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KR101632712B1 - 반사형 표시 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

반사형 표시 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR101632712B1
KR101632712B1 KR1020140029778A KR20140029778A KR101632712B1 KR 101632712 B1 KR101632712 B1 KR 101632712B1 KR 1020140029778 A KR1020140029778 A KR 1020140029778A KR 20140029778 A KR20140029778 A KR 20140029778A KR 101632712 B1 KR101632712 B1 KR 101632712B1
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electrode
driving voltage
voltage
electrodes
applying
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KR1020140029778A
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주재현
이동진
박사랑
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주식회사 나노브릭
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Publication date
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Abstract

본 발명에 따른 반사형 표시 장치는, 전하를 가지는 입자가 분산된 유체를 포함하는 표시부, 표시부에 대하여 전기장을 인가하는 전극을 포함하는 전기장 인가부, 및 전기장 인가부에 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간, 인가 횟수 및 인가 주기 중 적어도 하나를 조절함으로써 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하는 제어부를 포함하되, 제어부는, 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위한 구동 전압을 인가한 후에 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가함으로써 입자의 배열 상태를 초기화하는 것을 특징으로 한다.

Description

반사형 표시 장치 및 그 제어 방법{REFLECTIVE DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 반사형 표시 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 반사형 표시 장치에 포함되는 입자로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위한 구동 전압을 인가한 후에 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가하거나 전극을 단락(Short)시킴으로써 입자의 배열 상태를 초기화하는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
반사형 표시 장치는 야외에서의 우수한 시인성, 뛰어난 저전력 특성 등의 장점을 보유하고 있기 때문에 전자책, 모바일 디스플레이, 옥외 디스플레이 등의 다양한 분야에서 광범위하게 사용되고 있다.
반사형 표시 장치의 대표적인 기술 중의 하나로, 대전된 입자를 유전체에 분산시킨 상태에서 전기영동의 원리를 이용하여 대전된 입자의 위치를 조절함으로써 정보를 표시하는 전기영동 표시(EPD: Electrophoretic Display) 기술을 예로 들 수 있다.
종래에 소개된 전기영동 표시 기술의 경우에 의하면, 표시 장치를 반복적으로 구동할 경우에 전기장에 따라 이동하게 되는 입자의 반복적인 움직임(동작)으로 인하여 입자에 불필요한 전하가 축적되는 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 입자의 이동 특성이 저하되고 나아가 표시 장치의 표시 성능(광 투과도 등)이 왜곡 또는 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
이에, 본 발명자는 반복적으로 구동함에 따라 발생할 수 있는 표시 성능 저하 현상을 최소화활 수 있는 반사형 표시 장치 및 그 제어 방법을 고안하기에 이르렀다.
본 발명은 반사형 표시 장치에 포함되는 입자로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위한 구동 전압을 인가한 후에 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가하거나 전극을 단락(Short)시킴으로써 입자의 배열 상태를 초기화하는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 반사형 표시 장치는, 전하를 가지는 입자가 분산된 유체를 포함하는 표시부, 상기 표시부에 대하여 전기장을 인가하는 전극을 포함하는 전기장 인가부, 및 상기 전기장 인가부에 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간, 인가 횟수 및 인가 주기 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위한 구동 전압을 인가한 후에 상기 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가함으로써 상기 입자의 배열 상태를 초기화하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 반사형 표시 장치는, 전하를 가지는 입자가 분산된 유체를 포함하는 표시부, 상기 표시부에 대하여 전기장을 인가하는 전극을 포함하는 전기장 인가부, 및 상기 전기장 인가부에 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간, 인가 횟수 및 인가 주기 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위한 구동 전압을 인가한 후에 상기 전극을 단락(short)시킴으로써 상기 입자의 배열 상태를 초기화하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 반사형 표시 장치는, 전하를 가지는 입자가 분산된 유체를 포함하는 표시부, 상기 표시부에 대하여 전기장을 인가하는 전극을 포함하는 전기장 인가부, 및 상기 전기장 인가부에 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간, 인가 횟수 및 인가 주기 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위한 구동 전압을 인가한 후에 상기 전극을 단락(short)시키고 상기 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가함으로써 상기 입자의 배열 상태를 초기화하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 제1 구동 전압을 인가한 후, 상기 전극을 단락시키고 상기 제1 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가하고 다시 상기 전극을 단락시키고 제2 구동 전압을 인가할 수 있다.
상기 전극의 표면 중 적어도 일부 영역에 절연성 물질이 형성될 수 있다.
상기 전극은 상부 기판 또는 하부 기판 상에 서로 상보적인 형태로 형성되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함할 수 있다.
상기 전극은 상부 기판 상에 서로 상보적인 형태로 형성되는 제1 전극 및 제2 전극, 및 상기 상부 기판과 대향하는 하부 기판 상에 형성되는 제3 전극을 포함하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에는 상기 초기화를 위한 전압이 인가되고, 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 사이 또는 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극 사이에는 상기 구동을 위한 전압이 인가될 수 있다.
상기 구동 전압은 펄스 형태로 인가될 수 있다.
상기 유체에는 상기 입자의 분산성을 향상시킬 수 있는 첨가제가 포함될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 반사형 표시 장치를 제어하기 위한 방법은, 전하를 가지는 입자가 분산된 유체를 포함하는 표시부에 대하여 전기장을 인가하는 단계, 및 상기 전기장을 인가하는 전극에 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간, 인가 횟수 및 인가 주기 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하는 단계를 포함하되, 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위한 구동 전압을 인가한 후에 상기 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가함으로써 상기 입자의 배열 상태를 초기화하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 반사형 표시 장치를 제어하기 위한 방법은, 전하를 가지는 입자가 분산된 유체를 포함하는 표시부에 대하여 전기장을 인가하는 단계, 및 상기 전기장을 인가하는 전극에 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간, 인가 횟수 및 인가 주기 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하는 단계를 포함하되, 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위한 구동 전압을 인가한 후에 상기 전극을 단락(short)시킴으로써 상기 입자의 배열 상태를 초기화하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 반사형 표시 장치를 제어하기 위한 방법은, 전하를 가지는 입자가 분산된 유체를 포함하는 표시부에 대하여 전기장을 인가하는 단계, 및 상기 전기장을 인가하는 전극에 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간, 인가 횟수 및 인가 주기 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하는 단계를 포함하되, 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위한 구동 전압을 인가한 후에 상기 전극을 단락(short)시키고 상기 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가함으로써 상기 입자의 배열 상태를 초기화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 반사형 표시 장치를 반복적으로 구동함에 따라 발생할 수 있는 열화 현상, 즉, 표시 성능 저하 현상을 최소화할 수 있게 되는 효과가 달성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 반사형 표시 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 표시부에 전기장을 인가하기 위하여 전극에 인가되는 전압의 패턴과 그에 따른 광 투과도를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 전극에 인가되는 전압에 따른 광 투과도의 변화 양상을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 반사형 표시 장치의 열화 현상을 최소화하기 위한 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 실험에서 전극에 인가된 다양한 패턴의 전압을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 실험에서 반사형 표시 장치를 반복적으로 구동하는 경우에 나타나는 광 투과도를 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
[반사형 표시 장치의 구성]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 반사형 표시 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 표시 장치(100)는 상부 기판(110), 하부 기판(120), 상부 전극(130), 하부 전극(140) 및 전극(130, 140)을 통하여 인가되는 전기장을 제어하는 제어부(미도시됨)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 표시 장치(100)의 상부 전극(130)과 하부 전극(140) 사이에는 표시부(150)가 포함될 수 있는데, 표시부(150) 내에는 동일한 부호의 전하를 가지는 입자(151)가 유체(152) 내에 분산된 채로 포함되어 있을 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 기판(110), 하부 기판(120), 상부 전극(130) 및 하부 전극(140)은 광 투과성 물질로 이루어질 수 있고, 상부 전극(130) 및 하부 전극(140) 중 어느 하나는 상부 기판(110) 또는 하부 기판(120)의 일부 영역만을 커버하도록 패터닝되어 배치될 수 있다. 따라서, 반사형 표시 장치(100)의 전극(130, 140)을 통하여 전기장이 인가되면, 입자(151)가 패터닝된 하부 전극(140) 쪽으로 이동함에 따라 반사형 표시 장치(100)의 광 투과도가 조절될 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 두 개의 전극(130, 140)에 전압이 인가되지 않으면 입자(151)가 유체(152) 내에 자유롭게 분산됨에 따라 외부광이 차단(OFF 모드)될 수 있고(도 1의 (a) 참조), 두 개의 전극(130, 140)에 입자(151)가 갖는 전하와 반대 부호의 전압이 인가되면 입자(151)가 패터닝된 하부 전극(140)의 부근에 응집됨에 따라 입자(151)가 응집된 영역 이외의 영역을 통하여 외부광이 투과(ON 모드)될 수 있다(도 1의 (b) 참조).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 전극에 인가되는 전압에 따른 광 투과도의 변화 양상을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 반사형 표시 장치(100)에 포함되는 입자(151)가 전기영동되기 위해서 필요한 최소한의 전압 세기, 즉, 문턱 전압(Vth)을 갖도록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자(151)의 문턱 전압을 형성하기 위해서 입자(151)가 분산되는 유체(152) 내에 인가되는 전기장에 따라 유전율, 전기 분극량 및 점도 중 적어도 하나가 변하는 물질을 포함시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자(151)가 분산된 유체(152)는 전기전도도가 소정값 이하인 절연체로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 전극(130) 또는 하부 전극(140)의 상부에 절연막을 형성함으로써, 두 전극 사이에서 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체(152) 내에 분산된 입자(151)의 제타 전위의 절대값이 20mV 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체(152) 내에 분산된 입자(151)의 표면에 고분자 물질을 코팅함으로써 스테릭 효과(steric effect)로 인한 입자 사이 반발력을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자(151)의 크기는 10nm 이상 200nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자(151)는 탄소(Carbon)를 포함하는 검은색 입자이거나 산화티타늄(TiOx)을 포함하는 흰색 입자일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자(151) 또는 유체(152)는 그 자체로서 고유의 컬러를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 전극(130) 또는 하부 전극(140)은 인듐(In), 은(Ag), 그래핀(Graphene) 및 탄소(Carbon) 중 적어도 하나를 포함하는 투명 전도막으로 구성되거나 크롬(Cr), 은(Ag), 알루미늄(Al) 등을 포함하는 소재로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 기판(110) 및 하부 기판(120)은 유리, 플라스틱 등의 소재로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 표시부에 전기장을 인가하기 위하여 전극에 인가되는 전압의 패턴과 그에 따른 광 투과도를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 표시 장치(100)의 제어부는 입자(151) 및 유체(152)에 대하여 서로 다른 세기 및 다른 방향의 구동 전압을 순차적으로 인가하여 연속적인 디스플레이를 구현함에 있어서, 서로 다른 구동 전압을 인가하는 사이에 입자(151) 사이의 간격을 초기화하는 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는, 입자(151) 및 유체(152)에 전기장을 인가하는 전극(130, 140)에 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 순차적으로 인가함에 있어서, 제1 구동 전압을 인가한 후 제2 구동 전압을 인가하기 전에 입자(151) 및 유체(152)에 대하여 제1 구동 전압과 반대 방향의 초기화(reset) 전압을 인가함으로써 제1 구동 전압에 의하여 이동되었던 입자(151)를 초기의 상태로 되돌리는 기능을 수행한다. 이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 표시 장치(100)는 잔상(殘像)을 억제할 수 있게 되는 등 디스플레이 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
하지만, 반사형 표시 장치(100)의 상부 전극(130)과 하부 전극(140)의 크기와 형태가 다르기 때문에, 반사형 표시 장치(100)를 반복적으로 구동시킴에 따라 표시부(150) 내에 전하가 축적되게 되는데, 이렇게 축적되는 전하로 인하여 전극(130, 140)에 전압이 동일하게 인가되더라도 실질적으로 입자(151)에 인가되는 실효 전압(effective voltage)은 달라질 수 있게 된다. 즉, 반사형 표시 장치(100)가 반복적으로 구동(즉, 반복 동작)됨에 따라 광 투과도의 변화값(dT)(= 투명 상태의 광 투과도(T1) - 차단 상태의 광 투과도(T2))이 점차 작아지게 되는 열화(degradation) 현상이 발생하게 될 수 있다.
[투과도 특성 개선에 관한 구성]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반복 구동에 따른 열화 현상을 최소화하기 위해서 아래에 기술된 방법 중 하나의 방법을 사용하거나 아래에 기술된 방법 중 두 개 이상의 방법을 조합하여 사용할 수 있다.
(1) 먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동 전압을 인가하는 사이에 교류(AC) 전압을 인가하여 응축된 입자(151)의 분산도를 국부적으로 개선시킴으로써(즉, 응축된 입자(151)가 흩어지도록 함으로써) 입자(151)의 퍼뜨림 효과를 극대화시킬 수 있다. 즉, 1차적으로 소정 세기 이하의 교류 전압 등을 인가하여 입자(151)를 국부적으로 진동시켜 퍼뜨려지기 쉬운 상태를 형성한 이후에, 광 차단(OFF) 모드 동작을 위한 전압을 인가하여 입자(151)를 퍼뜨릴 수 있다.
(2) 다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 전극(130)과 하부 전극(140)을 모두 패터닝함으로써, 하부 전극(140)의 패턴에 응축되었던 입자(151)가 상부 전극(130)의 패턴을 통하여 인가되는 전기장에 의하여 보다 효과적으로 퍼뜨려지게 할 수 있다. 본 발명에 따른 상부 전극(130)의 패턴과 하부 전극(140)의 패턴은 점, 선 등의 형태로 형성될 수 있는데, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
(3) 다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 기판(130) 또는 하부 기판(140) 상에 제3 전극(160)을 형성시킨 상태에서, 상부 전극(130) 및 하부 전극(140) 중 제3 전극(160)과 같은 기판 상에 배치되는 어느 한 전극과 제3 전극(160) 사이에 1차적으로 전압을 인가하여 먼저 입자(151)를 퍼뜨린 후, 상부 전극(130)과 하부 전극(140) 사이에 2차적으로 전압을 인가하여 추가적으로 입자(151)를 더 퍼뜨릴 수 있다. 여기서, 1차적으로 전압을 인가할 때 교류 전압을 사용할 수 있고, 2차적으로 전압을 인가할 때에는 직류(DC) 전압을 사용할 수 있다.
(4) 다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 기판(120)에 하부 전극(140)과 제3 전극(160) 모두를 서로 상보적인 형태로 형성시키고 상부 기판(110)에는 상부 전극(130)을 형성시킨 상태에서, 하부 전극(140)과 제3 전극(160) 사이에 교류 전압을 인가하여 하부 전극(140)과 제3 전극(160) 부근에 응집되었던 입자(151)를 1차적으로 퍼뜨린 이후에, 상부 전극(130)과 하부 전극(140)과 제3 전극(160)에 광 차단(OFF) 모드를 위한 반대 방향의 전압을 인가하여 2차적으로 입자(151)를 퍼뜨릴 수 있다. 여기서, 앞서 언급된 1차적인 퍼뜨림과 2차적인 퍼뜨림의 순서를 바꾸어 수행할 수도 있음을 밝혀 둔다.
(5) 다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 기판(110)에는 전극을 형성하지 않고 광 투과성을 갖도록 하고, 하부 기판(120)에는 광 투과성인 제1 전극(170)과 제2 전극(180)을 형성한 상태에서, 제1 전극(170)과 제2 전극(180) 사이에 전압이 인가되는 경우에 제1 전극 부근(1701)에 입자가 응집되도록 하고 제1 전극(170)과 제2 전극(180) 사이에 반대 부호의 전압 또는 교류 전압이 인가되는 경우에는 입자(151)가 퍼뜨려지도록 할 수 있다.
(6) 다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 전극(130) 및 하부 전극(140)의 측면을 절연체(190)로 커버하거나 상부 전극(130) 및 하부 전극(140)의 상부면에만 입자가 응집될 수 있는 공간을 형성함으로써, 상부 전극(130) 및 하부 전극(140)의 측면에 입자(151)가 응집되는 것을 방지하고 이에 따라 광 투과도가 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
(7) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 전극 및 하부 전극 사이에 새로운 구동 전압을 인가하기 전에 기존에 인가되었던 구동 전압으로 인해 표시부(150)에 축적되었던 전하를 효과적으로 제거하기 위해서, 새로운 구동 전압을 인가하기 전에 표시부(150) 내에 충전되어 있는 전하를 소정의 값으로 초기화(Reset)시킬 수 있다. 초기화를 위한 구체적인 방법으로서, 새로운 구동 전압을 인가하기 전에 상부 전극(130)과 하부 전극(140)을 전기적으로 단락(Short)시켜 방전(discharge)시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 새로운 구동 전압을 인가하기 전에 상부 전극(130)과 하부 전극(140)을 접지시켜 방전시킬 수 있다.
(8) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반복 구동에 따라 표시부(150) 내에 전하가 충전되는 것을 방지하기 위해서, 소정 용량의 캐패시터(미도시됨)를 상부 전극(130) 또는 하부 전극(140)에 추가로 장착하여 반복 구동에 따른 전하 충전 현상을 최소화할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 캐패시터는 광 투과성 전극인 상부 전극(130)에 연결될 수 있고, 이때, 캐패시터의 용량은 (상부 전극의 면적)/(하부 전극의 면적)에 비례하는 값으로 설정될 수 있다.
(9) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자(151)가 전극 쪽으로 응집되어 있는 광 투과 모드(ON)나 불규칙적으로 분산되어 있는 광 차단 모드(OFF) 상태에서도 광 투과도를 변화시키지 않는 범위 내에서 소정 세기 이하의 교류 전압을 주기적으로 인가하거나 구동 전압의 세기를 주기적으로 변화시킬 수 있으며, 이로써 반사형 표시 장치(100)의 구동 중에도 입자(151)가 응집되는 것을 효과적으로 방지할 수도 있다.
(10) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 펄스 형태의 구동 전압을 인가하여 광 투과 모드(ON) 또는 광 차단 모드(OFF) 상태를 유지하기 위해 필요한 구동 전압의 인가 시간을 최소화함으로써, 구동 전압을 지속적으로 인가할 경우에 발생할 수 있는 열화 현상이나 구성 재료들의 전압 파괴(dielectric break down) 현상을 최소화할 수 있다.
(11) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 표시부(150) 내의 유체(152)에 첨가제를 첨가할 수 있다. 구체적으로, 유체에 첨가되는 첨가제(계면활성제, 전하부여제 등)의 양이 증가할수록 입자(151)의 전하 대전 효과와 입자의 분산도를 증대시킬 수는 있지만 그 양이 지나치게 많으면 첨가제끼리 서로 응집하여 미셸(micelle) 혹은 리버스 미셸(reverse micelle) 형태를 만들고 이에 따라 복수의 입자가 마치 하나의 입자처럼 작용할 수 있다. 이렇게 첨가제에 의하여 형성된 미셸(micelle)은 이동 속도가 느리기 때문에 투과도 가변 소자가 정상적으로 동작하는 데에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자의 대전 효과 및 분산도를 높일 수 있는 첨가제의 농도와 첨가제가 서로 응집하게 되는 현상을 발생시킬 수 있는 첨가제의 농도가 모두 고려된 절충점에 따라 결정된 양의 첨가제를 유체(152)에 포함시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 첨가제를 투입하기 전에 입자(151)를 표면 처리하여 첨가제가 입자 표면에 효과적으로 흡착되어 작용되도록 함으로써, 유체(152) 내에 여분의 첨가제가 남아 있지 않도록 할 수 있다. 또한, 첨가제의 분자량이 클수록 스테릭 효과(steric effect)에 의해서 입자(151)의 분산도가 증대될 수는 있으나 첨가제가 서로 얽히거나 응집될 가능성이 높기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 첨가제 농도는 스테릭 효과와 첨가제 응집 방지를 모두 고려한 절충점에서 결정될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 표시부(150) 내의 유체(152)에 첨가된 첨가제가 입자(151)에 대전 효과를 발생시킨 후에는, 유체(152)에 첨가제를 흡착시킬 수 있는 물질을 투입하거나 유체 치환 등의 기법을 이용하여 유체(152) 내에 남아 있는 과량의 첨가제를 제거하거나 줄일 수 있다.
(12) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자(151)와 전극(130, 140) 사이에서 전하가 전달되는 현상을 방지하고, 입자(151)와 전극(130, 140)에 흡착되는 것을 방지하기 위하여, 전극 표면에 산화실리콘 (SiOx), 질화실리콘(SiNx) 등의 절연체 막을 형성할 수 있다.
[본 발명의 응용]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 반사형 표시 장치는 아래에 기술된 방법 중 적어도 하나의 방법을 이용하거나 조합하여 응용될 수 있다.
(1) 먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 반사형 표시 장치를 발광형 디스플레이 소자(OLED, LCD, LED, PDP 등) 또는 다른 반사형 디스플레이 소자(EWD 등)과 결합하여 사용할 수 있다.
(2) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 반사형 표시 장치의 전극의 각 부분을 독립적으로 구동하여 영역별로 투과도를 독립적으로 조절할 수 있다.
(3) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 반사형 표시 장치의 상부 전극 또는 하부 전극에 컬러 필터, 컬러 반사판, 컬러 OLED, 전반사판(거울) 등을 위치시킴으로써 복합적인 디스플레이를 구현할 수 있다.
(4) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 반사형 표시 장치를 터치 스크린 혹은 터치 센서와 결합하여 사용할 수 있다.
(5) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 반사형 표시 장치를 다양한 센서(온도, 빛, 등)와 결합함으로써 센싱 결과에 따라 광 투과도가 자동으로 조절되도록 할 수 있다.
[실험 결과]
도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 실험에서 전극에 인가된 다양한 패턴의 전압을 나타내는 도면이다. 또한, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 실험에서 반사형 표시 장치를 반복적으로 구동하는 경우에 나타나는 광 투과도를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 10의 실험예에서, 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 순차적으로 인가함에 있어서, 제1 구동 전압(+25V)을 인가한 후 제2 구동 전압(+25V)을 인가하기 전에 입자(151) 및 유체(152)에 대하여 제1 구동 전압과 반대 방향의 직류 전압(-5V)을 초기화 전압으로서 인가하였다.
다음으로, 도 11의 실험예에서, 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 순차적으로 인가함에 있어서, 제1 구동 전압(+25V)을 인가한 후 제2 구동 전압(+25V)을 인가하기 전에 입자(151) 및 유체(152)에 대하여 제1 구동 전압과 반대 방향의 직류 전압(-5V)을 초기화 전압으로서 인가하고 전극(130, 140)을 서로 단락시켜 전극(130, 140)을 방전시켰다.
다음으로, 도 12의 실험예에서, 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 순차적으로 인가함에 있어서, 제1 구동 전압(+25V)을 인가한 후 제2 구동 전압(+25V)을 인가하기 전에 입자(151) 및 유체(152)에 대하여 제1 구동 전압과 반대 방향의 직류 전압(-5V)을 초기화 전압으로서 인가하고 제1 구동 전압과 반대 방향의 교류 전압을 추가적으로 인가하였다.
다음으로, 도 13의 실험예에서, 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 순차적으로 인가함에 있어서, 제1 구동 전압(+25V)을 인가한 후 제2 구동 전압(+25V)을 인가하기 전에 입자(151) 및 유체(152)에 대하여 제1 구동 전압과 반대 방향의 교류 전압을 초기화 전압으로서 인가하고 전극(130, 140)을 서로 단락시켜 전극(130, 140)을 방전시켰다.
도 14를 참조하면, 구동 전압과 반대 방향의 직류 전압만을 인가한 경우(도 10의 경우)보다 구동 전압과 반대 방향의 교류 전압을 인가한 경우(도 12의 경우) 또는 전극을 단락시켜 전극을 방전시킨 경우(도 11의 경우)에 반복 구동에 따른 광 투과 상태와 광 차단 상태의 광 투과도의 차이의 감소 현상(즉, 열화 현상)이 더 적은 것으로 나타났다. 또한, 도 14를 참조하면, 구동 전압과 반대 방향의 교류 전압을 인가하고 전극을 단락시켜 전극을 방전시킨 경우(도 13의 경우)에 반복 구동에 따른 열화 현상이 가장 적은 것으로 나타났다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 반사형 표시 장치
110: 상부 기판
120: 하부 기판
130: 상부 전극
140: 상부 전극
150: 표시부
151: 입자
152: 유체
160: 제3 전극
170: 제1 전극
180: 제2 전극
190: 절연체

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 전하를 가지는 입자가 분산된 유체를 포함하는 표시부,
    상기 표시부에 대하여 전기장을 인가하는 적어도 2개의 전극을 포함하는 전기장 인가부 - 상기 전극의 양 측면에 절연성 물질이 형성됨 - 및
    상기 전기장 인가부에 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간, 인가 횟수 및 인가 주기 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하는 제어부
    를 포함하되,
    상기 제어부는, 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 순차적으로 인가함에 있어서, 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위해 상기 전극에 제1 구동 전압을 인가한 후, 제2 구동 전압을 인가하기 전에, 적어도 2개의 상기 전극을 상호 접지시켜 방전시킴으로써, 상기 제1 구동 전압에 의하여 이동되었던 상기 입자의 배열 상태를 초기의 상태로 되돌리는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치.
  3. 전하를 가지는 입자가 분산된 유체를 포함하는 표시부,
    상기 표시부에 대하여 전기장을 인가하는 적어도 2개의 전극을 포함하는 전기장 인가부 - 상기 전극의 양 측면에 절연성 물질이 형성됨 - 및
    상기 전기장 인가부에 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간, 인가 횟수 및 인가 주기 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하는 제어부
    를 포함하되,
    상기 제어부는, 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 순차적으로 인가함에 있어서, 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위해 상기 전극에 제1 구동 전압을 인가한 후, 제2 구동 전압을 인가하기 전에, 적어도 2개의 상기 전극을 상호 접지시켜 방전시키고, 상기 제1 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가함으로써, 상기 입자의 배열 상태를 초기의 상태로 되돌리는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 구동 전압을 인가한 후, 적어도 2개의 상기 전극을 상호 접지시켜 방전시키고, 상기 제1 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가하고, 다시 적어도 2개의 상기 전극을 상호 접지시켜 방전시키고 상기 제2 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치.
  5. 삭제
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 전극은 상부 기판 또는 하부 기판 상에 서로 상보적인 형태로 형성되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 구동 전압 및 상기 제2 구동 전압은 펄스 형태로 인가되는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 유체에는 상기 입자의 분산성을 향상시킬 수 있는 첨가제가 포함되는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치.
  9. 전하를 가지는 입자가 분산된 유체를 포함하는 표시부,
    상기 표시부에 대하여 전기장을 인가하는 적어도 2개의 전극을 포함하는 전기장 인가부 - 상기 전극의 양 측면에 절연성 물질이 형성됨 - 및
    상기 전기장 인가부에 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간, 인가 횟수 및 인가 주기 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하는 제어부
    를 포함하되,
    상기 전극은 상부 기판 상에 서로 상보적인 형태로 형성되는 제1 전극 및 제2 전극, 및 상기 상부 기판과 대향하는 하부 기판 상에 형성되는 제3 전극을 포함하고,
    상기 제어부는, 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 순차적으로 인가함에 있어서, 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위해 상기 전극에 제1 구동 전압을 인가한 후, 제2 구동 전압을 인가하기 전에, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극, 또는 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극을 상호 접지시켜 방전시킴으로써, 상기 제1 구동 전압에 의하여 이동되었던 상기 입자의 배열 상태를 초기의 상태로 되돌리는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치.
  10. 전하를 가지는 입자가 분산된 유체를 포함하는 표시부,
    상기 표시부에 대하여 전기장을 인가하는 적어도 2개의 전극을 포함하는 전기장 인가부 - 상기 전극의 양 측면에 절연성 물질이 형성됨 - 및
    상기 전기장 인가부에 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간, 인가 횟수 및 인가 주기 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하는 제어부
    를 포함하되,
    상기 전극은 상부 기판 상에 서로 상보적인 형태로 형성되는 제1 전극 및 제2 전극, 및 상기 상부 기판과 대향하는 하부 기판 상에 형성되는 제3 전극을 포함하고,
    상기 제어부는, 제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 순차적으로 인가함에 있어서, 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위해 상기 전극에 제1 구동 전압을 인가한 후, 제2 구동 전압을 인가하기 전에, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극, 또는 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극을 상호 접지시켜 방전시키고, 상기 제1 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가함으로써, 상기 입자의 배열 상태를 초기의 상태로 되돌리는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 구동 전압을 인가한 후, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극, 또는 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극을 상호 접지시켜 방전시키고, 상기 제1 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가하고, 다시 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극, 또는 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극을 상호 접지시켜 방전시키고 상기 제2 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치.
  12. 전하를 가지는 입자가 분산된 유체를 포함하는 표시부에 대하여 전기장을 인가하는 단계, 및
    상기 전기장을 인가하는 적어도 2개의 전극 - 상기 전극의 양 측면에 절연성 물질이 형성됨 - 에 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간, 인가 횟수 및 인가 주기 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하는 단계
    를 포함하되,
    제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 순차적으로 인가함에 있어서, 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위해 상기 전극에 상기 제1 구동 전압을 인가한 후, 상기 제2 구동 전압을 인가하기 전에, 적어도 2개의 상기 전극을 상호 접지시켜 방전시킴으로써, 상기 제1 구동 전압에 의하여 이동되었던 상기 입자의 배열 상태를 초기의 상태로 되돌리는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치를 제어하기 위한 방법.
  13. 전하를 가지는 입자가 분산된 유체를 포함하는 표시부에 대하여 전기장을 인가하는 단계, 및
    상기 전기장을 인가하는 적어도 2개의 전극 - 상기 전극의 양 측면에 절연성 물질이 형성됨 - 에 인가되는 전압의 세기, 방향, 인가 시간, 인가 횟수 및 인가 주기 중 적어도 하나를 조절함으로써 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하는 단계
    를 포함하되,
    제1 구동 전압 및 제2 구동 전압을 순차적으로 인가함에 있어서, 상기 표시부로부터 표시되는 컬러를 제어하기 위해 상기 전극에 상기 제1 구동 전압을 인가한 후, 상기 제2 구동 전압을 인가하기 전에, 적어도 2개의 상기 전극을 상호 접지시켜 방전시키고, 상기 제1 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가함으로써, 상기 입자의 배열 상태를 초기의 상태로 되돌리는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치를 제어하기 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 구동 전압을 인가한 후, 적어도 2개의 상기 전극을 상호 접지시켜 방전시키고, 상기 제1 구동 전압과 반대 방향의 교류(AC) 전압을 인가하고, 다시 적어도 2개의 상기 전극을 상호 접지시켜 방전시키고 상기 제2 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 반사형 표시 장치를 제어하기 위한 방법.
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