KR102046289B1 - 전기 광학 디스플레이들 및 그 구동 방법들 - Google Patents

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Abstract

제 1 디스플레이 (100) 는 전기 광학 재료의 층 (112) 과 함께 그 대향 측들 상의 제 1 및 제 2 전극들 (110, 116) 을 포함하고, 양자의 전극들 (110; 116) 은 적어도 2 개의 이격된 콘택들 (T1-T4, B1-B4) 을 가지며, 제어 수단이 2 개의 동일한 전극에 부착된 2 개의 이격된 콘택들 (T1-T4, B1-B4) 간 전위차를 변화시키도록 배열된다. 제 2 디스플레이 (600) 는 전기 광학 재료의 층 (610) 과 함께 그에 인접하는 적어도 3 개의 전극들 (612-624) 의 시퀀스를 포함한다. 전압 제어 수단 (626) 은 시퀀스의 제 1 전극과 마지막 전극 (612, 624) 간 전위차를 변화시킨다. 시퀀스의 전극들 (612-624) 은 전기 광학 재료의 층 (610) 의 2 개의 표면들 사이에서 교번하고, 시퀀스의 선행 전극 및 후속 전극과 오버랩하거나 이들에 인접하여 놓이는 에지들을 갖는다. 제 1 및 마지막 이외의 전극들은, 그 전위이 전기 광학 재료의 층 (610) 을 통한 전류의 통로에 의해 제어되도록 전기적으로 격리된다. 이들 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들이 또한 제공된다.

Description

전기 광학 디스플레이들 및 그 구동 방법들{ELECTRO-OPTIC DISPLAYS, AND METHODS FOR DRIVING SAME}
이 출원은 2015 년 11 월 6 일에 출원된 가출원번호 62/077,154 및 2015 년 1 월 5 일에 출원된 가출원번호 62/099,732 의 이익을 주장하는, 2015 년 11 월 6 일에 출원된 출원번호 14/934,662 와 관련된다.
이 출원은 U.S. 특허번호 5,930,026; 6,445,489; 6,504,524; 6,512,354; 6,531,997; 6,753,999; 6,825,970; 6,900,851; 6,995,550; 7,012,600; 7,023,420; 7,034,783; 7,116,466; 7,119,772; 7,193,625; 7,202,847; 7,259,744; 7,304,787; 7,312,794; 7,327,511; 7,453,445; 7,492,339; 7,528,822; 7,545,358; 7,583,251; 7,602,374; 7,612,760; 7,679,599; 7,688,297; 7,729,039; 7,733,311 ; 7,733,335; 7,787,169; 7,952,557; 7,956,841; 7,999,787; 8,077,141 ; 8,125,501; 8,139,050; 8,174,490; 8,289,250; 8,300,006; 8,305,341 ; 8,314,784; 8,373,649; 8,384,658; 8,558,783; 8,558,785; 8,593,396; 및 8,928,562; 그리고 U.S. 특허 출원 공개 번호 2003/0102858; 2005/0253777; 2007/0091418; 2007/0103427; 2008/0024429; 2008/0024482; 2008/0136774; 2008/0291129; 2009/0174651; 2009/0179923; 2009/0195568; 2009/0322721; 2010/0220121; 2010/0265561 ; 2011/0193840; 2011/0193841; 2011/0199671; 2011/0285754; 2013/0063333; 2013/0194250; 2013/0321278; 2014/0009817; 2014/0085350; 2014/0240373; 2014/0253425; 2014/0292830; 2014/0333685; 2015/0070744; 2015/0109283; 2015/0213765; 2015/0221257; 및 2015/0262255 와 관련된다.
이전 단락에서 언급된 특허들 및 출원들은 편의를 위해 이하에서 "MEDEOD" (MEthods for Driving Electro-Optic Displays) 출원들로서 총괄적으로 지칭될 수도 있다.
본 발명은 전기 광학 디스플레이 특히 쌍안정 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법들, 및 그러한 방법들에 사용하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 발명은 특히, 배타적인 것은 아니지만, 전기적 하전 입자들의 하나 이상의 타입들이 유체에 존재하고 전기장의 영향 하에서 유체를 통해 이동되어 디스플레이의 외관은 변경한다.
재료 또는 디스플레이에 적용되는 바와 같이, 용어 "전기 광학 (elector-optic)" 은, 본 명세서에서 적어도 하나의 광학적 성질이 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태를 갖는 재료를 지칭하기 위해 이미징 기술에서 그 통상의 의미로 사용되고, 재료는 재료로의 전기장의 인가에 의해 그 제 1 디스플레이 상태에서 제 2 디스플레이 상태로 변경된다. 광학적 성질은 통상적으로 인간의 눈에 인지가능한 컬러이지만, 가시 범위 외부의 전자기 파장의 반사에서의 변화의 의미에서 머신 판독, 의사 컬러를 위해 의도된 디스플레이들의 경우, 다른 광학적 성질, 예컨대 광학적 투과, 반사, 및 발광일 수도 있다.
용어 "그레이 상태" 는 화소의 2 개의 극단의 광학적 상태들 중간의 상태를 지칭하기 위해 이미징 기술에서 그 통상의 의미로 본 명세서에서 사용되며, 반드시 이들 2 개의 극단의 상태들간 화이트-블랙 천이를 시사하지는 않는다. 예를 들어, 하기에서 언급되는 E Inc 특허들 및 공개된 출원들의 몇몇은 극단의 상태들이 화이트 및 딥 블루이어서, 중간의 "그레이 상태" 가 실제로 연한 블루이게 되는, 전기영동 디스플레이를 기재한다. 실제로, 이미 언급된 바와 같이, 광학 상태에서의 변화가 컬러를 전혀 변화시키지 않을 수도 있다. 용어들 "블랙" 및 "화이트" 는 이후 디스플레이의 2 개의 극단의 광학적 상태들을 지칭하기 위해 사용될 수도 있고, 보통, 엄격히 블랙 및 화이트가 아닌, 예를 들어 위에 언급된 블랙 및 다크 블루 상태들인 극단의 광학적 상태들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "모노크롬" 은 이하에서 그레이 상태들은 개입하지 않으면서 화소들을 2 개의 극단의 광학적 상태들로만 구동하는 구동 스킴을 지칭하기 위해 사용될 수도 있다.
용어들 "쌍안정" 및 "쌍안정성" 은 적어도 하나의 광학적 성질이 상이한 제 1 및 제 2 광학적 상태를 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 디스플레이들을 지칭하기 위해 당업계에서의 그 종래 의미로 본 명세서에서 사용되며, 유한 지속기간의 어드레싱 펄스에 의해, 임의의 주어진 엘리먼트가 구동된 후, 그 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태 중 어느 하나를 가정하기 위해, 어드레싱 펄스가 종료된 후, 그 상태가 적어도 수 시간, 예를 들어 적어도 4 시간 동안 지속하게 되는 것이며, 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변경하기 위해 어드레싱 펄스의 최소 지속시간이 필요하다. U.S. 특허번호 7,170,670 에는, 그레이 스케일이 가능한 일부 입자 기반 전기영동 디스플레이가 그 극단의 블랙 및 화이트 상태에서 뿐만 아니라 그 중간의 그레이 상태들에서도 안정하고, 전기영동 디스플레이들의 일부 다른 타입들에서도 마찬가지임이 나타나 있다. 이러한 디스플레이의 타입은 쌍안정 보다는 오히려 "멀티-안정" 으로 적절히 불리지만, 본 명세서에서는 용어 "쌍안정" 이 쌍안정 및 멀티 안정 디스플레이들 모두를 커버하도록 사용될 수도 있다.
용어 "임펄스(impluse)" 는 시간에 대한 전압의 적분의 그 종래 의미로 본 명세서에서 사용된다. 하지만, 일부 쌍안정 전기 광학 매체들은 전하 트랜스듀서로서 작용하고 그러한 매체와 함께 임펄스, 즉 시간에 따른 전류의 적분 (인가된 총 전하와 동일함) 의 대안의 정의가 사용될 수도 있다. 임펄스의 적절한 정의는, 매체가 전압-시간 임펄스 트랜스듀서로서 작용하는지 또는 전하 임펄스 트랜스듀서로서 작용하는지에 의존하여 사용되어야 한다.
하기의 많은 논의들은 초기 그레이 레벨부터 최종 그레이 레벨 (초기 그레이 레벨과 상이할 수도 있고 상이하지 않을 수도 있음) 까지의 천이를 통해 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법들에 집중될 것이다. 용어 "파형" 은 하나의 특정 초기 그레이 레벨부터 특정 최종 그레이 레벨까지의 천이를 실행하는데 사용되는 시간 곡선에 대한 전체 전압을 지칭하기 위해 사용될 것이다. 그러한 파형은 복수의 파형 엘리먼트들을 포함할 수도 있으며; 여기서 이들 엘리먼트들은 본질적으로 직사각형이고 (즉, 주어진 엘리먼트가 시간의 기간 동안 일정한 전압의 인가를 포함한다); 엘리먼트들은 "펄스들" 또는 "구동 펄스들" 로 칭할 수도 있다. 용어 "구동 스킴" 은 특정 디스플레이에 대한 그레이 스케일들간 모든 가능한 천이들을 실행하기에 충분한 파형들의 세트를 지칭한다. 디스플레이는 하나 보다 많은 구동 스킴을 이용할 수도 있다; 예를 들어 위에 언급된 U. S. 특허번호 7,012,600 는 구동 스킴이 디스플레이의 온도 또는 그 수명 동안 동작하는 시간과 같은 파라미터들에 의존하여 수정되어야 할 수도 있고, 따라서 디스플레이에는 상이한 온도 등에서 사용될 복수의 상이한 구동 스킴들이 제공될 수도 있음을 교시한다. 이러한 방식으로 사용된 구동 스킴들의 세트는 "관련된 구동 스킴들의 세트" 로서 지칭될 수도 있다. 위에 언급된 MEDEOD 출원들의 몇몇에서 기재된 바와 같이, 동일한 디스플레이의 상이한 영역에서 동시에 하나 보다 많은 구동 스킴을 사용하는 것이 가능하고, 이러한 방식으로 사용된 구동 스킴들의 세트는 "동시 구동 스킴들의 세트" 로서 또한 지칭될 수도 있다.
전기 광학 디스플레이의 몇몇 타입들은 알려져 있다. 하나의 타입의 전기 광학 디스플레이는, 예를 들어 U.S. 특허번호 5,808,783; 5,777,782; 5,760,761; 6,054,071 6,055,091; 6,097,531 ; 6,128,124; 6,137,467; 및 6,147,791 에 기재된 바와 같은 회전 2 색 부재 타입이다 (이러한 타입의 디스플레이는 종종 "회전 2 색 볼" 디스플레이로서 지칭되지만, 위에 언급된 특허들의 일부에서 회전 부재들은 구형이 아니기 때문에, 용어 "회전 2 색 부재" 가 더 정확하다). 그러한 디스플레이는 내부 쌍극자, 및 상이한 광학 특성들을 갖는 2 개의 섹션들을 갖는 2 이상의 섹션들을 갖는 다수의 소형 바디들 (통상적으로 구형 또는 실린더형) 을 사용한다. 이들 바디들은 매트릭스 내에서 액체 충진된 액포들 내에 현탁되고, 액포들은 바디들이 회전하기 위해 자유롭도록 액체로 충진된다. 디스플레이의 외관은, 전기장을 인가하고, 이로써 바디들을 다양한 포지션들로 회전시키며, 바디들의 섹션들 중 어느 것이 시야 면을 통해 보여지는지를 변화시키는 것에 의해 변경된다. 이러한 타입의 전기 광학 매체가 통상 쌍안정이다.
전기 광학 디스플레이의 다른 타입은 전기변색성 매체, 예를 들어 전극에 부착된 가역 컬러 변화가 가능한 복수의 염료 분자들 및 반전도성 금속 산화물로부터 적어도 부분적으로 형성되는 전극을 포함하는 나노변색성 필름의 형태의 전기변색성 매체를 사용한다; 예를 들어 O'Regan, B., et al., Nature 1991, 353, 737; 및 Wood, D., Information Display, 18(3), 24 (March 2002) 를 참조한다. 또한, Bach, U., 등의 Adv. Mater., 2002, 14(11), 845 를 참조한다. 이러한 타입의 나노변색성 필름은 또한, 예를 들어 U.S. 특허번호 6,301,038; 6,870,657; 및 6,950,220 에 기재되어 있다. 이러한 타입의 매체가 또한 통상적으로 쌍안정이다.
전기 광학 디스플레이의 다른 타입은 Hayes, R.A., 등의 "Video-Speed Electronic Paper Based on Electro wetting", Nature, 425, 383-385 (2003) 에 기재되고 Philips 에 의해 개발된 전기 습윤 디스플레이이다. 그러한 전기 습윤 디스플레이가 쌍안정으로 이루어질 수 있는 것이 U.S. 특허번호 7,420,549 에 나타나 있다.
수년 동안 집중적인 연구 및 개발되어온, 전기 광학 디스플레이의 일 타입이 복수의 하전 입자들이 전기장의 영향 하에서 유체를 통해 이동하는, 입자 기반 전기영동 디스플레이이다. 전기영동 디스플레이는 액정 디스플레이와 비교할 때, 양호한 휘도 및 콘트라스트, 광 시야각, 상태 쌍안정성, 및 저전력 소비의 속성들을 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이들 디스플레이들의 장기적인 이미지 품질에 의한 문제들이 그들의 광범위한 용도를 방지하고 있다. 예를 들어, 전기영동 디스플레이를 구성하는 입자들은 정착하는 경향이 있어서, 결국 이들 디스플레이에 부적절한 서비스 수명을 초래한다.
위에 언급된 바와 같이, 전기영동 매체들은 유체의 존재를 필요로 한다. 대부분의 종래 기술의 전기영동 매체들에서, 이러한 유체는 액체이지만, 전기영동 매체는 가스성 유체를 사용하여 생성될 수 있다; 예를 들어 Kitamura, T, 등의 "Electrical toner movement for electronic paper-like display", IDW Japan, 2001, Paper HCS 1-1, 및 Yamaguchi, Y, 등의 "Toner display using insulative particles charged triboelectrically", IDW Japan, 2001, Paper AMD4-4 를 참조한다. 또한, U.S. 특허번호 7,321,459 및 7,236,291 를 참조한다. 그러한 가스 기반 전기영동 매체들은, 예를 들어 매체가 수직 평면에 배치되는 사인에서, 그러한 정착을 허용하는 배향에 매체들이 사용될 때, 액체 기반 전기영동 매체들과 동일한 타입의 입자 정착으로 인한 문제들에 취약하게 나타난다. 실제로, 입자 정착은 액체 기반 전기영동 매체에서 보다 가스 기반 전기영동 매체에서 더 심각한 문제로 나타나는데, 이는 액체 현탁 유체와 비교하여 더 낮은 가스성 현탁 유체의 점성이 전기영동 입자들의 더 빠른 정착을 허용하기 때문이다.
MIT (Massachusetts Institute of Technology) 및 E Ink Corporation 에 양도되거나 이들 명칭의 많은 특허들 및 출원들은 캡슐화된 전기영동 및 다른 전기 광학 매체들에 사용되는 다양한 기술들을 기재한다. 그러한 캡슐화된 매체들은 많은 작은 캡슐들을 포함하고, 그 각각은 그 자체가 유체 매체에서 전기영동 이동 입자들을 포함하는 내상 및 내상을 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로, 캡슐들은 그 자체가 2 개의 전극들 사이에 위치되는 코히런트 층을 형성하기 위해 중합체성 바인더 내에 유지된다. 이들 특허들 및 출원들에 기재된 기술들은 다음을 포함한다:
(a) 전기영동 입자들, 유체들 및 유체 첨가제들; 예를 들어 U. S. 특허번호 7,002,728; 및 7,679,814 참조;
(b) 캡슐들, 바인더들, 및 캡슐화 프로세스; 예를 들어 U.S. 특허번호 6,922,276; 및 7,411,719 참조;
(c) 전기영동 재료들을 함유하는 필름들 및 서브 어셈블리들; 예를 들어 U.S. 특허번호 6,982,178; 및 7,839,564 참조;
(d) 후면판들, 접착제층들 및 다른 보조층들 그리고 디스플레이에 사용된 방법들; 예를 들어, U.S. 특허번호 7,116,318; 및 7,535,624 참조;
(e) 컬러 형성 및 컬러 조정; 예를 들어 U.S. 특허번호 7,075,502; 및 7,839,564 참조;
(f) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들; 위에 언급된 MEDEOD 출원들 참조;
(g) 디스플레이들의 어플리케이션들; 예를 들어 U.S. 특허번호 7,312,784; 및 7,312,784 참조; 및
(h) U.S. 특허번호 6,241,921; 6,950,220; 7,420,549 8,319,759; 및 8,994,705 그리고 U.S. 특허 출원 공개 번호 2012/0293858 에 기재된 바와 같은 비 전기영동 디스플레이들.
위에 언급된 많은 특허들 및 출원들은, 캡슐화된 전기영동 매체에서 이산 마이크로캡슐들을 둘러싸는 벽들이 연속상 (continous phase) 에 의해 대체될 수 있고, 이로써 전기영동 매체가 전기영동 유체의 복수의 이산 소적들 및 중합체성 재료의 연속상를 포함하는 이른바 중합체 분산형 전기영동 디스프레이를 제조하는 것, 및 그러한 중합체 분산형 전기영동 디스플레이 내의 전기영동 유체의 이산 소적들은 각각의 개개의 소적과 이산 캡슐 부제가 연관되지 않더라도 캡슐들 또는 마이크로캡슐들로서 간주될 수도 있는 것을 인지한다; 예를 들어, 위에 언급된 U.S. 특허번호 6,866,760 참조. 따라서, 본 출원의 목적을 위해, 그러한 중합체 분산형 전기영동 매체들은 캡슐화된 전기영동 매체들의 변종들로서 간주된다.
전기영동 디스플레이의 관련된 타입은 이른바 "마이크로셀 전기영동 디스플레이" 이다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에 있어서, 하전 입자들 및 유체는 마이크로캡슐들 내에 캡슐화되는 것이 아니라 대신 캐리어 매체, 통상적으로 중합체성 필름 내에 형성된 복수의 공동들에 유지된다. 예를 들어, Sipix Imaging, Inc. 에 모두 양도된, U.S. 특허번호 6,672,921 및 6,788,449 를 참조한다.
전기영동 매체들은 종종 불투명하고 (예를 들어, 많은 전기영동 매체들에 있어서, 입자들은 실질적으로 디스플레이를 통한 가시광의 투과를 차단하기 때문) 반사 모드에서 동작하더라도, 많은 전기영동 디스플레이들은 일 디스플레이 상태는 실질적으로 불투명하고 그것이 광 투과성인 이른바 "셔터 모드" 에서 동작하도록 제작될 수 있다. 예를 들어, U.S. 특허번호 5,872,552; 6,130,774; 6,144,361; 6,172,798; 6,271,823; 6,225,971; 및 6,184,856 를 참조한다. 전기영동 디스플레이와 유사하지만 전기장 강도에서의 변동들에 의존하는, 유전영동 디스플레이들은 유사한 모드로 동작할 수 있다; U.S. 특허번호 4,418,346 를 참조한다. 전기 광학 디스플레이의 다른 타입들이 또한 셔터 모드에서 동작하는 것이 가능할 수도 있다. 셔터 모드에서 동작하는 전기 광학 매체들은 풀 컬러 디스플레이를 위한 다층 구조들에 유용할 수도 있으며, 그러한 구조들에서는, 디스플레이의 시야면에 인접한 적어도 하나의 층이 시야면으로부터 더 멀리 있는 제 2 층을 노출 또는 은닉하도록 셔터 모드에서 동작한다.
캡슐화된 전기영동 디스플레이는 통상적으로 전형적인 전기영동 디바이스들의 군집화 및 정착 불량 모드를 겪지 않으며 추가로 다양한 유연성 및 건식 기판들 상에 디스플레이를 인쇄하거나 코팅하기 위한 능력과 같은 이점들을 제공한다 (용어 "인쇄" 의 사용은: 프리 미터 (pre-metered) 코딩, 예컨대 패치 다이 코팅, 슬롯 또는 추출 코팅, 슬라이드 또는 캐스캐이드 코팅, 커튼 코팅; 롤 코팅, 예컨대 나이프 오버 롤 코팅, 순방향 및 역방향 롤 코팅; 그라비어 코팅; 딥 코팅; 스프레이 코팅; 매니스커스 코팅; 스핀 코팅; 브러시 코팅; 에어 나이프 코팅; 실크 스크린 인쇄 프로세스; 정전기 인쇄 프로세스; 열 인쇄 프로세스; 잉크젯 인쇄 프로세스; 전기영동 성막 (U.S. 특허번호 7,339,715 참조); 및 다른 유사한 기법들을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 인쇄 및 코팅의 모든 형태들을 포함하도록 의도된다). 따라서, 결과의 디스플레이는 플렉서블일 수 있다. 추가로, 디스플레이 매체는 (다양한 방법들을 사용하여) 인쇄될 수 있기 때문에, 디스플레이 그 자체가 저렴하게 제조될 수 있다.
또한, 전기 광학 매체들의 다른 타입들이 본 발명의 디스플레이들에 사용될 수도 있다.
입자 기반 전기영동 디스플레이 및 유사한 거동을 디스플레이하는 다른 전기 광학 디스플레이들 (그러한 디스플레이들은 편의를 위해 이하에서 "임펄스 구동형 디스플레이들" 로서 지칭될 수도 있음) 의 쌍안정 또는 멀티 안정 거동은, 종래의 액정 ("LC") 디스플레이들의 거동과 크게 다르다. 꼬임 네마틱 액정들은 쌍- 또는 멀티-안정은 아니지만 전압 트랜스듀서로서 작용하여, 그러한 디스플레이의 화소에 대해 주어진 전기장이 이전에 화소에 존재했던 그레이 레벨에 관계 없이, 화소에서 특정 그레이 레벨을 생성한다. 게다가, LC 디스플레이들은 단지 일 방향 (비투과성 또는 "어두운" 에서 투과성 또는 "밝은" 으로) 에서만 구동되고, 더 밝은 상태에서 더 어두운 상태로의 역 천이는 전기장를 감소시키거나 제거하는 것에 의해 실행될 수 있다. 최종적으로, LC 디스플레이의 그레이 레벨은 전기장의 극성에는 감응하지 않고, 오직 크기에만 감응하며, 실제로 기술적인 이유로 상업적 LC들은 보통 주파수 간격들에서 구동 필드의 극성을 반전시킨다. 대조적으로, 쌍안정 전기 광학 디스플레이들은, 제 1 근사화에, 임펄스 트랜스듀서로서 작용하여서, 화소의 최종 상태가 인가된 전기장 및 이 전기장이 인가되는 시간 뿐만 아니라, 전기장의 인가 전의 화소의 상태에 의존한다.
사용된 전기 광학 매체가 쌍안정이든 그렇지 않든, 고 해상도 디스플레이를 획득하기 위해, 디스플레이의 개개의 화소들은 인접 화소들로부터 간섭 없이 어드레스가능하여야 한다. 이러한 목적을 달성하기 위한 하나의 방식은 트랜지스터들 또는 다이오드들과 같은 비선형 엘리먼트들의 어레이를 제공하는 것이고, 적어도 하나의 비선형 엘리먼트는 각각의 화소와 연관되어, "액티브 매트릭스" 디스플레이를 생성한다. 하나의 화소를 어드레스하는 어드레싱 또는 화소 전극은 연관된 비선형 엘리먼트를 통해 적절한 전압 소스에 접속된다. 통상적으로, 비선형 엘리먼트가 트랜지스터일 때, 화소 전극은 트랜지스터의 드레인에 접속되며, 이러한 배열이 다음의 기재에서 가정될 것이지만, 그것은 본질적으로 임의적인 것이고 화소 전극은 트랜지스터의 소스에 접속될 수 있다. 통상적으로, 고 해상도 어레이에 있어서, 화소들은 로우들 및 컬럼들의 2 차원 어레이에 배열되어, 임의의 특정 화소가 하나의 특정된 로우 및 하나의 특정된 컬럼의 교차에 의해 고유하게 정의된다. 각각의 컬럼에서의 모든 트랜지스터들의 소스들은 단일 컬럼 전극에 접속되는 한편, 각각의 로우에서의 모든 트랜지스터들의 게이트들은 단일 로우 전극에 접속되며; 다시 로우들로의 소스들 및 컬럼들로의 게이트들의 할당이 통상적이지만 본질적으로 임의적이며, 원하는 경우 반전될 수 있다. 로우 전극들은 로우 드라이버에 접속되고, 이는 임의의 주어진 이동에서, 단 하나의 로우만이 선택되는 것, 즉 선택된 로우에서의 모든 트랜지스터들이 전도성인 것을 보장하는 것과 같은 전압이 선택된 로우 전극에 인가되는 한편, 이들 선택되지 않은 로우들에서의 모든 트랜지스터들이 비전도성을 유지하는 것을 보장하는 것과 같은 전압이 모든 다른 로우에 인가되는 것을 보장한다. 컬럼 전극은 컬럼 드라이버들에 접속되고, 이는 그 원하는 광학 상태들로 선택된 로우에서의 화소들을 구동하기 위해 선택된 전압을 다양한 컬럼 전극들 상에 배치한다 (위에 언급된 전압은, 비선형 어레이로부터 전기 광학 매체의 대향 측 상에 통상적으로 제공되고 전체 디스플레이에 걸쳐 연장하는 공통 전면 전극과 관련된다). "라인 어드레스 시간" 으로서 알려진 미리 선택된 간격 후에, 선택된 로우는 선택해제되고, 다음 로우가 선택되며, 컬럼 드라이버들 상의 전압들은 디스플레이의 다음 라인이 기입되도록 변경된다. 이러한 프로세서는 로우 바이 로우 방식으로 전체 디스플레이가 기입되도록 반복된다.
대안으로, 실질적인 임계 전압을 갖는 (대부분의 전기영동 매체들은 그렇지 않음) 전기 광학 매체와 함께 패시브 매트릭스 구동이 사용될 수도 있다. 이러한 타입의 구동에 있어서, 2 세트의 평행하고 긴 전극들이 전기 광학층의 대향 측 상에 제공되고, 2 세트의 전극들은 서로 수직으로 배열되어서, 각각의 화소가 2 세트의 각각에서 하나의 전극의 교차에 의해 정의된다. 최종적으로, 전기 광학 디스플레이는 이른바 "직접 구동" 을 이용할 수 있고, 여기에서는 복수의 화소들에 각각 화소 전극을 디스플레이 제어기에 링크하는 별도의 전도체가 제공되고, 이로써 각각의 화소 전극의 전위을 직접 제어할 수 있다.
액티브 및 패시브 매트릭스 디스플레이들은 특히 대면적 디스플레이의 경우 복잡하고 비용이 높은데, 이는 필요한 전극들의 비용이 화소들의 수 보다는 오히려 디스플레이 면적의 함수인 경향이 있기 때문이다. 하지만, 액티브 및 패시브 매트릭스 디스플레이들은 임의의 이미지를 디스플레이하기 위한 유연성을 갖지 않으며, 따라서 가변 포인트 사이즈들의 픽처 및 텍스트 양자 모두를 나타낼 수 있다. 직접 구동 디스플레이들은 비용이 덜 비싸지만 유연성이 결여되기 쉽고, 텍스트를 디스플레이할 수 있는 경우, 단일 포인트 사이즈에 제한되고 화소 전극들과 제어기 사이에 많은 접속들을 필요로 한다; 예를 들어, U.S. 디자인 특허번호 D485,294 를 참조하며, 이는 단일 포인트 사이즈에서 라틴 알파벳의 다양한 버전들 중 하나의 문자를 나타내기 위해 63 개의 화소들을 필요로 한다.
지금까지, 전기영동 및 유사한 쌍안정 전기 광학 디스플레이들의 대부분의 상업적 어플리케이션들은 작고, 상대적으로 비싼 제품들 (예컨대, 전자 문서 리더들, 워치들 및 고체 상태 메모리 디바이스들) 에 있고, 여기서 액티브 매트릭스 디스플레이의 비용은 용인될 수 있고, 또는 간단한 직접 드라이브 디스플레이가 충분하다. 하지만, 그러한 디스플레이들을 가구 및 건축학적 어플리케이션들 (위에 언급된 출원번호 14/934,662 참조) 에 적용하는 것에 대한 관심이 증가하고 있으며, 그러한 어플리케이션들에서는 액티브 매트릭스 또는 직접 구동 중 어느 것의 비용도 용인하기 어렵다. 게다가, 많은 가구 및 건축학적 어플리케이션들에 있어서, 전기 광학 디스플레이는, 단순한, 통상적으로 이동하는, 기하학적 패턴들을 제공하기 위해 의도되어서, 액티브 매트릭스 및 직접 구동 디스플레이들의 복잡한 텍스트 및 그래픽스 능력들이 불필요하다. 본 발명은 그러한 가구 및 건축학적 어플리케이션들에서 유용한 디스플레이들 및 구동 방법들을 제공하고자 한다.
이전의 제안들은 이미징을 제어하기 위해 저항기 네트워크들을 사용하였다; 예를 들어, U.S. 특허번호 3,679,967 및 5,400,122 참조. 본 발명의 디스플레이들 및 구동 방법들은 그러한 저항기 네트워크들을 사용하지 않는다.
본 발명은 (제 1 또는 "이격된 콘택") 디스플레이를 제공하며, 디스플레이는 전기 광학 재료의 층, 및 전기 광학 재료의 층의 대향 측들 상의 제 1 및 제 2 전극들을 포함하고, 제 1 및 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극은 광 투과성이고, 제 1 및 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극은 적어도 2 개의 이격된 콘택들을 가지며, 전압 제어 수단이 동일한 전극에 부착된 2 개의 이격된 콘택들간 전위차를 변화시키도록 배열된다.
용어 "광 투과성" 은, 예를 들어 위에 언급된 U.S. 특허번호 6,982,178 에 기재된 바와 같이, 디스플레이 기술에서의 그 통상의 의미로 본 명세서에서 사용되어, 전기 광학 재료의 광학적 상태에서의 변화들을 관찰하기 위해 관찰자가 광 투과성 전극을 통해 전기 광학 재료를 보는 것을 가능하게 하기에 충분한 가시 광을 투과하는 것을 의미한다.
본 발명의 이격된 콘택 디스플레이의 바람직한 형태에 있어서, 제 1 및 제 2 전극들 양자 모두는 적어도 2 개의 이격된 콘택들을 가지며 전압 제어 수단이 각각의 전극에 부착된 2 개의 이격된 콘택들간 전위차를 변화시키도록 배열된다. 전극 또는 각각의 전극은 물론 2 개 보다 많은 이격된 콘택들을 가질 수도 있다; 이러한 경우이면, 전압 제어 수단이 서로 독립적으로 거의 모든 이들 콘택들의 전위를 변화시키도록 배열되고; 예를 들어 콘택들은 2 이상의 그룹들로 분할될 수도 있으며, 각각의 그룹에서의 콘택들은 동일한 전위로 유지되지만, 전위차는 상이한 그룹들 사이에서 인가된다.
본 발명의 이격된 콘택 디스플레이는 전기 광학 매체의 층의 각각의 측 상에 하나 보다 많은 전극을 가질 수도 있다. 실제로, 대형 디스플레이들의 경우 (아마도 대형 벽들을 커버함), 디스플레이는 각각이 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 샌드위치된 전기 광학층을 갖는, 일련의 별도의 모듈로 분할되는 것이 필요하거나 바람직할 수도 있다. 또한, 본 발명의 이격된 디스플레이는 전기 광학 매체의 층의 각각의 측 상에 상이한 수의 전극들을 가질 수도 있다.
본 발명의 이격된 콘택 디스플레이에 있어서, 적어도 2 개의 콘택들을 갖는 전극 또는 각각의 전극은 간단히 2 개의 콘택들 사이에서 연장하는 균일한 스트립의 형태를 가질 수도 있다. 하지만, 불균일한 전극들을 사용하는 것에 의해 더 관심있는 시각적 효과들이 생성될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극은 전류가 그 전극 상의 2 개의 콘택들 사이에서 비선형 경로를 따라가야만 하도록 적어도 하나의 비전도성 영역에 의해 인터럽트될 수도 있다. 그러한 비선형 경로들의 가능한 기하학적 구조 배열들의 예들은 도면들을 참조하여 하기에서 논의된다. 대안으로, 제 1 및 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극은 단위 길이당 상이한 전기 저항을 갖는 복수의 섹션들, 및/또는 단위 면적당 상이한 전기 용량을 갖는 복수의 섹션들로 분할될 수도 있다.
위에 언급된 MEDEOD 출원들 중 몇몇에서 논의된 바와 같이, 전기 광학 디스플레이에 인가된 파형이 DC 밸런싱되지 않으면, 전극들에 대한 손상은, 특히 통상적으로 매우 얇은 광 투과성 전극들의 경우, 1 ㎛ 미만을 초래할 수도 있다. 그러한 전극들에 대한 손상을 감소시키거나 제거하기 위해서, 제 1 및 제 2 전극들 중 하나의 전극의 적어도 일부에 전극과 전기 광학 재료의 층 사이에 배치되는 패시배이션층이 제공될 수도 있다. 적절한 패시배이션층들은, 예를 들어 U.S. 특허번호 6,724,519 에 기재되어 있다.
본 발명은 또한 이격된 콘택 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법을 제공하며, 방법은: 디스플레이를 제공하는 단계로서, 디스플레이는 전기 광학 재료의 층, 전기 광학 재료의 층의 대향 측들 상의 제 1 및 제 2 전극들을 포함하고, 제 1 및 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극은 적어도 2 개의 이격된 콘택들을 갖는, 상기 디스플레이를 제공하는 단계; 및 동일한 전극 상의 2 개의 콘택들 사이에서 시간에 따라 변하는 전위차를 인가하는 단계를 포함한다.
그러한 "이격된 콘택" 방법에서, 제 1 및 제 2 전극들 양자 모두는 적어도 2 개의 이격된 콘택들을 가질 수도 있고 전압 제어 수단은 제 1 제 2 전극들 양자 모두에 부착된 콘택들의 쌍 사이에서 시간에 따라 변하는 전위차를 인가하도록 배열될 수도 있으며; 전압 제어 수단은 상이한 주파수들에서 제 1 및 제 2 전극들에 인가되는 전위차들을 변화시킬 수도 있다. 전압 제어 수단은, 예를 들어 고정 또는 가변 주파수의 사인파, 삼각형파, 톱니파 또는 구형파로서 제 1 및 제 2 전극들 중 적어도 하나에 인가되는 전위차들을 변화시킬 수도 있다.
이 발명은 또한, (제 2 또는 "격리된 전극") 디스플레이를 제공하며, 이 디스플레이는, 전기 광학 재료의 층, 및 전기 광학 재료의 층에 전기장를 인가하도록 전기 광학 재료의 층에 인접하여 배치된 적어도 3 개의 전극들의 시퀀스를 포함하고, 전기 광학 재료의 층의 적어도 일 표면 상의 전극들은 광 투과성이며, 또한 이 디스플레이는 제 1 전극과 마지막 전극간 전위차를 변화시키도록 배열되는 전압 제어 수단을 포함하고,
(a) 시퀀스의 각각의 전극은 시퀀스에서 각각의 전극에 선행하는 전극 및 시퀀스에서 각각의 전극에 후속하는 전극의 양자 모두로부터 전기 광학 재료의 층의 반대 측 상에 놓이고;
(b) 시퀀스의 각각의 전극은 시퀀스에서 각각의 전극에 선행하는 전극과 오버랩하거나 그 전극에 인접하여 놓이는 제 1 에지 및 시퀀스에서 각각의 전극에 후속하는 전극과 오버랩하거나 그 전극에 인접하여 놓이는 제 2 에지를 가지며; 그리고
(c) 시퀀스의 제 1 및 마지막 이외의, 시퀀스의 각각의 전극은, 전기 광학 재료의 층을 통한 전류의 통로에 의해 제어된다.
이 발명은 또한 본 발명의 격리된 전극 디스플레이를 구동하는 방법을 제공하며, 이 방법은, 격리된 콘택 디스플레이 (위에 정의된 바와 같음) 를 제공하는 단계, 및 전압 제어 수단으로 하여금 시퀀스의 제 1 전극과 및 마지막 전극간 전위차를 인가하게 하는 단계를 포함한다. 전압 제어 수단은 제 1 전극과 마지막 전극 사이에서 시간에 따라 변하는 전위차를 인가하도록 배열될 수도 있다.
본 발명의 디스플레이들 및 구동 방법들은 위에 논의된 전기 광학 매체들의 임의의 타입을 사용할 수도 있다. 따라서, 예를 들어 전기 광학 디스플레이는 회전 2색 부재, 전기변색 또는 전기 습윤 재료를 포함할 수도 있다. 대안으로, 전기 광학 디스플레이는 유체에 배치되고 전기장의 영향 하에서 유체를 통해 이동할 수 있는 복수의 전기적 하전 입자들을 포함하는 전기영동 재료를 포함할 수도 있다. 전기적 하전 입자들 및 유체는 복수의 캡슐들 또는 마이크로셀들 내에 한정될 수도 있다. 대안으로, 전기적 하전 입자들 및 유체는 중합체성 재료를 포함하는 연속상에 의해 둘러싸인 복수의 이산 소적들로서 존재할 수도 있다. 유체는 액체 또는 가스성일 수도 있다.
첨부 도면들 중 도 1 은 제 1 및 제 2 전극들 상의 콘택들의 포지션들을 도시하는 본 발명의 디스플레이의 고도의 개략적인 상면도이며, 이 디스플레이는 커피 테이블로서의 사용으로 의도된다.
도 2 는 화살표의 방향에서 보는 도 1 에서의 라인 II-II 에 따른 고도의 개략적인 단면이다.
도 3 은 전류가 일 전극 상의 2 개의 콘택들 사이에서 비선형 경로를 따라가야만 하도록 그 전극에 갭들이 제공되는 발명의 제 2 디스플레이의 개략적인 상면도이다.
도 4 는 일 전극이 단위 길이당 상이한 전기 저항을 갖는 섹션들로 분할되는 발명의 제 3 디스플레이의, 도 3 과 일반적으로 유사한, 개략적인 상면도이다.
도 5 는 일 전극이 단위 면적당 가변 용량의 영역들을 갖는 발명의 디스플레이이다.
도 6 은 발명의 제 5, 격리된 전극 디스플레이를 통한 개략적인 횡단면도이다.
이미 언급된 바와 같이, 본 발명은 이격된 콘택 디스플레이를 제공하며, 이 디스플레이는, 전기 광학 재료의 층, 전기 광학 재료의 층의 대향 측들 상의 제 1 및 제 2 전극들을 포함하고, 제 1 및 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극은 적어도 2 개의 이격된 콘택들을 가지며, 또한 디스플레이는 동일한 전극에 부착된 2 개의 이격된 콘택들간 전위차를 변화시키도록 배열된 전압 제어 수단을 포함한다.
상술한 바와 같이, 대부분의 종래의 전기 광학 디스플레이들은, 액티브 매트릭스 타입이든 직접 구동 타입이든, 전기 광학층의 일 측 상의 단일 광 투과성 "공통" 전극 및 전기 광학층의 대향 측 상의 전극들의 어레이 (화소 전극들 또는 직접 구동 전극들 중 어느 것) 을 사용한다. 각각의 전극들의 어레이와 공통 전극간 전위차는 디스플레이 드라이버에 의해 제어되어서, 각각의 어레이 전극은 그 어레이 전극과 공통 전극 사이에 놓이는 전기 광학 매체의 영역의 광학 상태에서의 변화들을 (원리적으로) 제어하며, 이러한 변화들은 인가되는 시간 및 전위차의 크기 및 극성에 의존한다 (열악한 콘택들의 리스크를 감소시키기 위해 전면 전극에 다중 접속들을 제공하는 것이 일반적인 관행이지만, 그러한 다중 접속들은 독립적으로 제어하는 것이 가능하지 않다). 대조적으로, 본 발명의 디스플레이는 단일 전극 상의 2 이상의 이격된 콘택들간 전위차에 의존하여 그 전극 내에 전위 구배들을 생성하며, 이로써 전기 광학층의 대향 측 상의 전극과 단일 전극의 차이 영역들간 전위차들을 변화시킨다 (통상적인 경우에서와 같이, 디스플레이의 전극들 양자 모두에 다중 콘택들이 제공되는 경우, 전위 구배들은 양자의 전극들 내에 존재할 것이고, 전기 광학층에서 임의의 포인트에 인가된 전위차가 전기 광학층에서 선택된 포인트의 어느 측 상에 놓이는 2 개의 전극들 상의 포인트들에서의 전위들간 차이일 것이다). 따라서, 전기 광학층에 인가되는 전위차는 전기 광학층에 걸쳐 연속적으로 변화할 것이고, 전기 광학 매체의 광학 상태에서 대응하는 연속적 변동을 초래할 것이다. 이러한 전위차는 간단한 패턴들의 생성 및 스위칭 효과들을 허용한다.
본 발명의 디스플레이는 전극들 내에 전위 구배들을 전개하는 것에 의해 (일 전극 내에서, 전극에 부착된 2 이상의 콘택들간 전위 구배를 제공하는 것에 의해) 동작하도록 의도되기 때문에, 전극들에 의해 제공된 저항의 중요성이 중대하다. 너무 낮은 전극 저항은 전압 제어 수단에서 전자장치를 누전시킬 수도 있는 과도한 전류를 전극 내에 생성하게 되고, 다른 문제들 예를 들어, 전기 광학층을 손상시킬 수도 있는 과도한 국부 가열을 야기할 수도 있다. 다른 한편으로, 과도한 전극 저항은 이격된 콘택들로부터 전압들의 매우 짧은 범위의 전파를 초래할 수도 있어서, 결국 디스플레이의 전체 영역이 스위칭될 경우, 많은 콘택들에 대한 필요성 및 콘택들에 인접하는 단지 매우 작은 영역들의 스위칭을 초래한다. 물론 최적의 전극 저항이 디스플레이의 사이즈에 따라 변화하더라도, 사용된 특정 전기 광학 매체의 특성들 및 콘택들의 수, 일반적으로 전극의 저항은 실질적으로 300 Ω/□ 아래로 떨어지지 않아야 한다. 실제로, 인듐 주석 산화물 (ITO) 및 유사한 세라믹 전극들에 의하면, 약 5000 Ω/□ 위에서, 전극 연속성 및 신뢰성으로 문제들이 직면하게 되는 한편, 300 Ω/□ 아래에서는, 전극의 증가하는 두께가 증가된 광 손실로 문제들을 야기한다. 따라서, 일반적으로 약 300 내지 약 5000 Ω/□ 의 전도성 범위가 권유된다. 다른 광 투과성 전도체들, 예컨대 PEDOT, 탄소 나노튜브들, 그라핀 및 나노와이어들이 물론 원하는 경우 사용될 수 있다.
본 발명의 디스플레이들에 사용된 전기 광학 재료들은 보통 전기변색, 회전 2색 부재, 또는 전기영동 재료들과 같은 쌍안정 디스플레이 재료들일 것이다. 그러한 쌍안정 재료들은 상당한 기간, 통상적으로 대략 0.1 내지 1 초 동안 전기장에 노출 후에만 그 전기 광학 상태들을 변화시킨다. 따라서, 본 발명의 디스플레이의 외관은 이격된 콘택들에서의 전위로서 각각의 전극의 다양한 영역들 상에 존재하는 전위들에 의해서 뿐만 아니라 노출되는 전기장에 대해 사용된 전기 광학 재료가 반응하는 속도에 의해 제어된다. 또한, 위에 언급된 MEDEOD 출원들의 일부에서 논의된 바와 같이, "블루밍" 으로서 알려진 현상에 종속되며, 이에 의해 전극에서의 전위에서의 변화들은 전극 그 자체의 것 보다 더 큰 영역 상부의 재료의 전기 광학 상태에 영향을 미친다. 블루밍은 종종 전기 광학 디스플레이들에서 문제로서 다루어지지만, 그것은 디스플레이되는 이미지를 왜곡시키는 경향이 있기 때문에, 본 발명의 적어도 일부 디스플레이들에 있어서, 블루밍은 실제로 디스플레이의 은폐 그렇지 않으면 비활성 영역들에 이로울 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 디스플레이들에서 이미 언급된 바와 같이, 제 1 및/또는 제 2 전극은, 전류가 그 전극 상의 2 개의 콘택들 사이에서 비선형 경로를 따라가야만 하도록 적어도 하나의 비전도성 영역에 의해 인터럽트될 수도 있다. 블루밍은 그러한 비전도성 영역들의 광학적 효과들을 은닉하기 위해 사용될 수도 있다. 실제로, 일부 경우들에서, 그러한 은닉을 보조하기 위해 증가된 블루밍으로 전기 광학 재료를 엔지니어링하는 것이 바람직할 수도 있다.
본 발명의 통상적인 디스플레이는 다음의 층들을 순서대로 포함할 수도 있다:
(a) 디스플레이의 시야면을 형성하는 투명 전도성층 ("전면 전극");
(b) 캡슐화된 전기영동 매체의 층
(c) 라미네이션 접착제의 층; 및
(d) 투명할 필요가 없는 전도체 및 기판 (통상적으로 중합체성 필름) 을 포함하는 "후면판".
층들 (a) 및 (b) 에서 각각의 전극의 적어도 2 개의 영역들은, 독립적으로 어드레싱될 수 있는, 전기적 콘택들을 위해 전도체를 노출시키도록 세정된다. 최종적으로, 디스플레이는 전면 전극 및 후면판을 서로에 대해 포지티브 및 네거티브 전위들로 구동하고, 각각의 전극 내에 전위 구배를 생성하기 위한 전압 제어 수단을 포함한다.
그러한 디스플레이는 다음의 재료들을 사용하여 제작되었다. 전면 전극은 ITO, 등급 OC300 또는 450 를 갖는 일 기판 상에 코팅된 5 밀 (127 ㎛) 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 형성되었다. 대안으로, 전면 전극은 임의의 지지 기판 없이 디스플레이의 나머지 층 상에 코팅될 수 있다. 캡슐화된 전기영동 매체는 실질적으로 U.S. 특허번호 8,270,064 에 기재되어 있으며, 라미네이션 접착제는 실질적으로, 전기적 특성들을 제어하기 위해 5000 ppm 의 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스파이트 도펀트를 함유하는 U.S. 특허번호 7,012,735 에 기재된 바와 같은 25 ㎛ 층이었다. 후면판은 전면 전극을 위해 사용된 것과 유사한 PET/ITO 이지만, 인쇄된 탄소 전도체 또는 다른 낮은 비용의 투명 또는 불투명 전도체가 치환될 수 있다.
커피 테이블로서 사용하는 이러한 타입의 디스플레이가 첨부 도면들 중 도 1 및 도 2 에 개략적으로 도시된다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 커피 테이블 (일반적으로 100 으로 지정됨) 은 레그들 (104) 상의 그 4 개의 코너들에서 지지되는 긴 직사각형 유리 상면 (102) 을 포함한다. 일반적으로 106 으로 지정된 디스플레이는, 유리 상면이 기계적 손상으로부터 디스플레이 (106) 를 보호할 수 있도록 테이블의 유리 상면 (102) 아래에서 지지된다.
도 2 에 나타낸 바와 같이, 디스플레이 (106) 는 디스플레이 (106) 의 전체 영역에 걸쳐 연장하는 ITO 전면 전극 (110) 을 베어링하는 PET 필름 (108) 을 포함한다. 전면 전극 (110) 과 캡슐화된 전기영동 매체 (112) 가 콘택하며, 그 하부 표면은 라미네이션 접착제의 층 (114) 을 지니며, 이는 PET 필름 (118) 상의 ITO 전극의 층 (116) 을 포함하는 후면판에 캡슐화된 전기영동 매체 (112) 를 고정한다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 전면 전극 (110) 에는 직사각형 테이블의 코너들에 근접하여 배열된 4 개의 콘택들 (T1-T4) 이 제공되는 한편, 후면판 전극 (116) 에 유사한 방식으로 배열되는 4 개의 콘택들 (B1-B4) 이 제공된다.
도 2 는 콘택들 (T1-T4 및 B1-B4) 이 형성되는 방식을 도시한다. 콘택들 (B1-B4) 은 통상적으로 레이저 커터로 상부 필름 (108) 을 통해 어퍼처들을 키스 커팅하고, 라미네이션 접착제 (114) 및 전기영동 매체 (112) 의 하부에 놓인 부분들을 세정하는 것에 의해 생성된다. 유사하게, 콘택들 (T1-T4) 은 하부 필름 (118) 을 통해 어퍼처들을 키스 커팅하고 용매를 사용하여 라미네이션 접착제 (114) 및 전기영동 매체 (112) 의 오버랩 부분들을 세정하고 손으로 또는 전동 칫솔과 같은 기계적 수단으로 러빙하는 것에 의해 생성된다. 결과의 어퍼처들은 전도성 재료, 예를 들어 탄소 충진 접착제 또는 전도성 잉크로 충진되어, 개개로 어드레싱될 수 있는 콘택들을 생성한다. 포지티브 및 네거티브 전위로 독립적으로 콘택들 (T1-T4 및 B1-B4) 를 구동할 수 있는 전압 제어 수단은, 각각의 채널 상에서 독립적으로 프로그램가능한 ± 30 V 사이, 30 V 의 임의의 전압 및 파형을 각각 공급할 수 있는 12 개의 출력들을 갖고, 또한 고 임피던스 또는 부유 상태를 갖는 디스플레이 제어기 (미도시) 에 의해 제공된다. 제어기는 각각의 출력, 직접 구동을 위한 하나의 구동 라인을 갖는다.
도 1 및 도 2 에 나타낸 디스플레이는 실질적으로 위에 언급된 U.S. 특허번호 6,982,178 에 기재된 바와 같이 구성될 수도 있다. PET/ITO 필름 (결국 하부 필름 (108) 및 전극 (110) 을 형성하게 됨) 은 전기영동 매체 (112) 로 코팅되거나 이에 라미네이팅되어 PET/ITO/전기영동 서브어셈블리를 형성한다. 제 2 PET/ITO 필름 (결국 하부 필름 (118) 및 전극 (116) 을 형성하게 됨) 은 라미네이션 접착제로 어셈블리에 라미네이팅된다. 이전에 언급된 바와 같이, 하부 전극 (116) 은, 전기영동 매체 (112) 가 광을 투과하지 않기 때문에 투명할 수도 있고 투명하지 않을 수도 있다. 결과의 구조는 주어진 정확한 전기 접속들을 스위칭할 수 있는 풀 전기영동 디스플레이이다. 이러한 매체는 대형 롤-투-롤 기반에서 생성될 수 있고 개개의 디스플레이들에 필요한 사이즈로, 도시된 커피 테이블에 대해서는 16 x 60 인치 (406 x 1523 mm) 로 커팅 (통상적으로 레이저 커팅) 될 수 있다. 다른 구성 방법들이 또한 사용될 수 있으며, 예를 들어 위에 언급된 U.S. 특허번호 6,982,178 에 기재된 바와 같이, 전면판 라미네이트 (FPL) 의 형성 후에 전면판으로의 라미네이션 전의 사이즈로 커팅되는 FPL 의 커팅이 수행된다. 키스 커트 영역에서의 기판이 제거되고 그 후 전기영동 매체들이 세정된다. 콘택들의 수 및 디스플레이 주변 주위의 이들 콘택들의 공간적 분산이 많아질 수록, 실행될 수 있는 스위칭의 패턴은 더 복잡해진다.
도 1 및 도 2 에 나타낸 디스플레이의 구동은 예를 들어 상단 콘택들 (T1 및 T3) 을 각각 - 20 V 및 + 20 V 로 설정하게 할 수도 있는 한편, 후면판 콘택들 (B2 및 B3) 은 접지로 설정되며, 나머지 콘택들 모두는 부유되도록 한다. 이러한 구동 패턴이 약 1 초 보다 많이 유지되는 경우, 전기영동층의 광학 상태는 중심에서 확산 구배 영역을 갖는 절반 다크 및 절반 화이트일 것이다. 구동된 전극들은 고정 전압들 대신 가변 전압 패턴들을 대신 공급받으며, 이동 패턴들이 전기영동층에 형성된다. 예를 들어, 하나의 콘택이 0.1 Hz 주파수에서 20 V 진폭 사인파를 수신하고, 동일한 전극 상의 다른 구동된 콘택은 0.09 Hz 주파수에서 20 V 진폭 사인파를 수신하는 경우, 파형의 블랙에서 화이트로의 스위칭은 상이한 속도들 및 상이한 방향들, 좌측에서 우측 또는 우측에서 좌측으로 디스플레이에 걸쳐 천천히 이동하게 되어, 공급된 2 개의 사이파들의 상이한 주파수로 인하여 시간에 따라 변한다. 화이트에서 블랙 또는 블랙에서 화이트로 이동하는 파형의 속도 및 방향은, 2 개의 사인파들의 주파수를 동일하게 하고 이들에 일정한 페이즈 차이를 부여하는 것에 의해 일정하게 되고 반복할 수 있다. 더 복잡한 패턴들은, 특히 대향 대각선들이 상부 및 하부 전극들에 사용되는 경우, 디스플레이의 대각선의 대향 단부들에서 2 개의 콘택들을 구동하는 것에 형성될 수 있다. 더욱 더 복잡한 패턴들은 디스플레이의 주변 및 주위에 더 많은 수의 콘택들을 제공하는 것에 의해 생성될 수 있다.
도 1 및 도 2 에 나타낸 디스플레이가 간단한 직사각형 형태의 전극들을 가져서, 각각의 전극이 본질적으로 2 개의 단부들에서 이격된 콘택들 사이에서 균일하지만, 본 발명은 직사각형 또는 디스플레이들의 임의의 특정 형상에 한정되지 않고 다각형 (예를 들어, 육각형 또는 팔각형) 디스플레이들, 또는 원형 또는 타원형 디스플레이들을 사용하여 제작될 수 있다. 그러한 경우들에서, 하나 이상의 콘택들은 디스플레이의 주변 주위 및 디스플레이의 중심에서의 다른 콘택에 제공될 수도 있어서 전기 광학 재료에서의 변화들이 선형으로 보다는 오히려 방사형으로 전파한다. 게다가, 본 발명은 평면, 2 차원 디스플레이들에 한정되는 것이 아니라, 3 차원 오브젝트들에 적용될 수도 있다. 양자의 전극들 및 전기 광학 매체들은 3 차원 오브젝트들 상에 성막될 수 있다; 예를 들어 유기 전도체로부터 형성된 전극들은 용액으로부터 성막될 수도 있고 전기영동 매체들은 스프레이 기법들에 의해 성막될 수도 있다.
또한, 관심의 광학 효과들은 하나 또는 양자의 전극들에 갭을 제공하는 것에 의해, 예를 들어 전기 재료를 제거하거나 화학적으로 개질하는 것에 의해 획득될 수도 있어서, 전류는 그 전극 상의 2 개의 콘택들 사이에서 비선형 경로를 따라가야 한다. 도 3 은 이러한 타입의 디스플레이 (일반적으로 300 으로 지정됨) 의 개략적인 상면도이다. 도 1 및 도 2 에 나타낸 디스플레이 (100) 에 관하여, 디스플레이 (300) 는 긴 직사각형의 형태를 가지며, 스트립 콘택들 (302 및 304) 이 대향 단부에 제공된다. 콘택들 (302 및 304) 사이에서 연장하는 전극 (306) 은 복수의 비전도성 영역들 (308) 에 의해 인터럽트되어서 전류 (및 이에 따른 전기 광학 효과) 가 콘택들 (302 및 304) 사이에서 실질적으로 사인 곡선 코스를 따라가야 한다.
도 3 에서 영역들 (308) 과 같은 비전도성 영역들은 다양한 관심 패턴들에서 전기 광학 효과들을 "채널링하기" 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 원형, 타원형 또는 다각형 디스플레이는 디스플레이의 주변에 단일 콘택, 디스플레이의 중심에서의 제 2 콘택, 및 나선형 비전도성 영역들을 가져서 2 개의 콘택들 사이에서 연장하는 나선형 전극을 따라 전기 광학 효과들을 채널링할 수도 있다. 설계 자유도가 클 때에도 3 차원 디스플레이들의 경우 이용가능하고; 예를 들어, 실린더형 기판 상에 형성된 디스플레이는 나선형 비전도성 영역을 사용하여 실린더형 전극의 대향 단부들에 제공된 콘택들 사이에 나선형 경로를 따라 전기 광학 효과들을 채널링할 수 있다.
이미 언급된 바와 같이, 본 발명의 이격된 콘택 디스플레이에 있어서, 제 1 및 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극은 단위 길이당 상이한 전기 저항을 갖는 복수의 섹션들로 분할될 수도 있고, 그러한 디스플레이 (일반적으로 400 으로 지정됨) 의 개략적인 상면도가 도 4 에 나타나 있다. 디스플레이 (400) 는 일반적으로 대향 단부들에 콘택들 (402 및 404) 이 제공된 긴 직사각형의 형태를 갖는다. 또한, 디스플레이 (300) 처럼, 디스플레이 (400) 에 비전도성 영역 (408) 이 제공된다. 하지만, 영역들 (408) 의 배열은 도 3 에서의 영역들 (308) 의 배열과 상이하다; 영역들 (408) 은 전도성 재료 (401 또는 412) 의 좁은 "넥" 또는 "지협" 을 각각의 인접 쌍 사이에 놓도록 디스플레이 (400) 의 대향의 긴 에지들로부터 연장하는 영역의 2 개의 인접 쌍들의 형태로 있다. 따라서, 콘택들 (402 및 404) 사이를 통과하는 전류는 저저항 영역 (404), 고저항 넥 (410), 저저항 영역 (416), 및 고저항 넥 (412) 및 저저항 영역 (418) 을 통해 성공적으로 통과한다.
도 4 는 전극의 폭을 변화시키는 것에 의해 가변 저항의 영역들의 형성을 도시하지만, 물론 가변 저항을 위한 다른 기법들이 채용될 수 있다. 예를 들어, 도 4 에 나타낸 디스플레이는 적절한 저항기를 통해 상호접속되고 인접 영역들에 제공되는 콘택들로 각각의 넥 영역 (410 및 412) 을 대체하는 것에 의해 수정될 수 있다. 눈에 거슬리는 가시성 전기 컴포넌트들의 존재를 회피하기 위해서, 저항기 및 연관된 전도체들은 예를 들어 통상의 커피 테이블들에서 종종 존재하는 것과 같은, 디스플레이를 둘러싸는 프레임 내에 수용될 수 있다. 그러한 프레임 내에 배치된 전기 컴포넌트들에 의해 "비가시성으로" 전극 영역들을 상호접속하기 위한 능력이 부가 설계 자유도, 즉 물리적 위치로부터 상이한 순서에서 전기적으로 전극 세그먼트들을 배열하기 위한 능력을 제공한다. 예를 들어, 전극이 도 4 에 나타낸 3 개의 세그먼트들 (414, 416, 및 418) 보다는 오히려 5 개의 세그먼트들 (편의를 위해 도 4 에서 좌측에서 우측으로 읽는 A, B, C, D, 및 E 로 지정됨) 로 분할되는 디스플레이 (400) 의 수정된 버전을 고려하며, 여기서 세그먼트들 (A-E) 는 프레임 내에 은폐된 전도체들 및 저항기들을 통해 상호접속된다. 전기적 상호접속들은, 전극 세그먼트들이 도 1 및 도 2 에 나타낸 디스플레이 (100) 에서와 같이 그것을 따라 선형으로 진행하기 보다는 오히려 디스플레이 주위에서 점프하도록 나타나는 전기 광학 효과들을 생성하게 될 순서 (말하자면), A, D, B, C, E 로 전기적으로 상호접속되도록 배열될 수 있다.
전극 내에 다양한 저항의 영역들을 제공하는 대신, 가변 용량의 영역이 사용될 수도 있으며, 그러한 디스플레이 (일반적으로 500 으로 지정됨) 를 통한 개략적인 횡단면도가 도 5 에 나타나 있다. 디스플레이 (500) 는 일반적으로, 대향 단부에서 콘택들 (502 및 504) 이 제공된 전극 (506) 을 갖는 긴 직사각형의 형태를 갖는다는 점에서 도 3 및 도 4 에 각각 나타낸 디스플레이들 (300 및 400) 과 유사하다. 하지만, 디스플레이들 (300 및 400) 의 도시된 전극들과 달리, 디스플레이 (500) 의 전극은 인터럽트되지 않는다. 그러한, 전극 (506) 에는, 전부 접지되는 일련의 이격된 전극들 (512) 을 전극 (506) 으로부터 전기 광학 매체의 대향 측 상에 제공하는 것에 의해, 단위 면적당 가변 용량의 영역들이 제공된다. 대향 전극들 (512) 를 놓는 전극 (506) 의 영역들은 대향 전극들 (512) 을 놓지 않는 전극 (512) 의 영역들 보다 단위 면적당 실질적으로 더 큰 용량을 가지게 될 것이고, 이로써 디스플레이 (400) 에서 가변 저항의 영역들에 의해 제공된 것들과 일반적으로 유사한 디스플레이 (500) 의 전기 광학 성능에서의 변동들을 제공하는 것이 쉽게 자명할 것이다 (통상적으로, 도 2 에 나타낸 접착제층 (114) 과 유사한 접착제층이 전기 광학층 (510) 과 전극 (506) 사이 또는 전기 광학층 (510) 과 전극들 (512) 사이에 존재할 것이다. 접착제층은 설명을 용이하게 하기 위해 도 5 로부터 생략되지만 그 존재 또는 부재는 디스플레이 (500) 의 근본적인 방식에는 어떠한 차이도 없다).
본 발명의 격리된 전극 디스플레이의 일 실시형태가 이제 도 6 을 참조하여 기재될 것이다. 개념적으로, 격리된 전극 디스플레이는 도 4 에 나타낸 타입의 가변 저항 전극 디스플레이의 수정으로서 간주될 수도 있고, 수정은 저저항 전극들 사이에 고저항 영역들로서 전기 광학층 그 자신을 사용하는 것을 포함한다. 이러한 수정은 전기 광학층의 대향 측들 상에 연속적인 고저항 영역들 (전극들) 을 배치한다.
보다 구체적으로, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 격리된 전극 디스플레이 (일반적으로 600 으로 지정됨) 는 디스플레이들의 것과 유사한 긴 직사각형의 형태를 가지며, 전기 광학 재료의 층 (610) 및 7 개의 전극들 (612-624) 의 시퀀스를 포함하고, 그 각각은 디스플레이의 전체 폭에 걸쳐 연장하는 긴 스트립의 형태를 갖는다. 제 1 및 마지막 전극들 (612 및 624) 은, 시변 전위차가 전극들 (612 및 624) 사이에 인가되는 것을 가능하게 하는 전압 제어 유닛 (626 에서 개략적으로 표시됨) 에 각각 접속된다. 나머지 전극들 (614-622) 는, 그 전위들이 전기 광학 재료의 층 (610) 을 통한 전류의 통로에 의해 제어되도록 전기적으로 격리된다. 전극들 (612-624) 은 층 (610) 의 상부 및 하부 표면들 (도시된 바와 같음) 사이에서 교번하고, 상부 표면 (디스플레이의 시야면임) 상의 전극들 (614, 618 및 622) 은 광 투과성이며; 전극들 (612, 616, 620 및 624) 는 광 투과성일 수도 있고 아닐 수도 있다. 도 6 으로부터 알 수도 있는 바와 같이, 전극들 (614-622) 의 각각은 선행 전극과 오버랩하는 제 1 에지 (도 6 에 도시된 바와 같이 그 좌측 에지) 및 후속 전극과 오버랩하는 제 2 에지 (도 6 에 도시된 바와 같이 그 우측 에지) 를 갖는다. 인접 에지들이 층 (610) 을 통해 적당한 길이의 전도성 경로를 두도록 서로 인접하여 놓이면 인접 에지들이 오버랩하는 것이 절대적으로 필요하지는 않다. 전극의 제 1 및 제 2 에지들이 전극의 대향 측들 상에 있는 것이 반드시 필요한 것이 아니라는 것을 알 것이다. 예를 들어, 전극들 (612-624) 은 2등변 삼각형들의 형태일 수 있어서, 제 1 및 제 2 에지들은 평행하지 않게 되거나, 또는 전극들이 체커판의 형태로 배열될 수 있으며, 이 경우 일부 전극들은 서로 직각인 제 1 및 제 2 에지들을 가지게 된다.
전압 제어 수단 (626) 에 의한 전극들 (612 및 624) 간 시변 전위차의 인가는, 층 (610) 의 비저항, 전극들간 용량, 층 (610) 내의 편광 등과 같은 팩터들에 의존하여, 전극들 (614-622) 의 전위들에서 복잡한 변동을 야기할 것이고, 또한 층 (610) 의 다양한 부분들의 광학적 상태에서 훨씬 더 복잡한 변동을 야기할 것이다. 가장 흔하게는, 층 (610) 의 다양한 부분들이 전압 제어 수단 (626) 에 의해 인가된 전압이 변경될 때 "플리커" 로 인지될 것이다.
상기로부터, 본 발명은 매우 간단하고, 비용이 저렴한 전극들에 의한 시각적 관심의 패턴들의 생성 및 전기 광학 매체 (특히, 전기영동 매체와 같은, 쌍안정 매체) 의 광학 상태에서의 이동 변화들을 가능하게 하는 디스플레이 및 구동 방법을 제공한다는 것을 알 것이다.
상술한 발명의 특정 실시형태들에서 많은 변화들 및 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 가변 전압들은 물론 고정 또는 가변 주파수의 간단한 사인파; 삼각형파, 톱니파 및 구형파에 한정되지 않는다.

Claims (12)

  1. 디스플레이 (100; 300; 400; 500) 로서,
    전기 광학 재료의 층 (112; 510), 및 상기 전기 광학 재료의 층 (112; 510) 의 대향 측들 상의 제 1 및 제 2 전극들 (110, 116; 306; 506, 512) 을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 전극들 (110, 116; 306; 506, 512) 중 적어도 하나의 전극은 광 투과성이고,
    상기 제 1 및 제 2 전극들 (110, 116; 306; 506, 512) 중 적어도 하나의 전극은 적어도 2 개의 이격된 콘택들 (T1-T4, B1-B4; 302, 304; 402, 404; 502, 504) 을 가지며,
    상기 콘택들의 각각은 전도성 재료를 함유하는 어퍼처를 포함하고, 상기 어퍼처는 상기 전기 광학 재료의 층을 통하여 연장하며,
    전압 제어 수단이 제 1 및 제 2 전극들 (110, 116; 306; 506, 512) 중 동일한 전극 에 부착된 상기 2 개의 이격된 콘택들 (T1-T4, B1-B4; 302, 304; 402, 404; 502, 504) 간 전위차를 변화시키도록 배열되는, 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극들 (110, 116; 306; 506, 512) 의 양자 모두가 적어도 2 개의 이격된 콘택들 (T1-T4, B1-B4; 302, 304; 402, 404; 502, 504) 을 가지며, 상기 전압 제어 수단은 각각의 전극에 부착된 상기 2 개의 이격된 콘택들간 전위차를 변화시키도록 배열되는, 디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 광학 재료는 회전 2색 부재, 전기변색 또는 전기 습윤 재료를 포함하는, 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 광학 재료는 유체에 배치되고 전기장의 영향 하에서 상기 유체를 통해 이동할 수 있는 복수의 전기적 하전 입자들을 포함한 전기영동 재료를 포함하는, 디스플레이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기적 하전 입자들 및 상기 유체는 복수의 캡슐들 또는 마이크로셀들 내에 한정되는, 디스플레이.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기적 하전 입자들 및 상기 유체는 중합체성 재료를 포함하는 연속상에 의해 둘러싸인 복수의 이산 소적들로서 존재하는, 디스플레이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극 (306) 은, 전류가 상기 전극 (306) 상의 상기 2 개의 콘택들 (302, 304) 사이에서 비선형 경로를 따라가야만 하도록 적어도 하나의 비전도성 영역 (308) 에 의해 인터럽트되는, 디스플레이.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극들 중 하나의 전극의 적어도 일부에 상기 전극과 상기 전기 광학 재료의 층 사이에 배치되는 패시배이션층이 제공되는, 디스플레이.
  9. 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법으로서,
    디스플레이 (100; 300; 400; 500) 를 제공하는 단계로서, 상기 디스플레이는 전기 광학 재료의 층 (112; 510), 및 상기 전기 광학 재료의 층 (112; 510) 의 대향 측들 상의 제 1 및 제 2 전극들 (110, 116; 306; 506, 512) 을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 전극들 (110, 116; 306; 506, 512) 중 적어도 하나의 전극은 광 투과성이며, 그리고 상기 제 1 및 제 2 전극들 (110, 116; 306; 506, 512) 중 적어도 하나의 전극이 적어도 2 개의 이격된 콘택들을 갖고, 상기 콘택들의 각각은 전도성 재료를 함유하는 어퍼처를 포함하고, 상기 어퍼처는 상기 전기 광학 재료의 층을 통하여 연장하는, 상기 디스플레이를 제공하는 단계; 및
    제 1 및 제 2 전극들 (110, 116; 306; 506, 512) 중 동일한 전극 상의 2 개의 콘택들 사이에서 시간에 따라 변하는 전위차를 인가하는 단계를 포함하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극들 (110, 116; 306; 506, 512) 의 양자 모두가 적어도 2 개의 이격된 콘택들 (T1-T4, B1-B4; 302, 304; 402, 404; 502, 504) 을 가지며, 전압 제어 수단이 상기 제 1 및 제 2 전극들의 양자 모두에 부착된 콘택들의 쌍들 사이에서 시간에 따라 변하는 전위차를 인가하도록 배열되는, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전압 제어 수단은 상이한 주파수들에서 상기 제 1 및 제 2 전극들 (110, 116) 에 인가되는 전위차를 변화시키는, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 전압 제어 수단은 고정 또는 가변 주파수의 사인파, 삼각형파, 톱니파, 또는 구형파로서 상기 제 1 및 제 2 전극들 중 적어도 하나의 전극에 인가되는 전위차를 변화시키는, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
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