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KR20120038702A - 전기영동 디스플레이 장치 - Google Patents

전기영동 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20120038702A
KR20120038702A KR1020100100295A KR20100100295A KR20120038702A KR 20120038702 A KR20120038702 A KR 20120038702A KR 1020100100295 A KR1020100100295 A KR 1020100100295A KR 20100100295 A KR20100100295 A KR 20100100295A KR 20120038702 A KR20120038702 A KR 20120038702A
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KR
South Korea
Prior art keywords
electrophoretic
resin
display device
electrophoretic display
electrodes
Prior art date
Application number
KR1020100100295A
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English (en)
Inventor
임거산
금동기
정유연
김세훈
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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Abstract

본 발명은 서로 대향하는 상부 전극 및 하부 전극, 및 상기 전극 사이에 주입된 표면 전하를 가지는 복수개의 전기영동물질 및 용제를 포함하고, 상기 복수개의 전기영동물질은 상기 전극 사이에 인가되는 전압에 의해 상기 전극의 표면으로 이동하여 간섭층을 형성하는 전기영동 디스플레이 장치에 있어서, 상기 전기영동물질은 표면이 흡착 방지층으로 코팅된 입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 장치는, 표면에 전극과의 친화도를 떨어뜨리는 흡착 방지 코팅층을 가지는 전기영동물질을 사용하여 디스플레이 장치의 수명을 개선할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 표면 전하를 가지는 복수의 전기영동물질의 간섭층을 이용하여 한 픽셀에서 모든 색상을 발현함으로써, 컬러필터를 사용하는 디스플레이에 비해 광효율이 높으며, 두께가 얇고 저전력이며, 플렉서블 디스플레이로 이용가능하다.

Description

전기영동 디스플레이 장치{ELECTROPHORETIC DISPLAY DEVICE}
본 발명은 전극 사이에 표면 전하를 가지는 전기영동물질 및 용제를 포함한 전기영동 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 대향하는 한 쌍의 전극 사이에 표면 전하를 가지는 복수개의 전기영동물질 및 용제를 주입하고, 전극 사이에 인가되는 전압에 의해 복수개의 전기영동물질이 간섭층을 형성하여 원하는 색상을 나타내는 전기영동 디스플레이 장치에 관한 것이다.
전기영동 디스플레이 장치는 외부 전기장 인가 없이도 원래의 화상을 그대로 유지하는 높은 쌍안정성(bistability)으로 인하여, 아무런 추가적인 에너지 없이 화상을 저장하는 기능을 가지며 유연성(flexibility)과 휴대성(portability)이 뛰어나며, 내구성 및 경량성 등의 특성을 지닌 전기영동(Electrophoresis; 전기장내에서 전하를 지닌 콜로이드 입자가 양극 또는 음극쪽으로 이동하는 현상)을 이용한 평판 디스플레이의 일종이다.
전기영동 디스플레이 장치의 종류에는 마이크로캡슐을 이용한 전기영동 디스플레이 장치가 있으며, 이러한 전기영동 디스플레이 장치는 전하를 가진 안료입자와 유전매질을 함유한 투명한 마이크로 캡슐을 바인더와 혼합하여 상하부 전극 사이에 위치시키고 전압을 인가하여 문자나 이미지를 표시하게 된다. 그러나 이러한 방식은 캡슐 상부의 상당부분이 바인더에 의해 차폐되거나 일부 광소모되어 광효율이 상대적으로 떨어지고 응답속도가 늦어 동영상 구현에 취약하다는 문제점이 있다. 또한 이러한 마이크로캡슐을 제조하기 위해서는 복잡한 단계를 거치게 되고 이 과정에서 제품의 단가가 상승하게 되는 문제점이 발생한다.
전기영동 디스플레이 장치의 다른 종류에는 마이크로캡슐을 이용하지 않고 전극 사이에 봉입된 대전 특성이 다른 두 종류의 전기영동입자를 이용하여 화상을 표시하는 장치가 있다. 이와 같은 전기영동 디스플레이 장치는 일면에 전극이 형성된 기판 사이에 대전 특성이 다른 두 종류의 전기영동입자를 봉입하고 상하판의 전극에 전압을 인가하여 전기영동입자들을 서로 부딪히게 하여 화상을 표시하는 것이다. 이러한 전기영동 디스플레이 장치는 반사형 디스플레이로서, 일반적으로 컬러필터를 사용하여 컬러 화상을 표시하게 된다. 컬러필터를 이용하게 되면, 컬러 구현을 위해 컬러필터를 각각의 전극에 정렬해야 할 뿐만 아니라 컬러필터 제작에 따른 추가비용이 발생하게 되는 문제점이 있다.
최근 컬러필터를 이용하지 않고 표면전하를 가지는 복수의 전기영동물질로 간섭층을 만들어 원하는 색상을 나타낼 수 있는 전기영동 디스플레이 장치가 개발되고 있으나, 상기 전기영동물질로 일반적으로 사용되는 이산화티타늄과 같은 금속 나노입자는 전극과의 친화력이 커, 디스플레이 구동시 쉽게 전극에 비가역적으로 응집되어, 디스플레이의 수명을 저하시키는 단점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 컬러필터를 이용하지 않고 표면전하를 가지는 복수의 전기영동물질로 간섭층을 만들어 원하는 색상을 나타낼 수 있는 전기영동 디스플레이 장치에 있어서, 상기 전기영동물질의 표면에 전극과의 친화도를 떨어뜨리는 흡착 방지 코팅층을 형성하여 디스플레이 장치의 수명을 개선하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서로 대향하는 상부 전극 및 하부 전극, 및 상기 전극 사이에 주입된 표면 전하를 가지는 복수개의 전기영동물질 및 용제를 포함하고, 상기 복수개의 전기영동물질은 상기 전극 사이에 인가되는 전압에 의해 상기 전극의 표면으로 이동하여 간섭층을 형성하는 전기영동 디스플레이 장치에 있어서, 상기 전기영동물질은 표면이 흡착 방지층으로 코팅된 입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치를 제공한다.
상기의 본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 장치는, 표면에 전극과의 친화도를 떨어뜨리는 흡착 방지 코팅층을 가지는 전기영동물질을 사용하여 디스플레이 장치의 수명을 개선할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 표면 전하를 가지는 복수의 전기영동물질의 간섭층을 이용하여 한 픽셀에서 모든 색상을 발현함으로써, 컬러필터를 사용하는 디스플레이에 비해 광효율이 높으며, 두께가 얇고 저전력이며, 플렉서블 디스플레이로 이용가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치에서 전극 사이에 전압이 인가되지 않았을 때의 상태를 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치에서 전극 사이에 전압이 인가되었을 때의 상태를 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치에서 레드, 그린, 블루 색상을 발현하는 상태를 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치에서 전극 흡착 방지 코팅층이 형성된 전기영동물질을 나타내는 도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 및 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치는 서로 대향하는 상부 기판(10) 및 하부 기판(20); 상기 상부 기판 및 하부 기판 상에 각각 형성된 전극(11, 21); 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 다수의 셀을 구비하기 위해 형성된 다수의 격벽(14); 및 상기 다수의 셀에 주입된 표면 전하를 가지는 복수개의 전기영동물질(12) 및 용제(13)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상하부 기판(10, 20)는 유연성 있는 재료로 이루어질 수 있으며, 유연한 유리기판 또는 플렉서블 플라스틱 종류의 유연성이 있는 재료가 선택될 수 있다. 바람직하게는, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르술폰(PES) 또는 폴리이미드 필름(Kapton, Upilex) 중에서 선택될 수 있으나 유연성이 있는 재료로면 이에 한정되지 않는다. 상기 상하부 기판(10, 20)의 두께는 소정의 강도를 주면서 박막화를 실현하기 위하여 약 0.05~0.5mm 정도로 하는 것이 바람직하다.
상기 상부 및 하부 기판 상에 각각 형성된 상부 및 하부 전극(11, 21)은 도전성 재료로 이루어질 수 있으며, 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 전극재료는 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리티오핀, 폴리아닐린 또는 폴리에틸렌다이옥시티오펜과 같은 도전성 폴리머, 은이나 니켈과 같은 금속입자를 포함하는 폴리머 필름등의 프린터된 도전체, 그래파이터 또는 도전성 카본재료, 또는 틴 옥사이드 또는 인듐 틴 옥사이드와 같은 도전성 옥사이드를 함유하는 폴리머 필름등의 프린터된 도전체 등이 포함될 수 있으며, 인듐틴옥사이드(ITO)가 선택될 수 있다. 투명전극이 보다 바람직하게 선택될 수 있다. 본 발명에 사용되는 전극은 구부렸을 때 변형율이 약 1.5%까지도 저항 변화가 없으며, 기판과의 부착력이 양호하도록 50~500㎚의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상기 격벽(14)의 재료로서는 기판과 같은 재질도 가능하며 정확한 형상의 제조를 위해 후막용 포토레지스트 또는 필림형태의 감광성 재료도 사용가능하다. 유연성이 있는 재료가 바람직하며, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르술폰(PES) 또는 폴리이미드 필름(Kapton, Upilex)과 같은 폴리머가 선택될 수 있다. 격벽(14)의 두께는 요구되는 상하판의 접착강도를 고려하여 접촉면적을 가급적 넓게 하면 유리하지만, 그만큼 개구율이 낮아지는 단점도 있으므로 격벽(14)의 두께는 약 0.01~0.5mm 정도가 바람직하다.
상기 표면 전하를 가지는 전기영동물질(12)은 상기 전극(11, 21) 사이에 용제(13)와 함께 주입된다. 구체적으로 상기 표면 전하를 가지는 복수개의 전기영동물질(12)은 상기 기판(10, 20)과 다수의 격벽(14)에 의해 형성된 셀에 용제(13)와 함께 주입된다.
상기 전기영동물질(12)은 셀 내부에서 전기장에 의해 상기 전극(11, 21)의 표면으로 이동하여 간섭층을 형성하여, 그 두께 및 굴절률에 따라 광학적으로 계산된 파장을 보강간섭하여 원하는 색상을 발현할 수 있도록 하는 물질이다. 상기 전기영동물질(12)은 표면 전하는 가지는 것이면 어떤 재질이든지 어떤 형태이든지 사용 가능하다. 상기 전기영동물질(12)은 바람직하게는 한가지 종류의 나노입자를 사용한다. 도 1 내지 3에는 표면전하를 가지는 전기영동물질로 나노입자가 도시되어 있다.
상기 나노입자의 재질로는 유기물 또는 무기물 모두 사용 가능하다. 유기물로는 아조(azo)계, 프탈로시아닌 안료를 포함한 시아닌계, 안트라퀴논계를 포함하는 유기 안료를 사용할 수 있고, 무기물로는 안티몬 도핑 산화 주석, 산화 안티몬, 산화 아연, 산화 주석, 인듐 산화 주석, 산화 세륨, 산화 알루미늄, 이산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄 입자, 탄산칼슘, 활석, 흑색 산화철, 카드뮴 레드, 몰리브덴 레드, 카드뮴 옐로우, 코발트 그린, 코발트 블루, 망간 바이올렛, 코발트 바이올렛, 카본블랙 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 용제보다 굴절률이 0.1이상 큰 입자를 사용하여, 더욱 바람직하게는 용제보다 굴절률이 0.3이상 큰 입자를 사용한다. 이를 위하여, 용제와 굴절율 차를 쉽게 낼 수 있는 안티몬 도핑 산화 주석, 산화 안티몬, 산화 아연, 산화 주석, 인듐 산화 주석, 산화 세륨, 산화 알루미늄, 이산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄 입자를 사용할 수 있다.
상기 나노입자의 직경은 전극 사이의 전기장에 의해 형성되는 간섭층의 두께보다 작아야 하며, 3~300nm 사이가 바람직하며, 5~100nm 사이가 더욱 바람직하다. 나노입자의 직경이 5nm보다 작은 경우 나노입자의 제조가 어려우며, 100nm보다 큰 경우 미세 산란으로 헤이즈 발생의 우려가 있다.
상기 전기영동물질(12)은 전극 사이의 전기장에 의한 간섭층을 형성하기 위하여 용제(13)와 굴절률차가 0.1 이상인 것이 바람직하다. 굴절률 차이가 0.1 이하이면 층 분리가 되어도 계면의 반사율이 낮아 디스플레이로서의 효용성이 떨어진다.
상기 전기영동물질(12)은 용제 100중량부에 대하여 5중량부 내지 200중량부로 셀 내에 주입되며, 바람직하게는 10중량부 내지 100중량부로 셀 내에 주입된다. 상기 전기영동물질이 용제 100중량부에 대하여 10중량부 보다 적거나 200중량부 보다 많이 주입되면, 전기장에 의해 형성될 수 있는 간섭층의 두께가 너무 얇은 범위 또는 너무 두꺼운 범위에서 형성이 되어 원하는 다양한 색상을 발현하기 어렵다. 따라서 전기영동물질의 간섭층에 의해 원하는 다양한 색상을 발현하기 위해서는 상기 범위 내에서 전기영동물질을 포함시키는 것이 바람직하다.
도 4에서 볼 수 있듯이, 상기 전기영동물질(12)은 표면이 흡착 방지층(2)으로 코팅된 전기영동입자(1)이다. 전기영동입자(1)의 표면을 흡착 방치층(2)으로 코팅함으로써 전기영동입자가 전극에 응집되는 것을 막아주어 디스플레이 장치의 수명을 개선할 수 있다. 또한 반복 구동시에도 전극에의 흡착에 의한 효율저하와 같은 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 흡착 방지층(2)은 전극과의 친화도가 떨어지는 고분자 재질이 바람직하다. 상기 흡착 방지층(2)의 재질로는, 파라핀 왁스, 열가소성 레진, 우레탄계 수지, 나일론계 수지, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 멜라민계 수지, 페놀계 수지, 스티렌계 수지, 스티렌 아크릴계 수지, 우레탄 아크릴계 수지 등으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있다. 바람직하기로는 상기 물질로서 스티렌-다이비닐벤젠 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 페놀 수지, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 에틸렌아크릴산 또는 에틸렌메타크릴산 공중합체 등을 사용할 수 있다.
또한 상기 흡착 방지층(2)은 전기영동입자(1)의 표면에 물리적인 흡착법으로 형성시키거나, 화학적인 반응으로 영구적으로 코팅할 수 있다.
물리적인 흡착법과 화학적 반응 모두 동일하게, 전기영동입자를 용제에 분산한 상태에서, 흡착 방지층으로 역할할 수 있는 전구체 물질과 개시제를 천천히 투입하면, 작은 입자는 용해되고 큰 입자는 성장하려는 오스왈드 라이프닝현상에 의해 자연스럽게 전기영동입자의 표면에서 고분자화 반응이 일어난다. 단지 물리적 흡착법은 전기영동입자의 표면과 공유결합과 같은 화학반응 없이 물리적으로 접촉해 있는 상태이며, 화학적 반응은 전기영동입자의 기능기, 예를 들어 히드록시기와 화학적으로 반응하여 공유결합이 형성되는 차이점이 있다.
개시제는 상기 전구체 물질의 고분자 반응 개시 역할을 하며, 통상적으로 사용하는 열 개시제를 사용할 수 있다.
제한되지는 않지만, 터트-아밀퍼옥시벤조에이트, 4,4'-아조비스(4-시아노발레릭산), 1,1'-아조비스(시클로헥산카보니트릴), 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 벤조일퍼옥사이드, 2,2'-비스(터트-부틸퍼옥시)부탄, 1,1'-비스(터트-부틸퍼옥시)시클로헥산, 2,5-비스(터트-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, 2,5-비스(터트-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸-3-헥신, 비스(1-(터트-부틸퍼옥시)-1-메틸에틸)벤젠, 1,1'-비스(터트-부틸퍼옥시)-3,3',5-트리메틸시클로헥산, 터트-부틸하이드로퍼옥사이드, 터트-부틸페라세테이트, 터트-부틸퍼옥사이드, 터트-부틸퍼옥시벤조에이트, 터트-부틸퍼옥시이소프로필카보네이트, 쿠멘하이드로퍼옥사이드, 시클로헥산온퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, 2,4-펜탄디온퍼옥사이드, 페라세틱산, 포타슘퍼설페이트 등을 사용할 수 있다.
상기 전기영동입자(1) 표면의 흡착 방지층(2)은 코팅되기 전 전기영동입자 100중량부에 대하여 TGA로 측정한 중량비로 5 내지 70중량비인 것이 바람직하다. 흡착 방지층의 함량이 5% 미만인 경우 흡착 방지의 역할을 충분히 수행할 수 없으며, 70% 초과인 경우는 전기영동물질의 전기장에 대한 반응이 급격히 떨어져 전기영동을 수행하기 어려워진다.
상기 전기영동물질(12)과 함께 상기 전극 사이의 셀에 주입되는 용제(13)는, 전극 사이에 전압이 인가될 때에는 전기영동물질이 전기장에서 유동적으로 움직이게 하며, 전압이 인가되지 않을 때에는 전기영동물질이 이동하지 않는 바이스테이블한 상태를 유지해 주는 매질이다. 상기 용제(13)는 표면 전하를 가지는 전기영동물질과 굴절률 차이를 가지며, 이 차이로 인하여 보강간섭하는 파장이 결정된다.
용제로는 전기영동물질이 잘 분산되는 용제라면 사용에 제한이 없다. 제한되지는 않지만, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 아이소프로판올, 부탄올, PGME 등의 알코올계 용제; 데칸 에폭시드 및 도데칸 에폭시드 등의 에폭시드 용제; 비닐 에테르, 사이클로헥실 비닐 에테르 등의 에테르계 용제; MEK, MIBK등의 케톤계 용제; 톨루엔, 나프탈렌 등의 방향족 탄화수소; 도데칸, 테트라데칸 등의 지환족 탄화수소; 트리플루오로에틸렌, 테트라플루오로디브로모에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 트리플루오로클로로에틸렌, 1,2,4-트리클로로벤젠, 사염화탄소 등의 할로겐화 유기 용제; 다이메틸아세트아마이드, 다이메틸포름아마이드 등의 아마이드; 다이메틸설폭사이드; 테트라하이드로퓨란; 옥타메틸 시클로실록산 및 고분자량의 고리형 실록산, 폴리 (메틸 페닐 실록산), 헥사메틸디실록산, 및 폴리디메틸실록산 등의 실리콘 오일을 사용할 수 있다.
용제는, 셀 내에 전기장이 걸렸을 때 전기영동물질의 이동을 더욱 원활히 하기 위하여, 바람직하게는 극성용매를 사용할 수 있으며, 또한 셀 내에 용제와 함께 전해질을 주입할 수 있다. 전해질의 종류에는 제한은 없지만, 히드록실 기를 함유하는 폴리히드록시 화합물로, 에틸렌 글리콜, 2,4,7,9-테트라메틸-데신-4,7-디올, 폴리(프로필렌글리콜), 펜타에틸렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 글리세롤, 펜타에리트리톨, 글리세롤-트리-12-히드록시스테아레이트, 프로필렌글리세롤모노히드록시스테아레이트, 에틸렌글리콜모노히드록시스테아레이트, 트리플로로에탄올을 사용할 수 있다. 또한 동일한 분자 내에 하나 이상의 알코올 관능기 및 하나 이상의 아민 관능기를 함유하는 아미노알코올 화합물로, 트리이소프로판올아민, 트리에탄올아민, 에탄올아민, 3-아미노-1-프로판올, o-아미노페놀, 5-아미노-1-펜탄올 및 테트라(2-히드록시에틸)에틸렌디아민을 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치에서 전극 사이에 전압이 인가되지 않았을 때의 상태를 나타내는 도이다. 전극(11, 21) 사이의 셀 내부에는 복수의 나노입자(12)가 용제(13) 내에 졸 상태로 포함되어 있다. 전극 사이에 전압이 인가되지 않았을 때에는 셀 내부의 용제(13)에 복수의 나노입자(12)가 균질하게 분산된 상태로 있으며, 나노입자(12)가 이동하지 않는 바이스테이블한 상태에 놓여 있게 된다. 바이스테이블한 상태란 외부 전기장이 제거되어도 입자들이 전기장 제거 직전의 상태에서 이동이 없는 상태를 말한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치에서 전극 사이에 전압이 인가되었을 때의 상태를 나타내는 도이다. 전극(11, 21) 사이에 전압을 인가하면 셀 내부에 전기장이 발생하고, 이에 따라 복수개의 나노입자(12)가 전극의 표면으로 이동하여 간섭층을 형성하게 된다. 도 2에서는 복수개의 나노입자(12)가 상부 전극(11) 쪽 표면으로 이동하여 간섭층을 형성하고 있으나, 전기장의 방향에 따라 복수개의 나노입자(12)는 하부 전극(21) 쪽 표면으로 이동하여 간섭층을 형성할 수도 있다.
도 2에서 나타나듯이 셀 내부의 전기장에 의하여 복수개의 나노입자(12)는 간섭층을 형성하게 되고, 그 결과 셀 내부는 나노입자의 간섭층과 용제층이 분리되는 층 분리 구조를 형성하게 된다. 이와 같이 본 발명의 전기영동 디스플레이 장치에서 전극 사이에 전기장을 걸어주면 셀 내부에서 굴절률이 서로 다른 층 분리 구조가 형성되고, 이러한 구조로 인하여 원하는 파장 영역을 보강간섭 반사하여 원하는 색상을 나타내게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기영동 디스플레이 장치에서 레드, 그린, 블루 색상을 발현하는 상태를 나타내는 도이다. 복수개의 나노입자의 간섭층은 전기장의 세기에 따라 입자의 표면 이동 정도가 달라지며, 이에 따라 이동한 입자층의 두께(d)가 달라지며, 또한 입자들의 밀집도가 달라지므로 이로 인한 간섭층 내의 굴절율도 용제와 입자의 평균 굴절율로 보았을 때, 입자의 비율이 바뀜에 따라 그 굴절률(n)이 달라지게 된다. 간섭층의 보강간섭은 하기와 같은 식으로 표현할 수 있다.
(1) mλ= 2nd (n이 기재의 굴절률보다 작은 경우)
(2) (m+1/2)λ= 2nd (n이 기재의 굴절률보다 큰 경우)
(상기 식에서, m은 정수, λ는 파장, n은 간섭층의 굴절률, d는 간섭층의 두께를 나타낸다.)
본 발명의 경우, 반사되는 빛의 양을 높이기 위해 간섭층의 굴절률은 기재의 굴절률보다 높은 굴절률을 사용한다. 이 경우, m이 1일 때, 기본 삼색 (빨간색, 녹색, 파란색)은 다음과 같은 조건을 만족시킴으로써 구현할 수 있다.
빨간색: λ= 630nm = (4/3)nreddred
녹색: λ= 530nm = (4/3)ngreendgreen
파란색: λ= 440nm = (4/3)nbluedblue
즉, 간섭층의 굴절률(n)과 두께(d)의 곱이 그 색상의 파장과 일치하면 그 색상의 빛을 보강간섭 반사하게 된다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
제조예 :
<제조예 1> TiO2 졸 제조 1: T1
TiO2 파우더 (나본드 테크놀러지 사, <80nm) 10중량부를 에탄올 80중량부, 물 3.5중량부에 분산시킨 후, 분산액을 70도로 가열하였다. 여기에 스티렌 3중량부, 다이비닐벤젠 3중량부 및 개시제로 2,2’-아조비스이소부티로니트릴 0.5중량부를 투입하고 질소 퍼지하에서 24시간 반응시켰다
상기 제조된 표면 흡착 방지 코팅된 TiO2 를 원심분리하여 파우더로 수득 후, MIBK에 고형분 30%가 되도록 재분산하여 T1졸을 제조하였다.
<제조예 2> TiO2 졸 제조 2: T2
TiO2 파우더 (나본드 테크놀러지 사, <80nm) 10중량부를 에탄올 83중량부, 물 3.5중량부에 분산시킨 후, 분산액을 70도로 가열하였다. 여기에 스티렌 1.5중량부, 다이비닐벤젠 1.5중량부 및 개시제로 2,2’-아조비스이소부티로니트릴 0.5중량부를 투입하고 질소 퍼지하에서 24시간 반응시켰다.
상기 제조된 표면 흡착 방지 코팅된 TiO2 를 원심분리하여 파우더로 수득 후, MIBK에 고형분 30%가 되도록 재분산하여 T2졸을 제조하였다.
<제조예 3> TiO2 졸 제조3: T3
TiO2 파우더 (나본드 테크놀러지 사, <80nm) 10중량부를 에탄올 77중량부, 트리메톡시실릴프로필 메타아크릴레이트 0.5중량부, 암모니아 3중량부와 섞은 후 50도에서 24시간 반응시켜 TiO2 표면에 반응성기를 형성시킨 후, 물 5중량부, 스티렌 2중량부, 다이비닐벤젠 2중량부 및 개시제로 2,2’-아조비스이소부티로니트릴 0.5중량부를 투입하고 70도에서 질소 퍼지하에서 24시간 반응시켰다.
상기 제조된 표면 흡착 방지 코팅된 TiO2 를 원심분리하여 파우더로 수득 후, MIBK에 고형분 30%가 되도록 재분산하여 T3졸을 제조하였다.
<제조예 4> TiO2 졸 제조4: T4
TiO2 파우더 (나본드 테크놀러지 사, <80nm) 를 표면 흡착 방지 코팅 없이 MIBK에 고형분 30%가 되도록 분산하여 T4졸을 제조하였다.
실험예 :
<실험예 1>
ITO 글래스 두 장을 갭 15um로 접합한 후 TiO2졸 (상기 제조예 1의 T1졸)을 주입하고 글래스를 봉지하였다. 상하 ITO에 전압을 인가하여 글래스 사이에서 TiO2가 간섭층을 이루도록 하였다. 그 후 아래쪽 ITO 글래스의 뒷면을 검게 칠한 후 반대면에서 반사 색상을 측정하고, 각각의 경우의 인가 전압과 간섭층의 굴절률 및 두께를 확인하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
인가 전압(V) 3 4 5
TiO2 간섭층 굴절률 2.0 2.1 2.2
TiO2 간섭층 두께(nm) 236 189 150
반사 색상 빨간색 녹색 파란색
<실험예 2>
ITO 글래스 두 장을 갭 15um로 접합한 후 상기 제조한 TiO2졸을 주입하고 글래스를 봉지하였다. 상하 ITO에 인가된 전압을 변화시켜 색상 변화를 측정하였으며, 동일한 실험을 100회 반복한 후 색상 변화를 관찰하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
TiO2 졸 T1 T2 T3 T4
인가 전압 변화(V) 5 -> 3 5 -> 3 5 -> 3 5 -> 3
반사 색상 변화 파란색-> 빨간색 파란색-> 빨간색 파란색-> 빨간색 파란색-> 빨간색
100회 반복 후
색상 변화		 파란색-> 빨간색 파란색-> 빨간색 파란색-> 빨간색 파란색-> 변화없음
1: 전기영동입자 2: 흡착 방지층
10: 상부 기판 11: 상부 전극
12: 전기영동물질 13: 용제
14: 격벽 20: 하부 기판
21: 하부 전극

Claims (7)

  1. 서로 대향하는 상부 전극 및 하부 전극, 및 상기 전극 사이에 주입된 표면 전하를 가지는 복수개의 전기영동물질 및 용제를 포함하고, 상기 복수개의 전기영동물질은 상기 전극 사이에 인가되는 전압에 의해 상기 전극의 표면으로 이동하여 간섭층을 형성하는 전기영동 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 전기영동물질은 표면이 흡착 방지층으로 코팅된 전기영동입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 흡착 방지층은 파라핀 왁스, 열가소성 레진, 우레탄계 수지, 나일론계 수지, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 멜라민계 수지, 페놀계 수지, 스티렌계 수지, 스티렌 아크릴계 수지 및 우레탄 아크릴계 수지로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 흡착 방지층은 스티렌-다이비닐벤젠 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 흡착 방지층의 함량은, 코팅되기 전의 전기영동입자 100중량부에 대하여 5 내지 70중량부인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  5. 제1항 있어서, 상기 전기영동물질은 한가지 종류의 나노입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 나노입자는 TiO2 입자인 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 전기영동물질은 상기 전극 사이에 인가되는 전압에 의해 상기 상부 전극 및 하부 전극 중 한 전극의 표면으로 이동하여 간섭층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기영동 디스플레이 장치.
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