KR20210077012A - 전자종이 디스플레이 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자종이 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 전자 디스플레이 장치 기술분야에 속한다. 본 발명에 따른 상기 전자종이 디스플레이 장치는 종래기술의 접착층을 제거해 접착층으로 전기영동 디스플레이층과 픽셀 전극을 접착할 필요가 없다. 본 발명의 전자종이 디스플레이 장치는 생산 공법이 간소하고, 디스플레이 구조가 간단하며, 전기영동 디스플레이층 두께의 균일성을 제어할 수 있고, 디스플레이 효과가 향상되는 등 특징을 가지며; 전자종이 디스플레이 장치 구조에서 종래기술의 접착층을 제거해, 생산효율을 높이고 양품율을 향상시키며, 디스플레이 성능을 강화한다. 본 발명은 마이크로 캡슐 또는 마이크로 컵 구조의 전자종이에 적용하며, 여기에서, 마이크로 캡슐 또는 마이크로 컵 중에 2가지, 3가지, 심지어 3가지 이상의 광전기 성능이 다른 전기영동 입자를 포함해 흑백, 단색, 이중색, 다색과 트루 컬러 등으로 디스플레이되도록 한다.

Description

전자종이 디스플레이 장치 및 그 제조방법 {ELECTRONIC PAPER DISPLAY SCREEN AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}
본 발명은 전자종이 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 전자 디스플레이 장치 기술분야에 속한다.
전기영동 디스플레이는 대전성 콜로이드 입자를 이용해 전기장 역할 하에서 영동이 발생하는 현상을 가리키는데, 광전기 성능이 다른 전기영동 입자를 전기장으로 구동해 영상과 문자를 디스플레이한다. 종래기술에 따른 디스플레이 기술에 대비해 전기영동 디스플레이는, 유연성을 가지어 쉽게 구부러지고, 무게가 가벼우며, 두께가 얇고, 콘트라스트가 높으며, 에너지 소모가 적고, 가시각도가 크며, 햇빛 하에서 판독이 가능하고, 영상 쌍안정 성능을 가지며, 대면적 생산이 용이한 등 특징을 가진다.
전기영동 디스플레이는 일찍이 지난 세기 70년대에 제출되었다. 특허 US3892568는 적어도 한 가지의 전기영동 입자를 포함하는 전기영동 디스플레이 자재의 제조과정을 공개하였다. 특허 JP1086116는 적어도 한 가지의 전기영동을 포함하고 전기영동액이 마이크로 캡슐에 의해 코팅되는 전기영동 디스플레이 시스템을 공개하였다. 특허 US6930818는 마이크로 컵 구조를 사용해 코팅하는 전기영동 디스플레이 유닛을 공개하였다. 흔한 마이크로 컵 전자종이 디스플레이 장치는 주로 상층 투명 전극, 마이크로 컵 전기영동 디스플레이층, 밀폐층, 접착층, 픽셀 전극을 포함한다. 특허 US5930026, 특허 US5961804, 특허 US6017584와 특허 US6120588는 마이크로 캡슐이 코팅하는 전기영동 디스플레이 유닛을 공개하였는데, 여기에서, 전기영동 현상액은 2가지 또는 2가지 이상의 광전기 성능이 다른 전기영동 입자를 포함한다. 흔한 마이크로 캡슐형 전자종이 디스플레이 장치는 주로 상층 투명 전극, 마이크로 캡슐 전기영동 디스플레이층, 접착층, 픽셀 전극으로 나뉘어 진다. 도 1과 도 2에서 도시하는 바와 같이, 여기에서, 접착층은 주로 픽셀 전극층과 전기영동 디스플레이층 사이의 접착에 사용해 전자종이 디스플레이 장치의 디스플레이 효과가 골고루 균일하게 한다. 하지만, 접착층의 존재가 전기영동 디스플레이 장치에 부정적인 효과를 가져오는 것은 자명한 일이다.
1. 투명 전극과 픽셀 전극 사이의 거리가 멀어져 전극 사이의 전기장 강도가 낮아 지고, 전기장이 전기영동 입자에 대한 구동력이 줄어 전기영동 디스플레이 효과 면에서, 콘트라스트가 낮아지고, 호응 시간이 느려지며, 구동 전압이 너무 높고, 온도 적용 범위가 좁아지는(0-50℃) 등 결과가 나타나 전자종이의 적용 환경과 제품 응용 범위가 심각히 준다.
2. 접착층의 주요 성분은 고분자 수지인데, 고분자 수지는 대부분 우수한 절연체로서 체적 저항률이 높아 직접 전기영동 디스플레이의 접착층에 사용할 수 없으므로, 전해질을 점가해 체적 저항률을 낮추어야 한다. 하지만, 전해질의 첨가는 픽셀 전극을 낮추고, 전기영동 디스플레이층의 사용 수명을 단축시킨다.
3. 접착층은 사전에 접착제를 전기영동 디스플레이층에 코팅하거나 또는 접착제 필름을 전기영동 디스플레이층에 커버해 접착시켜야 하므로, 점결제를 배합하거나 또는 접착제 필름을 제조하고, 이형 보호막을 여러 번 도포하는 등 단계를 거쳐야 한다. 이와 같은 과정은 공법이 복잡해 불량품을 대폭 증가시키고 제품의 양품율을 낮추며 원가를 높인다.
4. 접착층은 환경 중의 수분을 쉽게 흡수하므로, 디스플레이 장치 변두리 밀폐에 대한 요구가 아주 높고, 환경 테스트 위험이 높으며, 생산원가가 높고, 제품 양품율이 낮으며, 제품 사용 수명이 단축되는 동시에, 접착층이 수분을 흡수하므로 디스플레이 장치가 희미해져 콘트라스트와 해상도가 떨어지고 제품 성능이 뚜렷이 취약하다.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 전자종이 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 제공해 종래기술의 접착층을 제거하고, 생산공법과 구조를 간소화하며, 전자종이 디스플레이 장치의 디스플레이가 보다 우수한 균일성을 가지도록 하고, 성능이 더 우수한 전자종이 디스플레이 장치를 제조하는데 있다.
본 발명이 제공하는 기술방안에 근거하는 상기 전자종이 디스플레이 장치는, 위에서 아래로 차례대로 설치된 투명 전극 소지, 상층 투명 전극, 전기영동 디스플레이층과 픽셀 전극으로 구성되고, 방수성 접착제로 변두리를 밀폐하며; 상기 상층 투명 전극과 픽셀 전극 사이에 전도성 실버 페이스트를 설치하고, 전도성 실버 페이스트는 상층 투명 전극, 픽셀 전극과 전기적으로 연결되는 특징을 가진다.
더 나아가, 상기 픽셀 전극의 방수성 접착제 외측에 IC모듈을 배치하고, IC모듈은 솔더마스크로 고정 밀폐한다.
더 나아가, 상기 전기영동 디스플레이층은 단층 마이크로 캡슐 어레이, 다층 마이크로 캡슐 어레이 또는 단층 마이크로 컵 어레이다.
더 나아가, 상기 마이크로 캡슐 또는 마이크로 컵 중에는 2가지, 3가지, 심지어 3가지 이상의 광전기 성능이 다른 전기영동 입자를 포함한다.
더 나아가, 상기 마이크로 캡슐의 두께는 5-150미크론 사이이고, 바람직하게 두께 범위는 15-60미크론이며; 단일 마이크로 캡슐의 직경은 5-300미크론 사이이고, 바람직하게 단일 마이크로 캡슐의 직경 범위는 30-100미크론이다.
더 나아가, 상기 마이크로 컵 층 두께는 5-180미크론 사이이고, 바람직하게 두께는 15-80미크론이며; 단일 마이크로 컵 평면 구조의 크기는 5-300미크론 사이이고, 바람직한 단일 마이크로 컵 평면 구조의 크기는 30-150미크론 사이이다.
상기 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법은,
픽셀 전극에 전자종이 어레이를 제작하고, 응고시켜 전기영동 디스플레이층을 형성해 전기영동 디스플레이층과 픽셀 전극을 접착하거나; 또는 직접 픽셀 전극에 이미 응고된 전기영동 디스플레이층을 프레싱하는 단계(1);
픽셀 전극에 전도성 실버 페이스트 또는 전도성 비즈를 코팅하고, 상층 투명 전극과 투명 전극 소지를 전기영동 디스플레이층에 프레싱하는 단계(2);
상응되는 상층 투명 전극과 투명 전극 소지를 절단해, 픽셀 전극에서 IC모듈의 예정 위치를 노출시키며; 방수성 접착제로 변두리를 밀폐시키고, 자외선을 조사해 응고시키는 단계(3)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 픽셀 전극의 노출된 예정 위치에 IC모듈을 실장하고, 솔더마스크로 IC모듈을 고정 밀폐시키는 단계(4)를 더 포함한다.
더 나아가, 상기 단계(1) 중의 전자종이 어레이는 도포, 인쇄, 출력 또는 주입 방식으로 마이크로 캡슐 전자종이 어레이를 제작하거나, 또는 미세접촉인쇄법 또는 플레이트 에칭(etching)법으로 마이크로 컵 전자종이 어레이를 제작한다.
더 나아가, 상기 단계(1)에서 응고 방식은 습기경화, 광경화, 압력 감지, 열경화, 가역 열경화 또는 핫멜트 압력 감지 방식을 사용한다.
본 발명에 따른 상기 전자종이 디스플레이 장치는 종래기술의 접착층을 제거해 접착층으로 전기영동 디스플레이층과 픽셀 전극을 접착할 필요가 없으며; 생산 공법이 간소화 되고, 디스플레이 구조가 간단하며, 전기영동 디스플레이층 두께의 균일성을 제어할 수 있고, 디스플레이 효과가 향상되는 등 특징을 가지며; 종래기술의 접착층을 제거해 생산효율을 높이고 양품율을 향상시키며 디스플레이 성능을 강화한다. 본 발명은 마이크로 캡슐 또는 마이크로 컵 구조의 전자종이에 적용하며, 여기에서, 마이크로 캡슐 또는 마이크로 컵 중에 2가지, 3가지, 심지어 3가지 이상의 광전기 성능이 다른 전기영동 입자를 포함해 흑백, 단색, 이중색, 다색과 트루 컬러 등으로 디스플레이되도록 한다.
도 1은 종래기술에 따른 전자종이 디스플레이 장치의 단면 예시도이고;
도 2는 도 1의 B 확대도이고;
도 3은 본 발명에 따른 상기 전자종이 디스플레이 장치의 단면 예시도이고;
도 4는 도 3의 A 확대도이다.
아래는 구체 도면과 결합해 본 발명을 더 상세히 설명한다.
실시예 1:
도 3과 도 4에서 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 전자종이 디스플레이 장치는 위에서 아래로 차례대로 설치된 투명 전극 소지(5), 상층 투명 전극(4), 전기영동 디스플레이층(8)과 픽셀 전극(6)으로 구성되고, 방수성 접착제(7)로 변두리를 밀폐하며; 상기 상층 투명 전극(4)과 픽셀 전극(6) 사이에 전도성 실버 페이스트(9)를 설치하되, 전도성 실버 페이스트(9)는 상층 투명 전극(4), 픽셀 전극(6)과 전기적으로 연결되고, 전도성 실버 페이스트(9)도 전도성 비즈를 사용할 수 있으며; 상기 픽셀 전극(6)의 방수성 접착제(7) 외측에 IC모듈(11)을 배치하고, IC모듈(11)은 솔더마스크(10)로 고정 밀폐한다.
상기 전기영동 디스플레이층(8)은 단층 마이크로 캡슐 어레이, 다층 마이크로 캡슐 어레이일 수 있고, 단층 마이크로 컵 어레이일 수도 있으며, 바람직하게, 단층 마이크로 캡슐 어레이와 단층 마이크로 컵 어레이일 수 있다. 상기 마이크로 캡슐 또는 마이크로 컵 중에는 2가지, 3가지, 심지어 3가지 이상의 광전기 성능이 다른 전기영동 입자를 포함해 흑백, 단색, 다색과 트루 컬러로 디스플레이되도록 한다. 여기에서, 바람직한 전기영동 입자 색상은 흰색, 검은색, 붉은색, 녹색, 푸른색과 노란색 등을 포함한다.
상기 마이크로 캡슐은 탄성을 가져 변형이 가능하고, 함수률이 5% 미만이며; 마이크로 캡슐 두께는 5-150미크론 사이이고, 바람직하게 두께 범위는 15-60미크론이며; 단일 마이크로 캡슐의 직경은 5-300미크론이고, 바람직하게 단일 마이크로 캡슐의 직경 범위는 30-100미크론이다.
상기 마이크로 컵 평면 구조는 육각형, 삼각형, 마름모, 장방형, 원형 등과 같이 다양한 형태로 구성될 수 있다. 마이크로 컵 층 두께는 5-180미크론이고, 바람직하게 두께는 15-80미크론이다. 단일 마이크로 컵 평면 구조의 크기는 5-300미크론 사이이고, 바람직한 단일 마이크로 컵 평면 구조의 크기는 30-150미크론 사이이다.
단층 마이크로 캡슐이든 단층 마이크로 컵 전기영동 디스플레층이든지를 막론하고, 자체는 모두 부착성을 가지는데, 이와 같은 부착성은 습기경화, 광경화, 압력 감지, 열경화, 가역 열경화 또는 핫멜트 압력 감지 등의 작용으로 구현할 수 있다. 여기에서, 열경화는 바람직하게 가역 열경화 방식을 이용할 수 있다. 본 발명은 전기영동 디스플레이층 자체의 부착성을 이용해 응고 방식으로 픽셀 전극과 접착함으로써 종래기술에서 접착층을 사용해 가져오는 여러 가지 결점을 방지했다.
종래기술에 따른 전자종이 디스플레이 장치에 대비해 콘트라스트가 10% 이상 향상되고, 응답시간이 80밀리 초 이하로 짧아졌으며, 구동 전압이 플러스 마이너스 1.5-3V 사이로 낮아지고, 작업 온도 범위가 -25-70℃로 확대되었다.
도포, 인쇄, 출력, 주입 등 방식으로 마이크로 캡슐 전자종이 어레이를 형성할 수 있는데, 여기에서, 바람직한 방식은 ODF 주입 방식으로 단층 마이크로 캡슐 어레이를 형성하는 것이다.
미세접촉인쇄법과 플레이트 에칭법으로 마이크로 컵 전자종이 어레이를 구성한다. 여기에서, 마이크로 컵 구조는 광경화 또는 가역 열경화의 자재로 제조할 수 있으며, 마이크로 컵의 입구 밀폐 자재는 핫멜트 접착제를 사용해 입구를 밀폐할 수 있다.
마이크로 캡슐 또는 마이크로 컵 중에는 2가지, 3가지, 심지어 3가지 이상의 광전기 성능이 다른 전기영동 입자를 포함해 흑백, 단색, 다색과 트루 컬러로 디스플레이되도록 한다. 여기에서, 바람직한 전기영동 입자의 색상은 흰색, 검은색, 붉은색, 녹색, 푸른색과 노란색 등을 포함한다.
실시예 2: 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법
도 3과 도 4에서 도시하는 바와 같이, 먼저, 디스펜서(dispenser)로 픽셀 전극(6)에 다입자 마이크로 캡슐 전자 잉크를 코팅하고, 열경화를 통해 마이크로 캡슐 전기영동 디스플레이층(8)을 형성하며, 마이크로 캡슐 안에 화이트 입자(1)와 블랙 입자(2)를 포함하고, 이어서, 픽셀 전극(6)에 전도성 실버 페이스트(9) 또는 전도성 비즈를 코팅하며, 상층 투명 전극(4)과 투명 전극 소지(5)를 마이크로 캡슐 전기영동 디스플레이층(8)에 프레싱한다. 이어서, 설계 도면에 따라 레이저로 대응되는 상층 투명 전극(4)과 투명 전극 소지(5)를 절단해 픽셀 전극(6)에서 IC모듈(11)을 바인딩하는 예정 위치를 노출시킨 다음, 디스펜서로 몇 방울의 방수성 접착제(7)를 코팅해 변두리를 밀폐하고, 자외선으로 조사해 응고시키며, COG공법으로 IC모듈(11)을 실장하고, 마지막으로, 솔더마스크 공법을 이용해 솔더마스크(10)를 잘 발라 전자종이 디스플레이 장치 제조를 완성한다. 상기 픽셀 전극(6)은 블록 코드와 도트 매트릭스를 포함하고, 상기 픽셀 전극(6)의 자재는 유리 또는 플라스틱이며, 상기 플라스틱은 PI, PEN 또는 PET를 포함한다. 상기 다입자 마이크로 캡슐 전자 잉크는 화이트 입자(1), 블랙 입자(2)와 기타 입자(3)를 포함해 흑백, 단색, 다색과 트루 컬러 등으로 디스플레이되도록 하고, 기타 입자(3)는 통상적으로 노란색 입자 또는/및 붉은색 입자이다.
본 실시예에서 전기영동 디스플레이층의 응고 또한 가역 열경화 방식을 이용할 수 있고, 상기 가역 열경화 방식은 가열을 통해 부착, 박리하는 가역 과정을 여러 번 반복할 수 있으며, 가역 열경화의 부착, 박리 온도 범위는 60~150℃고, 선택가능한 온도는 80~120℃이며; 가열 시간 범위는 0~30분이고, 바람직하게 가열 시간은 2~20분이며, 더 바람직하게 가열 시간은 5~10분이다. 구체적인 과정은 아래와 같다.
1. 가열 적층 설비의 온도를 100℃로 설정하고, 설비가 설정 온도에 도달하면 가열 시간을 5분으로 설정하며, 이때 마이크로 캡슐 전자종이 박막을 TFT유리와 가지런히 결합시키고, 결합 완료된 유리와 박막을 적층 설비로 적층 완료해 마이크로 캡슐 박막과 TFT유리가 열경화로 접착되도록 하며, 실온까지 냉각되면 디스플레이 장치의 완전 경화 부착을 완성한다.
2. 경화, 부착 완료된 디스플레이 장치를 다시 100℃까지 가열하되, 10분 가열한 다음, 박리 설비로 천천히 마이크로 캡슐 전자종이 박막을 TFT 유리 표면으로부터 정연히 박리하며, 이어서 실온까지 냉각시켜 완벽하고 하자없는 마이크로 캡슐 전자종이 박막을 얻는다. 반복 사용이 가능하며, 다음번에 필요할 때 다시 상기 마이크로 캡슐 전자종이 박막을 픽셀 전극(6)에 적층한다.
상기 가역 열경화는 전자종이의 반복 사용이 가능하고 원가를 절약할 수 있으며 친환경적인 장점을 가지고 있다.
이상에서 실시예와 결합해 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 기술자라면 본 발명 청구항의 보호범위 내에서 상기 실시예에 대해 다양한 수정이 가능한 것은 자명한 일이다.
1: 화이트 입자
2: 블랙 입자
3: 기타 입자
4: 상층 투명 전극
5: 투명 전극 소지
6: 픽셀 전극
7: 방수성 접착제
8: 전기영동 디스플레이층
9: 전도성 실버 페이스트
10: 솔더마스크
11: IC모듈
12: 접착층

Claims (10)

  1. 위에서 아래로 차례대로 설치된 투명 전극 소지(5), 상층 투명 전극(4), 전기영동 디스플레이층(8)과 픽셀 전극(6)으로 구성되고, 방수성 접착제(7)로 변두리를 밀폐하며; 상기 상층 투명 전극(4)과 픽셀 전극(6) 사이에 전도성 실버 페이스트(9)를 설치하고, 전도성 실버 페이스트(9)는 상층 투명 전극(4), 픽셀 전극(6)과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 전극(6)의 방수성 접착제(7) 외측에 IC모듈(11)을 배치하고, IC모듈(11)은 솔더마스크(10)로 고정 밀폐하는 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전기영동 디스플레이층(8)은 단층 마이크로 캡슐 어레이, 다층 마이크로 캡슐 어레이 또는 단층 마이크로 컵 어레이인 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마이크로 캡슐 또는 마이크로 컵 중에는 2가지, 3가지, 심지어 3가지 이상의 광전기 성능이 다른 전기영동 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 마이크로 캡슐의 두께는 5-150미크론 사이이고, 바람직하게 두께 범위는 15-60미크론이며; 단일 마이크로 캡슐의 직경은 5-300미크론 사이이고, 바람직하게 단일 마이크로 캡슐의 직경 범위는 30-100미크론인 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 마이크로 컵 층 두께는 5-180미크론 사이이고, 바람직하게 두께는 15-80미크론이며; 단일 마이크로 컵 평면 구조의 크기는 5-300미크론 사이이고, 바람직한 단일 마이크로 컵 평면 구조의 크기는 30-150미크론 사이인 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치.
  7. 픽셀 전극(6)에 전자종이 어레이를 제작하고, 응고시켜 전기영동 디스플레이층(8)을 형성해 전기영동 디스플레이층(8)과 픽셀 전극(6)을 접착하거나; 또는 직접 픽셀 전극(6)에 이미 응고된 전기영동 디스플레이층(8)을 프레싱하는 단계(1);
    픽셀 전극(6)에 전도성 실버 페이스트 또는 전도성 비즈를 코팅하고, 상층 투명 전극(4)과 투명 전극 소지(5)를 전기영동 디스플레이층(8)에 프레싱하는 단계(2);
    상응되는 상층 투명 전극(4)과 투명 전극 소지(5)를 절단해, 픽셀 전극(6)에서 IC모듈(11)의 예정 위치를 노출시키며; 방수성 접착제(7)로 변두리를 밀폐시키고, 자외선을 조사해 응고시키는 단계(3);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    픽셀 전극(6)의 노출된 예정 위치에 IC모듈(11)을 실장하고, 솔더마스크(10)로 IC모듈(11)을 고정 밀폐시키는 단계(4)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 단계(1) 중의 전자종이 어레이는 도포, 인쇄, 출력 또는 주입 방식으로 마이크로 캡슐 전자종이 어레이를 제작하거나, 또는 미세접촉인쇄법 또는 플레이트 에칭(etching)법으로 마이크로 컵 전자종이 어레이를 제작하는 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 단계(1)에서, 응고 방식은 습기경화, 광경화, 압력 감지, 열경화, 가역 열경화 또는 핫멜트 압력 감지 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 전자종이 디스플레이 장치의 제조방법.
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