전자종이

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전자종이 디스플레이

전자종이(電子-)는 종이에 일반적인 잉크의 특징을 적용한 디스플레이 기술이다. 이페이퍼 (e-paper)라고도 한다. 화소가 빛나도록 백라이트를 사용하는 전통적인 평판 디스플레이와 다르게, 전자종이는 일반적인 종이처럼 반사광을 사용한다. 그래서 그림이 변경된 이후에, 글자와 그림은 전기 소모없이 디스플레이할 수 있다. 또한, 전자종이는 평판 디스플레이와 다르게 접거나 휠 수 있다. 전자종이의 화소는 그림 안정이나 쌍안정하다. 그렇기 때문에, 각각의 화소는 추가적인 전력소모없이 유지될 수 있다. 전자종이는 컴퓨터 모니터의 제한을 극복하기 위해서 개발되었다. 전자종이는 액정 디스플레이보다 시야각이 넓기 때문에 취약한 각도에서 쉽게 글자를 읽을 수 있다. 전자종이는 매우 가벼우며, 내구성이 튼튼하고, 종이보다 덜 휘지만, 현존하는 가장 휠 수 있는 디스플레이 기술이다. 반면에 반사를 이용한 특성상 백라이트가 불가능하며, 반응속도가 느린 단점이 있다.

예상되는 미래 제품으로 많은 책을 디지털 문자로 저장하여, 한번에 한 페이지만 보여주는 전자책이 있다. 마찬가지로 전자잡지도 있다. 전자 포스터나 비슷한 전자 광고 디스플레이는 이미 공공장소나 상점에서 시연하고 있다. 전자종이는 디지털 종이로 혼동하지 말아야 한다.

기술[편집]

전자종이는 1970년대제록스팰러앨토 연구소가 처음으로 개발했다. 기리콘으로 불렀던, 최초의 전자종이는 20 마이크로미터에서 100 마이크로미터내외의 폴리에틸렌 구체로 구성되었다. 각각의 구체는 음전하 검정색 플라스틱면과 양전하 하얀색 플라스틱면으로 구성된다. (그래서 각 비드는 쌍극자이다.[1]) 구체는 투명한 실리콘 시트를 포함하고 있으며 기름의 거품으로 구체가 부유해서 자유롭게 순환할 수 있다. 각 전극에 양의 전압을 인가하면 흰면이나 검정면을 떠오르게 해서, 화소가 흰색이나 검정색을 나타냈 수 있게 된다.[2]

전기영동[편집]

전기영동 디스플레이의 원리

전기영동 디스플레이(electrophoretic display)는 전류를 흘렸을 때 양극이나 음극을 따라 움직이는 미세한 나노입자를 이용해 색과 글자, 그림 등을 표시해주는 기술을 응용한 디스플레이이다.[3]

전기영동 디스플레이의 가장 간단한 구현하는 방법은 약 1 마이크로미터 직경의 이산화타이타늄 입자를 기름에 분산시키는 것이다. 어두운 색소도 계면활성제와 입자가 전하를 취할 수 있도록 하는 전하작용제를 같이 기름에 추가한다. 이 혼합물은 2면에 나란히 배치하고, 전도성 판으로 10 ~ 100 마이크로미터의 간격으로 분리한다. 전압이 2면에 인가되면, 입자는 전기영동으로 반대 전하를 포함한 면으로 이동할 것이다. 입자가 디스플레이의 앞면으로 이동했을 경우에, 흰색을 보여주게 된다. 왜냐하면 빛은 고밀도 이산화티탄 입자에 의하여 볼 수 있도록 반사되기 때문이다. 입자가 디스플레이의 뒷면으로 이동했을 경우에, 검을색을 보여주게 된다. 왜냐하면 외부빛은 검은 색소에 흡수되기 때문이다. 만약 뒤전극이 작은 크기 (화소)로 분리되어 있다면, 그림은 흡수하거나 반사하는 구간의 패턴을 형성하는 디스플레이의 각 전극에 적합한 전압을 인가하여 형성할 수 있다.

쌍안정 LCD[편집]

쌍안정 액정 디스플레이 기술기반으로 전자종이 디스플레이를 제조하는 기업도 있다. 프랑스 기업 네몹틱은 “표면 앤커링 브레이킹” (surface anchoring breaking)이라는 독특한 원리로 (흑백 및 컬러) 쌍안정 네마틱 전자종이 디스플레이를 상용화 시켰다. 표면 앤커링 브레이킹 기술은 균일한 상태 (Uniform)와 꼬인 상태 (Twisted)를 지니는 바이넴 (BiNem) 기술을 사용한다. 바이넴 기술의 상태는 간단한 파형을 인가하여 변경할 수 있다. 한가지 상태가 결정되면, 추가 전력소모 없이 영원히 유지된다. 전기 파형이 인가되면 다른 상태로 변경된다. 이 파형은 분자를 앤커링이 파괴되는 끝에서 표면으로 끓어올린다. 그러면, 파형의 하강곡선의 모양에 따라서 분자는 균일한 상태가 되거나 꼬인 상태가 된다. 쌍안정 액정 디스플레이는 높은 반사율, 200 ppi로 향상된 해상도와 자연에 가까운 흰색을 제공한다.

다른 기술[편집]

전자종이는 콜레스테롤식 액정 디스플레이에 적용한 기술을 사용하여 제조할 수 있다. 어떤 연구소는 기존 전자종이 기판과 휠 수 있는 기판에에 유기 트랜지스터를 내장시킨 전자종이를 개발하고 있다.[4][5][6] 간단한 컬러 전자종이는 위에서 설명한 흑백 전자종이에 박막 컬러필터를 추가하여 구성한다.[7] 일반적으로 화소의 배열은 음극선관 모니터에서 사용된 방식과 동일하게 청록, 자홍, 노랑 3색으로 분리되어 있다. 상용으로 판매되는 전자종이는 기록을 명확하게 하는 CMYK 감산혼합 형식과 거의 비슷하다. 그래서, 컬러 전자종이는 다른 컬러 표시장치와 비슷하게 구동된다.

응용 제품[편집]

여러 기업은 동시에 전자종이와 전자잉크를 개발했다. 전자종이 기술이 동일한 기능을 제공하는 기업에서 사용되는 동안에, 명확한 기술적 장점을 지녔다. 그러나 전자종이 기술은 다음과 같은 도전과제에 직면했다:

  • 효과적인 봉제 방법
  • 봉제를 채우는 전자잉크나 활성물질
  • 잉크를 움직이게하는 전자회로

전자잉크는 휠 수 있는 기판이나 단단한 기판에 적용할 수 있다. 플렉서블 디스플레이의 경우에, 매우 얇은 플라스틱같이 기판은 상당한 내마모성을 지니면서 얇아야한다. 전자잉크의 봉제와 적용되는 기판의 방식은 회사에 따라서 각각 구별된다. 이런 공정은 복잡하기 때문에 조심스럽게 산업 비밀로 보호된다. 전자종이의 제조는 전통적인 액정 디스플레이 제조보다 덜 복잡하고 더 저렴해질 것 같다.

전자종이는 다양한 응용제품으로 접근할 수 있으며, 많은 기업이 이 분야에 기술을 개발하고 있다. 액정 디스플레이, 감전발색 디스플레이, 규슈 대학에치 스케치와 동일한 전자기기를 포함하는 다양한 기술은 전자종이에 적용되었다. 전자종이의 장점은 다른 어떤 디스플레이보다 낮은 전력소비, 휨성과 편안한 가독성이 있다. 전자잉크는 , 빌보드, 라벨이나 티셔츠같은 어떤 표면에도 인쇄할 수 있다. 전자잉크의 휨성은 전자 소자로 말 수 있는 디스플레이를 개발하는 것을 가능하게 할 것이다. 이상적인 전자종이 제품은 자체적으로 활자화될 수 있고 보통 종이로 제작되었더라도 읽을 수 있는 디지털 책이다. 그러나 현재는 다른 책의 글을 저장해서 디스플레이하도록 제작되었다. 다른 가능성을 지닌 사용은 일간 신문을 전자종이로 배포하는 것이다.

상용 제품[편집]

모토로라 F3는 액정 디스플레이대신에 전자종이 디스플레이를 채택했다.

디지털 교과서[편집]

  • 2007년 1월에, 전자종이의 네덜란드 전문기관마스트리흐트중학교에서 디지털 교과서로 전자종이를 사용하기 시작했다. 중학생은 매일 무거운 책을 가방에 넣어서 등교할 필요가 없게 되었고 (인쇄나 계획서 없이 수업을 진행하여) 가격을 떨어뜨렸다. 이 계획에 대한 더 많은 정보는 네덜란드 웹사이트에서 확인할 수 있다.

전자책[편집]

신문[편집]

  • 2006년 2월에, 플라망어 일간신문 De Tijid는 제한된 시장 연구로 선택된 응모자에게 아이렉스 일리어드의 초기 시제품으로 신문을 배포했다. 이것은 전자종이를 신문으로 사용한 최초로 기록이 되었다.
  • 2007년 9월에, 프랑스어 일간신문 Les Echos는 예약구독자에게 제공할 전자종이기반 신문의 공식 출범을 발표했다. 1년 정기구독권과 전자종이 장치, 두가지 제공이 가능하다. 이 제공의 흥미로운점은 (가낵사가 Les Echos에 적용시킨) 가벼운 (176g) 전자종이 장치나 아이렉스 일리어드의 선택이다. 두가지 다른 처리 플랫폼은 매일 읽을 수 있는 정보를 가낵사가 새롭게 개발된 GPP 전자잉프 플랫폼과 Les Echos가 내부에서 개발한 플랫폼에 전달하여 사용한다.

스마트카드 디스플레이[편집]

  • 플렉서블 디스플레이 카드는 인터넷 뱅킹에서 사기거래를 줄이는 1회용 암호를 생성하는 카드집 결재가 가능하다. 전자종이는 데이터 보안용으로 현존하는 전자 열쇠 토큰 대신에 평평하고 얇게 제공될 수 있다. 디스플레이가 내장된 세계 첫 번째 ISO 호환 스마트 카드는 시픽스 이머징 사의 전자종이를 사용하여 스마트디스플레이어가 개발했다.

휴대전화 디스플레이[편집]

  • 모토로라의 저가폰인 모토로라 F3은 흑백 전자종이 화면을 채택했다.

참조[편집]

  1. Crowley, J. M.; Sheridon, N. K.; Romano, L. "Dipole moments of gyricon balls" Journal of Electrostatics 2002, 55, (3-4), 247.
  2. Paper goes electric, 뉴사이언티스트, 1999년
  3. 김승룡. "[알아봅시다] 전기영동(EPD) 전자종이 디스플레이", 《디지털타임즈》, 2009년 6월 24일 작성. 2010년 10월 7일 확인.
  4. Huitema, H. E. A.; Gelinck, G. H.; van der Putten, J. B. P. H.; Kuijk, K. E.; Hart, C. M.; Cantatore, E.; Herwig, P. T.; van Breemen, A. J. J. M.; de Leeuw, D. M. "Plastic transistors in active-matrix displays" Nature 2001, 414, (6864), 599.
  5. Gelinck, G. H. et al. "Flexible active-matrix displays and shift registers based on solution-processed organic transistors" Nature Materials 2004, 3, (2), 106-110.
  6. Andersson, P.; Nilsson, D.; Svensson, P. O.; Chen, M.; Malmström, A.; Remonen, T.; Kugler, T.; Berggren, M. "Active Matrix Displays Based on All-Organic Electrochemical Smart Pixels Printed on Paper" Adv Mater 2002, 14, (20), 1460-1464.
  7. Read all about it, 뉴사이언티스트

같이 보기[편집]

읽을 거리[편집]

바깥 고리[편집]