[학위논문]비수계 유기 콜로이드 기반 반사형 전기영동 디스플레이 소자 제작 Fabrication of Reflective Electrophoretic Display using Organic Colloidal microspheres in Non-Aqueous Media원문보기
고성능 디스플레이에 대한 소비자들의 니즈가 늘어나면서, 최근 광결정을 기반으로 하는 디스플레이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 광결정 디스플레이는 BLU(Back lightunit)과 컬러필터 없이 광결정의 구조색으로 디스플레이를 구현하기 때문에 LCD(Liquid crystal display)와 LED(Light emitting diode) 디스플레이보다 주목받고 있으며, ...
고성능 디스플레이에 대한 소비자들의 니즈가 늘어나면서, 최근 광결정을 기반으로 하는 디스플레이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 광결정 디스플레이는 BLU(Back lightunit)과 컬러필터 없이 광결정의 구조색으로 디스플레이를 구현하기 때문에 LCD(Liquid crystal display)와 LED(Light emitting diode) 디스플레이보다 주목받고 있으며, 플렉서블 디스플레이 또는 투명 디스플레이 같은 차세대 디스플레이로 응용 가능하다. 광결정 디스플레이는 저전력으로 광결정 구조의 체적이 변하여 Bragg 법칙에 의해 반사하는 파장이 변하는 성질을 이용한다. 따라서 야외나 형광등 아래에서 선명한 디스플레이를 볼 수 있고, 직접광이 아닌 간접광을 인식하므로 눈에 피로가 적은 장점이 있어, 전자종이(E-paper), 전광판 등에 사용되고 있다.
본 연구에서는 에멀젼중합으로 표면에 전하를 갖는 유기 콜로이드를 합성하고, 이를 유체에 분산시켜 3차원 구조로 자기조립되는 광결정 소재로 사용한다. 광결정을 유체에 분산시켜 광결정 분산액을 제조하고, 이를 ITO glass로 구성된 디스플레이 셀에 주입하여 저전력으로 full-color를 구현하는 광결정 전기영동 디스플레이 소자를 제작했다. 수계의 높은 유전율(ε≈80)에 의해 발생하는 전기적 결함을 해결하고자, 저 유전율(ε≈2)을 갖는 비수계 분산매(IPG/HC)를 이용했고, 비수계 분산매에서 입자들이 뭉치지않고, 안정한 분산을 위해 계면활성제 Aerosol-OT(AOT)를 사용했다. 비수계에서 AOT는 역 마이셀을 형성하고, 역 마이셀 내부로 이온들이 출입하면서 일부는 전하를 띈다. AOT는 입자 표면에 흡착되어 입자의 표면 전하 세기를 높여주는 charge control agent(CCA)의 역할을 하며, AOT 이온에 의해 입자 표면에서 charge screening이 발생한다. AOT의 두 역할이 서로 경쟁하며 입자 표면에 전하 세기를 조절해 IPG/HC 내에서 입자의 분산 안정도를 결정한다. 비수계 분산매에 첨가된AOT의 농도는 용액의 유전율(ε)과 입자의 표면 전하 세기인 제타 포텐셜(ξ)에 영향을 주었고, 또 입자의 Bjjerum length (λB)와 Debye length(κ-1)에도 영향을 주었다. AOT농도가 다른 디스플레이 셀에 전압을 인가해 반사 파장을 측정했고, 이를 이용해 광결정 용액 내에서 입자들의 거동을 수식으로 파악했다. 광결정 전기영동 디스플레이 소자는 계면활성제인 AOT 영향 이외에도 콜로이드 입자크기, 입자 농도, 각도 의존성 등 다양한 요소가 미치는 영향에 대해 연구했으며, 투명디스플레이와 패턴 디스플레이같은 차세대 디스플레이로 광결정 전기영동 디스플레이의 응용 가능성 연구도 진행했다.
고성능 디스플레이에 대한 소비자들의 니즈가 늘어나면서, 최근 광결정을 기반으로 하는 디스플레이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 광결정 디스플레이는 BLU(Back light unit)과 컬러필터 없이 광결정의 구조색으로 디스플레이를 구현하기 때문에 LCD(Liquid crystal display)와 LED(Light emitting diode) 디스플레이보다 주목받고 있으며, 플렉서블 디스플레이 또는 투명 디스플레이 같은 차세대 디스플레이로 응용 가능하다. 광결정 디스플레이는 저전력으로 광결정 구조의 체적이 변하여 Bragg 법칙에 의해 반사하는 파장이 변하는 성질을 이용한다. 따라서 야외나 형광등 아래에서 선명한 디스플레이를 볼 수 있고, 직접광이 아닌 간접광을 인식하므로 눈에 피로가 적은 장점이 있어, 전자종이(E-paper), 전광판 등에 사용되고 있다.
본 연구에서는 에멀젼 중합으로 표면에 전하를 갖는 유기 콜로이드를 합성하고, 이를 유체에 분산시켜 3차원 구조로 자기조립되는 광결정 소재로 사용한다. 광결정을 유체에 분산시켜 광결정 분산액을 제조하고, 이를 ITO glass로 구성된 디스플레이 셀에 주입하여 저전력으로 full-color를 구현하는 광결정 전기영동 디스플레이 소자를 제작했다. 수계의 높은 유전율(ε≈80)에 의해 발생하는 전기적 결함을 해결하고자, 저 유전율(ε≈2)을 갖는 비수계 분산매(IPG/HC)를 이용했고, 비수계 분산매에서 입자들이 뭉치지않고, 안정한 분산을 위해 계면활성제 Aerosol-OT(AOT)를 사용했다. 비수계에서 AOT는 역 마이셀을 형성하고, 역 마이셀 내부로 이온들이 출입하면서 일부는 전하를 띈다. AOT는 입자 표면에 흡착되어 입자의 표면 전하 세기를 높여주는 charge control agent(CCA)의 역할을 하며, AOT 이온에 의해 입자 표면에서 charge screening이 발생한다. AOT의 두 역할이 서로 경쟁하며 입자 표면에 전하 세기를 조절해 IPG/HC 내에서 입자의 분산 안정도를 결정한다. 비수계 분산매에 첨가된AOT의 농도는 용액의 유전율(ε)과 입자의 표면 전하 세기인 제타 포텐셜(ξ)에 영향을 주었고, 또 입자의 Bjjerum length (λB)와 Debye length(κ-1)에도 영향을 주었다. AOT농도가 다른 디스플레이 셀에 전압을 인가해 반사 파장을 측정했고, 이를 이용해 광결정 용액 내에서 입자들의 거동을 수식으로 파악했다. 광결정 전기영동 디스플레이 소자는 계면활성제인 AOT 영향 이외에도 콜로이드 입자크기, 입자 농도, 각도 의존성 등 다양한 요소가 미치는 영향에 대해 연구했으며, 투명디스플레이와 패턴 디스플레이같은 차세대 디스플레이로 광결정 전기영동 디스플레이의 응용 가능성 연구도 진행했다.
With increasing needs for high quality and low power consuming display, reflective display based on photonic crystal has been actively studied. Reflective photonic crystal display operates without back light unit (BLU) and color filter, but by means of structural color of photonic crystal. So it has...
With increasing needs for high quality and low power consuming display, reflective display based on photonic crystal has been actively studied. Reflective photonic crystal display operates without back light unit (BLU) and color filter, but by means of structural color of photonic crystal. So it has received larger attention than LCD(Liquid crystal display) or LED(Light emitting diode) display and can be applied to the next generation display like flexible display or transparent display. The photonic crystal follows Bragg’s law in which the increase in unit distance between particles makes reflective wavelength long(red shift) or the decrease in that distance shortens reflective wavelength (blue shift). The photonic crystal display utilizes such phenomenon by controlling particle distance via voltage bias. It can display bright color at outside or under any lights and can make bare eyes feel less fatigue because eyes receive indirect light as we read books. So, many photonic crystal displays have been developed to the E-paper, electronic board and etc.. In this study, we synthesized charged organic colloids by emulsion polymerization and engineered the particles to form the photonic crystal. Then, we fabricated full-color electrophoretic display device using the photonic crystal solution in which the colloidal particles are dispersed in solvent. To overcome the problems in aqueous solvent, non-aqueous medium having low dielectric constant(ε≈2) was used. The surfactant, Aerosol-OT(AOT), was also used to stabilize the particle dispersion free from the aggregation. AOT in non-aqueous solvent also functions as a charge control agent (CCA) that generates the charges on the particle surface through adsorption. Variation of AOT concentration in non-aqueous solution affects the zeta potential(ξ) of particle and also the changes in reflective wavelength, and we theoretically studied such effects. We checked many factors that influence on the operation of the photonic crystal display; particle size, particle concentration, angular dependence, response time and so on. Moreover, we utilized the photonic crystal display as a transparent display and a patterned display.
With increasing needs for high quality and low power consuming display, reflective display based on photonic crystal has been actively studied. Reflective photonic crystal display operates without back light unit (BLU) and color filter, but by means of structural color of photonic crystal. So it has received larger attention than LCD(Liquid crystal display) or LED(Light emitting diode) display and can be applied to the next generation display like flexible display or transparent display. The photonic crystal follows Bragg’s law in which the increase in unit distance between particles makes reflective wavelength long(red shift) or the decrease in that distance shortens reflective wavelength (blue shift). The photonic crystal display utilizes such phenomenon by controlling particle distance via voltage bias. It can display bright color at outside or under any lights and can make bare eyes feel less fatigue because eyes receive indirect light as we read books. So, many photonic crystal displays have been developed to the E-paper, electronic board and etc.. In this study, we synthesized charged organic colloids by emulsion polymerization and engineered the particles to form the photonic crystal. Then, we fabricated full-color electrophoretic display device using the photonic crystal solution in which the colloidal particles are dispersed in solvent. To overcome the problems in aqueous solvent, non-aqueous medium having low dielectric constant(ε≈2) was used. The surfactant, Aerosol-OT(AOT), was also used to stabilize the particle dispersion free from the aggregation. AOT in non-aqueous solvent also functions as a charge control agent (CCA) that generates the charges on the particle surface through adsorption. Variation of AOT concentration in non-aqueous solution affects the zeta potential(ξ) of particle and also the changes in reflective wavelength, and we theoretically studied such effects. We checked many factors that influence on the operation of the photonic crystal display; particle size, particle concentration, angular dependence, response time and so on. Moreover, we utilized the photonic crystal display as a transparent display and a patterned display.
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