JP2011059652A - 電子ペーパー表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は電子ペーパー表示装置及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明による電子ペーパー表示装置は、光透過性物質から成る第１基板と、上記第１基板と所定の間隔を置いて対向して配置される第２基板と、上記第１と第２基板との間に配置され、電気的及び光学的異方性を有する少なくとも１つ以上の回転体と、上記第１と第２基板との間の空間を分割して上記回転体が収容される複数のセル空間を提供する隔壁とを含み、上記隔壁は上記セル空間のサイズが異なって形成されるように異なる間隔を置いて配置される。本発明による電子ペーパー表示装置は、異なるサイズを有するセル空間に回転体が配置され、これにより同じ大きさの電圧が印加されると、回転体の回転角度が異なり多様な範囲の明度を表現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は電子ペーパー表示装置及びその製造方法に関し、より詳細には、画像の安定性及び均一性に優れ、明度の調節が容易な電子ペーパー表示装置及びその製造方法に関する。

最近、新たなパラダイムが求められる情報社会に相応し情報の伝達及び共有方式において大きな変化が求められる。これを満たすために、柔軟なディスプレイとして、曲げられるという長所を有する電子ペーパーの技術開発が加速化しており、電子ペーパー技術開発は商業的な開発の段階に入っている。

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低く、停止画面のように背景照明や持続的な再充電が不要であり、非常に小さいエネルギーでも駆動できてエネルギー効率も著しく優れる。また、電子ペーパーは非常に鮮明で、視野角が広く、電源がなくても文字が完全に消えないメモリ機能も有する。このようなメリットにより電子ペーパーは紙のような面と動くイラストレーションを有する電子書籍、自ら更新する新聞、移動電話のための再利用が可能なペーパーディスプレイ、廃棄可能なＴＶスクリーン及び電子壁紙等実に広い分野に応用されることができ、巨大な潜在市場を有する。

電子ペーパーを具現するための技術的接近方式は、大きく４つに分けられ、互いに反対の電荷と異なる色相を有する上下半球で構成された球状の粒子を電界を利用して回転させるツイストボール方式、オイルに混合された有色帯電粒子をマイクロカプセルまたはマイクロカップ内に閉じ込めるか、または帯電粒子を電気場の印加に応答させる電気永動方式、帯電された分類体を利用するＱＲ−ＬＰＤ（Ｑｕｉｃｋ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ−Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）方式、コレステリック液晶分子の選択的反射特性を利用するコレステリック液晶ディスプレイ方式等がある。

ツイストボール方式は、セル内部が透明媒質で満たされており、透明媒質内に反対の電荷と異なる色相、例えば、黒と白に着色されたツイストボールが配置される。上記ツイストボールに電圧が印加されると、印加された電圧方向によってツイストボールは印加された荷電符号の極性が作用し異なる極性が前面に向かうように回転されて白黒が表示される。

しかし、このような構造は、セルの上下に配置された上下透明電極で電圧が印加されるため、印加された電圧の方向によってツイストボールに形成された荷電状態が平衡になるように回転する。これにより常に白と黒の２つの状態のみが表現され階調表示に限界がある。

本発明は、回転体の回転量を制御し、多様な範囲の明度が表現できる電子ペーパー表示装置及びその製造方法を提供することをその目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明の一実施形態は、光透過性物質から成る第１基板と、上記第１基板と所定の間隔を置いて対向して配置される第２基板と、上記第１と第２基板との間に配置され、電気的及び光学的異方性を有する少なくとも１つ以上の回転体と、上記第１と第２基板との間の空間を分割して上記回転体が収容される複数のセル空間を提供する隔壁とを含み、上記隔壁は上記セル空間のサイズが異なって形成されるように異なる間隔を置いて配置される電子ペーパー表示装置を提供する。

上記セル空間の形状は、多面体、球状または円筒状であることができる。

上記第１基板及び上記第２基板には、上記回転体に電圧を印加するための第１電極及び第２電極が形成されることができる。

上記隔壁は、第２基板と一体で形成されることができる。

上記回転体は、異なる色で着色され、異なる帯電特性を示す２つの表示領域を有することができる。

上記回転体は、球状、楕円状またはシリンダー状であることができる。

上記セル空間には誘電液が充填されることができる。

上記電子ペーパー表示装置は、異なるサイズを有する２つ以上のセル空間が繰り返して形成されることができ、上記異なるサイズを有する２つ以上のセル空間及び上記セル空間に配置される２つ以上の回転体が１つのピクセルを構成することができる。

本発明の他の実施形態は、光透過性物質から成る第１基板を設ける段階と、上記第１基板上の空間を分割して複数のセル空間を形成し、上記セル空間のサイズが異なって形成されるように異なる間隔を有する隔壁を形成する段階と、上記各セル空間に電気的及び光学的異方性を有する回転体を配置する段階と、上記第１基板上に上記回転体を覆うように第２基板を取り付ける段階と、を含む電子ペーパー表示装置の製造方法を提供する。

上記隔壁は、上記第１基板と一体で形成されることができ、上記隔壁の形成はインプリント、レーザパターニング、フォトリソグラフィ、またはエッチング工程により形成されることができる。

上記電子ペーパーの表示装置の製造方法は、上記第１基板及び第２基板に第１電極及び第２電極を形成する段階を含むことができる。

本発明による電子ペーパー表示装置は、回転体が配置される各セル空間のサイズが互いに異なる。異なるサイズのセル空間に配置される回転体と同じサイズの電圧が印加されると、回転角度が異なり、これにより多様な範囲の明度を表現することができる。

また、異なるサイズを有する２つ以上のセル空間及び上記セル空間に配置された２つ以上の回転体が１つのピクセルを構成する場合、各ピクセルに印加される電圧を調節し、多様な範囲の明度を具現することができる。

また、隔壁により形成されるセル空間に回転体が配置される構造であって、セル空間ではない隔壁の他の位置に回転体が存在する可能性が低い。これにより画面上のむらやスポット（ｓｐｏｔ）が発生せず画像の安定性及び均一性に優れる。

本発明の一実施形態による電子ペーパー表示装置を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による回転体を拡大して示した斜視図である。 本発明の一実施形態による電子ペーパー表示装置を概略的に示す平面図である。 本発明の一実施形態による電子ペーパー表示装置の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による電子ペーパー表示装置の製造方法を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態による電子ペーパー表示装置の製造方法を説明するための工程別断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。但し、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は当業界において平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及びサイズ等はより明確な説明のために誇張されることができ、図面上に同じ符号で表示される要素な同じ要素である。

図１は本発明の一実施例による電子ペーパー表示装置を概略的に示す断面図である。図１を参照すると、本実施形態による電子ペーパー表示装置は第１基板１０、第２基板４０、回転体３０、上記回転体が収容される複数のセル空間４１、４２、４３を提供する隔壁４４を含む。上記隔壁４４は上記セル空間のサイズが異なって形成されるように異なる間隔を置いて配置される。

本実施形態による電子ペーパー表示装置は、第１基板１０と、第１基板１０と所定の間隔をおいて対向して配置される第２基板４０を含む。

上記第１基板１０及び第２基板４０は、ガラスまたは柔軟性のあるプラスチックから成ることができる。上記プラスチックはこれに制限されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、環状オレフィン高分子（ＣＯＣ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ、ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）またはポリウレタンアクリレート（ＰＵＡ、ｐｏｌｙ ｕｒｅｔｈａｎｅ ａｃｒｙｌａｔｅ）等を使用することができる。

上記第１基板１０は表示面として提供されることができ、このために光透過性物質から成ることが好ましい。

上記第１基板１０及び第２基板４０には、上記回転体３０に電圧を印加するための第１電極（不図示）及び第２電極２０が形成されることができる。

第１電極及び第２電極２０は導電性材料であり、本発明の技術分野で通常使用される電極材料を使用することができる。例えば、ポリチオフェンまたはポリアニリンのような導電性ポリマー、銀やニッケルのような金属粒子、上記金属粒子を含むポリマーフィルム、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）等を使用することができる。

また、第１及び第２基板には、回転体に印加される電圧の大きさと方向を調節するための調節手段が備えられることができる。

上記第１基板１０と第２基板４０との間の空間には複数の隔壁４４が形成され、上記隔壁４４により複数のセル空間４１、４２、４３が形成される。上記隔壁４４は異なる間隔を置いて配置され、上記セル空間のサイズが異なって形成されるようにする。本発明では隔壁の間の空間をセル空間と定義する。

上記セル空間の形状は特に制限されず、多面体、球状、円筒状であることができる。

上記隔壁４４は柔軟性のある材料であれば、特に制限されず、熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂を使用することができる。

例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、環状オレフィン高分子（ＣＯＣ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ、ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）またはポリウレタンアクリレート（ＰＵＡ、ｐｏｌｙ ｕｒｅｔｈａｎｅ ａｃｒｙｌａｔｅ）等を使用することができる。

また、上記隔壁４４は第２基板４０と一体で形成されることができる。

上記各セル空間４１、４２、４３には電気的及び光学的異方性を有する回転体３１、３２、３３が夫々配置される。また、上記セル空間には上記回転体の回転が容易になるように誘電液（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ）が充填されることができる。

図２は回転体３０を拡大して概略的に示す斜視図である。図２を参照すると、回転体３０は異なる色で着色され、異なる帯電特性を示す２つの表示領域３０ａ、３０ｂを有する。上記２つの表示領域は異なる色で着色されることができ、第１表示領域３０ａは白色で着色され、第２表示領域３０ｂは黒色で着色されることができる。第１表示領域３０ａが正電荷に帯電されると第２表示領域３０ｂは負電荷に帯電される。回転体３０に電圧が印加されると電圧の大きさ及び方向により回転するようになり、２つの表示領域に着色された色相によって黒色または白色を表示する。

上記回転体３０を電気的及び光学的に処理して第１及び第２表示領域３０ａ、３０ｂを形成する方法は当業界に公知された方法を用いることができる。例えば、２つの着色液を備える回転ディスクに回転体を投入した後、上記回転体に遠心力を作用させる方法等を使用することができる。

回転体の形態は特に制限されず、例えば、球状、楕円状またはシリンダー状であることができる。

本実施形態において、回転体３０は表面に２つの表示領域が形成された場合を説明しているが、必要に応じて表示領域は３つ以上になることもできる。

また、黒色や白色ではない多様な色で表示領域を着色させることができる。

上記第１基板１０及び第２基板４０には、上記回転体３０に電圧を印加するための第１電極（不図示）及び第２電極２０が形成されることができ、第１及び第２電極により回転体に電圧が印加される。印加された電圧の方向により回転体３０に形成された荷電状態が平衡になるように回転する。これにより黒と白の状態が表現される。

本実施形態によれば、回転体３１、３２、３３が配置される各セル空間４１、４２、４３のサイズが互いに異なる。これにより、異なるサイズのセル空間に配置される回転体３１、３２、３３は同じ大きさの電圧が印加されると、回転量、即ち、回転角度が異なる。

それはセル空間のサイズが減少するほど回転時に回転体にかかる抵抗力が増加するためである。即ち、セル空間のサイズが大きいほど回転体にかかる抵抗力が小さく、回転体の回転量が増加して回転角度が大きくなり、セル空間のサイズが小さいほど回転体にかかる抵抗力が大きくなり、回転量が減少して回転角度が小さくなる。

より具体的に、図１に図示されたように、サイズが夫々異なる３つのセル空間４１、４２、４３が繰り返して形成されることができる。このとき、上記セル空間のサイズは４１＞４２＞４３で形成されている。

同じ大きさの電圧が印加されると、セルのサイズが最も大きいセル空間４１に配置された第１回転体３１の回転角度が最も大きく、中間サイズのセル空間４２に配置された第２回転体３２の回転角度は中間であり、最も小さいサイズのセル空間４３に配置された第３回転体３３の回転角度が最も小さい。

これにより、各回転体３１、３２、３３に印加される電圧が同じである場合にも、多様な範囲の明度を表現することができる。

上記のような特性を利用し、１つのセル空間が１つのピクセルを構成することも、複数のセル空間が１つのピクセルを構成することもできる。１つのピクセルを成すセル空間の個数は特に制限されない。

例えば、３つのセル空間が１つのピクセルを構成することができる。１つのピクセルを構成する各セル空間のサイズは互いに異なるため、同じ電圧が印加されると、上記各セル空間に配置される回転体の回転角度は互いに異なる。

図３に図示されたように、３つのセル空間が１つのピクセルＰ１、Ｐ２、Ｐ３を構成する。このとき、第１ピクセルＰ１には３つの回転体３０が全て１８０°回転できる最も大きい電圧を印加し、白色、即ち、明度の大きい色を具現する。

第２ピクセルＰ２には中間大きさの電圧を印加し、各セル空間に配置された回転体３０の回転角度が異なるようにする。これにより中間程度の明度を具現する。

第３ピクセルＰ３には最も小さい電圧を印加し、各セル空間に配置された回転体３０の回転角度を小さくし明度の小さい色を具現する。

このように、異なるサイズを有する２つ以上のセル空間及び上記セル空間に配置された２つ以上の回転体が１つのピクセルを構成し、各ピクセルに印加される電圧を調節し、多様な範囲の明度を具現することができる。

以下、本発明の一実施例による電子ペーパー表示装置の製造方法を説明する。

図４から図６は、本発明の一実施例による電子ペーパー表示装置の製造工程を説明するための工程別断面図である。

先ず、光透過性物質で第１基板４０を設けて、上記第１基板４０上に上記第１基板上の空間を分割して複数のセル空間４１、４２、４３を形成する隔壁４４を形成する。このとき、上記隔壁４４は上記セル空間のサイズが異なって形成されるように異なる間隔で形成する。図１に図示された電子ペーパー表示装置の第１基板１０及び第２基板４０は、製造工程を説明するための図４から図６では夫々第２基板１０及び第１基板４０で表示する。

図４に図示されたように、上記第１基板４０と上記隔壁４４は一体で形成されることができる。

例えば、スタンプを利用したインプリント方式を使用することができる。

より具体的に、一定の厚さの樹脂層を形成した後、陽刻及び陰刻パターンを有するスタンプで上記樹脂層を圧着し複数の隔壁を有する第１基板を形成することができる。スタンプの陽刻及び陰刻パターンにより、隔壁及び隔壁によって区画されるセル空間が形成される。このとき、スタンプの陽刻及び陰刻パターンを調節し、隔壁の間隔と、セルの形態及びサイズを調節することができる。

また、第１基板上に複数のセル空間を形成する隔壁の形成方法は、レーザパターニング、フォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、エッチング等の方法を利用することができる。

次に、図５に図示されたように、上記第１基板４０に形成された複数のセル空間４１、４２、４３に電気的及び光学的異方性を有する回転体３１、３２、３３を配置する。

上記回転体はスキージ等を利用してセル空間に注入されることができる。隔壁４４により形成されるセル空間４１、４２、４３に回転体が配置される構造であり、セル空間ではない隔壁等の他の位置に回転体が存在する可能性が少ない。

次に、図６に図示されたように、上記第１基板４０上に上記回転体３１、３２、３３を覆うように第２基板１０を覆う。このとき、上記第２基板には第２電極が形成されることができる。

また、第１基板４０上に上記第２電極と対向して配置されるように第１電極２０を形成することができる。

本発明は上述の実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、添付の請求範囲により限定する。従って、請求範囲に記載の本発明の技術的思想を外れない範囲内で当技術分野の通常の知識を有する者により多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属する。

１０ 第１基板（第２基板）
２０ 第２電極
３０ 回転体
４０ 第２基板（第１基板）
４４ 隔壁
４１、４２、４３ セル空間

Claims (13)

1. 光透過性物質から成る第１基板と、
   前記第１基板と所定の間隔を置いて対向して配置される第２基板と、
   前記第１と第２基板との間に配置され、電気的及び光学的異方性を有する少なくとも１つ以上の回転体と、
   前記第１と第２基板との間の空間を分割して前記回転体が収容される複数のセル空間を提供する隔壁とを含み、
   前記隔壁は前記セル空間のサイズが異なって形成されるように異なる間隔を置いて配置される電子ペーパー表示装置。
2. 前記セル空間の形状は、多面体、球状または円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の電子ペーパー表示装置。
3. 前記第１基板及び前記第２基板には、前記回転体に電圧を印加するための第１電極及び第２電極が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子ペーパー表示装置。
4. 前記隔壁は、前記第２基板と一体で形成されたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電子ペーパー表示装置。
5. 前記回転体は、異なる色で着色され、異なる帯電特性を示す２つの表示領域を有することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電子ペーパー表示装置。
6. 前記回転体は、球状、楕円状またはシリンダー状であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の電子ペーパー表示装置。
7. 前記セル空間には、誘電液が充填されたことを特徴とする請求項１に記載の電子ペーパー表示装置。
8. 前記異なるサイズを有する２つ以上のセル空間が繰り返して形成されたことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の電子ペーパー表示装置。
9. 前記異なるサイズを有する２つ以上のセル空間及び前記セル空間に配置される２つ以上の回転体が１つのピクセルを構成することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の電子ペーパー表示装置。
10. 光透過性物質から成る第１基板を設ける段階と、
    前記第１基板上の空間を分割して複数のセル空間を形成し、前記セル空間のサイズが異なって形成されるように異なる間隔を有する隔壁を形成する段階と、
    前記各セル空間に電気的及び光学的異方性を有する回転体を配置する段階と、
    前記第１基板上に前記回転体を覆うように第２基板を取り付ける段階と、
    を含む電子ペーパー表示装置の製造方法。
11. 前記隔壁は、前記第１基板と一体で形成されることを特徴とする請求項１０に記載の電子ペーパー表示装置の製造方法。
12. 前記隔壁の形成は、インプリント、レーザパターニング、フォトリソグラフィ、またはエッチング工程により形成されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の電子ペーパー表示装置の製造方法。
13. 前記第１基板及び前記第２基板に第１電極及び第２電極を形成する段階を含むことを特徴とする請求項１０から１２の何れか１項に記載の電子ペーパー表示装置の製造方法。

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