전자종이의 종류와 특징

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전자종이의 종류와 특징

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전자종이라는 것은 종이와 같은 느낌을 주는 반사형 디스플레이를 뜻합니다.

전자종이의 신문, 잡지, 도서 등을 볼 때의 특징은 무엇이 있을까요?

인쇄 레벨을 보기 쉽고, 표시 유지를 위한 에너지가 불필요 하고, 표시면에 가필이 가능하고,

가지고 다니며 운반하기가 용이하고, 얇고, 접어 갤 수 있는 특징이 있습니다.

그렇다면

전자종이를 휴대폰, DPA, Webpad 등으로 사용할 때의 특징은 무엇이 있을까요?

소거하고 다시 써넣기가 용이하고, 표시면에 가필이 가능하고, 

가필 정보가 디지털 정보로서 재이용이 가능하고, 풀-컬러 표시가 용이합니다.

즉,

인쇄 레벨을 보기 쉽고 

소거하고 다시 써넣기가 용이하며 

표시 유지를 위한 에너지가 불필요하다. 

위와 같은 특징이 있기에

• Electronic Book 응용 

• 신문, 잡지, 도서 등의 대체 

• 이동통신 기기의 정보표시 매체 대체

위와 같은 개발이 가능합니다.

전자종이의 특징

전자종이(Electronic Paper)는 Bistable, Reflective, Flexible Display에 사용할 수 있습니다.

① Superior Look : 

기존의 페이퍼와 잉크처럼 높은 해상도, 넓은 시야각, 밝은 흰색 배경으로 표시매체 중 가장 우수한 시각특성이 있습니다.

② Versatile :

플라스틱, 금속, 종이 등 어떠한 기판 상에도 구현이 가능합니다.

③ Low Power :

전원을 끈 경우에도 이미지가 유지되며, Backlight 전원이 없어 이동 통신기기의 배터리 수명이 오래 유지됩니다.

④ Scalable :

기존의 종이와 마찬가지로 넓은 영역에서 구현이 가능하므로 다른 어느 디스플레이보다도 대면적이 가능합니다.

다양한 종류의 전자종이

① EPD : Elecrophoretic Display (전기영동 디스플레이)

전계에서 콜로이드 현탁 상태의 마이크로 입자의 빠른이동, 

즉 전기영동 방식을 이용한 디스플레이입니다. 

입자 간 뭉침이나 침전을 해결하기 위해 비중을 맞춘 유체에 전하를 띤 미립자를 분산시켜 투명한 마이크로 캡슐(30~300 μm)을 제작하였고, 

유체 내에서 움직이는 전기영동 방식이므로 응답 속도가 느린 단점이 있지만 

광반사율(> 40 %) 및 대조비(> 10:1)가 높아 가독성이 매우 우수합니다.

그 중에서 Micro-cup type EPD는

색깔을 가진 유체에 전하를 띤 입자를 분산시켜 전기장에 따라 이동시키는 전기영동 디스플레이로, 

E-Ink사의 마이크로 캡슐 대신 마이크로 컵을 이용합니다.  

마이크로 컵은 화소 간에 격벽을 형성하여 주는 것으로, 스탬핑 (stamping) 방식에 의해서 형성이 가능하여 Roll-to-roll 공정이 가능한 장점이 있지만  

유체 내에서 움직이는 전기영동 방식이므로 E-Ink사 기술과 같이 응답 속도가 느린 단점이 있습니다.

Twist-ball type EPD는

각기 다른 전하와 색깔을 가진 반구가 합쳐진 형태의 Gyricon이라는 ball 형태의 입자가 전기장에 의해서 회전하는 원리에 의해 디스플레이로 기능합니다.

Gyricon(50~100 μm)은 molten spray 법에 의해 제조되므로 싼 가격에 제조가 가능합니다. 

상하판 전극 사이에 투명한 오일과 함께 분산하며

응답 속도가 300 ms 정도로 느리고, 해상도를 높게 하기 어려운 단점이 있습니다.

QR-LPD (Quick Response Liquid Powder Display) type EPD는

상하 투명 기판 사이에 격벽을 형성한 뒤 각각 양으로 대전된 흑색입자와 음으로 대전된 백색입자를 주입한 후 

양쪽 전극에 전압을 인가하여 입자를 이동시켜 구동하는 디스플레이입니다.

액체 분말(liquid powder)은분산성이 매우 좋아 액체와 같은 유동성을 가지는 고체 입자입니다.

QR-LPD는 건식방식의 전자종이 기술로, 응답속도(~0.2 ms )가 아주 빠른 장점이 있으나, 구동 전압(~ 75 V)이 상당히 높고 수명이 짧은 단점이 있습니다.

② EWD : Electrowetting Display (전기습윤 디스플레이)

EWD는 물과 기름의 반발력을 이용하여 전압 제어에 따라 절연막이 소수성에서 친수성으로 변해 유막이 절연막 표면에서 벗겨지는 원리를 이용한 디스플레이입니다. 

전기습윤(electrowetting)이란 유체가 대전되었을 때, 젖음성(wettability)에 변화가 생기는 현상입니다

응답 속도(< 10 ms)가 빨라 동영상 구현이 가능한 장점이 있으나, 표시 품질 측면에서는 아직 많은 개선이 필요합니다. 

또한, 이미지 유지를 위해 전원이 필요합니다.

③ iMoD : Interferometric Modulator Display (‘Mirasol’ Display)

MEMS (Microelectromechanical system) 기술을 이용한 반사형 디스플레이입니다.

Interferometric Modulator(iMoD)는 빛의 보상과 간섭을 조절하는 것으로, 

표시하고자 하는 색에 맞는 금속 간극을 MEMS 기술을 이용하여 형성하고, 전기적으로 두 금속을 접합시켰다 분리시키면서 빛의 반사를 조절합니다. 

EPD와 비교할 때 빠른 응답속도(수십 μs)와 컬러 구현의 장점이 있으나, 완전히 전원이 없는 상태에서는 상태 유지가 되지 않는 단점이 있습니다.

④ ECD : Electrochromic Display (전기변색 디스플레이)

전기변색(Electrochromism)이란 전극에 전압을 인가하여 산화/환원 반응이 일어날 때, 전기변색 물질의 전기화학적 상태를 변화시켜 색 변화를 일으키는 현상입니다. 

메커니즘은 두 전극 사이의 변색 물질에 전하가 이동하면 착색/탈색 됩니다.

(즉, 물질의 산화/환원 상태가 가역적으로 변화)

ECD는 응답속도가 느리지만, 적은 비용으로 대면적 제작 가능합니다.

⑤ PCD : Photonic Crystal Display (광결정 디스플레이)

 광결정(Photonic crystal)이라는 것은 공간적으로 반복되는 미세한 구조체의 규칙적 배열에 의해 외부 입사광 중 특정 파장만 반사되는 구조입니다.

일정한 크기를 갖는 입자가 규칙적으로 배열하는 경우, 입자의 간격에 따른 빛의 보강/상쇄 간섭이 일어나 이를 이용하여 색을 구현합니다. 

입자 사이에 전기적으로 반응하는 고분자를 주입하여 전기적으로 입자 사이의 간격이 조절되므로 단일 픽셀에서 색 가변이 가능합니다.