서,
    상기 무색 입자들의 크기는 0.05 ㎛ 내지 2 ㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  13. 제 1 항에서,
    상기 정보 표시 입자들은 흑색 입자들을 포함하며, 상기 무색 입자들은 상기 흑색 입자들의 전기적 극성과 반대인 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  14. 제 1 항에서,
    상기 캐비티들은 격벽, 마이크로컵 또는 마이크로 캡슐에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치.
  15. 하나 또는 2 이상의 바인더 수지 원료 및 색재가 분산된 용액을 제공하는 단계;
    상기 용액을 혼합하는 단계; 및
    상기 용액을 건조하여, 정보 표시 입자들과 함께 혼합된 무색 입자들을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 입자들의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 색재는 염료 및 안료 입자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기 영동 입자들의 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 용액 내에 첨가되는 상기 색재의 혼합 중량비를 조절하여, 상기 정보 표시 입자들과 상기 무색 입자들의 혼합비를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 입자들의 제조 방법.
  18. 제 15 항에서,
    상기 색재의 혼합 중량비는 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들과 0.1 중량% 내지 70 중량%로 혼합 분산되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 전기 영동 입자들의 제조 방법.
  19. 제 15 항에서,
    상기 색재의 혼합 중량비는 상기 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 입자들과 10 중량% 내지 70 중량%로 혼합 분산되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 전기 영동 입자들의 제조 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 바인더 수지의 용액 내에 전하 조절제 및 계면 활성제 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 영동 입자들의 제조 방법.
  21. 정보 표시 입자들과 함께 혼합 있는 무색 입자를 포함하는 전기 영동 입자 조성물.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 무색 입자는 상기 정보 표시 입자들 및 상기 무색 입자의 전체 중량에 대하여 0.1 내지 70 중량%를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 영동 혼합 입자들.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 무색 입자는 상기 정보 표시 입자들 및 상기 무색 입자의 전체 중량에 대하여 10 내지 70 중량%를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 영동 혼합 입자들.
  24. 디스플레이될 이미지 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 이미지 정보에 대응하는 해당 픽셀 또는 서브픽셀의 정보 표시 입자들 중 어느 한 종류의 정보 표시 입자들과 함께, 상기 무색 입자들을 디스플레이 면으로 이동시키는 전압 신호를 인가하는 단계를 포함하는 전기 영동 디스플레이 장치의 구동 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 전압 신호를 인가하는 단계에서,
    상기 무색 입자들이 상기 어느 한 종류의 정보 표시 입자들보다 빨리 상기 디스플레이 면으로 이동하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 전기 영동 디스플레이 장치의 구동 방법.
  26. 서로 대향하는 지지 기판들;
    상기 지지 기판들 사이에 배치되고 하나 또는 2 이상의 종류의 정보 표시 입자들이 충전된 캐비티들의 어레이; 및
    상기 캐비티들 중 일부 또는 전부에 상기 정보 표시 입자들과 함께 분산되는 무색 입자들을 포함하는 이미지 시트.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 이미지 시트는 배선층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 시트.
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