JP2020024449A - 建築用途における使用のためのディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】建築用途における使用のためのディスプレイの提供。【解決手段】主として、建物の外面上での使用のために意図されるディスプレイが、耐候性筐体３１０、３４０と、筐体内に封入され、それを通して可視である双安定性電気光学媒体３２６と、耐候性筐体内に封入され、電気光学媒体を駆動するように配置される電極３２４、３３０と、耐候性筐体内に封入される電力生成手段と、耐候性筐体内に封入され、耐候性筐体の外側のソースからデータを無線で受信するように配置されるデータ受信手段と、データ受信手段からデータを受信し、電力生成手段から電力を受け取り、電極の電位を制御するように配置されているディスプレイ駆動手段とを備えている。【選択図】図３

Description

本願は、同時係属の米国出願第１４／９３４，６６２号（２０１５年１１月６日出願）および同時係属の米国出願第１５／１６５，７９５号（２０１６年５月２６日出願）に関連する。

本発明は、建築用途における使用のためのディスプレイに関し、そのようなディスプレイを組み込む建物および類似する構造に関する。

重量が軽い低電力双安定性ディスプレイの最近の発展は、審美的目的またはエネルギー吸収および反射の制御のいずれかのために、建物の外観の変更を可能にするための建物および類似する構造上でのそのようなディスプレイの使用の検討につながっている。しかしながら、大きい建物の外面の全体または相当な部分を覆い得るディスプレイを構築することは、多数の困難を伴う。建物が、長さにおいて数百または数千フィートである場合、その規模でディスプレイを単一要素として作製することは、ほぼ不可能であり、その規模の静的ディスプレイまたは作品を作製することでさえも、時間がかかり、高価であるので困難である。故に、そのような大きいディスプレイは、区分に分割され、ディスプレイの異なる区分間の協調を伴って組み立てられる必要がある。大きい（広告板サイズの）ＬＥＤディスプレイを構築することにおいて、大きい機械的フレーム上に組み立てられる必要があるより小さいディスプレイ区分を作製し、全体の広告板サイズのディスプレイを作成することが、公知であり、多くのワイヤが、広告板ディスプレイ区分の動作を協調させるために各ディスプレイ区分に接続される。大きいディスプレイを作成するこの方法は、厚く重いディスプレイをもたらし、それは、多数の長い一続きの電気配線を要求し、多くの電力を消費する。長さが数百または数千フィートで複数階建ての建物のような建築要素を覆い、英数字情報表示ではなくパターンが変化するコンテンツを示すために低分解能を要求するディスプレイのために、複雑かつ高価な電気および信号配線を要求せず、重く嵩張る構造部材を伴わずに建築物と統合されることができるより薄く軽量の構造を考案することが、有利であろう。本発明は、そのような構造を提供することを追求する。

故に、一側面では、本発明は、
耐候性筐体と、
耐候性筐体内に封入され、筐体を通して可視である双安定性電気光学媒体と、
耐候性筐体内に封入され、双安定性電気光学媒体に電場を印加するように配置されている少なくとも１つの電極と、
耐候性筐体内に封入されている電力生成手段と、
耐候性筐体内に封入され、耐候性筐体の外側のソースからデータを無線で受信するように配置されているデータ受信手段と、
データ受信手段からデータを受信し、電力生成手段から電力を受け取り、少なくとも１つの電極の電位を制御するように配置されているディスプレイ駆動手段と
を備えている、ディスプレイを提供する。

用語「耐候性」筐体は、筐体内の構成要素を筐体の外側の気候の影響から隔離する筐体のその従来の意味において本明細書で使用される。耐候性筐体は、少なくとも筐体に入射する雨および粉塵の影響からその内部構成要素を保護すべきである。ディスプレイが使用されるべき天候に応じて、耐候性筐体は、追加の性質を有し得、例えば、低温天候では、それは、筐体の外部上に存在する霜、雪、または氷の影響から内部構成要素を保護すべきである一方、砂嵐が起こりやすい天候では、耐候性筐体は、望ましくは、筐体の損傷による不明瞭な電気光学媒体の視認を回避するために、風に吹かれた砂の腐食作用に耐性があるべきである。

用語「双安定」および「双安定性」は、当分野におけるそれらの従来の意味で、少なくとも１つの光学性質が異なる第１および第２のディスプレイ状態を有するディスプレイ要素を備えているディスプレイであり、その第１または第２のディスプレイ状態のいずれかをとるように、有限持続時間のアドレスパルスを用いて、所与の要素が駆動されてから、アドレスパルスが終了した後、ディスプレイ要素の状態を変化させるために要求されるアドレスパルスの最小持続時間の少なくとも数倍、例えば、少なくとも４倍、その状態が持続するようなディスプレイを指すために、本明細書で使用される。米国特許第７，１７０，６７０号では、グレースケールが可能ないくつかの粒子ベースの電気泳動ディスプレイが、その極端な黒色および白色状態においてだけではなく、また、その中間グレー状態においても安定しており、いくつかの他のタイプの電気光学ディスプレイにおいても同様であることが示されている。このタイプのディスプレイは、適切には、双安定性ではなく、「多安定性」と呼ばれるが、便宜上、用語「双安定性」が、双安定性および多安定性ディスプレイの両方を対象とするために本明細書で使用され得る。

耐候性筐体の外面は、ディスプレイを建物の表面に取り付けることが可能な接着剤層を具備し得る。光起電力セルであり得る電力生成手段は、再充電可能バッテリ等の電力貯蔵手段を含み、暗闇の期間または電力生成手段がディスプレイの要件に対して十分な電力を生成していないときの他の時間中に、ディスプレイが継続して機能することを可能にし得る。

別の側面では、本発明は、ディスプレイシステムを具備する建物を提供し、ディスプレイシステムは、
複数のディスプレイであって、各々は、建物の表面上に配置され、各々は、双安定性電気光学媒体と、双安定性電気光学媒体に電場を印加するように配置されている少なくとも１つの電極と、電力生成手段と、データを無線で受信するように配置されるデータ受信手段と、データ受信手段からデータを受信し、電力生成手段から電力を受け取り、少なくとも１つの電極の電位を制御するように配置されているディスプレイ駆動手段とを備えている、複数のディスプレイと、
建物上にレンダリングされるべき画像を定義するデータを受信し、該画像をレンダリングするために必要な複数のディスプレイの各々の状態を決定し、画像をレンダリングするために必要な状態を採用するために、複数のディスプレイの各々にそのディスプレイに対して要求されるデータを伝送するように配置される制御手段と
を備えている。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
ディスプレイ（１００；２００；８００）であって、前記ディスプレイは、
筐体（３１２、３４６）と、
前記筐体（３１２、３４６）内に封入されている双安定性電気光学媒体（３２６）であって、前記双安定性電気光学媒体は、前記筐体（３１２、３４６）を通して可視である、双安定性電気光学媒体と、
前記筐体（３１２、３４６）内に封入されている少なくとも１つの電極（３２４、３３０）であって、前記少なくとも１つの電極は、前記双安定性電気光学媒体（３２６）に電場を印加するように配置されている、少なくとも１つの電極と
を備え、
前記ディスプレイ（１００；２００；８００）は、前記筐体（３１２、３４６）が耐候性であり、前記ディスプレイ（１００；２００；８００）は、
前記耐候性筐体（３１２、３４６）内に封入されている電力生成手段（５０４；８３２、８３４）と、
前記耐候性筐体（３１２、３４６）内に封入されているデータ受信手段（５０８）であって、前記データ受信手段は、前記耐候性筐体（３１２、３４６）の外側のソースからデータを無線で受信するように配置されている、データ受信手段と、
前記データ受信手段（５０８）からデータを受信し、前記電力生成手段（５０４）から電力を受け取り、前記少なくとも１つの電極（３２４、３３０）の電位を制御するように配置されている、ディスプレイ駆動手段（５１０）と
をさらに備えている点において特徴付けられる、ディスプレイ。
（項目２）
前記耐候性筐体（３１２、３４６）の外面は、前記ディスプレイを建物の表面に取り付けることが可能な接着剤層（６０２、６０４）を提供されている、項目１に記載のディスプレイ。
（項目３）
前記耐候性筐体（３１２、３４６）は、その中に封入されている構成要素に密接に形状適応し、それによって、約５ｍｍを上回るいかなる空隙も、前記耐候性筐体（３１２、３４６）と前記構成要素との間に存在しない、項目１に記載のディスプレイ。
（項目４）
前記耐候性筐体（３１２、３４６）は、その中に封入されている前記構成要素に密接に形状適応し、それによって、約１ｍｍを上回るいかなる空隙も、前記耐候性筐体（３１２、３４６）と前記構成要素との間に存在しない、項目３に記載のディスプレイ。
（項目５）
前記耐候性筐体は、前記電気光学媒体（８２６）および前記電力生成手段（８３２、８３４）を封入する主要区分を有し、前記主要区分は、複数の電気接触パッド（８４２、８４２、８４４、８４６）を露出する少なくとも１つの開口を有し、前記ディスプレイは、前記少なくとも１つの開口を覆う少なくとも１つの回路基板（８４８）をさらに備え、前記回路は、耐候性材料で覆われ、前記耐候性材料は、前記耐候性材料が前記主要区分内の少なくとも１つの開口をシールするように前記主要区分に延びている、項目１に記載のディスプレイ。
（項目６）
電力貯蔵手段（５０６）をさらに備え、前記電力貯蔵手段は、前記電力生成手段（５０４）が前記ディスプレイの要件に対して十分な電力を生成していないとき、前記ディスプレイが継続して機能することを可能にする、項目１に記載のディスプレイ。
（項目７）
前記電力貯蔵手段（５０６）は、超コンデンサを備えている、項目６に記載のディスプレイ。
（項目８）
前記双安定性電気光学媒体（３２６）は、複数の荷電粒子を備えている電気泳動媒体を備え、前記複数の荷電粒子は、流体中に分散させられ、前記少なくとも１つの電極が前記電気泳動媒体に電場を印加すると、前記流体を通して移動することが可能である、項目１に記載のディスプレイ。
（項目９）
前記電気泳動媒体（３２６）は、カプセル化、マイクロセル、またはポリマー分散電気泳動媒体である、項目８に記載のディスプレイ。
（項目１０）
前記双安定性電気光学媒体は、回転２色部材、エレクトロクロミック、またはエレクトロウェッティング媒体である、項目１に記載のディスプレイ。
（項目１１）
ディスプレイシステムを具備する建物であって、前記ディスプレイシステムは、
複数のディスプレイ（１００；２００；８００）であって、前記複数のディスプレイの各々は、前記建物の表面上に配置されており、前記複数のディスプレイの各々は、双安定性電気光学媒体（３２６）と、前記双安定性電気光学媒体（３２６）に電場を印加するように配置されている少なくとも１つの電極（３２４、３３０）と、電力生成手段（５０４）と、データを無線で受信するように配置されているデータ受信手段（５０８）と、前記データ受信手段（５０８）からデータを受信し、前記電力生成手段（５０４）から電力を受け取り、前記少なくとも１つの電極（３２４、３３０）の電位を制御するように配置されているディスプレイ駆動手段（５１０）とを備えている、複数のディスプレイと、
前記建物上にレンダリングされるべき画像を定義するデータを受信し、前記画像をレンダリングするために必要な前記複数のディスプレイの各々の状態を決定し、前記画像をレンダリングするために必要な前記状態を採用するために、前記複数のディスプレイの各々にそのディスプレイに対して要求されるデータを伝送するように配置されている制御手段と
を備えている点において特徴付けられる、建物。

付随の図面の図１は、本発明の第１のディスプレイの正面図である。 図２は、図１のものと類似する本発明の第２のディスプレイの正面図である。 図３は、図２に示されるディスプレイの一部を通した概略断面図である。 図４は、図３に示される前面保護シートを通した拡大断面図である。 図５は、図２に示されるディスプレイの電子機器部分の拡大正面図である。 図６は、ディスプレイを建物に取り付けるために使用される接着剤パッドを図示する、図１に示されるディスプレイの概略背面図である。 図７Ａ−７Ｃは、本発明のディスプレイシステムにおいて個々のディスプレイにデータを伝達するために使用され得る３つのネットワーク配置の概略図示である。 図８は、２部分耐候性エンベロープを使用する本発明のディスプレイの一部の正面図である。

上で示されるように、本発明は、建物の外観の変更を可能にするために、建物の外面に取り付けられることが可能なディスプレイを提供する。（本発明のディスプレイシステムは、加えて、建物の内面上にディスプレイを含み得、例えば、立体駐車場において使用されるとき、ディスプレイシステムは、可変交通標識を提供するために、駐車場の内面上にディスプレイを含み得る。）
本発明のディスプレイおよびシステムは、主として、排他的ではないが、電気泳動媒体との使用のために意図される。電気泳動媒体は、前述の問題の多くに対処する非常に大きいディスプレイの構築を可能にし、極端に大きいサイズの建築用ディスプレイに対して非常に好適なアーキテクチャを可能にするいくつかの独特かつ有益な特徴を提供する。電気泳動媒体の双安定性は、低電力動作を可能にし、電気コンセントへの有線接続の必要性を排除する。ディスプレイの双安定性および結果として生じる画像持続は、ディスプレイの電力消費を低くすることができるので、ディスプレイは、ディスプレイ媒体の更新レートおよびディスプレイの光学活性部分に対するソーラーセルまたはＲＦ収集アンテナの面積比に応じて、ソーラーセル等の再生可能電力回収または無線周波数（ＲＦ）回収によって給電されることができる。ソーラーセルは、ディスプレイの光学不活性エリアである可能性が高く、所望される更新レートを考慮して可能な限り小さくすべきである。１０秒毎に１回以下の画像更新に限定される更新のために、ソーラーセルは、電気泳動媒体面積の５％以下、または約２０：１の光学活性媒体対ソーラーパネル比であり得る。電力回収のためにディスプレイのエリア全体を利用し得るＵＶおよびＩＲを回収する可視透明ソーラーセルを作製するためのいくつかの新しい技術が存在するが、それらは、まだ商業用ではない。

電気泳動ディスプレイの別の利点は、それらが薄い可撓性の基板上に構築されることができることである。薄いプラスチック基板上にディスプレイを構築する能力は、媒体も、発光ダイオード（ＬＥＤ）または液晶（ＬＣＤ）と比較して非常に薄く軽量にされ得ることを意味し、電気泳動媒体は、可撓性かつ形状適応性にされることさえできる。媒体が薄く軽量にされ得るので、それは、単純な構造接着剤を用いて建物正面に直接適用されることができ、個々のディスプレイをより大きいディスプレイシステムに構築するために、重い機械的構造またはフレームを必要としない。ディスプレイシステムのための制御信号が、無線通信、例えば、ｗｉ−ｆｉを使用して個々のディスプレイ（以降では、「タイル」と称される）に伝達される場合、各タイルは、他のタイルへのワイヤまたは他の接続に関するいずれの必要性もなく、完全に自律的様式で機能することができる。タイルが接着される構造材料に応じて、無線接続のための送信機の選択が、重要であり得る。例えば、建物材料が、金属補強ロッド（「鉄筋」）を伴うコンクリートである場合、（図７に図示されるような）特殊な半球形アンテナが、大量の鉄筋へのタイルの近接にかかわらず、無線通信が正しく機能するために必要であり得る。無線通信の使用は、いかなる浸透も全く伴わない完全にシールされた耐風雨性エンベロープを可能にする。これは、ディスプレイ媒体または制御電子機器のいずれかの中への水の浸透を最小化するために、非常に重要である。

耐候性筐体が、その中の構成要素に密接に形状適応し、それによって、約５ｍｍを上回るいかなる空隙も、望ましくは、約１ｍｍを上回るいかなる空隙も、耐候性筐体とその内容物との間に存在しないことが非常に望ましい。その内容物に密接に形状適応しない耐候性筐体の区分は、機械的損傷をより受ける傾向にある。しかしながら、密接に形状適応する筐体を提供することは、ディスプレイ駆動手段および電力貯蔵手段（存在する場合）のためのベースとして典型的に使用されるプリント回路基板が、通常、ディスプレイの残りの構成要素よりも実質的に厚いという事実によって、複雑になる傾向にある。少なくともいくつかの場合、２つの区分における耐候性筐体を形成することが、有利であり、主要（比較的に薄い）区分が、ディスプレイおよび電力生成手段を格納し、典型的には、プリント回路基板の形態におけるより厚い区分が、少なくともディスプレイ駆動手段を格納する。そのような筐体の１つの形態では、図８に図示されるように、限定された数の露出された接点が、第１の区分上に提供され、第２の区分は、露出された接点と電気接触する導体を提供する。耐候性筐体の第２の区分は、露出された接点を覆い、プリント回路基板を（ポリマー材料を用いて覆い、それは、次いで、硬化させられ、硬質カバーを覆うという意味で）「ポッティング」する形態を有し得る。アンテナまたは類似するデータ受信デバイスが、タイルによるデータの受信を強化するために、ポッティング材料から突出し得る。

本発明のタイルは、光学活性エリア（すなわち、電気光学媒体が可視であるディスプレイの部分）のために多くの異なるサイズおよび形状を有することができ、２つの実施例が、ここで、図１−５を参照して説明されるであろう。図１は、正方形の光学活性エリア１０２と、光学活性エリア１０２の（図示されるような）下側縁に沿って配置される小さい光学不活性電子機器エリア１０４とを伴う第１のタイル（概して、１００と指定される）の正面図である。縁シールエリア１０６が、光学活性エリア１０２および電子機器エリア１０４の両方を包囲し、以下により詳細に説明されるように、縁シールエリア１０６において、前面および後面保護スタックが、互いにシールされ、したがって、タイルの他の構成要素を完全に包囲する耐候性封入体を形成する。

図２に示される第２のタイル２００は、その光学活性エリア２０２が正方形ではなく平行四辺形の形態を有し、その電子機器エリア２０４がより大きく、光学活性エリア２０２の（図示されるような）上側縁に提供されることを除いて、概して、図１に示されるものと類似する。再び、縁シールエリア２０６が、光学活性エリア２０２および電子機器エリア２０４の両方を包囲し、タイルの他の構成要素を完全に包囲する耐候性封入体を形成する。

タイル１００および２００の全体的構造は、図３から最も容易に理解され、これは、タイル２００の光学活性エリア２０２の中心部分を通した概略断面図を示し、タイル１００は、同じ一連の層を備えている。図３に示されるように、各タイルは、以下の３つの主要な一連の層（「スタック」）を備えている。
１．） 視認側または前面保護スタック（概して、３１０と指定される）であり、以下を備えている。
ａ．雨または水浸からタイルの内部構成要素を保護するための透明視認側耐風雨性層３１２
ｂ．ＵＶおよび水分障壁層への耐風雨性層３１２の積層のための透明接着剤層３１４
ｃ．透明視認側紫外線（ＵＶ）および水蒸気障壁層３１６
ｄ．以下に説明される電気泳動媒体スタックへの障壁層３１６の積層のための透明接着剤３１８
２．） 電気泳動媒体スタック（概して、３２０と指定される）であり、以下を備えている。
ａ．透明前面基板３２２
ｂ．透明前面電極３２４
ｃ．カプセル化電気泳動媒体として図示される固体電気光学材料の層３２６
ｄ．積層接着剤の層３２８
ｅ．タイルの意図される使用に応じて透明であることも、透明でないこともあるバックプレーンもしくは後面電極３３０
ｆ．後面透明基板３３２
３．） バックプレーン側または後面保護スタック（概して、３４０と指定される）であり、以下を備えている。
ａ．電気泳動媒体スタック３２０に後面保護スタック３４０を取り付けるための接着剤層３４２
ｂ．水蒸気障壁層３４４
ｃ．雨または水浸からタイルを保護するための耐風雨性フィルム３４６
タイルはさらに、建物正面または他の構造的特徴にタイルを取り付けるために使用される接着剤区分３５０を備え、この接着剤区分３５０は、図６を参照して以下により詳細に説明されるであろう。

本発明のタイルの好ましい実施形態では、図３に示される種々の層の詳細は、以下の通りである。電気泳動媒体スタック３２０よりもサイズが大きい前面保護スタック３１０は、縁シールエリア２０６（図２）を提供するために、後面保護スタックと組み合わせて、挟まれた縁シールの形成を可能にする。図２および３に示されるタイル２００では、前面保護スタック３１０は、電気泳動媒体スタック３２０および電子機器エリア２０４の両方の周辺を１ｃｍ越えて延び、図１においても同様である。代替実施形態では、耐風雨性層３１２およびその関連付けられる接着剤層３１４は、障壁層３１６の縁を越えて延び、障壁層３１６自体は、電気泳動媒体スタック３２０の縁を越えて延び、したがって、前面および後面耐風雨性フィルム３１２および３４６間の第１の挟まれた縁シールならびに前面および後面障壁フィルム３１６および３４４間の第２の挟まれたシールの形成を可能にする。

この好ましい実施形態では、前面耐風雨性層３１２は、５０μのポリ（エチレンテトラフルオロエチレン）（ＥＴＦＥ）のフィルムであり、（接着剤層３１４に面する）フィルムの一方の表面は、接着促進処理を提供される。そのようなＥＴＦＥは、例えば、Ｓｔ．Ｇｏｂａｉｎから商業的に利用可能である。接着剤層３１４は、感圧接着剤（ＰＳＡ）、例えば、３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからの８１７１ＯＣＡである。この材料は、高透明性であり、室温において積層されることができる。代替として、ホットメルト接着剤、例えば、Ｂｅｍｉｓ ＥＶＡが、使用されることができ、ホットメルト接着剤は、ＰＳＡよりもわずかにコストが低い傾向があるが、積層のためにより高い温度を要求する。

前面障壁層３１６は、それ自体が多層スタックであり、その概略断面図が、図４に示される。その図に示されるように、障壁層３１６は、接着剤層３１４から順番に、前面ＵＶ障壁ポリ（エチレンテレフタラート）（ＰＥＴ）フィルム４０２と、光学透明接着剤の層４０４と、スパッタリング障壁層４０６、典型的には、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）と、後面ＵＶ障壁ＰＥＴフィルム４０８とを備えている。代替として、種々の多層専用材料、例えば、Ｋｏｎｉｃａ Ｍｉｎｏｌｔａ ＫＭＢＤ０７−０７または３Ｍ Ｕｌｔｒａｂａｒｒｉｅｒが、使用され得る。別の代替は、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）の単一層である。接着剤層３１８は、接着剤層３１４における使用のためにすでに説明された材料のいずれかを使用し得る。

前面基板３２２および前面電極３２４の両方は、５ミル（１２７μｍ）のＩＴＯコーティングされたＰＥＴフィルムから形成され、他の厚さのＰＥＴおよび場合によっては他のポリマーも、使用されることができる。ＩＴＯ層は、典型的には、約５，０００オーム／平方の導電率を有するが、より低いおよびより高い導電率も、使用されることができる。低すぎる導電率は、導電率の連続性および信頼性の問題につながる傾向がある一方、高すぎる導電率（すなわち、厚すぎるＩＴＯ層）は、ＩＴＯ層における過剰な光損失をもたらす。ＰＥＤＯＴ、ＣＮＴ、グラフェン、およびナノワイヤ等の他の透明導体が、ＩＴＯ前面電極と置き換えられ得る。電気泳動層３２６は、以下に言及されるＥ Ｉｎｋ特許および出願に説明される電気泳動媒体のいずれかであり得る。接着剤層３３０は、本質的に米国特許第８，４４６，６６４号に説明されるように、電気性質を制御するためにイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェートドーパントを用いてドープされたカスタムポリウレタンラテックス接着剤である。後面電極３３０および後面基板３３２は、前面基板３２２および前面電極３２４と同一のＰＥＴ／ＩＴＯフィルムから形成されることができ、代替として、後面電極３３０は、全ディスプレイエリアを覆う単一ピクセルが要求される場合、印刷された炭素導体であるか、または別の低コストの透明もしくは不透明導体であり得る。

接着剤層３４２は、接着剤層３１４および３１８における使用に関してすでに説明された材料のいずれかを使用し得る。接着剤層３４２が、タイルの視認面（前面耐風雨性層３１２の表面）から見ると、光学活性層の後方にあるので、接着剤層３１４は、電気光学層３２６が反射タイプである場合、透明である必要はない。実際の実践では、図３に示される障壁層３４４および耐風雨性層３４６の機能の両方は、５０μｍの金属化ＰＥＴ障壁材料の形態における単一の商業用フィルム、例えば、Ｎｉｔｔｏ Ｄｅｎｋｏによって作製されるものによって処理されることができる。このフィルムは、不透明であるが、これは、電気光学層３２６が反射性であり、層３４４および３４６が電気光学層の後方に位置するという条件で許容可能である。代替として、多くの商業用フルオロポリマーフィルムが、使用されることができる。

図５は、図２に示されるタイル２００の電子機器エリア２０４の拡大正面図である。電子機器エリア２０４は、単一のプリント回路基板（ＰＣＢ）５０２上に形成され、代替として、複数のＰＣＢが、空間的または信号品質考慮事項のために使用され得る。電子機器の全ての要素は、耐風雨性層３１２および３４６（図３）によって完全に封入される。図５に示されるように、ソーラー（光起電力）セル５０４、エネルギー貯蔵デバイス５０６、無線データ受信機および送信機５０８、ならびにディスプレイドライバ／電荷ポンプ５１０が、ＰＣＢ５０２上に搭載される。

ソーラーセル５０４は、好ましくは、Ｐｏｗｅｒ Ｆｉｌｍ ＭＰ３−３７ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ａ−Ｓｉセル等の可撓性ソーラーセルであり、それは、低光条件において高効率を与える。多数の他のサイズおよび形状のソーラーセルが、タイルのサイズおよび形状に応じて使用されることができる。可撓性ソーラーセルを選定することは、電子機器パッケージを含め、タイルが可撓性であることも可能にする。可撓性のものに加えて、選定できる多くの商業用ソーラー選択肢が存在する。代替として、ＲＦ回収等の他の電力回収選択肢も、使用されることができる。

エネルギー貯蔵デバイス５０６は、高エネルギー密度、高温性能、および（例えば）１０年の最低寿命の必要性に照らして、困難な設計考慮事項をもたらす。選択肢は、一次バッテリ、再充電可能バッテリ、および超コンデンサを含み、超コンデンサが、概して、性質のバランスがとれている。超コンデンサは、電力回収のために最も低いエネルギーの選択肢であるが、ソーラーセルと結合される２〜５ファラドの超コンデンサは、典型的には、１晩のタイルの電力要求を満たすために十分な電力を提供するであろう。超コンデンサ選択肢は、最良の高温性能を有し、全ての選択肢で最多の充電および放電サイクルが可能である。超コンデンサおよびソーラーセルの組み合わせは、潜在的に無期限の作業寿命を提供する。ソーラーセルおよび超コンデンサの組み合わせが、特定の場所における動作のために十分な電力を提供することが不可能である場合、再充電可能バッテリが、代用され得る。リチウムイオンバッテリ等の高エネルギー密度を伴う再充電可能バッテリは、高温において危険であり得る。一次セルバッテリは、タイルに給電できるが、タイルの作業寿命を必然的に限定する。

データ送信機／受信機５０８は、ソーラーセル５０２から利用可能な電力バジェット内で動作するために低電力でなければならない。多くの商業用送受信機、例えば、Ｌｉｎｅａｒ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙからのＤｕｓｔ Ｎｅｔｗｏｒｋｓによる２．４ＧＨｚ Ｓｙｓｔｅｍ−Ｏｎ−Ｃｈｉｐ送受信機が、使用されることができる。送受信機のＬＴＣ５８００系が、低伝送／受信電力およびメッシュネットワークトポロジを実装するその能力のために使用された。Ｎｏｒｄｉｃ ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒからのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギーチップセット（ｎＲＦ５１８２２）等の他の技術選択肢も、低電力メッシュ送受信機のために存在する。

ディスプレイドライバ／電荷ポンプ５１０は、例えば、統合された電荷ポンプを伴うＵｌｔｒａｃｈｉｐ ＵＣ８１１１，９６セグメントドライバであり得る。このチップは、±１５Ｖおよび０Ｖを生成することができる。商業的に利用可能であり、電気泳動および類似する媒体を駆動することが可能であることが公知である、多くの代替ドライバチップが存在する。別の代替は、１０段の個別的な電荷ポンプであるが、この選択肢は、高価な傾向がある。

図６は、図１に示されるタイル１００と類似するタイルの背面図であり、図３に示される接着剤区分３５０と類似する接着剤区分を図示する。図６に示されるように、２つの別個の接着剤エリアが、タイルの後面上に存在する。タイルの周辺の周囲に延びている２インチ（５１ｍｍ）の縁取り６０２が、ブチルゴム製テープ製品であるＢＩＴＥ Ｍａｓｔｏｓｐｌｉｃｅと呼ばれるＰＳＡ構造接着剤から形成される。本テープは、タイルの後面の周囲に接着剤の外周を作成するために使用され、室温において最小限の圧力を用いてコンクリートおよび他の建物材料に直ちに良好に接着する。接着剤の中心エリア６０４は、Ｓｉｋａｆｌｅｘ １１ＦＣから形成され、それは、非常に高い接着強度まで硬化するが、直ちに自己支持せず、確実に自己支持するように十分に硬化するために３０〜６０分かかる分注液体構造接着剤である。接着剤のこの組み合わせは、６０２におけるＰＳＡ接着剤が直ちに粘着し、それ自身、タイルの重量を支持するために十分に強力であり得るが、６０４における接着剤は、硬化させられると、はるかに強力であり、タイルのより強力な取り付きをもたらすためである。しかしながら、いくつかの場合、液体構造接着剤の接着は、非常に強力であり得るので、構造接着剤が硬化した後にタイルの除去が試行される場合、タイルが取り付けられる表面への深刻な損傷が、もたらされ得る。したがって、少なくともいくつかの場合、液体接着剤を省略し、接着剤テープの追加のエリアを提供し、タイルを建物または他の構造に取り付けることが、望ましくあり得る。

タイルが接着される構造材料に応じて、無線アンテナのための送信機の選択も、重要となる。例えば、建物材料が鉄筋を伴うコンクリートである場合、特殊な半球形アンテナが、鉄筋の全てが近接近した状態で適切に機能するために必要であり得る。好適なアンテナ、例えば、Ｔａｏｐｌａｓ ｏｆ Ｅｎｎｉｓｃｏｒｔｈｙ（Ｃｏｕｎｔｙ Ｗｅｘｆｏｒｄ，Ｉｒｅｌａｎｄ）によって製造されるＴａｏｇｌａｓ Ｍｏｄｅｌ ＳＷＬＰ−１２アンテナ（本アンテナに関する仕様が、ｈｔｔｐｓ：／／ｔａｏｇｌａｓ．ｃｏｍ／ｉｍａｇｅｓ／ｐｒｏｄｕｃｔ＿ｉｍａｇｅｓ／ｏｒｉｇｉｎａｌ＿ｉｍａｇｅｓ／−ＳＷＬＰ．２４５０．１２．４．Ｂ．０２％２０ＳＭＤ％２０２．４％２０ＧＨｚ％２０Ｐａｔｃｈ％２０Ａｎｔｅｎｎａ％２０１４０１１０．ｐｄｆ．において見出され得る）が、商業的に利用可能である。そのようなアンテナは、典型的には、放射が略半球形パターンにおいて放出されるようにするために、金属バックプレーンを使用し、したがって、建物構造内に存在する金属による信号の過剰な吸収を回避する。

本発明のディスプレイシステムは、典型的には、建物上にレンダリングされるべき画像を定義するデータを受信するように配置される１つの中央ユニットまたはコーディネータを使用し、これは、単純に、表示されるべき複数の画像および画像が表示されるべき時間を記憶することから成ることを含み得る。コーディネータは、表示されるべき画像をレンダリングするために必要な複数のディスプレイの各々の状態を決定し、画像をレンダリングするために必要な状態を採用するために、タイルの各々にそのディスプレイに対して要求されるデータを伝送する。典型的には、必要なデータの転送は、ネットワーキングまたはインターネット技術に精通する人によく知られているであろう様式でもたらされ、コーディネータは、一連の情報パッケージを伝送し、各パッケージは、それが意図されるタイルを識別するアドレス部分と、そのタイル上に表示されるべき画像を規定するデータ部分とを含む。各タイルは、全てのパッケージを「リッスン」するが、それ自身のアドレスを持つパッケージのみに応答して作用する。（以下に説明されるクラスタツリーおよびメッシュトポロジの場合、いくつかのタイルが、他の「切り替え」タイルを介してのみコーディネータと通信し、各切り替えタイルは、当然ながら、それ自身のデータのみではなく、それを通してそれらのデータを受信する全てのタイルのものも受信しなければならない。）各パッケージのアドレス部分は、特定のタイルのシリアル番号または類似する一意の識別子であり得、これは、交換されるタイルおよび新しいタイルのシリアル番号等をコーディネータにアドバイスすることのみが必要であるので、損傷、破壊、または誤動作しているタイルの比較的に容易な交換を可能にする。

図７Ａ−７Ｃに図示されるように、スター、メッシュ、およびクラスタツリー等の異なる形式のネットワークトポロジが存在することができる。メッシュネットワークトポロジが、概して、提供される高い信頼性に起因して好ましい。各送信機は、その受信機に接続するための複数の経路を有することができる。前述のＬＴＣ５８００系は、タイミング同期に起因して、低電力消費およびメッシュネットワークトポロジの両方が可能である。これは、各送信機が、規定されたタイムスロットにおいてデータを送信し、残りの時間に低電力またはスリープモードで起動することを可能にする。タイミング正確度は、同期させられたイベント管理にも関連する。特に、低周波数帯域幅が利用可能である場合であっても、集約的更新を起こさせるために、更新イベントが、複数の送受信機を用いて事前スケジューリングされることができる。典型的には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギーが、スターネットワークトポロジにおいて動作されるが、「Ｗｉｒｅｐａｓ」からのネットワーキングファームウェアを起動している場合、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギーチップセットは、低電力消費のために同期させられたスリープを伴ってメッシュトポロジにおいて起動することができる。さらに、Ｔｅｘａｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓからのＣＣ２５３０チップセットを含む、いくつかのハードウェアプラットフォーム上で起動され得る「ＣｏｎＴｉｋｉ」と呼ばれる「モノのインターネット」（ＩｏＴ）オープンソースアプリケーションも存在する。このネットワーキングの一式は、複数の形式のタイミング同期を可能にし、協調されたスリープ時間を通して低電力メッシュネットワーキングを可能にする。

図８は、２部分耐候性エンベロープを使用する本発明のディスプレイ（概して、８００と指定される）の一部の正面図であり、図８に示されるディスプレイの部分は、図２の最上部部分に対応するが、図２に対して反転されている。ディスプレイ８００の主要部分は、図３に示されるものと類似する構造を有し、上側および下側電極（図示せず）を提供される電気泳動層８２６を備えている。２つの上側接触パッド８２８が、上側電極と接触し、２つの下側接触パッド８３０が、下側電極と接触する。２つの光起電力アレイ８３２、８３４が、ディスプレイの電力生成手段を形成する。ディスプレイの前述の構成要素の全ては、図３に示されるものと類似する前面および後面保護スタックによって形成され、縁シール８０６を形成するように接合される第１の耐候性エンベロープ内にシールされる。しかしながら、前面保護スタックは、ディスプレイ８００の１つの縁に近接して４つの別個の接触パッド８４０、８４２、８４４、および８４６を露出する開口を提供される。図式的に示されるように、２つの光起電力アレイ８３２、８３４は、接触パッド８４０および８４２に接続され、２つの上側接触パッド８２８は、接触パッド８４４に接続され、２つの下側接触パッド８３０は、接触パッド８４６に接続される。

プリント回路基板８４８（図８にのみ図式的に示される）が、制御回路および超コンデンサ（いずれも図示せず）を有し、接触パッド８４０、８４２、８４４、および８４６を覆う。ＰＣＢ ８４８の下面上の接点（図示せず）が、接触パッド８４０、８４２、８４４、および８４６と電気接触する。ＰＣＢ ８４８は、硬化樹脂を使用してポッティングされ、それは、前面保護スタックの前面と接触するように延び、したがって、ＰＣＢ ８４８の周囲に耐候性封入体を形成し、接触パッド８４０、８４２、８４４、および８４６に隣接する開口をシールする。アンテナ８５０（図８にのみ図式的に示される）が、ポッティング材料を通して延び、制御センタ（図示せず）からのデータの妨げのない受信を可能にする。

本発明のディスプレイおよびディスプレイシステムは、主に電気泳動電気光学媒体に関して上で説明された。複数の荷電粒子が電場の影響下で流体を通して移動する粒子ベースの電気泳動ディスプレイが、長年にわたる集中的な研究および開発の対象とされてきた。電気泳動ディスプレイは、液晶ディスプレイと比較されたとき、良好な輝度およびコントラスト、広視野角、状態双安定、ならびに低電力消費の属性を有することができる。それにもかかわらず、これらのディスプレイの長期の画像品質に伴う問題は、その広範な利用を妨げている。例えば、電気泳動ディスプレイを構成する粒子は、沈降する傾向があり、これらのディスプレイの不十分な運用寿命をもたらす。

上で留意されるように、電気泳動媒体は、流体の存在を要求する。殆どの従来技術の電気泳動媒体では、この流体は、液体であるが、電気泳動媒体は、ガス状流体を使用して生産されることもできる（例えば、Ｋｉｔａｍｕｒａ，Ｔ．，他による「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｏｎｅｒ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐａｐｅｒ−ｌｉｋｅ ｄｉｓｐｌａｙ」（ＩＤＷ Ｊａｐａｎ、２００１年、Ｐａｐｅｒ ＨＣＳ１−１）およびＹａｍａｇｕｃｈｉ，Ｙ．，他による「Ｔｏｎｅｒ ｄｉｓｐｌａｙ ｕｓｉｎｇ ｉｎｓｕｌａｔｉｖｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｈａｒｇｅｄ ｔｒｉｂｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｉｌｙ」（ＩＤＷ Ｊａｐａｎ、２００１年、Ｐａｐｅｒ ＡＭＤ４−４）参照）。米国特許第７，３２１，４５９号および第７，２３６，２９１号も参照されたい。そのような気体ベースの電気泳動媒体は、例えば、媒体が鉛直な平面に配置される標識において、媒体がそのような沈降を可能にする向きで使用されるとき、粒子沈降に起因する液体ベース電気泳動媒体と同一のタイプの問題が起きやすいと考えられる。実際、粒子沈降は、電気泳動粒子のより高速な沈降を可能にする流体の粘度と比較して、ガス状懸濁流体のより低い粘度により、液体ベースの電気泳動媒体よりも気体ベースの電気泳動媒体においてよりも深刻な問題であると考えられる。

Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＭＩＴ）、Ｅ Ｉｎｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｅ Ｉｎｋ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＬＬＣ、ならびに関連する企業に譲渡された、またはそれらの名義である多数の特許および出願は、カプセル化およびマイクロセル電気泳動ならびに他の電気光学媒体において使用される種々の技術を説明する。カプセル化電気泳動媒体は、多数の小型カプセルを備え、それらのそれぞれ自体は、電気泳動により移動可能な粒子を流体媒体中に含む内相と、内相を包囲するカプセル壁とを備えている。典型的には、カプセルは、それ自体がポリマー結合剤内に保持され、２つの電極間に位置付けられるコヒーレント層を形成する。マイクロセル電気泳動ディスプレイでは、荷電粒子および流体は、マイクロカプセル内にカプセル化されないが、代わりに、典型的にはポリマーフィルムである、搬送媒体内に形成された複数の空洞内に保持される。これらの特許および出願に説明される技術は、以下を含む。
（ａ） 電気泳動粒子、流体、および流体添加物（例えば、米国特許第７，００２，７２８号および第７，６７９，８１４号参照）
（ｂ） カプセル、結合剤、およびカプセル化プロセス（例えば、米国特許第６，９２２，２７６号および第７，４１１，７１９号参照）
（ｃ） マイクロセル構造、壁材料、およびマイクロセルを形成する方法（例えば、米国特許第７，０７２，０９５号および米国特許出願公開第２０１４／００６５３６９号参照）
（ｄ） マイクロセルを充填およびシールする方法（例えば、米国特許第７，１４４，９４２号および米国特許出願公開第２００８／０００７８１５号参照）
（ｅ） 電気光学材料を含むフィルムおよびサブアセンブリ（例えば、米国特許第６，９８２，１７８号および第７，８３９，５６４号参照）
（ｆ） バックプレーン、接着材層、および他の補助層、ならびにディスプレイにおいて使用される方法（例えば、米国特許第７，１１６，３１８号および第７，５３５，６２４号参照）
（ｇ） 色形成および色調節（例えば、米国特許第７，０７５，５０２号および第７，８３９，５６４号参照）
（ｈ） ディスプレイを駆動する方法（例えば、米国特許第７，０１２，６００号および第７，４５３，４４５号参照）
（ｉ） ディスプレイの適用（例えば、米国特許第７，３１２，７８４号および第８，００９，３４８号参照）
（ｊ） 米国特許第６，２４１，９２１号および米国特許出願公開第２０１５／０２７７１６０号に説明されるような非電気泳動ディスプレイならびにディスプレイ以外のカプセル化およびマイクロセル技術の適用（例えば、米国特許第７，６１５，３２５号ならびに米国特許出願公開第２０１５／０００５７２０号および第２０１６／００１２７１０号参照）。

前述の特許および出願の多くは、カプセル化電気泳動媒体内の個別的なマイクロカプセルを包囲する壁が、連続相と置換され、したがって、いわゆるポリマー分散電気泳動ディスプレイを生産し得、電気泳動媒体が、電気泳動流体の複数の個別的な液滴と、ポリマー材料の連続相とを備え、そのようなポリマー分散電気泳動ディスプレイ内の電気泳動流体の個別的な液滴が、いかなる個別的なカプセル膜も各個々の液滴と関連付けられない場合であっても、カプセルまたはマイクロカプセルと見なされ得ることを認識する。例えば、前述の米国特許第６，８６６，７６０号を参照されたい。故に、本願の目的のために、そのようなポリマー分散電気泳動媒体は、カプセル化電気泳動媒体の亜種と見なされる。

電気泳動媒体は、多くの場合、不透明であり（例えば、多くの電気泳動媒体では、粒子は、ディスプレイを通した可視光の透過を実質的に遮断するため）、反射モードで動作するが、多くの電気泳動ディスプレイは、いわゆる「シャッタモード」で動作するように作製されることができ、１つのディスプレイ状態は、実質的に不透明であり、１つは光透過性である。例えば、米国特許第５，８７２，５５２号、第６，１３０，７７４号、第６，１４４，３６１号、第６，１７２，７９８号、第６，２７１，８２３号、第６，２２５，９７１号、および第６，１８４，８５６号を参照されたい。電気泳動ディスプレイと類似するが、電場強度における変動に依拠する電気泳動ディスプレイは、類似するモードで動作することができる。米国特許第４，４１８，３４６号を参照されたい。他のタイプの電気光学ディスプレイも、シャッタモードで動作することが可能であり得る。シャッタモードで動作する電気光学媒体は、フルカラーディスプレイのための多層構造において有用であり得、そのような構造では、ディスプレイの視認面に隣接する少なくとも１つの層は、視認面からより遠位の第２の層を露出または隠蔽するために、シャッタモードで動作する。

カプセル化電気泳動ディスプレイは、典型的には、伝統的な電気泳動デバイスのクラスタ化および沈降欠陥モードに悩まされず、ディスプレイを多種多様な可撓性および剛体基板上に印刷またはコーディングする能力等のさらなる利点を提供する。（単語「印刷」の使用は、限定ではないが、パッチダイコーディング、スロットまたは押出コーディング、スライドまたは階層式コーディング、カーテンコーディング等の事前計量コーティング、ロール式ナイフコーティング、前進および後退ロールコーティング等のロールコーティング、グラビアコーティング、浸漬コーティング、スプレーコーティング、メニスカスコーティング、スピンコーティング、ブラシコーティング、エアナイフコーティング、シルクスクリーン印刷プロセス、静電印刷プロセス、熱印刷プロセス、インクジェット印刷プロセス、電気泳動堆積（米国特許第７，３３９，７１５号参照）、ならびに他の類似する技法を含むあらゆる形態の印刷およびコーティングを含むことが意図される。）したがって、結果として生じるディスプレイは、可撓性であり得る。さらに、ディスプレイ媒体は（種々の方法を使用して）印刷され得るので、ディスプレイ自体は、安価に作製されることができる。

他のタイプの電気光学材料も、本発明において使用され得る。１つのタイプの電気光学ディスプレイは、例えば、米国特許第５，８０８，７８３号、第５，７７７，７８２号、第５，７６０，７６１号、第６，０５４，０７１号、第６，０５５，０９１号、第６，０９７，５３１号、第６，１２８，１２４号、第６，１３７，４６７号、および第６，１４７，７９１号に説明されるような、回転２色部材タイプである（このタイプのディスプレイは、多くの場合、「回転２色ボール」ディスプレイと称されるが、上で言及される特許のいくつかでは、回転部材は球形ではないので、用語「回転２色部材」が、より正確なものとして好ましい）。そのようなディスプレイは、異なる光学特性を伴う２つ以上の区分と、内部双極子とを有する多数の小型本体（典型的には、球形または円筒形）を使用する。これらの本体は、マトリクス内の液体が充填された液胞内に懸濁され、液胞は、本体が自由に回転するように、液体を用いて充填される。ディスプレイの外観は、それに電場を印加することによって変更され、したがって、種々の位置に本体を回転し、本体のどの区分が視認面を通して見られるかを変動させる。このタイプの電気光学媒体は、典型的には、双安定性である。

別のタイプの電気光学ディスプレイは、エレクトロクロミック媒体、例えば、少なくとも部分的に半導電性金属酸化物から形成される電極と、電極に取り付けられる可逆変色が可能な複数の色素分子とを備えているナノクロミックフィルムの形態におけるエレクトロクロミック媒体を使用する。例えば、Ｏ’Ｒｅｇａｎ，Ｂ．，他による「Ｎａｔｕｒｅ」（１９９１年、３５３、７３７）およびＷｏｏｄ，Ｄ．による「Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ」（１８（３）、２４、２００２年３月）を参照されたい。また、Ｂａｃｈ，Ｕ．，他による「Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ」（２００２年、１４（１１），８４５）も参照されたい。このタイプのナノクロミックフィルムはまた、例えば、米国特許第６，３０１，０３８号、第６，８７０，６５７号、および第６，９５０，２２０号に説明されている。このタイプの媒体も、典型的には、双安定性である。

別のタイプの電気光学ディスプレイは、Ｐｈｉｌｉｐｓによって開発され、Ｈａｙｅｓ，Ｒ．Ａ．，他による「Ｖｉｄｅｏ−Ｓｐｅｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｐｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ」（Ｎａｔｕｒｅ、４２５、３８３−３８５（２００３年））に説明されている、エレクトロウェッティングディスプレイである。米国特許第７，４２０，５４９号において、そのようなエレクトロウェッティングディスプレイが、双安定性にされ得ることが示されている。

いくつかの電気光学材料は、材料が固体の外面を有するという意味で固体であるが、材料は、内部液体または気体充填空間を有し得、多くの場合、それを有する。そのような固体電気光学材料を使用するディスプレイは、以降では、便宜上、「固体電気光学ディスプレイ」と称され得る。したがって、用語「固体電気光学ディスプレイ」は、回転２色部材ディスプレイ、カプセル化電気泳動ディスプレイ、マイクロセル電気泳動ディスプレイ、およびカプセル化液晶ディスプレイを含む。

前述から、本発明は、ＬＥＤおよびＬＣＤ標識のような他の屋外ディスプレイ媒体に代わる、軽量、可撓性、低電力の代替を提供し得ることが分かるであろう。本発明は、最小限の配線費用および簡略化された設置を伴う建物正面または他の大きい要素の動的な変更を可能にする。

Claims (1)

1. 本明細書に記載の発明。