KR102521144B1 - 쌍안정 전기영동 유체를 포함하는 전환가능한 광 시준층에 대한 구동 파형들 - Google Patents

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Abstract

쌍안정 전기영동 유체들의 세장형 챔버들을 포함하는 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법들 및 제어기들. 광 시준 필름들은, 투과성 기판에 입사한 광의 양 및/또는 방향을 제어하는데 적합하다. 그러한 필름들은 LCD 디스플레이들과 같은 디바이스들에 통합되어, LCD 디스플레이를 보는 사용자에 대한 프라이버시의 구역을 제공할 수도 있다. 광 시준 필름은 전환 가능하기 때문에, 사용자가, 요구 시에, 방출된 광의 시준을 변경하게 한다. 그 필름들은 쌍안정적이기 때문에, 디스플레이 상태로 전환된 이후 추가 전력을 요구하지 않는다.

Description

쌍안정 전기영동 유체를 포함하는 전환가능한 광 시준층에 대한 구동 파형들
관련 출원들
본 출원은 2018년 8월 10일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/717,531호를 우선권 주장한다. 본 명세서에서 참조된 임의의 특허, 공개 출원 또는 기타 공개 저작물의 전체 내용들은 참조로 통합된다.
본 발명은, 예컨대, 투명 또는 반투명 기판을 통과하는 입사광의 방향을 제어하기 위해 사용될 수 있는 전환가능한 광 시준 필름들에 관한 것이다. 이러한 능력을 갖는 패시브 필름들은 한동안 상업적으로 입수가능하였고, 컴퓨터 모니터들에 대한 "프라이버시 필터들" 로서의 사용을 위해 널리 판매되고 있다. 예컨대, 미국 미네소타주 세인트 폴에 소재한 3M Corporation 의 제품들 뿐 아니라 US 8,213,082호와 같은 다양한 미국 특허들 참조. 통상적으로, 프라이버시 필터는, 사용자가 디스플레이 상의 이미지들을, 사용자에 의해서만 볼 수 있는 "프라이버시 콘" 으로 제한하길 원할 경우 비디오 디스플레이의 전방 표면에 적용된다. 프라이버시 필름들은 통상적으로, 플라스틱 기판과는 상이한 굴절률을 갖는 재료들로 다시 충진되는 플라스틱의 미세제조된 채널들을 채용한다. 재료들 사이의 계면은 굴절 표면을 생성하며, 올바른 방향으로 배향되는 광만이 필터를 통과할 것인 한편 올바르지 않은 방향으로 배향된 다른 입사광은 역반사되고/되거나 흡수될 것이다. 이러한 동일한 기술이 또한, 예컨대, 외부 윈도우를 통과하는 햇빛의 방향을 수정하기 위한 윈도우 처리로서 사용될 수 있다.
수개의 그룹들이, 프라이버시와 비-프라이버시 상태 사이에서 전환될 수 있는 활성 매질들을 제조하려고 시도하였다. 예를 들어, 미국 특허 공개 제2016/0179231호 ('231 출원) 는 디스플레이 디바이스와 함께 사용될 수 있는 전기활성 프라이버시 층을 기술한다. '231 출원은 유전체 폴리머와 같은 전기 이방성 재료를 사용하도록 교시한다. 전기장이 인가될 경우, 이방성 재료는 그 전기장과 정렬되어, 광을 시준하고 사용자에 대한 프라이버시의 구역을 제공한다. 하지만, 프라이버시 상태를 유지하도록 재료가 정렬되게 유지하기 위해 프라이버시 층에 일정한 전위를 제공하는 것이 필요하다. 프라이버시 디바이스가 프라이버시 상태를 유지하기 위해 일정한 전기장을 요구하기 때문에, 그 디바이스는 모니터에 필요한 통상 에너지 초과의 추가 에너지를 소비한다. 배터리 전력공급식 디바이스, 예컨대, 랩탑 컴퓨터와 함께 사용될 경우, 프라이버시 층에 전력공급하는데 요구되는 추가 에너지는 배터리의 동작 시간을 단축할 것이다. PCT 공개 WO2013/048846호는 또한, 전기장과 정렬된 포지션에서 유지되는 이방성 입자들을 또한 채용하는 대안적인 전환가능한 프라이버시 필름을 기술한다. '231 출원과 유사하게, '846 공개공보의 디바이스들은 또한, 일정한 에너지가 프라이버시 상태에서 공급될 것을 요구한다.
이방성 입자들의 정렬과 대조적으로 채널 내에서의 차단 입자들의 움직임에 의존하는 다른 액티브 전환 프라이버시 디바이스들이 기술되었다. 예를 들어, 미국 특허 공개 제2016/0011441호 ('441 출원) 는 프라이버시 층의 길이에 이어지는 미세 구조화된 리브들에 배치되는 전기적으로 전환가능한 전기변색 재료를 기술한다. '441 출원에 있어서, 전기변색 재료의 흡수 스펙트럼은, 전류가 전기변색 재료에 공급될 때 변경된다. 실제 전환 프로세스가 상당한 양의 에너지 (~ 5 분의 DC 전류) 를 요구하지만, '441 출원의 프라이버시 층은, 변환이 완료되면 일부 시간 동안 그 상태를 유지할 수 있다. 다른 대안은 미국 특허 공개 제2017/0097554호에 기술되어 있으며, 이에 의해, 긴 광 제어 채널들이 투명 전도성 필름들 사이에 형성되고 채널들은 투과 분산제들 및 차광 입자들을 포함한 전기영동 부재들로 충진된다. 전기영동 부재들은 에어 갭에서 차광 입자들의 분산을 제어하기 위해 3개의 성형 전극들의 세트를 사용함으로써 좁은 시계 (viewing field) 모드와 넓은 시계 모드 사이에서 토글링될 수 있다. 성형 전극들의 제조는, 매우 많은 근접하게 이격된 개별적으로 어드레싱가능한 전극들을 생성할 필요성 때문에 기술적으로 난제 (및 고가) 일 수 있다.
예컨대 이방성 입자 정렬을 사용하는 전환가능한 프라이버시 필터들의 이용가능성에도 불구하고, 전력을 많이 소모 (power-hungry) 하지 않는 저렴한 프라이버시 필름들이 여전히 필요하다. 이에 따라, 본 발명은 광 산란 안료들을 포함한 쌍안정 전기영동 유체들의 복수의 세장형 챔버들을 포함하는 광 시준 필름을 구동하기 위한 전압 파형들을 설명한다. 세장형 챔버들의 적합한 배열로, 필름들은 필름을 통과하는 광에 대해 2x 좁은 (또는 그 초과의) 시야각을 제공할 수 있다. 중요하게는, 광 시준 필름들이 쌍안정 전기영동 유체들을 포함하기 때문에, 광 시준 필름들은 넓거나 좁은 상태들에서 장시간 기간 동안 안정적이며, 일 상태로부터 다른 상태로 변경하기 위해서만 에너지를 요구한다. 부가적으로, 쌍안정 전기영동 유체가 복수의 세장형 챔버들로 파티셔닝되기 때문에, 전기영동 재료들은, 동일한 광 시준 필름이 중력에 대해 상이한 배향들로 적용될 때 침강에 덜 민감하다. 부가적으로, 쌍안정 전기영동 유체가 다수의 세장형 챔버들로 파티셔닝될 경우, 넓은 상태와 좁은 상태 사이의 천이 속도가 개선되고 전체적인 효과가 디바이스에 걸쳐 더 일관된다.
더욱이, 광 시준 필름이 복수의 작은 챔버들을 포함하기 때문에, 다량의 전기영동 유체를 손실하지 않고도 제작 이후 원하는 형상/사이즈로 필름을 절단하기 용이하다. 이는, 동일한 장비가 대면적 및 소면적 광 시준 필름들 양자 모두를 생성하는데 사용되게 한다. 예를 들어, 광 시준 필름의 평방 미터 단면 시트 또는 광 시준 필름의 롤은 전기영동 유체의 현저한 손실없이 바람직한 사이즈의 칩들로 절단될 수 있다. 일부 챔버들이 절단 프로세스 동안 개방될 것이지만, 각각의 챔버는 오직 소량의 유체만을 보유하여, 전체적인 손실은 적다. 일부 경우들에 있어서, 수백장의 작은 시트들 (예컨대, 모바일 폰용) 이 단일 단면 시트 또는 롤로부터 절단될 수 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 세장형 챔버들은, 시트 절단이 전기영동 유체의 손실을 초래하지 않도록 미리결정된 패턴으로 제조될 수 있다.
따라서, 일 양태에 있어서, 본 발명은 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법을 포함하며, 여기서, 전환가능한 광 시준 필름은 제 1 광 투과성 전극층, 복수의 세장형 챔버들을 포함한 적어도 20 ㎛ 의 두께를 갖는 시준층, 및 제 2 광 투과성 전극층을 포함하고, 여기서, 제 1 및 제 2 광 투과성 층들은 시준층의 양측 상에 배치된다. 각각의 세장형 챔버는 개구를 가지며, 안료 입자들을 포함한 쌍안정 전기영동 유체가 각각의 세장형 챔버에 배치된다. 세장형 챔버들은, 세장형 챔버의 개구에 걸쳐 있는 것에 의해 쌍안정 전기영동 유체를 밀봉하는 밀봉층으로 밀봉된다. 그 방법은 제 1 및 제 2 광 투과성 전극층들 사이에 시변 전압을 인가하는 단계를 포함한다.
통상적으로, 전환가능한 광 시준 필름은 통상적으로, 500 ㎛ 미만의 두께를 가지며, 세장형 챔버들의 높이는 시준층의 두께 이하이다. 통상적으로, 세장형 챔버들은 폭이 5 μm 내지 150 μm 이고 길이가 200 μm 내지 5 mm 이다. 예를 들어, 세장형 챔버들은 폭이 5 μm 내지 50 μm 이고 길이가 50 μm 내지 5 mm 일 수 있다.
전환가능한 광 시준 필름은 통상적으로 폴리머, 예를 들어, 아크릴레이트 모노머, 우레탄 모노머, 스티렌 모노머, 에폭시드 모노머, 실란 모노머, 티오엔 모노머, 티오인 모노머, 또는 비닐 에테르 모노머로부터 제조된 폴리머로부터 제조된다. 제 1 또는 제 2 광 투과성 전극층들은 인듐-주석-산화물로부터 제조될 수도 있다.
쌍안정 전기영동 유체는 통상적으로, 비극성 용매에 폴리머 관능화된 안료 입자들 및 유리 폴리머 (free polymer) 를 포함한다. 종종, 안료는 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리나프탈렌 또는 폴리디메틸실록산으로 관능화된다. 유리 폴리머는 에틸렌, 프로필렌 또는 스티렌 모노머들을 포함한 코폴리머들 또는 폴리이소부틸렌을 포함할 수도 있고, 밀봉층은 수용성 폴리머 또는 수분산성 폴리머, 예컨대, 셀룰로오스 또는 젤라틴과 같은 자연 발생 수용성 폴리머, 또는 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌, 폴리(비닐) 아세테이트, 폴리(비닐) 피롤리돈, 폴리우레탄 또는 이들의 코폴리머와 같은 합성 폴리머들을 포함할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 시변 전압은 제 1 극성을 갖는 제 1 시간 동안의 제 1 전압 및 제 2 극성을 갖는 제 2 시간 동안의 제 2 전압을 포함한다. 일부 실시형태들에 있어서, 제 1 전압은 제 1 크기를 갖고, 제 2 전압은 제 2 크기를 가지며, 제 1 및 제 2 크기들은 동일하지 않다. 일부 실시형태들에 있어서, 제 1 전압은 제 1 크기를 갖고, 제 2 전압은 제 2 크기를 가지며, 제 1 및 제 2 크기들은 동일하지 않다. 일부 실시형태들에 있어서, 제 1 전압과 제 1 시간의 곱은 제 1 임펄스이고, 제 2 전압과 제 2 시간의 곱은 제 2 임펄스이고, 제 1 임펄스 및 제 2 임펄스는 크기가 동일하지 않다. 일부 실시형태들에 있어서, 제 1 전압과 제 1 시간의 곱은 제 1 임펄스이고, 제 2 전압과 제 2 시간의 곱은 제 2 임펄스이고, 제 1 임펄스 및 제 2 임펄스는 크기가 동일하다. 일부 실시형태들에 있어서, 시변 전압은 제 1 극성을 갖는 제 3 시간 동안의 제 1 전압 및 제 2 극성을 갖는 제 4 시간 동안의 제 2 전압을 더 포함한다. 일부 실시형태들에 있어서, 시변 전압은 크기가 5 V 내지 150 V 이고, 예를 들어, 80 V 내지 120 V 이다.
일 실시형태에 있어서, 세장형 챔버들은, 시준층을 위로부터 볼 때 로우들 및 컬럼들로 배열되며, 여기서, 세장형 챔버들의 더 긴 치수는 로우들을 따라 이어지고, 로우들은 세장형 챔버들의 폭의 적어도 3 배만큼 서로 분리된다. 종종, 세장형 챔버들은, 시준층을 위로부터 볼 때 로우들 및 컬럼들로 배열되며, 동일한 로우 내의 인접한 세장형 챔버들은 30 μm 미만의 갭만큼 분리된다. 일부 실시형태들에 있어서, 제 1 로우에서의 인접한 세장형 챔버들 사이의 갭들은 제 2 로우에서의 인접한 세장형 챔버들 사이의 갭들로부터 수평으로 오프셋된다. 일부 실시형태들에 있어서, 세장형 챔버들의 대칭성은 세장형 챔버들의 길이, 세장형 챔버들의 폭, 세장형 챔버들의 피치, 또는 세장형 챔버들 사이의 갭의 폭 또는 배치를 변경함으로써 방해된다.
다른 양태에 있어서, 본 발명은 광 소스, 전환가능한 광 시준 필름, 박막 트랜지스터들의 액티브 매트릭스, 액정층, 컬러 필터 어레이, 전압 소스, 및 제어기를 갖는 디스플레이를 포함한다. 전환가능한 광 시준 필름은 제 1 광 투과성 전극층, 복수의 세장형 챔버들을 포함한 적어도 20 ㎛ 의 두께를 갖는 시준층, 및 제 2 광 투과성 전극층을 포함하고, 여기서, 제 1 및 제 2 광 투과성 층들은 시준층의 양측 상에 배치된다. 세장형 챔버들은 안료 입자들을 포함하는 쌍안정 전기영동 유체를 보유하고, 세장형 챔버들은 세장형 챔버의 개구에 걸쳐 있는 밀봉층으로 밀봉된다. 제어기는 제 1 및 제 2 광 투과성 전극층들 사이에 전압 임펄스를 제공하며, 여기서, 전압 임펄스는 디스플레이의 유효 투과각의 변경을 야기한다.
일부 실시형태들에 있어서, 광 시준 필름 또는 디스플레이는 부가적으로, 제 1 및 제 2 광 투과성 전극층들 사이에 전압 임펄스를 제공하기 위해 전압 소스 및 제어기를 포함한다. 일부 실시형태들에 있어서, 디스플레이는 광 소스와 전환가능한 광 시준 필름 사이에 배치된 프리즘 필름을 포함한다. 일부 실시형태들에 있어서, 디스플레이는 프리즘 필름과 광 소스 사이에 확산층을 포함한다. 일부 실시형태들에 있어서, 디스플레이는 터치 스크린 층을 포함한다.
도 1a 는 전기영동 입자들이 시준층의 챔버들 전반에 걸쳐 분포되는 전환가능한 광 시준 필름의 제 1 상태를 예시한다. 전기영동 입자들은 전력의 인가없이도 이 상태에서 안정적이다.
도 1b 는 전기영동 입자들이 전위의 인가로 제 1 광 투과성 전극을 향해 구동되는 전환가능한 광 시준 필름의 제 2 상태를 예시한다.
도 1c 는 전기영동 입자들이 제 1 광 투과성 전극에 근접하여 수집되는 전환가능한 광 시준 필름의 제 3 상태를 예시한다. 입자들은, 전위가 제거된 이후에도 이 포지션에서 안정적이다.
도 1d 는 전기영동 입자들이 시준층의 챔버들 전반에 걸쳐 분포되는 상태로의 복귀를 예시한다.
도 1e 는 전기영동 입자들이 도 1b 의 반대 극성을 갖는 전위의 인가로 제 2 광 투과성 전극을 향해 구동되는 전환가능한 광 시준 필름의 제 4 상태를 예시한다.
도 1f 는 전기영동 입자들이 제 2 광 투과성 전극에 근접하여 수집되는 전환가능한 광 시준 필름의 제 5 상태를 예시한다. 입자들은, 전위가 제거된 이후에도 이 포지션에서 안정적이다.
도 2a 는 전기영동 입자들이 시준층의 챔버들 전반에 걸쳐 분포될 때 소스로부터 방출된 광선들이 각도 (θ1) 로 제한됨을 예시한다.
도 2b 는 전기영동 입자들이 광 소스에 가장 근접한 광 투과성 전극에 대해 수집될 때 광선들이 각도 (θ2) 에서 소스로부터 방출되었음을 예시하고, 여기서, θ2>> θ1 이다.
도 2c 는 전기영동 입자들이 광 소스로부터 가장 먼 광 투과성 전극에 대해 수집될 때 광선들이 각도 (θ3) 에서 소스로부터 방출되었음을 예시하고, 여기서, θ3>> θ1 이다. 광 시준 필름의 방출면에서의 안료 입자들의 존재로 인해 최소의 광 손실이 존재함이 관찰된다.
도 3a 는 제 1 상태와 제 2 상태 사이에서 광 시준 필름을 전환하는데 사용될 수 있는 단순한 파형들을 예시한다.
도 3b 는 제 1 상태와 제 2 상태 사이에서 광 시준 필름을 전환하는데 사용될 수 있는 복잡한 파형들을 예시한다.
도 4 는 전환가능한 광 시준 필름을 포함한 액정 디스플레이 어셈블리의 동작층들을 예시한다. 그 층들은 스케일링하지 않는다.
도 5a 는 전기영동 입자들이 세장형 챔버들에 분산될 경우 광 시준층을 포함하는 LCD 디스플레이 스택의 유효 시야각 (
Figure 112021016770121-pct00001
) 을 예시한다. 관측자 #2 는 LCD 디스플레이 스택으로부터의 많은 광을 "보지"않음을 유의한다.
도 5b 는 전기영동 입자들이 세장형 챔버들의 저부 (또는 상부) 에 패킹될 경우 광 시준층을 포함하는 LCD 디스플레이 스택의 유효 시야각 (
Figure 112021016770121-pct00002
) 을 예시한다.
도 5c 는, 광 시준층을 포함하는 LCD 디스플레이 스택이 제 1 상태 (도 5a 참조) 및 제 2 상태 (도 5b 참조) 에 있을 경우 유효 시야각의 함수로서 광의 강도를 예시한다.
도 6 은 하부 기판 상에 배치된 전환가능한 광 시준 필름의 일 실시형태를 예시한다. 전환가능한 광 시준 필름은 부가적으로 에지 밀봉부를 포함한다. 분해도는 쌍안정 전기영동 유체로 충진된 세장형 챔버 위의 밀봉층을 상세히 나타낸다.
도 7 은, 일측 상에 광학적으로 투명한 접착제 및 릴리스 시트를 갖는 전환가능한 광 시준 필름을 예시한다. 그러한 필름들은, 예를 들어, 유리창들과 같은 기존 표면들 상에 시준 특징들을 제공하는데 사용될 수도 있다.
도 8 은, 복수의 세장형 챔버들로 시준층을 형성하고 후속적으로 쌍안정 전기영동 유체로 세장형 챔버들을 충진하고 충진된 세장형 챔버들을 밀봉하기 위해 사용될 수 있는 롤-투-롤 프로세스를 예시한다.
도 9a 및 도 9b 는 단순화된 엠보싱 프로세스를 예시한다.
도 10 은 본 발명의 시준층들을 생성하기 위한 엠보싱 도구를 형성하기 위한 방법을 상세히 나타낸다.
도 11 은 엠보싱 도구에서 사용될 심 (shim) 을 형성하기 위한 방법을 상세히 나타낸다.
도 12 는 엠보싱 도구에서 사용될 심을 형성하기 위한 대안적인 방법을 상세히 나타낸다.
도 13 은 세장형 챔버들이 로우-컬럼 포맷으로 배열되는 전환가능한 광 시준 필름의 일 실시형태의 평면도이다.
도 14 는 세장형 챔버들이 로우-컬럼 포맷으로 배열되는 전환가능한 광 시준 필름의 일 실시형태의 평면도이다.
상기 나타낸 바와 같이, 본 발명은 쌍안정 전기영동 유체들의 세장형 챔버들을 포함하는 광 시준 필름에 대한 구동 파형들을 제공한다. 그러한 필름들은, 자체적으로, 투과성 기판에 입사한 광의 양 및/또는 방향을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 필름들은 또한, LCD 디스플레이와 같은 디바이스들에 통합되어, LCD 디스플레이를 보는 사용자에 대한 프라이버시의 구역과 같은 유용한 특징부들을 제공할 수 있다. 개시된 파형들을 사용하여, 방출된 광의 시준이, 요구 시에, 변경될 수 있다. 부가적으로, 전기영동 매질이 쌍안정적이기 때문에, 시준 상태는 광 시준 필름에 추가 에너지를 제공할 필요없이 어떤 시간 동안, 예컨대, 수분 동안, 예컨대, 수시간 동안, 예컨대, 수일 동안, 예컨대, 수개월 동안 안정적일 것이다.
본 명세서에서 설명된 시스템들은 롤-투-롤 프로세싱을 사용하여 저렴하게 제조될 수 있다. 이에 따라, LCD 디스플레이의 제조와 같은 다른 어셈블리 프로세스들 동안 디바이스들에 통합될 수 있는 전환가능한 광 시준 필름의 큰 시트들을 생성하는 것이 가능하다. 그러한 필름들은 보조의 광학적으로 투명한 접착제층 및 릴리스 시트를 포함할 수도 있고, 이에 의해, 광 시준 필름이 완제품으로서 선적 및 배포되게 할 수도 있다. 광 시준 필름은 또한, 예를 들어, 회의실 윈도우들, 건물들에서의 외부 윈도우들, 및 선루프들 및 채광창들에 대한 애프터 마켓 광 제어를 위해 사용될 수도 있다. 광 시준 필름들의 제 1 및 제 2 전극들은 예를 들어 레이저 절단을 사용하여 용이하게 액세스되어, 전압 소스 및 제어기를 전극들에 연결하는 것이 매우 용이하다.
전기영동 디스플레이는 일반적으로, 전기영동 재료의 층 및 전기영동 재료의 대향측들 상에 배치된 적어도 2개의 다른 층들을 포함하며, 이들 2개의 층들 중 하나는 전극층이다. 대부분의 그러한 디스플레이들에 있어서, 그 층들 양자 모두는 전극층들이고, 전극층들 중 하나 또는 양자 모두는 디스플레이의 픽셀들을 정의하도록 패터닝된다. 예를 들어, 하나의 전극층은 세장된 로우 전극들로 패터닝되고 다른 전극층은 로우 전극들에 직각으로 이어지는 세장된 컬럼 전극들로 패터닝될 수도 있으며, 픽셀들은 로우 및 컬럼 전극들의 교차점들에 의해 정의된다. 대안적으로 및 더 일반적으로, 하나의 전극층은 단일의 연속 전극의 형태를 갖고, 다른 전극층은 픽셀 전극들의 매트릭스로 패터닝되며, 그 매트릭스의 각각은 디스플레이의 하나의 픽셀을 정의한다. 일부 실시형태들에 있어서, 2개의 광 투과성 전극층들이 사용되고, 이에 의해, 광이 전기영동 디스플레이를 통과하게 한다.
용어들 "쌍안정" 및 "쌍안정성" 은 적어도 하나의 광학 특성에 있어서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 디스플레이들을 지칭하도록 당업계에서의 그 종래의 의미로 본 명세서에서 사용되며, 그에 따라, 임의의 주어진 엘리먼트가 그 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태 중 어느 하나를 가정하기 위해 유한한 지속기간의 어드레싱 펄스에 의해 구동된 이후, 어드레싱 펄스가 종료된 후, 그 상태는 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변경하는데 요구된 어드레싱 펄스의 최소 지속기간의 적어도 수배, 예를 들어, 적어도 4배 동안 지속될 것이다. 미국 특허 제7,170,670호에서, 그레이 스케일이 가능한 일부 입자 기반 전기영동 디스플레이들은 그 극단적인 화이트 및 블랙 상태들에서 뿐 아니라 그 중간의 그레이 상태들에서도 안정적이고, 동일한 것이 일부 다른 타입들의 전기광학 디스플레이들에도 마찬가지임이 나타나 있다. 이러한 타입의 디스플레이는 쌍안정적이라기 보다는 "멀티-안정적" 으로 적절히 지칭되지만, 편의상, 용어 "쌍안정" 은 쌍안정 및 멀티-안정 디스플레이들 양자 모두를 커버하기 위해 본 명세서에서 사용될 수도 있다.
전환가능한 광 시준 필름 (10) 의 일반적인 기능이 도 1a 내지 도 1f 에 도시된다. 필름 (10) 은 제 1 광 투과성 전극층 (12) 및 제 2 광 투과성 전극층 (14) 을 포함한다. 통상적으로, 각각의 전극층은, 각각, 제 1 기판 (16) 및 제 2 기판 (18) 과 연관된다. 제 1 기판 (16) 및 제 2 기판 (18) 은 광 투과성 폴리머 (예컨대, 필름 또는 수지) 또는 유리일 수도 있다. 필름 (10) 이 롤-투-롤 프로세싱으로 생성되는 경우, 제 1 기판 (16) 및 제 2 기판 (18) 은 가요성이다. 광 투과성 전극들 및 기판들은 또한, 단층, 예를 들어, PET-ITO 필름, PEDOT, 또는 전도성 재료 (예컨대, 그래핀, 나노튜브들, 금속 플레이크들, 전도성 금속 산화물 입자들, 또는 금속 섬유들) 로 도핑되고/되거나 전도성 모노머들 또는 폴리머들로 도핑되고/되거나 염과 같은 이온성 재료들로 도핑되는 다른 광 투과성 폴리머로 통합될 수도 있다.
광 시준층 (21) 은, 전기영동 입자들 (26) 을 포함하는 쌍안정 전기영동 유체 (24) 를 보유하기 위한 복수의 세장형 챔버들 (22) 을 생성하도록 프로세싱된 광 투과성 폴리머 (20) 를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 쌍안정 전기영동 유체 (24) 는 탄화수소 용매를 포함하고, 전기영동 입자들 (26) 은 카본 블랙을 포함한다 (옵션적으로, 하기 논의되는 바와 같이 관능화됨). 광 시준층은 적어도 20 ㎛ 두께 (즉, 제 1 광 투과성 전극층 (12) 및 제 2 광 투과성 전극층 (14) 사이의 거리) 이다. 광 시준층은 20 ㎛ 보다 더 두껍고, 예를 들어, 30 ㎛ 보다 더 두껍고, 예를 들어, 50 ㎛ 보다 더 두껍고, 예를 들어, 70 ㎛ 보다 더 두껍고, 예를 들어, 100 ㎛ 보다 더 두껍고, 예를 들어, 150 ㎛ 보다 더 두껍고, 예를 들어, 200 ㎛ 보다 더 두꺼울 수 있다. 예컨대, 열가소성물을 엠보싱하는 것에 의한 세장형 챔버들의 제조는 하기에서 더 상세히 설명된다. 세장형 챔버들 (22) 을 충진하는 프로세스 이후 또는 그 동안, 세장형 챔버들 (22) 은, 예를 들어, 쌍안정 전기영동 유체 (24) 와 양립할 수 없는 친수성 폴리머일 수도 있는 밀봉층 (28) 으로 밀봉된다.
필름 (10) 의 시준 특성들을 변경하기 위하여, 제 1 광 투과성 전극층 (12) 및 제 2 광 투과성 전극층 (14) 은 전위의 소스 (30) 에 커플링될 수도 있다. 소스는, 예컨대, 배터리, 전력 공급부, 광기전, 또는 전위의 기타 다른 소스일 수도 있다. 제어기 (도시 안됨) 는 제 1 광 투과성 전극층 (12) 과 제 2 광 투과성 전극층 (14) 사이에 시변 전압을 공급하는데 사용된다. 제 1 광 투과성 전극층 (12) 및 제 2 광 투과성 전극층 (14) 은 전극들, 와이어들, 또는 트레이스들 (31) 을 통해 소스 (30) 에 커플링될 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 트레이스들 (31) 은, 예컨대, 트랜지스터 스위치일 수도 있는 스위치 (32) 로 차단될 수도 있다. 제 1 광 투과성 전극층 (12) 및 제 2 광 투과성 전극층 (14) 사이의 전위는 통상적으로 적어도 1 볼트, 예를 들어, 적어도 2 볼트, 예를 들어, 적어도 5 볼트, 예를 들어, 적어도 10 볼트, 예를 들어, 적어도 15 볼트, 예를 들어, 적어도 18 볼트, 예를 들어, 적어도 25 볼트, 예를 들어, 적어도 30 볼트, 예를 들어, 적어도 30 볼트, 예를 들어, 적어도 50 볼트이다. 일부 실시형태들에 있어서, 제어기는 크기가 5 볼트와 150 볼트 사이, 예컨대, 크기가 80 볼트와 120 볼트 사이의 시변 전압을 공급한다.
쌍안정 전기영동 유체 (24) 가 쌍안정적이기 때문에 전기영동 입자들 (26) 은 전기장의 인가없이도 그 분포를 유지할 것이다. 이러한 특징은 본 명세서에서 나열된 E Ink Corporation 특허들에 잘 기술되어 있지만, 대부분, 쌍안정 전기영동 유체 (24) 에서 분산된 폴리머들 (예컨대, 폴리이소부틸렌 또는 폴리라우릴메타크릴레이트) 의 특정 혼합물을 갖는 것으로부터 기인하여, 전기영동 입자들 (26) 이 감손 응집을 통해 안정화되게 한다. 이에 따라, 도 1a 에 예시된 제 1 상태에서, 전기영동 입자들 (26) 은, 어떠한 전위도 제 1 광 투과성 전극층 (12) 과 제 2 광 투과성 전극층 (14) 사이에 인가되지 않음에도 불구하고, 분산된 상태에서 안정적이다. 예를 들어, 도 1b 에 예시된 바와 같이 적합한 전위의 인가로, 전기영동 입자들 (26) 은 적합하게 바이어싱된 전극층을 향해 이동하여, 세장형 챔버들 (22) 의 높이를 따라 광 투과 구배를 생성한다. 일단 전기영동 입자들 (26) 이 원하는 전극층으로 구동되면, 소스 (30) 는 전극층들로부터 분리되어 전위를 턴오프할 수 있다. 하지만, 쌍안정 전기영동 유체 (24) 의 쌍안정성 때문에, 전기영동 입자들 (26) 은, 도 1c 에 도시된 바와 같이, 장시간 기간, 예컨대, 수 분, 예컨대, 수시간, 예컨대, 수 일의 제 2 상태로 유지될 것이다.
광 시준 필름 (10) 의 상태는, 수집된 전기영동 입자들 (26) 로 하여금 도 1d 를 달성하기 위해 반전 극성 전압 (도시 안됨) 으로 전극으로부터 멀어지게 함으로써 반전될 수 있다. (1a 에 등가인) 초기 상태로 복귀할 시, 하기에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 오직 (대략) 시준된 광만이 광 시준 필름을 통과할 수 있을 것이다. 도 1d 의 상태는 또한 안정적이다. 전기영동 입자들 (26) 은, 도 1e 에 도시된 바와 같이, 이러한 분포된 상태를 지나 도 1b 로부터의 반전 극성 전압의 인가로 제 2 광 투과성 전극 (14) 을 향해 구동될 수 있다. 결과적으로, 전기영동 입자들 (26) 은 제 2 광 투과성 전극 (14) 에 인접하게 수집될 것이며, 이는 또한 하기에서 논의되는 바와 같이 광시야각을 발생시킨다. 도 1f 에 도시된 광각 투과 상태는 또한 쌍안정적이며, 즉, 이 상태를 유지하는데 전력이 요구되지 않는다. 도 1c 및 도 1f 양자 모두의 상태들이 광각 투과를 발생시키기 때문에, 구동 전자기기들에 대해 전체 DC 밸런스를 유지하면서 도 1a, 도 1c, 도 1d 및 도 1f 에서 도시된 상태들 사이를 토글링하는 것이 가능하다. 구동 전자기기들을 DC 밸런싱하는 것은 전하 증강을 감소시키고 시스템 컴포넌트들의 수명을 연장한다.
전기영동 매질의 내부상은 현탁 유체에 하전된 안료 입자들을 포함한다. 본 발명의 가변 투과 매질들에서 사용되는 유체들은 통상적으로 낮은 유전 상수 (선호가능하게는 10 미만, 및 바람직하게는 3 미만) 일 것이다. 특히 선호된 용매들은 헵탄, 옥탄과 같은 지방족 탄화수소, 및 Isopar® (엑손 모빌) 또는 Isane® (토탈) 과 같은 석유 증류제; 리모넨, 예컨대, l-리모넨과 같은 테르펜; 및 톨루엔과 같은 방향족 탄화수소를 포함한다. 특히 선호된 용매는, 낮은 유전 상수 (2.3) 와 상대적으로 높은 굴절률 (1.47) 을 결합하기 때문에, 리모넨이다. 내부상의 굴절률은 Cargille-Sacher Laboratories Inc.(Cedar Grove, NJ) 로부터 입수가능한 Cargille® 인덱스 매칭 유체들과 같은 인덱스 매칭제들의 추가로 수정될 수도 있다. 본 발명의 캡슐화된 매질들에 있어서, 입자들의 분산제의 굴절률은 헤이즈를 감소시키기 위해 캡슐화 재료의 굴절률과 가능한 한 근접하게 매칭하는 것이 선호된다. 이러한 인덱스 매칭은, 용매의 굴절률이 캡슐화제의 굴절률에 근접할 때 (일반적으로 입수가능한 폴리머 캡슐화제를 사용할 때) 가장 잘 달성된다. 대부분의 사례들에 있어서, 굴절률이 550 nm 에서 1.51 와 1.57 사이, 바람직하게는 550 nm 에서 약 1.54 인 내부상을 갖는 것이 유리하다.
하전된 안료 입자들은 다양한 컬러들 및 조성들일 수도 있다. 부가적으로, 하전된 안료 입자들은 상태 안정성을 개선하기 위해 표면 폴리머들로 관능화될 수도 있다. 그러한 안료들은 미국 특허 공개 제2016/0085132호에서 기술되며, 이는 참조로 전부 통합된다. 예를 들어, 하전된 입자들이 화이트 컬러이면, 그 입자들은 TiO2, ZrO2, ZnO, Al2O3, Sb2O3, BaSO4, PbSO4 등과 같은 무기 안료로부터 형성될 수도 있다. 그 입자들은 또한, 화이트 컬러를 나타내기 위해 높은 굴절률 (>1.5) 및 특정 사이즈 (>100 nm) 를 갖는 폴리머 입자들이거나, 원하는 굴절률을 갖도록 조작된 복합 입자들일 수도 있다. 블랙 하전된 입자들, 이들은 CI 피그먼트 블랙 26 또는 28 등 (예컨대, 망간 페라이트 블랙 스피넬 또는 구리 크로마이트 블랙 스피넬), 또는 카본 블랙으로부터 형성될 수도 있다. 다른 컬러들 (비-화이트 및 비-블랙) 이 CI 피그먼트 PR 254, PR122, PR149, PG36, PG58, PG7, PB28, PB15:3, PY83, PY138, PY150, PY155 또는 PY20 과 같은 유기 안료들로부터 형성될 수도 있다. 다른 예들은 Clariant Hostaperm 레드 D3G 70-EDS, Hostaperm 핑크 E-EDS, PV 패스트 레드 D3G, Hostaperm 레드 D3G 70, Hostaperm 블루 B2G-EDS, Hostaperm 옐로우 H4G-EDS, Novoperm 옐로우 HR-70-EDS, Hostaperm 그린 GNX, BASF Irgazine 레드 L 3630, Cinquasia 레드 L 4100 HD 및 Irgazin 레드 L 3660 HD; Sun Chemical 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 디아릴라이드 옐로우 또는 디아릴라이드 AAOT 옐로우를 포함한다. 컬러 입자들은 또한, CI 피그먼트 블루 28, CI 피그먼트 그린 50, CI 피그먼트 옐로우 227 등과 같은 무기 안료들로부터 형성될 수 있다. 하전된 입자들의 표면은 미국 특허 제6,822,782호, 제7,002,728호, 제9,366,935호, 및 제9,372,380호 뿐 아니라 미국 공개 제2014-0011913호 (이들 모두의 내용들은 본 명세서에서 참조로 전부 통합됨) 에서 기술된 바와 같이, 요구된 입자들의 전하 극성 및 전하 레벨에 기초하여 공지된 기법들에 의해 수정될 수도 있다.
입자들은 고유 전하를 나타낼 수도 있거나, 또는 전하 조절제를 사용하여 명시적으로 하전될 수도 있거나, 또는 용매 또는 용매 혼합물에서 현탁될 때 전하를 포착할 수도 있다. 적합한 전하 조절제들은 당업계에 널리 공지되어 있으며; 본질적으로 중합성 또는 비중합성일 수도 있거나 이온성 또는 비이온성일 수도 있다. 전하 조절제의 예들은 Solsperse 17000 (활성 폴리머 분산제), Solsperse 9000 (활성 폴리머 분산제), OLOA 11000 (숙신이미드 무회 분산제), Unithox 750 (에톡실레이트), Span 85 (소르비탄 트리올리에이트), Petronate L (나트륨 술포네이트), Alcolec LV30 (소이 레시틴), Petrostep B100 (페트롤리움 술포네이트) 또는 B70 (바륨 술포네이트), 에어로졸 OT, 폴리이소부틸렌 유도체 또는 폴리(에틸렌 코부틸렌) 유도체 등을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 현탁 유체 및 하전된 안료 입자들에 부가하여, 내부상들은 안정제들, 계면 활성제들 및 전하 조절제들을 포함할 수도 있다. 안정화 재료는, 하전된 안료 입자들이 용매에 분산될 때 그 하전된 안료 입자들 상에 흡착될 수도 있다. 이러한 안정화 재료는 입자들을 서로 분리된 채로 유지하여, 입자들이 분산된 상태에 있을 때 가변 투과 매질이 실질적으로 비투과성이 되게 한다. 당업계에 공지된 바와 같이, 낮은 유전 상수의 용매에 하전된 입자들 (통상적으로, 상기 설명된 바와 같은 카본 블랙) 을 분산시키는 것은 계면 활성제의 사용에 의해 보조될 수도 있다. 그러한 계면 활성제는 통상적으로, 용매와 상용성이거나 용해성인 극성 "헤드 기" 및 비극성 "테일 기" 를 포함한다. 본 발명에 있어서, 비극성 테일 기는 포화 또는 불포화 탄화수소 모이어티, 또는 예를 들어 폴리(디알킬실록산) 과 같이 탄화수소 용매에 용해성인 다른 기인 것이 선호된다. 극성기는 암모늄, 술포네이트 또는 포스포네이트 염, 또는 산성 또는 염기성 기와 같은 이온성 재료들을 포함하는 임의의 극성 유기 관능성일 수도 있다. 특히 선호된 헤드 기는 카르복실산 또는 카르복실레이트 기이다. 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 안정제들은 폴리이소부틸렌 및 폴리스티렌을 포함한다. 일부 실시형태들에 있어서, 폴리이소부틸렌 숙신이미드 및/또는 소르비탄 트리올리에이트, 및/또는 2-헥실데칸산과 같은 분산제들이 추가된다.
본 발명의 전기영동 매질들은 통상적으로, 전하 조절제 (CCA) 를 포함할 것이고, 전하 디렉터를 포함할 수도 있다. 이들 전기영동 매질 성분들은 통상적으로, 저 분자량 계면 활성제들, 폴리머 제제들, 또는 하나 이상의 성분들의 블렌드들을 포함하고, 전기영동 입자들 상의 전하의 부호 및/또는 크기를 안정화시키거나 그렇지 않으면 수정하도록 작용한다. CCA 는 통상적으로, 이온성 또는 다른 극성 기를 포함한 분자이고, 이하, 헤드 기로서 지칭된다. 양이온성 또는 음이온성 헤드 기 중 적어도 하나는 바람직하게, 이하, 테일 기로서 지칭되는 비극성 사슬 (통상적으로, 탄화수소 사슬) 에 부착된다. CCA 는 내부상에서 역미셀(reverse micell)들을 형성하는 것으로 사료되고, 통상적으로 전기영동 유체들로서 사용되는 매우 비극성 유체들에서 전기 전도도를 유발하는 하전된 역미셀들의 작은 집단인 것으로 사료된다.
역미셀들은, CCA 분자의 비극성 테일 기에 의해 둘러싸인, 사이즈가 1 nm 로부터 수십 나노미터까지 변할 수도 있는 (그리고 구형, 원통형, 또는 기타 지오메트리를 가질 수도 있는) 고 극성 코어 (통상적으로, 물을 포함함) 를 포함한다. 역미셀들은, 특히, 오일/물/계면 활성제 혼합물들과 같은 삼원 혼합물들에 있어서 광범위하게 연구되었다. 일 예가, 예를 들어, Fayer 등, J.Chem.Phys., 131, 14704 (2009) 에 기술된 이소옥탄/물/AOT 혼합물이다. 전기영동 매질들에 있어서, 3개의 상들, 즉, 표면을 갖는 고체 입자, 극히 작은 액적 (역미셀) 의 형태로 분포된 고 극성 상, 및 유체를 포함하는 연속상이 통상적으로, 구별될 수도 있다. 하전된 입자들 및 하전된 역미셀들 양자 모두는 전기장의 인가 시에 유체를 통해 이동할 수도 있으며, 따라서, 유체를 통한 전기 전도를 위한 2개의 병렬 경로들이 존재한다 (이 유체는 통상적으로, 사라질정도로 작은 전기 전도도 자체를 가짐).
CCA 의 극성 코어는 표면들 상으로의 흡착에 의해 표면들 상의 전하에 영향을 미치는 것으로 사료된다. 전기영동 디스플레이에 있어서, 그러한 흡착은 역미셀들과 유사한 구조들을 형성하기 위해 전기영동 입자들의 표면들 또는 마이크로캡슐의 내부 벽들 (또는 마이크로셀의 벽들과 같은 다른 고체상) 상에 있을 수도 있으며, 이들 구조들은 이하 반미셀(hemi-micell)들로서 지칭된다. 이온 쌍의 하나의 이온이 다른 이온보다 표면에 (예를 들어, 공유 결합에 의해) 더 강하게 부착될 때, 반미셀들과 미결합 역미셀들 사이의 이온 교환은, 더 강하게 결합된 이온이 입자와 연관된 채로 남아있고 덜 강하게 결합된 이온은 유리 역미셀의 코어에 혼입되게 되는 전하 분리를 유도할 수 있다.
CCA 의 헤드 기를 형성하는 이온성 재료들이 전기영동 입자 (또는 다른) 표면에서 이온쌍 형성을 유도할 수도 있음이 또한 가능하다. 따라서, CCA 는 2가지 기본 기능들: 즉, 표면에서의 전하 생성과 표면으로부터의 전하 분리를 수행할 수도 있다. 전하 생성은, CCA 분자에 존재하거나 그렇지 않으면 역미셀 코어 또는 유체에 혼입된 일부 모이어티들과 입자 표면 사이의 산-염기 또는 이온 교환 반응으로부터 발생할 수도 있다. 따라서, 유용한 CCA 재료들은, 당업계에 공지된 바와 같은 반응 또는 임의의 다른 하전 반응에 참여 가능한 재료들이다. CCA 분자들은 부가적으로, 입자들이 광으로 조사될 때 전기영동 입자들에 의해 생성되는 광 여기자의 수용체로서 작용할 수도 있다.
본 발명의 매질들에서 유용한 전하 조절제들의 비한정적인 부류들은 유기 설페이트 또는 술포네이트, 금속 비누, 블록 또는 콤 코폴리머, 유기 아미드, 유기 양성이온, 및 유기 포스페이트 및 포스포네이트를 포함한다. 유용한 유기 설페이트 및 술포네이트는 나트륨 비스(2-에틸헥실) 술포숙시네이트, 칼슘 도데실벤젠술포네이트, 칼슘 페트롤리움 술포네이트, 중성 또는 염기성 바륨 디노닐나프탈렌 술포네이트, 중성 또는 염기성 칼슘 디노닐나프탈렌 술포네이트, 도데실벤젠술폰산 나트륨 염, 및 암모늄 라우릴 설페이트를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 유용한 금속 비누는 염기성 또는 중성 바륨 페트로네이트, 칼슘 페트로네이트, 나프텐산, 옥탄산, 올레산, 팔미트산, 스테아르산 및 미리스트산 등과 같은 카르복실산의 코발트염, 칼슘염, 구리염, 망간염, 마그네슘염, 니켈염, 아연염, 알루미늄염 및 철염을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 유용한 블록 또는 콤 코폴리머는 (A) 메틸 p-톨루엔술포네이트로 4급화된 2-(N,N-디메틸아미노)에틸 메타크릴레이트의 폴리머들 및 (B) 폴리(2-에틸헥실 메타크릴레이트) 의 AB 디블록 코폴리머들, 및 폴리(메틸 메타크릴레이트-메타크릴산)의 유용성 앵커기 상에 펜던트된 약 1800 의 분자량을 갖고 폴리(12-하이드록시스테아르산) 의 유용성 테일을 갖는 콤 그래프트 코폴리머를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 유용한 유기 아미드/아민은 폴리이소부틸렌 숙신이미드, 예컨대, OLOA 371 또는 1200 (Houston, Tex.소재의 Chevron Oronite Company LLC 로부터 입수가능) 또는 Solsperse 17000 (Wickliffe, OH 소재의 Lubrizol 로부터 입수가능; "Solsperse" 는 등록상표임), 및 N-비닐피롤리돈 폴리머들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 유용한 유기 양성이온은 레시틴을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 유용한 유기 포스페이트 및 포스포네이트는 포화 및 불포화 산 치환체들을 갖는 포스페이트화 모노- 및 디-글리세라이드의 나트륨 염을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. CCA 에 유용한 테일 기는 200 - 10,000 범위인 분자량의 폴리(이소부틸렌)과 같은 올레핀들의 폴리머들을 포함한다. 헤드 기는 술폰산, 인산 또는 카르복실산 또는 아미드일 수도 있거나, 대안적으로, 1차, 2차, 3차 또는 4차 암모늄 기와 같은 아미노 기일 수도 있다.
본 발명의 매질들에서 사용된 전하 보조제들은, 하기에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 전기영동 입자 표면들 상에 전하를 바이어싱시킬 수도 있다. 그러한 전하 보조제들은 브론스테드 또는 루이스 산 또는 염기일 수도 있다.
입자 분산 안정제들이 캡슐 또는 다른 벽들 또는 표면들에의 부착 또는 입자 응집을 방지하기 위해 추가될 수도 있다. 전기영동 디스플레이들에서 유체들로서 사용되는 통상적인 고 저항률 액체들에 대해, 비-수성 계면 활성제들이 사용될 수도 있다. 이들은 글리콜 에테르, 아세틸렌 글리콜, 알칸올아미드, 소르비톨 유도체, 알킬 아민, 4급 아민, 이미다졸린, 디알킬 옥사이드, 및 술포숙시네이트를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
미국 특허 제7,170,670호에 기술된 바와 같이, 전기영동 매질들의 쌍안정성은 약 20,000 을 초과하는 수 평균 분자량을 갖는 폴리머를 유체에 포함시킴으로써 개선될 수 있으며, 이 폴리머는 전기영동 입자들에 대해 본질적으로 비-흡수성이고; 폴리(이소부틸렌) 이 이러한 목적으로 선호된 폴리머이다.
또한, 예를 들어 미국 특허 제6,693,620호에 기술된 바와 같이, 표면 상에 고정된 전하를 갖는 입자는 주변 유체에서 반대 전하의 전기 이중층을 셋업한다. CCA 의 이온 헤드 기는 전기영동 입자 표면 상에서 하전된 기와 이온 쌍을 이루어, 고정된 또는 부분적으로 고정된 하전된 종들의 층을 형성할 수도 있다. 이 층의 외부에는, 유체에 CCA 분자들을 포함하는 하전된 (역)미셀들을 포함하는 확산층이 있다. 종래의 DC 전기영동에 있어서, 인가된 전기장은 고정형 표면 전하들에 대한 힘 및 이동형 카운터-전하들에 대한 반대 힘을 가하여, 확산층 내에서 슬립피지 (slippage) 가 발생하고 입자가 유체에 대하여 이동한다. 슬립 평면에서의 전위는 제타 전위로서 공지된다.
광 시준 필름 (10) 은, 도 2a, 도 2b, 및 도 2c 에 도시된 바와 같이 광 (33) 을 협소화 (시준) 하는데 사용될 수 있다. 도 2a 에 도시된 제 1 협소화된 상태에 있어서, 전기영동 입자들 (26) 은 세장형 챔버들 (22) 전반에 걸쳐 분포되어, 투과각 (θ 1 ) 을 생성하며, 이 투과각은 세장형 챔버들 (22) 사이의 피치 (A), 각각의 세장형 챔버 (22) 의 폭 (W), 광 시준 필름 (10) 의 높이 (H), 및 광 (33) 의 소스로부터 출사 기판 (도 2a 의 예에서, 기판 (18)) 까지의 거리에 의해 정의된다. 도 2a 에서 볼 수 있는 바와 같이, 그 각 (θ 1 ) 은 광선들 (X-X' 및 Y-Y') 에 의해 대략적으로 정의되며, 이는 광이 소스 (33) 를 떠나 전기영동 입자들 (26) 이 전반에 분포된 세장형 챔버 (22) 의 상부 및 저부 양자 모두를 클리어할 수 있는 법선으로부터의 최대 각도를 정의한다.
상기 도 1c 와 등가인 제 1 광각 상태에서, 전기영동 입자들 (26) 은 더 가까운 기판 (16) 으로 구동되고, 새로운 투과각 (θ 2 ) 이 도 2b 에 도시된 바와 같이 광선들 (X-X' 및 Y-Y') 에 대해 확립된다. 새로운 투과각 (θ 2 ) 은, 도 2b 에 도시된 바와 같이, θ 1 보다 훨씬 더 넓을 것이며, 즉, θ 2 >> θ 1 이다. 다시, 투과각 (θ 2 ) 의 효과적인 협소화는 세장형 챔버들 (22) 사이의 피치 (A), 각각의 세장형 챔버 (22) 의 폭 (W), 및 광 시준 필름 (10) 의 높이 (H) 의 함수일 것이다.
상기 도 1f 와 등가인 제 2 광각 상태에서, 전기영동 입자들 (26) 은 광 소스 (33) 로부터 떨어진 기판 (16) 으로 구동되고, 새로운 투과각 (θ 3 ) 이 도 2c 에 도시된 바와 같이 광선들 (X-X' 및 Y-Y') 에 대해 확립된다. 새로운 투과각 (θ 3 ) 은, 도 2c 에 도시된 바와 같이, θ 1 보다 훨씬 더 넓을 것이며, 즉, θ 3 >> θ 1 이다. 도 2b 와 같이, 투과각 (θ 3 ) 의 효과적인 협소화는 세장형 챔버들 (22) 사이의 피치 (A), 각각의 세장형 챔버 (22) 의 폭 (W), 및 광 시준 필름 (10) 의 높이 (H) 의 함수일 것이다. 더욱이, 제 2 기판 (18) 에 인접하여 축적된 전기영동 입자들 (26) 에 의해 그림자가 드리워질 수도 있을 것 같지만, 이것은 관찰되지 않는다. 이러한 효과를 씻겨 내기 위해 광 시준 필름 (10) 을 통해 충분한 산란 광이 있는 것으로 추정된다.
다양한 시변 전압들 (파형들) 이, 광 시준 필름의 상태를 변경하기 위하여 제 1 및 제 2 광 투과성 전극층들 사이에 인가될 수 있다. 도 3a 에 도시된 바와 같이, 파형들은 전기영동 입자들 (26) 로 하여금 세장형 챔버들 (22) 내에서 이동하게 하도록 바이어싱되는 단순한 D.C.전압들일 수 있다. 예를 들어, 분산된 상태와 패킹된 상태 사이를 이동하기 위해, +V 0 의 단순한 D.C.전압들인 파형이 일부 시간 (t 0 ) 동안 인가될 수 있고 (WF1 참조), 이에 의해, 전기영동 입자들로 하여금 도 3a 에 도시된 바와 같이 제 1 전극 (12) 을 향해 이동하게 할 수 있다. 그 프로세스는 일부 시간 (t 1 ) 동안 -V 0 의 새로운 D.C.전압을 제공함으로써 반전될 수 있지만 (WF2 참조), 전기영동 입자들 (26) 의 초기 (분산) 상태는 동일한 크기, 반대 극성, 등가 시간 동안의 전압을 단순히 인가함으로써 완전히 반전되지는 않는다. 통상적으로, 반대 극성은 더 짧은 시간, 즉, t0 > t1 동안 적용되어야 하여, 안료가 세장형 챔버들 (22) 전반에 걸쳐 분포되게 한다.
실제로, 전기영동 입자들 (26) 의 포지션을 제어하기 위해 도 3b 에 도시된 바와 같은 파형들을 사용하는 것이 더 신뢰성이 있다. 특히, WF3 은 시간에 걸쳐 통합될 때 포지티브보다는 더 네거티브인 교류 전압 파형이고, 이에 의해, 전기영동 입자들 (26) 이 제 2 전극 (14) 을 향해 이동되게 한다. 도 3a 에 도시된 바와 같은 D.C.파형과 비교하여 WF3 이 사용될 때 전기영동 입자들 (26) 의 패킹 상태가 더 우수함이 경험적으로 발견되었다. 더욱이, 패킹된 상태가 어떻게 어드레싱되었는지에 관계없이, WF4 와 같은 교번하는 밸런싱된 파형이, 세장형 챔버들 (22) 내에서 전기영동 입자들 (26) 을 재분배함에 있어서 훨씬 더 우수하다.
대부분의 구성들에서, 본 발명의 광 시준 필름들 (10) 은 넓은 투과각 (도 2b 및 도 2c) 으로부터 좁은 투과각 (도 2a) 으로 천이함에 있어서 유효 시야각 (법선으로부터의 각도의 함수로서 50% 퍼센트 미만의 상대 투과율에 의해 정의됨) 에서 적어도 2배 감소를 제공할 것으로 예상된다. 일부 실시형태들에 있어서, 시야 영역의 감소는 2배 초과, 예컨대 3 배, 예컨대 4 배일 것이다. 이러한 기능성 때문에, 광 시준 필름 (10) 은 단순히 유리 한장, 예컨대, 내부 사무실 윈도우에 적용될 때 유용할 수도 있으며, 이에 의해, 유리의 투과각이 크게 감소될 수 있고 그에 의해 사무실의 입주자들에 대한 프라이버시를 증가시키면서 여전히 충분한 양의 광이 윈도우를 통해 통과하게 할 수 있다.
광 시준 필름 (10) 은 도 4 에 도시된 바와 같이 액정 디스플레이 (LCD) 스택에 통합될 수도 있다. LCD 스택들에 대한 다수의 상이한 구성들이 존재하기 때문에 도 4 은 예시적이다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 통상적으로 하나 이상의 발광 다이오드들 (LED들) 인 광 (33) 은 도광판 (34) 과 확산판 (35) 의 조합에 의해 활성층을 포함한 디스플레이 스택을 통해 지향된다. 확산판 (35) 을 떠나 관측자의 방향 (도 4 의 상부에서의 눈) 으로 이동하는 광은 다음으로, 상기 설명된 타입의 광 시준 필름 (10) 과 조우한다. 도 4 에 도시된 상태에 있어서, 광 시준 필름 (10) 은 오직, 그 광이 더 좁은 투과각 내에서 이동하고 있을 때 광이 활성층으로 통과하게 할 것이다 (도 2a 내지 도 2c 참조). 광 시준 필름 (10) 을 통과한 광은 다음으로, 제 1 편광 필름 (36) 을 통해, 복수의 픽셀 전극들 (42) 을 포함한 액티브 매트릭스 박막 트랜지스터 (AM-TFT) 어레이 (40) 로 진행할 것이다. AM-TFT (40) 및 픽셀 전극들 (42) 을 통과한 편광된 광은, 그 다음, 액정층 (44) 과 조우할 것이고, 이에 의해, 광의 편광은, 광이 제 2 편광 필름 (37) 을 통해 투과되거나 거부되도록 액정에 의해 조작될 수 있다. 구체적으로, 액정층 (44) 의 광학 상태는, LCD 디스플레이들의 업계에 공지된 바와 같이, 픽셀 전극과 전면 전극 (45) 사이에 전기장을 제공함으로써 변경된다. 광 시준 필름 (10), AM-TFT (40), 픽셀 전극들 (42), 액정층 (44), 및 전면 전극 (45) 을 통해 투과되는 광은, 그 다음, 하위 픽셀 전극 (42) 과 연관될 컬러의 스펙트럼만을 통과시킬 컬러 필터 어레이 (46) 를 통해 투과될 것이다. 최종적으로, 정확한 컬러 및 정확한 편광 (액정층에 의해 결정됨) 을 갖는 어떤 양의 광이 제 2 편광 필름 (37) 을 횡단하고 관측자에 의해 관측될 것이다. 광학 접착제들 (47) 의 다양한 추가 층들이, 필요한 경우, 스택에 포함될 수도 있다. 스택은 또한, 예컨대, 유리 또는 플라스틱일 수도 있는 보호 커버층 (49) 을 포함할 수도 있다. 용량성 터치 감응층 (48) 또는 디지타이저 층 (도시 안됨) 과 같은 추가 엘리먼트들이 또한, 터치 스크린 능력 또는 쓰기 능력 등을 달성하기 위해 스택에 추가될 수도 있다. 옵션적으로, LCD 스택은 또한 보호 커버층 및/또는 용량성 터치 감응층을 포함할 수도 있다.
도 4 에 예시된 광 시준 필름 (10) 을 포함한 LCD 스택의 순수 효과는, LCD 디스플레이, 예컨대, 컴퓨터 모니터, 스마트 폰, 데이터 단말기, 또는 다른 LCD 디스플레이로부터 나오는 광의 유효 시야각 (
Figure 112021016770121-pct00003
) 을 독립적으로 제어하는 것이 가능하다는 점이다. 더욱이, 전환 매질이 쌍안정적이기 때문에, 디바이스는 사실상 무한정으로 "넓은" 또는 "좁은" 상태에 남아 있을 수 있다. 진보한 실시형태들에 있어서, 협소화의 양은 세장형 챔버들의 시야 측을 향해 구동되는 안료의 상대적인 양을 제어함으로써 조정될 수 있다. 유효 시야각은 LCD 의 상태와 완전히 독립적으로 조정될 수 있다. 즉, 프라이버시 모드와 비-프라이버시 모드 사이를 전환하기 위해 모니터를 파워-다운할 필요가 없다.
LCD 디스플레이 스택에 대한 유효 시야각 (
Figure 112021016770121-pct00004
) 의 변동이 도 5a 내지 도 5c 에 예시된다. 전기영동 입자들 (26) 이 세장형 챔버들 (22) 전반에 걸쳐 분산될 경우, 투과각 (θ 1 ) 을 갖는 광선들은 액정 재료 및 컬러 필터 재료를 통과하여, 도 5a 에 도시된 바와 같이 유효 시야각 (
Figure 112021016770121-pct00005
1) 내에서 볼 수 있는 LCD 이미지를 발생시킬 수 있다. 결과적으로, 관측자 #1 (사용자) 은 LCD 스크린 상에서 예상 이미지를 본다. 하지만, 관측자 #2 는 유효 시야각 밖에 있으며, LCD 스크린 상에 있는 것을 볼 수 없다. 즉, 관측자 #1 은 프라이버시의 콘을 경험하고 있다.
하지만, 전기영동 입자들 (26) 이 전극들 중 하나에 대해 패킹될 경우, 투과각 (θ 2 ) 을 갖는 광선들은 액정 재료 및 컬러 필터 재료를 통과하여, 도 5b 에 도시된 바와 같이 유효 시야각 (
Figure 112021016770121-pct00006
2) 내에서 볼 수 있는 LCD 이미지를 발생시킬 수 있다. 이 구성에 있어서, 관측자 #2 는 LCD 스크린 상에서 이미지를 볼 수 있다. 방출된 광의 유효 시야각 의존적 강도가 도 5c 에 그래픽적으로 도시된다. 따라서, 관측자 #1 은 법선을 따라 볼 때 LCD 스크린으로부터의 방출된 광의 대략 동일한 강도를 경험하지만, 관측자 #2 는 관측자 #1 의 선택의 이미지의 어떤 이미지도 볼 수 없을 수도 있다.
밀봉층 (28) 의 분해도가 도 6 에 도시된다. 일부 실시형태들에 있어서, 밀봉층 (28) 은, 쌍안정 전기영동 유체 (24) 를 유지하기 위하여 분해도에 도시된 바와 같이, 세장형 챔버 (22) 의 상부 부분을 밀봉한다. 이는, 쌍안정 전기영동 유체 (24) 로 세장형 챔버 (22) 를 언더필한 다음 밀봉 제제로 가장 충만한 세장형 챔버들 (22) 을 오버코팅함으로써 달성될 수도 있다 (하기에서 논의됨). 다른 실시형태들에 있어서, 밀봉 조성물은 충진 시에 쌍안정 전기영동 유체 (24) 에 분산되지만, 밀봉 제제가 세장형 챔버 (22) 의 상부로 상승하게 하도록 정확한 친수성 및 밀도로 설계될 수도 있으며, 이에 의해, 이 밀봉 조성물은 예컨대, 광, 열, 또는 활성화 화학제로의 노출을 사용하여 경화된다. 대안적인 실시형태들 (도 6 에 도시 안됨) 에 있어서, 세장형 챔버 (22) 는 상부까지 충진되고 밀봉층은 광 투과성 폴리머 (20) 의 상부 전체에 걸쳐 확산되고, 이에 의해, 세장형 챔버들 내에 쌍안정 전기영동 유체 (24) 를 밀봉할 수도 있다.
밀봉층을 위한 밀봉 조성물에서의 필수 성분들의 예들은 열가소성 또는 열경화성 및 이들의 전구체를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 특정 예들은 단관능성 아크릴레이트, 단관능성 메타크릴레이트, 다관능성 아크릴레이트, 다관능성 메타크릴레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리 아크릴산, 셀룰로오스, 젤라틴 등과 같은 재료들을 포함할 수도 있다. 폴리머 바인더 또는 증점제, 광개시제, 촉매, 가황제, 필러, 착색제 또는 계면 활성제와 같은 첨가제들이 밀봉 조성물에 추가되어 물리-기계적 특성들 및 광 시준 필름을 개선할 수도 있다.
밀봉 조성물은 밀봉 용매로서 물을 갖는 수용성 폴리머일 수도 있다. 적합한 수용성 폴리머 또는 수용성 폴리머 전구체의 예들은 폴리비닐 알코올; 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜과의 그 코폴리머, 및 그 유도체, 예컨대, PEG-PPG-PEG, PPG-PEG, PPG-PEG-PPG; 폴리(비닐피롤리돈) 및 그 코폴리머, 예컨대, 폴리(비닐피롤리돈)/비닐 아세테이트 (PVP/VA); 셀룰로오스 및 그 유도체, 폴리(글루코사민), 덱스트란, 구아 검 및 녹말과 같은 다당류; 젤라틴; 멜라민-포름알데히드; 폴리(아크릴산), 그 염 형태 및 그 코폴리머; 폴리(메타크릴산), 그 염 형태 및 그 코폴리머; 폴리(말레산), 그 염 형태 및 그 코폴리머; 폴리(2-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트); 폴리(2-에틸-2-옥사졸린); 폴리(2-비닐피리딘); 폴리(알릴아민); 폴리아크릴아미드; 폴리에틸렌이민; 폴리메타크릴아미드; 폴리(나트륨 스티렌 술포네이트); 폴리(2-메타크릴옥시에틸트리메틸암모늄 브로마이드), 폴리(알릴아민 하이드로클로라이드) 와 같은 4차 암모늄 기로 관능화된 양이온성 폴리머를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 밀봉 재료는 또한, 제형화 용매로서 물과 함께 수 분산성 폴리머를 포함할 수도 있다. 적합한 폴리머 수 분산제들의 예들은 폴리우레탄 수 분산제 및 라텍스 수 분산제를 포함할 수도 있다. 수 분산제에서의 적합한 라텍스는 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 아세테이트 및 그 코폴리머들, 예컨대, 에틸렌 비닐 아세테이트, 및 폴리스티렌 코폴리머들, 예컨대, 폴리스티렌 부타디엔 및 폴리스티렌/아크릴레이트를 포함한다.
예를 들어 접착제 조성물에 존재할 수도 있는 추가 성분들의 예들은 아크릴, 스티렌-부타디엔 코폴리머, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 코폴리머, 폴리비닐부티랄, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리아미드, 에틸렌-비닐아세테이트 코폴리머, 에폭시드, 다관능성 아크릴레이트, 비닐, 비닐에테르 및 이들의 올리고머, 폴리머 및 코폴리머를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 접착제층들은 또한, 폴리비닐 알코올; 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜과의 그 코폴리머; 폴리(비닐피롤리돈) 및 그 코폴리머; 다당류; 젤라틴; 폴리(아크릴산), 그 염 형태 및 그 코폴리머; 폴리(메타크릴산), 그 염 형태 및 그 코폴리머; 폴리(2-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트); 폴리(2-에틸-2-옥사졸린); 폴리 (2-비닐피리딘); 폴리(알릴 아민); 폴리아크릴아미드; 폴리메타크릴아미드; 및 4차 암모늄 기로 관능화된 양이온성 폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 폴리우레탄 분산제 및 수용성 폴리머를 포함할 수도 있다. 접착제층들은, 예를 들어, 라미네이션 이후 UV 와 같은 열 또는 복사에 의해 사후 경화될 수도 있다.
예컨대, 기판 (53) 을 포함하는 전체 스택은 도 6 에 도시된 바와 같이 에지 밀봉부 (51) 로 밀봉될 수 있다. 에지 밀봉부 (51) 은 상기 설명된 임의의 밀봉 조성물들을 포함할 수도 있다. 에지 밀봉부 (51) 는 광 시준층 (10) 및 기판 (53) 주위에서 연속적일 수도 있거나, 또는 에지 밀봉부 (51) 는 스택의 일부분만, 예컨대, 광 시준층 (10) 의 외부 에지만을 커버할 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 에지 밀봉부 (51) 는 추가의 보호 층, 예컨대, 물에 대해 불침투성인 층, 예컨대, 투명한 폴리에틸렌을 포함할 수도 있다. 보호층은 습기 또는 가스 배리어 특성들을 제공할 수도 있다. 보호층 및또는 에지 밀봉부의 에지는, 습기 또는 가스 배리어 특성들을 제공하는 열 또는 UV 경화성 또는 열 활성화 에지 밀봉 재료로 밀봉될 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 에지 밀봉부는 2개의 보호 기판들에 의해 샌드위치된다.
일부 실시형태들에 있어서, 에지 밀봉부 (51) 는 실제로 전체 스택을 둘러싸고, 이에 의해, 밀봉된 어셈블리를 생성할 것이다. 도시되지 않았지만, 하나 이상의 전기 연결부들이 제 1 전극 (12) 및 제 2 전극 (14) 에 대한 전기 연결을 제공하기 위해 에지 밀봉부 (51) 를 횡단해야 할 수도 있음이 이해된다. 그러한 연결부들은 가요성 리본 커넥터에 의해 제공될 수도 있다.
밀봉층 (28) 의 상세들을 도시한 것에 추가로, 도 6 은 또한, 광 시준층 (10) 이 유리 또는 다른 투명한 내구성 재료와 같은 기판 (53) 상에 라미네이팅될 수 있는 방법을 예시한다. 도 6 에 도시되지는 않지만, 광 시준층 (10) 은 기판으로 상부 및 저부 양자 모두에서 보호될 수도 있음에 유의한다. 2개의 기판들은 상이하거나 동일할 수도 있으며, 예를 들어, 제 1 기판은 유리일 수도 있고 제 2 기판은 폴리에틸렌일 수도 있다. 에지 밀봉부 (51) 는 상부 및 저부 기판들 양자 모두 그리고 기판들 사이의 광 시준층 (10) 주위로 확장할 수도 있다. 통상적으로, Delo Adhesives 로부터 입수가능한 것과 같은 광학 접착제 (52) 가 광 시준층 (10) 을 기판(들) (53) 에 결합시키는데 사용된다. 대안적으로, 광 시준층 (10) 은 광학 접착제 (52) 와 릴리스 시트 (54) 의 조합으로 코팅될 수도 있고, 이에 의해, 릴리스 시트 (54) 와 함께 광 시준층 (10) 은 감겨지고, 사이징하기 위해 절단될 어셈블리 설비로 운반될 수 있다. 전개되기 전에, 도 7 에 예시된 바와 같이, 릴리스 시트 (54) 는 제거될 수 있으며, 광 시준층 (10) 은 기판 (53) 에 직접 부착될 수 있다. 기판은 회의실 윈도우, 자동차 유리, 또는 LCD 스택에서의 확산기와 같이 광 시준이 요구되는 임의의 투명한 표면일 수도 있다.
광 시준층의 제조
광 시준 필름은 도 8 에 예시된 바와 같이 및 US 9,081,250호에 상세히 기술된 바와 같이 롤-투-롤 프로세스를 사용하여 생성될 수 있다. 도 8 에 도시된 바와 같이, 프로세스는 다수의 단계들을 수반하며: 제 1 단계에서, 엠보싱 조성물, 예컨대, 열가소성, 열경화성, 또는 이들의 전구체 (옵션적으로 용매와 함께) 의 층 (60) 이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) (인듐-주석 산화물의 층을 포함 (PET-ITO)) 의 필름과 같은 전도성 투명 필름 (61) 상에 퇴적된다. (용매는, 존재한다면, 용이하게 증발함). 프라이머 층 (즉, 전극 보호층) 이, 엠보싱 조성물의 층과 PET 일 수도 있는 지지층 사이의 접착을 증가시키는데 사용될 수도 있다. 부가적으로, 접착 촉진제가 지지층에 대한 접착을 개선시키기 위해 프라이머 층에서 사용될 수도 있다. 제 2 단계에서, 층 (60) 은 사전-패터닝된 엠보싱 도구 (62) 에 의해 층 재료의 유리 전이 온도보다 높은 온도에서 엠보싱되며, 그 제조는 하기에서 설명된다. (프라이머 및/또는 접착 촉진제는 엠보싱 도구 (62) 에 대한 접착을 감소시키도록 조정될 수도 있음). 제 3 단계에서, 패터닝된 층 (60) 이, 바람직하게, 예컨대 냉각에 의해 경화되는 동안 또는 그 이후에 엠보싱 도구 (62) 로부터 해제된다. (상기 설명된 바와 같이) 세장형 챔버들의 특징적인 패턴이 이제 확립된다. 단계 4 에서, 세장형 챔버들 (63) 이, 상기 설명된 쌍안정 전기영동 유체 (64) 로 충진된다. 일부 실시형태들에 있어서, 쌍안정 전기영동 유체는, 전기영동 유체 (64) 와 양립할 수 없고 전기영동 유체 (64) 에서 용매 및 안료 입자들보다 낮은 비중을 갖는 밀봉 조성물을 포함할 것이다. 그러한 실시형태들에 있어서, 밀봉 조성물은 세장형 챔버들 (63) 의 상부로 상승할 것이며, 이에 의해, 후속 단계에서 경화될 수 있다. (도 8 에 도시되지 않은) 대안으로서, 밀봉 조성물은, 세장형 챔버들 (63) 이 전기영동 유체 (64) 로 충진된 이후 오버-코팅될 수도 있다. 다음 단계에서, 전기영동 유체 (64) 로 충진된 세장형 챔버들 (63) 은, 예를 들어, UV 방사선 (65) 으로 또는 열 또는 습기에 의해 밀봉 조성물을 경화시킴으로써 밀봉된다. 제 6 단계에서, 밀봉된 세장형 챔버들은 제 2 투명 전도성 필름 (66) 에 라미네이팅되며, 이는 감압 접착제, 핫 멜트 접착제, 열, 습기, 또는 방사선 경화형 접착제일 수도 있는 광학적으로 투명한 접착제 층 (67) 으로 사전-코팅될 수도 있다. [광학적으로 투명한 접착제를 위한 선호된 재료들은 아크릴, 스티렌-부타디엔 코폴리머, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 코폴리머, 폴리비닐부티랄, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리아미드, 에틸렌-비닐아세테이트 코폴리머, 에폭시드, 다관능성 아크릴레이트, 비닐, 비닐에테르 및 이들의 올리고머, 폴리머 및 코폴리머를 포함함]. 최종 단계에서, 전환가능한 광 시준 필름의 완성된 시트들이 예를 들어 칼날 (69) 로 또는 레이저 커터로 절단될 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 다른 광학적으로 투명한 접착제 및 릴리스 시트를 라미네이팅하는 것을 포함하는 제 8 단계가 완성된 전환가능한 광 시준 필름에 대해 수행될 수도 있어서, 필름이 단면 시트 또는 롤로 선적되고 그리고 예컨대 디스플레이, 윈도우, 또는 기타 디바이스/기판으로의 통합을 위해 사용되어야 될 경우 사이징하도록 절단될 수 있다.
엠보싱 도구 (62) 는 포토레지스트 프로세스에 이어 에칭 또는 전기도금에 의해 준비될 수도 있다. 이는, 그 다음, 포토레지스트의 층으로 코팅되고 UV 에 노출된다. 포토레지스트의 층과 UV 사이에 마스크가 배치된다. 일부 실시형태들에 있어서, 노광되지 않거나 노광된 영역들은, 그 다음, 적절한 유기 용매 또는 수용액으로 세척함으로써 제거된다. 나머지 포토레지스트는 건조되고, 시드 금속의 박층으로 다시 스퍼터링된다. 그 다음, 마스터는 전기주조를 위해 준비된다. 전기주조에 사용되는 통상적인 재료는 니켈 코발트이다. 대안적으로, 마스터는 니켈 설파메이트 전기주조 또는 무전해 니켈 퇴적에 의한 니켈로 제조될 수 있다. 엠보싱 도구의 플로어는 통상적으로 50 내지 5000 마이크론 두께이다. 마스터는 또한 "Replication techniques for micro-optics", SPIE Proc.Vol.3099, pp.76-82 (1997) 에 기술된 것과 같은, e-빔 기록, 건식 에칭, 화학 에칭, 레이저 기록 또는 레이저 간섭을 포함한 다른 마이크로엔지니어링 기법들을 사용하여 제조될 수 있다. 대안적으로, 엠보싱 도구는 플라스틱, 세라믹 또는 금속을 이용한 포토머시닝에 의해 제조될 수 있다. 엠보싱 도구 생성을 위한 수개의 방법들이 하기에서 더 상세히 설명된다.
도 9a 및 9b 는 표면 상에 3차원 미세 구조 (원형) 를 갖는 엠보싱 도구 (111) 로의 엠보싱 프로세스를 예시한다. 도 9a 및 9b 에 도시된 바와 같이, 엠보싱 도구 (111) 는 적어도 20 μm 두께, 예컨대, 적어도 40 μm 두께, 예컨대, 적어도 50 μm 두께, 예컨대, 적어도 60 μm 두께, 예컨대, 적어도 80 ㎛ 두께, 예컨대, 적어도 100 ㎛ 두께, 예컨대, 적어도 150 ㎛, 예컨대, 적어도 200 ㎛ 두께, 예컨대, 적어도 250 ㎛ 두께의 엠보싱 조성물 (112) 에 적용된 이후. 엠보싱 조성물이 (예컨대, 방사선에 의해) 경화되거나 고온 엠보싱가능 재료가 열 및 압력에 의해 엠보싱된 이후, 엠보싱된 재료가 엠보싱 도구로부터 해제되어 (도 9b 참조), 필요한 치수들의 세장형 챔버를 남기며, 예컨대, 여기서, 세장형 챔버들의 높이는 시준층 (엠보싱 조성물) 의 두께 이하이고, 세장형 챔버들의 폭은 9 ㎛ 내지 150 ㎛ 이고, 챔버들의 길이는 200 μm 내지 5 mm 이다.
종래의 엠보싱 도구를 사용하여, 경화된 또는 고온 엠보싱된 재료는 종종, 경화된 또는 고온 엠보싱된 재료와 엠보싱 도구의 표면 간의 원치않는 강한 접착 때문에 그 도구로부터 완전히 해제되지 않는다. 이 경우, 엠보싱 도구의 표면으로 이송되거나 그 표면 상에 부착된 일부 경화된 또는 고온 엠보싱된 재료가 존재하여, 그 프로세스로부터 형성된 오브젝트 상에 불균일한 표면을 남길 수도 있다.
이러한 문제는, 오브젝트가 투명 전도층 또는 폴리머층과 같은 지지층 상에 형성되는 경우 훨씬 더 확연하다. 경화된 또는 고온 엠보싱된 재료와 지지층 사이의 접착이 경화된 또는 고온 엠보싱된 재료와 엠보싱 도구의 표면 사이의 접착보다 약하면, 엠보싱 도구로부터 경화된 또는 고온 엠보싱된 재료의 해제 프로세스는 지지층으로부터 오브젝트의 분리를 야기할 수도 있다.
일부 경우들에 있어서, 오브젝트는 층들의 스택 상에 형성될 수도 있으며, 이 경우, 인접한 층들 중 임의의 2개 층들 사이의 접착이 경화된 또는 고온 엠보싱된 재료와 엠보싱 도구의 표면 사이의 접착보다 약하면, 엠보싱 도구로부터 경화된 또는 고온 엠보싱된 재료의 해제 프로세스는 2개 층들 사이에서 파손을 야기할 수 있다.
상기 기술된 문제들은 경화된 엠보싱 조성물 또는 고온 엠보싱된 재료가 특정 지지층들에 잘 부착되지 않을 때 특히 우려된다. 예를 들어, 지지층이 폴리머층이면, 폴리머층과 경화된 또는 고온 엠보싱된 엠보싱 조성물 사이의 접착은, 이들 중 하나가 친수성이고 다른 하나가 소수성인 경우, 약하다. 따라서, 엠보싱 조성물 및 지지층의 양자 모두 중 어느 하나가 소수성이거나 양자 모두가 친수성인 것이 선호된다.
엠보싱층 또는 지지층을 형성하기 위한 적합한 친수성 조성물들은 극성 올리고머 또는 폴리머 재료를 포함할 수도 있다. 미국 특허 제7,880,958호에 기술된 바와 같이, 그러한 극성 올리고머 또는 폴리머 재료는 니트로 (-NO2), 하이드록실 (-OH), 카르복실 (-COO), 알콕시 (-OR, 여기서 R 은 알킬기임), 할로 (예컨대, 플루오로, 클로로, 브로모 또는 요오도), 시아노 (-CN), 술포네이트 (-SO3) 등과 같은 기 중 적어도 하나를 갖는 올리고머들 또는 폴리머들로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 극성 폴리머 재료의 유리 전이 온도는 바람직하게는 약 100 ℃ 미만이고, 더 바람직하게는 약 60 ℃ 미만이다. 적합한 극성 올리고머 또는 폴리머 재료들의 특정 예들은 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴산, 폴리(2-하이드록실에틸 메타크릴레이트), 폴리하이드록시 관능화된 폴리에스테르 아크릴레이트 (예컨대, BDE 1025, Bomar Specialties Co, Winsted, CT) 또는 알콕실화된 아크릴레이트, 예컨대, 에톡실화된 노닐 페놀 아크릴레이트 (예컨대, SR504, Sartomer Company), 에톡실화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (예컨대, SR9035, Sartomer Company) 또는 에톡실화된 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 (예컨대, Sartomer Company 로부터의 SR494) 를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다.
엠보싱 도구 (111) 가 조성물 (112) 을 엠보싱하기 위해 직접 사용될 수도 있다. 더 통상적으로, 엠보싱 도구 (111) 는 엠보싱 조성물 (112) 위에 엠보싱 슬리브의 회전을 허용하도록 평편한 드럼 상에 장착된다. 엠보싱 드럼 또는 슬리브 (121) 는 일반적으로, 금속 (예컨대, 알루미늄, 구리, 아연, 니켈, 크롬, 철, 티타늄, 코발트 등), 전술된 금속들 중 임의의 금속으로부터 도출된 합금, 또는 스테인리스 스틸과 같은 전도성 재료로 형성된다. 상이한 재료들이 드럼 또는 슬리브를 형성하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 드럼 또는 슬리브의 중심은 스테인리스 스틸로 형성될 수도 있고, 니켈 층은 구리층일 수도 있는 최외층과 스테인리스 스틸 사이에 샌드위치된다.
방법 A: 엠보싱 드럼 또는 슬리브 (121) 는, 도 10 에 도시된 바와 같이, 그 외부 표면 상에 전도성 코팅 또는 전도성 시드층을 갖는 비-전도성 재료로 형성될 수도 있다. 도 10 의 단계 B 에 도시된 바와 같이 드럼 또는 슬리브 (21) 의 외부 표면 상에 감광성 재료 (122) 를 코팅하기 전에, 정밀 연삭 및 연마가 드럼 또는 슬리브의 외부 표면의 평활성을 보장하기 위해 사용될 수도 있다. 그 다음, 감광성 재료 (122), 예컨대, 포토레지스트가 드럼 또는 슬리브 (121) 의 외부 표면 상에 코팅될 수 있다. 감광성 재료는 포지티브 톤, 네거티브 톤 또는 듀얼 톤일 수도 있다. 감광성 재료는 또한 화학적으로 증폭된 포토레지스트일 수도 있다. 코팅은 딥, 스프레이 또는 링 코팅을 사용하여 실행될 수도 있다. 건조 및/또는 베이킹 이후, 감광성 재료는, 도 10 의 단계 C 에 도시된 바와 같이, 예컨대, 감광성 재료를 광 소스에 노광시킴으로써 노광되게 될 수도 있다. 대안적으로, 감광성 재료 (122) 는 드럼 또는 슬리브 (121) 의 외부 표면 상에 라미네이팅되는 건식 필름 포토레지스트일 수 있다. 건식 필름이 사용될 경우, 설명된 바와 같은 광 소스에 또한 노광된다.
도 10 의 단계 C 에서, 적합한 광 소스 (123), 예컨대, IR, UV, e-빔 또는 레이저가, 드럼 또는 슬리브 (121) 상에 라미네이팅된 건식 필름 포토레지스트 (122) 또는 코팅된 감광성 재료를 노광시키는데 사용된다. 광 소스는 연속 광 또는 펄스형 광일 수 있다. 포토마스크 (124) 가 옵션적으로, 형성될 3차원 미세 구조를 정의하는데 사용된다. 미세 구조에 의존하여, 노광은 단계별, 연속적 또는 이들의 조합일 수 있다. 노광 이후, 감광성 재료 (122) 는 현상 전에 노광 후 처리, 예컨대, 베이킹되게 될 수도 있다. 감광성 재료의 톤에 의존하여, 노광된 영역 또는 노광되지 않은 영역 중 어느 하나가 현상제를 사용함으로써 제거될 것이다. 현상 이후, (도 10 의 단계 D 에 도시된 바와 같이) 그 외부 표면 상에 패터닝된 감광성 재료 (125) 를 갖는 드럼 또는 슬리브는 퇴적 (예컨대, 전기도금, 무전해 도금, 물리 기상 증착, 화학 기상 증착 또는 스퍼터링 증착) 전에 베이킹 또는 블랭킷 노출되게 될 수도 있다. 패터닝된 감광성 재료의 두께는 바람직하게, 형성될 3차원 미세 구조의 깊이 또는 높이보다 크다.
금속 또는 합금 (예컨대, 니켈, 코발트, 크롬, 구리, 아연 또는 임의의 전술된 금속들로부터 도출된 합금) 이 드럼 또는 슬리브 상에 전기도금되고/되거나 무전해 도금될 수 있다. 도금 재료 (126) 가, 패터닝된 감광성 재료에 의해 커버되지 않은 영역들에서 드럼 또는 슬리브의 외부 표면 상에 퇴적된다. 퇴적물 두께는 바람직하게, 도 10 의 단계 E 에 도시된 바와 같이, 감광성 재료의 두께보다 작다. 전체 드럼 또는 슬리브 영역에 걸친 퇴적물의 두께 변동은 도금 조건들, 예컨대, 전기도금이 사용되는 경우 애노드와 캐소드 (즉, 드럼 또는 슬리브) 사이의 거리, 드럼 또는 슬리브의 회전 속도 및/또는 도금액의 순환을 조정함으로써 1% 미만이 되게 제어될 수 있다.
대안적으로, 전기도금을 사용하여 도금 재료 (126) 를 퇴적하는 경우, 드럼 또는 슬리브의 전체 표면에 걸친 퇴적물의 두께의 변동은, 그 내용이 본 명세서에 참조로 전부 통합되는 미국 특허 제8,114,262호에 기술된 바와 같이, 캐소드 (즉, 드럼 또는 슬리브) 와 애노드 사이에 비전도성 두께 균일제를 삽입함으로써 제어될 수도 있다.
도금 이후, 패터닝된 감광성 재료 (125) 는 스트리퍼 (예컨대, 유기 용매 또는 수용액) 에 의해 스트리핑될 수 있다. 정밀 연마가 옵션적으로, 전체 드럼 또는 슬리브에 걸쳐 퇴적물 (126) 의 용인가능한 두께 변동 및 거칠기 정도를 보장하기 위해 채용될 수도 있다. 도 10 의 단계 F 는 3차원 패턴 미세 구조가 형성된 엠보싱 드럼 또는 슬리브의 단면도를 도시한다.
방법 B: 대안적으로, 3차원 미세 구조는, 도 11 에 도시된 바와 같이, 평평한 기판 상에 형성될 수도 있다. 도 11 의 단계 A 에서, 감광성 재료 (142) 가 기판층 (141) (예컨대, 유리 기판) 상에 코팅된다. 상기 서술된 바와 같이, 감광성 재료 (142) 는 포지티브 톤, 네거티브 톤 또는 듀얼 톤일 수도 있다. 감광성 재료 (142) 는 또한 화학적으로 증폭된 포토레지스트일 수도 있다. 코팅은 딥, 스프레이, 슬롯 다이, 또는 스핀 코팅을 사용하여 실행될 수도 있다. 건조 및/또는 베이킹 이후, 감광성 재료는 포토마스크 (도시 안됨) 를 통해 적합한 광 소스 (도시 안됨) 에 노광된다. 대안적으로, 감광성 재료 (142) 는 기판 (141) 상에 라미네이팅되는 건식 필름 포토레지스트 (이는 일반적으로 상업적으로 입수가능함) 일 수 있다. 건식 필름은 또한, 상기 설명된 바와 같은 광 소스에 노광된다.
도 11 의 단계 B 에서, 노광 이후, 감광성 재료의 톤에 의존하여, 감광성 재료의 노광된 영역 또는 노광되지 않은 영역 중 어느 하나가 현상제를 사용함으로써 제거될 것이다. 현상 이후, 나머지 감광성 재료 (142) 를 갖는 기판층 (141) 은 단계 C 전에 베이킹 또는 블랭킷 노출되게 될 수도 있다. 나머지 감광성 재료의 두께는, 형성될 3차원 미세 구조의 깊이 또는 높이와 동일해야 한다. 단계 C 에서, 전기 전도성 시드층 (143) 이, 감광성 재료에 의해 점유되지 않은 영역에서 나머지 감광성 재료 (142) 및 기판 (141) 위에 코팅된다. 전기 전도성 시드층은 일반적으로 은으로 형성되지만, 금 또는 니켈과 같은 다른 전도성 재료들이 또한 사용될 수도 있다.
단계 D 에서, 금속 또는 합금 (144) (예컨대, 니켈, 코발트, 크롬, 구리, 아연 또는 임의의 전술된 금속들로부터 도출된 합금) 이 전기 전도성 시드층에 의해 커버된 표면에 전기도금되고/되거나 무전해 도금되며, 도금 프로세스는, 패터닝된 감광성 재료 위에 충분한 도금된 재료 두께 (h) 가 될 때까지 실행된다. 도 11 의 단계 D 에서의 두께 (h) 는 바람직하게는 25 내지 5000 마이크론이고, 더 바람직하게는 25 내지 1000 마이크론이다.
도금 이후, 도금된 재료 (144) 는, 박리되는 기판층 (141) 으로부터 분리된다. 전기 전도성 시드층 (143) 과 함께 감광성 재료 (142) 가 제거된다. 감광성 재료는 스트리퍼 (예컨대, 유기 용매 또는 수용액) 에 의해 제거될 수도 있다. 전기 전도성 시드층 (143) 은 산성 용액 (예컨대, 황산/질산 혼합물) 또는 상업적으로 입수가능한 화학 스트리퍼들에 의해 제거되어, 일측 상에서 3차원 구조를 갖고 타측 상에서 평평한 금속 시트 (144) 만을 남길 수도 있다. 정밀 연마가 금속 시트 (144) 에 적용될 수도 있고, 그 이후, 평평한 심이 엠보싱을 위해 직접 사용될 수도 있거나, 또는 외부 표면 상에 3차원 미세 구조를 갖는 드럼에 장착 (즉, 포장) 되어 엠보싱 도구를 형성할 수도 있다. 귀금속 또는 그 합금이 최종적으로, 상기 설명된 바와 같이 엠보싱 도구의 전체 표면에 걸쳐 코팅된다. 상기 서술된 바와 같이, 금 또는 그 합금이 그 반응성의 결여로 인해 다른 귀금속들 및 합금들보다 선호된다.
방법 C: 추가의 대안적인 방법이 도 12 에서 설명된다. 이 방법은 도 11 의 방법과 유사하지만 단순화된다. 은과 같은 전기 전도성 시드층 대신, 귀금속 또는 그 합금의 층 (153) 이 감광성 재료 (152) 위에 단순히 코팅된다. 상기 서술된 바와 같이, 금 또는 그 합금이 선호된다. 결과적으로, 단계 E 에서 도금된 재료 (154) 가 기판 (151) 으로부터 분리된 후, 감광성 재료 (152) 만이 제거되고, 금 또는 합금 코팅 (153) 은, 일측 상에서 3차원 구조를 갖고 타측 상에서 평평한 금속 시트 (154) 와 함께 남겨진다.
시준층을 형성하기 위한 조성물에서의 성분들의 예들은 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 알릴, 비닐벤젠, 비닐에테르, 다관능성 에폭시드 및 올리고머 또는 그 폴리머 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다관능성 비닐과 같은 열가소성 또는 열경화성 재료 또는 그 전구체를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 다관능성 아크릴레이트 및 그 올리고머들이 종종 사용된다. 다관능성 에폭시드와 다관능성 아크릴레이트의 조합은 또한, 시준층의 바람직한 물리-기계적 특성들을 달성하는데 유용하다. 우레탄 아크릴레이트 또는 폴리에스테르 아크릴레이트와 같은, 가요성을 부여하는 저 Tg (유리 전이 온도) 바인더 또는 가교성 올리고머가 또한, 엠보싱된 프라이버시 층들의 만곡 저항성을 개선하기 위해 추가될 수도 있다.
시준층을 위한 조성물들의 추가의 예들은 극성 올리고머 또는 폴리머 재료를 포함할 수도 있다. 그러한 극성 올리고머 또는 폴리머 재료는 니트로 (-NO2), 하이드록실 (-OH), 카르복실 (-COO), 알콕시 (-OR, 여기서 R 은 알킬기임), 할로 (예컨대, 플루오로, 클로로, 브로모 또는 요오도), 시아노 (-CN), 술포네이트 (-SO3) 등과 같은 기 중 적어도 하나를 갖는 올리고머들 또는 폴리머들로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 극성 폴리머 재료의 유리 전이 온도는 바람직하게는 약 100 ℃ 미만이고, 더 바람직하게는 약 60 ℃ 미만이다. 적합한 극성 올리고머 또는 폴리머 재료들의 특정 예들은 폴리하이드록시 관능화된 폴리에스테르 아크릴레이트 (예컨대, BDE 1025, Bomar Specialties Co, Winsted, Conn.) 또는 알콕실화된 아크릴레이트, 예컨대, 에톡실화된 노닐 페놀 아크릴레이트 (예컨대, SR504, Sartomer Company), 에톡실화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (예컨대, SR9035, Sartomer Company) 또는 에톡실화된 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 (예컨대, Sartomer Company 로부터의 SR494) 를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다.
대안적으로, 시준층 조성물은 (a) 적어도 하나의 이관능성 UV 경화성 성분, (b) 적어도 하나의 광개시제, 및 (c) 적어도 하나의 이형제를 포함할 수도 있다. 적합한 이관능성 성분들은 약 200 보다 높은 분자량을 가질 수도 있다. 이관능성 아크릴레이트가 선호되고, 우레탄 또는 에톡실화된 골격을 갖는 이관능성 아크릴레이트가 특히 선호된다. 더 구체적으로, 적합한 이관능성 성분들은 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 SR230), 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 SR272), 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 SR268), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 SR295, SR344 또는 SR610), 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 SR603, SR644, SR252 또는 SR740), 에톡실화된 비스페놀 A 디아크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 CD9038, SR349, SR601 또는 SR602), 에톡실화된 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 CD540, CD542, SR101, SR150, SR348, SR480 또는 SR541) 및 우레탄 디아크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 CN959, CN961, CN964, CN965, CN980 또는 CN981; Cytec 로부터의 Ebecryl 230, Ebecryl 270, Ebecryl 8402, Ebecryl 8804, Ebecryl 8807 또는 Ebecryl 8808) 를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 적합한 광개시제는 비스-아실-포스핀 옥사이드, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부타논, 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐 포스핀 옥사이드, 2-이소프로필-9H-티오크산텐-9-온, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드 및 1-하이드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온, 1-[4-(2-하이드록시에톡시)-페닐]-2-하이드록시-2-메틸-1-프로판-1-온, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온 또는 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 적합한 이형제는 실리콘 아크릴레이트 (예컨대, Cytec 로부터의 Ebercryl 1360 또는 Ebercyl 350), 실리콘 폴리에테르 (예컨대, Momentive 로부터의 Silwet 7200, Silwet 7210, Silwet 7220, Silwet 7230, Silwet 7500, Silwet 7600 또는 Silwet 7607) 와 같은 유기변형 실리콘 코폴리머들을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 조성물은 추가로 옵션적으로, 다음의 성분들, 공개시제, 단관능성 UV 경화성 성분, 다관능성 UV 경화성 성분 또는 안정제 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
상기 설명된 제조 방법들로부터 기인한 광 시준층들의 2개의 지오메트리들이 도 13 및 도 14 (위로부터의 뷰) 에 도시된다. 이들 지오메트리들은, 일 방향 (L) 에서 다른 방향 (W) 보다 더 길다는 점에 있어서 세장형 챔버들 (22) 의 애스팩트 비의 일반적인 경향을 나타낸다. 즉, 세장형 챔버의 길이 (L) 는 통상적으로, 세장형 챔버의 폭 (W) 의 적어도 2배, 예컨대, 세장형 챔버의 폭의 적어도 3배, 예컨대, 세장형 챔버의 폭의 적어도 4배, 예컨대, 세장형 챔버의 폭의 적어도 5배, 예컨대, 세장형 챔버의 폭의 적어도 10배이다. [상기 논의된 바와 같이, 세장형 챔버들의 (도 13 및 도 14 에서 페이지의 평면으로부터) 높이 (H) 는 시준층의 두께 이하임]. 통상적으로, 각각의 세장형 챔버의 폭은 9 μm 내지 150 μm 이다. 통상적으로, 각각의 세장형 챔버의 길이는 200 μm 내지 5 mm 이다.
로우들 사이의 스페이싱 (A) ("피치" 라고도 함) 은, 전술된 바와 같이, 전기영동 안료들 (26) 이 세장형 챔버들 (22) 에서 완전히 분포될 때 시야각이 얼마나 감소되는지 결정함에 있어서 중요한 역할을 한다. 세장형 챔버들 (22) 의 높이가 일정하게 유지되면, 스페이싱 "A" 를 감소시킴에 따라 시야각이 협소화한다. 하지만, "A" 를 감소시키는 것은 광이 횡단하는 안료 입자들을 갖는 쌍안정 전기영동 유체 (24) 가 더 많이 있고 광 시준 필름의 전체 광 투과율이 감소함을 의미한다. 유사한 방식으로, 동일한 로우 내의 인접한 세장형 챔버들 사이의 갭 폭 "G" 는 또한, 광 소스와 관측자 사이의 산란 입자들의 양 때문에 광 시준층의 전체 투과율에 영향을 미친다. 따라서, 도 13 의 전체 투과율은 도 14 의 전체 투과율보다 낮다. 하지만, 입사광이 세장형 챔버들을 지나가는 축외 경로들이 적기 때문에 도 13 에서 시준되지 않은 광의 "누설" 이 적다.
일부 실시형태들에 있어서, 세장형 챔버들이 롤링 엠보싱 도구로 생성될 때, 예컨대, 상기 설명된 바와 같이, 세장형 챔버들은 (위로부터 볼 때) 로우들 및 컬럼들로 형성된다. 누설을 최소화하기 위한 노력으로, 제 1 로우에서의 인접한 세장형 챔버들 사이의 갭들은 도 13 및 도 14 양자 모두에서 제 2 로우에서의 인접한 세장형 챔버들 사이의 갭들로부터 수평으로 오프셋된다. 일반적으로, 동일한 로우 내의 인접한 세장형 챔버들 사이의 갭 폭 "G" 는 30 ㎛ 미만, 예컨대, 25 ㎛ 미만, 예컨대, 20 ㎛ 미만, 예컨대, 15 ㎛ 미만, 예컨대, 10 ㎛ 미만이다. 연속적인 로우들에서의 인접한 세장형 챔버들 사이의 갭들은 적어도 1 ㎛, 예컨대, 적어도 2 ㎛, 예컨대, 적어도 3 ㎛, 예컨대, 적어도 5 ㎛ 만큼 오프셋될 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 제 1 로우의 전체 갭은 도 14 에 도시된 바와 같이 제 2 로우의 세장형 챔버에 의해 걸쳐 있다. 대부분의 실시형태들에 있어서, L> G 이다. 다수의 실시형태들에 있어서, L >> G 이다. 대부분의 실시형태들에 있어서, A > W 이다. 다수의 실시형태들에 있어서, A >> W 이다.
MIT (Massachusetts Institute of Technology), E Ink Corporation, E Ink California, LLC 및 관련 회사들에 양도되거나 또는 이들 명의의 다수의 특허들 및 출원들은, 캡슐화된 및 마이크로셀 전기영동 및 다른 전기광학 매질들에서 사용된 다양한 기술들을 설명한다. 캡슐화된 전기영동 매질들은 다수의 소형 캡슐들을 포함하고, 그 각각은 자체가 유체 매질에 전기영동적으로 이동가능한 입자들을 함유하는 내부 상, 및 그 내부 상을 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로, 캡슐들은 자체가, 2개의 전극들 사이에 위치된 코히어런트 층을 형성하기 위해 폴리머 바인더 내에 유지된다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에 있어서, 하전된 입자 및 유체는 마이크로캡슐들 내에 캡슐화되지 않지만, 대신 캐리어 매질, 통상, 폴리머 필름 내에 형성된 복수의 캐비티들 내에 보유된다.
이들 특허들 및 출원들에서 설명된 기술들은 다음을 포함한다: (a) 전기영동 입자들, 유체들 및 유체 첨가제들; 예를 들어, 미국 특허 제7,002,728호 및 제7,679,814호; 뿐 아니라 미국 특허 출원 공개 제2016/0170106호 참조; (b) 캡슐들, 바인더들, 및 캡슐화 프로세스들; 예를 들어, 미국 특허 제6,922,276호 및 제7,411,719호; 뿐 아니라 미국 특허 출원 공개 제2011/0286081호 참조; (c) 마이크로셀 구조들, 벽 재료들, 및 마이크로셀들을 형성하는 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제6,672,921호; 제6,751,007호; 제6,753,067호; 제6,781,745호; 제6,788,452호; 제6,795,229호; 제6,806,995호; 제6,829,078호; 제6,833,177호; 제6,850,355호; 제6,865,012호; 제6,870,662호; 제6,885,495호; 제6,906,779호; 제6,930,818호; 제6,933,098호; 제6,947,202호; 제6,987,605호; 제7,046,228호; 제7,072,095호; 제7,079,303호; 제7,141,279호; 제7,156,945호; 제7,205,355호; 제7,233,429호; 제7,261,920호; 제7,271,947호; 제7,304,780호; 제7,307,778호; 제7,327,346호; 제7,347,957호; 제7,470,386호; 제7,504,050호; 제7,580,180호; 제7,715,087호; 제7,767,126호; 제7,880,958호; 제8,002,948호; 제8,154,790호; 제8,169,690호; 제8,441,432호; 제8,582,197호; 제8,891,156호; 제9,279,906호; 제9,291,872호; 및 제 9,388,307호; 그리고 미국 특허 출원 공개 제2003/0175480호; 제2003/0175481호; 제2003/0179437호; 제2003/0203101호; 제2013/0321744호; 제2014/0050814호; 제2015/0085345호; 제2016/0059442호; 제2016/0004136호; 및 제2016/0059617호 참조; (d) 마이크로셀들을 충진 및 밀봉하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제6,545,797호; 제6,751,008호; 제6,788,449호; 제6,831,770호; 제6,833,943호; 제6,859,302호; 제6,867,898호; 제6,914,714호; 제6,972,893호; 제7,005,468호; 제7,046,228호; 제7,052,571호; 제7,144,942호; 제7,166,182호; 제7,374,634호; 제7,385,751호; 제7,408,696호; 제7,522,332호; 제7,557,981호; 제7,560,004호; 제7,564,614호; 제7,572,491호; 제7,616,374호; 제7,684,108호; 제7,715,087호; 제7,715,088호; 제8,179,589호; 제8,361,356호; 제8,520,292호; 제8,625,188호; 제8,830,561호; 제9,081,250호; 및 제9,346,987호; 그리고 미국 특허 출원 공개 제2002/0188053호; 제2004/0120024호; 제2004/0219306호; 제2006/0132897호; 제2006/0164715호; 제2006/0238489호; 제2007/0035497호; 제2007/0036919호; 제2007/0243332호; 제2015/0098124호; 및 제2016/0109780호 참조; (e) 전기광학 재료들을 함유하는 필름들 및 서브-어셈블리들; 예를 들어, 미국 특허 제6,825,829호; 제6,982,178호; 제7,112,114호; 제7,158,282호; 제7,236,292호; 제7,443,571호; 제7,513,813호; 제7,561,324호; 제7,636,191호; 제7,649,666호; 제7,728,811호; 제7,729,039호; 제7,791,782호; 제7,839,564호; 제7,843,621호; 제7,843,624호; 제8,034,209호; 제8,068,272호; 제8,077,381호; 제8,177,942호; 제8,390,301호; 제8,482,835호; 제8,786,929호; 제8,830,553호; 제8,854,721호; 제9,075,280호; 및 제9,238,340호; 그리고 미국 특허 출원 공개 제2007/0237962호; 제2009/0109519호; 제2009/0168067호; 제2011/0164301호; 제2014/0115884호; 및 제2014/0340738호 참조; (f) 디스플레이들에 사용되는 백플레인들, 접착제층들 및 다른 보조층들 및 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,116,318호; 제7,535,624호; 및 제9,310,661호; 뿐 아니라 미국 특허 출원 공개 제2016/0103380호; 및 제2016/0187759호 참조; (g) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제5,930,026호; 제6,445,489호; 제6,504,524호; 제6,512,354호; 제6,531,997호; 제6,753,999호; 제6,825,970호; 제6,900,851호; 제6,995,550호; 제7,012,600호; 제7,023,420호; 제7,034,783호; 제7,061,166호; 제7,061,662호; 제7,116,466호; 제7,119,772호; 제7,177,066호; 제7,193,625호; 제7,202,847호; 제7,242,514호; 제7,259,744호; 제7,304,787호; 제7,312,794호; 제7,327,511호; 제7,408,699호; 제7,453,445호; 제7,492,339호; 제7,528,822호; 제7,545,358호; 제7,583,251호; 제7,602,374호; 제7,612,760호; 제7,679,599호; 제7,679,813호; 제7,683,606호; 제7,688,297호; 제7,729,039호; 제7,733,311호; 제7,733,335호; 제7,787,169호; 제7,859,742호; 제7,952,557호; 제7,956,841호; 제7,982,479호; 제7,999,787호; 제8,077,141호; 제8,125,501호; 제8,139,050호; 제8,174,490호; 제8,243,013호; 제8,274,472호; 제8,289,250호; 제8,300,006호; 제8,305,341호; 제8,314,784호; 제8,373,649호; 제8,384,658호; 제8,456,414호; 제8,462,102호; 제8,514,168호; 제8,537,105호; 제8,558,783호; 제8,558,785호; 제8,558,786호; 제8,558,855호; 제8,576,164호; 제8,576,259호; 제8,593,396호; 제8,605,032호; 제8,643,595호; 제8,665,206호; 제8,681,191호; 제8,730,153호; 제8,810,525호; 제8,928,562호; 제8,928,641호; 제8,976,444호; 제9,013,394호; 제9,019,197호; 제9,019,198호; 제9,019,318호; 제9,082,352호; 제9,171,508호; 제9,218,773호; 제9,224,338호; 제9,224,342호; 제9,224,344호; 제9,230,492호; 제9,251,736호; 제9,262,973호; 제9,269,311호; 제9,299,294호; 제9,373,289호; 제9,390,066호; 제9,390,661호; 및 제9,412,314호; 그리고 미국 특허 출원 공개 제2003/0102858호; 제2004/0246562호; 제2005/0253777호; 제2007/0091418호; 제2007/0103427호; 제2007/0176912호; 제2008/0024429호; 제2008/0024482호; 제2008/0136774호; 제2008/0291129호; 제2008/0303780호; 제2009/0174651호; 제2009/0195568호; 제2009/0322721호; 제2010/0194733호; 제2010/0194789호; 제2010/0220121호; 제2010/0265561호; 제2010/0283804호; 제2011/0063314호; 제2011/0175875호; 제2011/0193840호; 제2011/0193841호; 제2011/0199671호; 제2011/0221740호; 제2012/0001957호; 제2012/0098740호; 제2013/0063333호; 제2013/0194250호; 제2013/0249782호; 제2013/0321278호; 제2014/0009817호; 제2014/0085355호; 제2014/0204012호; 제2014/0218277호; 제2014/0240210호; 제2014/0240373호; 제2014/0253425호; 제2014/0292830호; 제2014/0293398호; 제2014/0333685호; 제2014/0340734호; 제2015/0070744호; 제2015/0097877호; 제2015/0109283호; 제2015/0213749호; 제2015/0213765호; 제2015/0221257호; 제2015/0262255호; 제2015/0262551호; 제2016/0071465호; 제2016/0078820호; 제2016/0093253호; 제2016/0140910호; 및 제2016/0180777호 참조.
3층 전기광학 디스플레이의 제조는 일반적으로 적어도 하나의 라미네이션 동작을 수반한다. 예를 들어, 수개의 전술된 MIT 및 E Ink 특허들 및 출원들에서, 바인더에 캡슐들을 포함하는 캡슐화된 전기영동 매질이 플라스틱 필름 상에 인듐-주석-산화물 (ITO) 또는 유사한 전도성 코팅 (이는 최종 디스플레이의 하나의 전극으로서 작용함) 을 포함하는 가요성 기판에 코팅되는 캡슐화된 전기영동 디스플레이를 제조하기 위한 프로세스가 설명되며, 캡슐/바인더 코팅은 기판에 단단히 부착된 전기영동 매질의 코히어런트 층을 형성하도록 건조된다. 별도로, 픽셀 전극들의 어레이 및 구동 회로부에 픽셀 전극들을 연결하기 위한 전도체들의 적절한 배열을 포함하는 백플레인이 준비된다. 최종 디스플레이를 형성하기 위해, 캡슐/바인더 층을 갖는 기판은 라미네이션 접착제를 사용하여 백플레인에 라미네이팅된다. 일 실시형태에 있어서, 백플레인은 그 자체로 가요성이고, 플라스틱 필름 또는 다른 가요성 기판 상에 픽셀 전극들 및 전도체들을 프린팅함으로써 준비된다. 다른 실시형태들에 있어서, 전극들 양자 모두는 가요성이고, 이에 의해, 구성된 전기영동 디스플레이가 가요성이게 한다. 이러한 프로세스에 의한 디스플레이들의 대량 생산을 위한 명백한 라미네이션 기법은 라미네이션 접착제를 사용한 롤 라미네이션이다. 유사한 제조 기법들이 다른 타입들의 전기광학 디스플레이들과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로셀 전기영동 매질은 캡슐화된 전기영동 매질과 실질적으로 동일한 방식으로 백플레인 또는 가요성 전극에 라미네이팅될 수도 있다.
미국 특허 제6,982,178호는 대량 생산에 잘 적응되는 고체 전기광학 디스플레이 (캡슐화된 전기영동 디스플레이 포함) 를 어셈블리하는 방법을 설명한다. 본질적으로, 이 특허는 광 투과성 전기 전도층; 전기 전도층과 전기적으로 접촉하는 고체 전기광학 매질의 층; 접착제층; 및 릴리스 시트를 순서대로 포함하는 소위 "전면 라미네이트" ("FPL") 를 설명한다. 통상적으로, 광 투과성 전기 전도층은 광 투과성 기판 상에 운반될 것이며, 이 광 투과성 기판은, 그 기판이 영구 변형없이 직경이 10 인치 (254 mm) 로 드럼 (세이) 에 수동으로 랩어라운드될 수 있다는 의미에서 바람직하게는 가요성이다. 용어 "광 투과성" 은 본 특허 및 본 명세서에서 사용되어, 이에 따라 지정된 층이 그 층을 통해 관찰하는 관찰자로 하여금 일반적으로 전기 전도층과 인접한 기판 (존재하는 경우) 을 통해 관측될 전기광학 매질의 디스플레이 상태들의 변화를 관찰할 수 있도록 충분한 광을 투과시키는 것을 의미하며; 전기광학 매질이 비가시 파장들에서 반사율의 변화를 디스플레이하는 경우들에 있어서, 용어 "광 투과성" 은 물론, 관련 비가시 파장들의 투과를 지칭하도록 해석되어야 한다. 기판은 통상적으로 폴리머 필름일 것이며, 일반적으로 약 1 내지 약 25 mil (25 내지 634 μm), 바람직하게는 약 2 내지 약 10 mil (51 내지 254 μm) 의 범위의 두께를 가질 것이다. 전기 전도층은 편리하게, 예를 들어, 알루미늄 또는 ITO 의 얇은 금속 또는 금속 산화물층이거나, 또는 전도성 폴리머일 수도 있다. 알루미늄 또는 ITO 로 코팅된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (PET) 필름들은, 예를 들어, E.I.du Pont de Nemours & Company, Wilmington DE 로부터의 "알루미늄화 Mylar" ("Mylar" 는 등록 상표임) 로서 상업적으로 입수가능하고, 그러한 상업적 재료들은 전면 라미네이트에서 좋은 결과들로 사용될 수도 있다.
그러한 전면 라미네이트를 사용한 전기영동 디스플레이의 어셈블리는 전면 라미네이트로부터 릴리스 시트를 제거하고, 접착제층이 백플레인에 접착되도록 하는 효과적인 조건들 하에서 접착제층을 백플레인에 접촉시키고 이에 의해 접착제층, 전기영동 매질의 층 및 전기 전도층을 백플레인에 고정시킴으로써 실시될 수도 있다. 이러한 프로세스는, 통상적으로 롤-투-롤 코팅 기법들을 사용하여 전면 라미네이트가 대량 생산된 다음 특정 백플레인들과 함께 사용하는데 필요한 임의의 사이즈의 피스들로 절단될 수도 있기 때문에 대량 생산에 잘 적응된다.
용어 "임펄스" 는 시간에 대한 전압의 적분의 그 종래의 의미로 본 명세서에서 사용된다. 하지만, 일부 쌍안정 전기영동 매질들은 전하 트랜스듀서들로서 작동하고, 그러한 매질들로, 임펄스의 대안적인 정의, 즉, 시간에 걸친 전류의 적분 (이는 인가된 총 전하와 동일함) 이 사용될 수도 있다. 매질이 전압-시간 임펄스 트랜스듀서로서 작동하는지 또는 전하 임펄스 트랜스듀서로서 작동하는지에 의존하여, 임펄스의 적절한 정의가 사용되어야 한다.
전기영동 디스플레이들을 구동함에 있어서의 추가의 문제는 소위 "DC 밸런스" 에 대한 필요이다. 미국 특허 제6,531,997호 및 제6,504,524호는, 디스플레이를 구동하는데 사용된 방법이 전기영동 매질에 걸쳐 제로의 또는 제로에 근접한 순수 시간 평균된 인가 전기장을 발생시키지 않으면 문제들이 조우될 수도 있고 디스플레이의 작동 수명이 감소될 수도 있음을 논의한다. 전기영동 매질에 걸쳐 제로의 순수 시간 평균된 인가 자기장을 발생시키는 구동 방법은 편리하게, "직류 밸러스형" 또는 "DC 밸런스형" 으로 지칭된다.
이미 언급된 바와 같이, 캡슐화된 전기영동 매질은 통상적으로, 폴리머 바인더에 배치된 전기영동 캡슐들을 포함하며, 이는 별개의 캡슐들을 코히어런트 층으로 형성하도록 작용한다. 폴리머 분산형 전기영동 매질에서의 연속 상, 및 마이크로셀 매질의 세포벽들은 유사한 기능들을 서빙한다. 전기영동 매질에서의 바인더로서 사용된 특정 재료가 매질의 전기광학 특성들에 영향을 줄 수 있음이 E Ink 연구자들에 의해 발견되었다. 바인더의 선택에 의해 영향받는 전기영동 매질의 전기광학 특성들 중에는 소위 "드웨 타임 의존성" 이 있다. 미국 특허 제7,119,772호 (특히 도 34 및 관련 설명 참조) 에서 논의된 바와 같이, 일부 경우들에 있어서, 쌍안정 전기영동 디스플레이의 2개의 특정 광학 상태들 사이의 전이에 필요한 임펄스가 그 초기 광학 상태에서의 픽셀의 상주 시간에 따라 변하며, 이러한 현상이 "드웨 타임 의존성" 또는 "DTD" 로서 지칭된다. 분명하게, DTD 는 디스플레이를 구동시키는 어려움에 영향을 주고 생성된 이미지의 품질에 영향을 줄 수도 있으며; 예를 들어, DTD 는 균일한 그레이 컬러의 영역을 형성하도록 가정되는 픽셀들로 하여금 그레이 레벨에서 서로 약간씩 상이하게 할 수도 있으며 사람의 눈은 그러한 변동들에 매우 민감하기 때문에, DTD 를 가능한 한 작게 유지하는 것이 바람직하다. 바인더의 선택이 DTD 에 영향을 주는 것으로 알려져 있지만, 임의의 특정 전기영동 매질에 대해 적절한 바인더를 선택하는 것은, DTD 와 바인더의 화학적 성질 사이의 관계를 본질적으로 이해하지 못하여, 지금까지 시행착오를 기반으로 하여 왔다.
미국 특허 출원 공개 제2005/0107564호는 다음의 반응 생성물을 포함하는 폴리우레탄 폴리머를 포함하는 수성 폴리우레탄 분산제를 설명한다: (a) (i) a,a,a,a-테트라메틸크실렌 디이소시아네이트[계통명 1.3-비스(1-이소시아네이토-1-메틸에틸)벤젠; 이 재료는 이하 "TMXDI" 로 칭해질 수도 있음] 를 포함하는 하나 이상의 폴리이소시아네이트, (ii) 폴리프로필렌 글리콜을 포함하는 하나 이상의 이관능성 폴리올, 및 (iii) 하이드록시, 1차 아미노, 2차 아미노, 및 그 조합들으로부터 선택된 적어도 2개의 이소시아네이트 반응성기 및 산 관능성 기를 포함하는 이소시아네이트 반응성 화합물의 반응 생성물을 포함하는 이소시아네이트 종결된 프리폴리머; (b) 3차 아미노 기를 포함하는 중화제; (c) 단관능성 사슬 종결제; (d) 유기 디아민을 포함하는 사슬 연장제; 및 (e) 물. 이하 "TMXDI/PPO" 분산제로 칭해질 수도 있는 이러한 폴리우레탄 분산제는 전기영동 디스플레이들에서 라미네이션 접착제로서 유용한 것으로 밝혀졌다.
전술한 바로부터, 본 발명은 전환가능한 광 시준 필름 및 전환가능한 광 시준 필름들을 통합하는 디바이스들을 제공할 수 있음을 알게 될 것이다. 특히, 본 발명은, 추가적인 에너지 입력없이 넓고 좁은 시야 조건들을 유지할 수 있고 쌍 안정적인 광 시준 필름들을 제공한다.
다수의 변경들 및 수정들이 본 발명의 범위로부터 일탈함 없이 상기 설명된 본 발명의 특정 실시형태들에서 이루어질 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 이에 따라, 전술한 설명의 전부는 한정적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 해석되어야 한다.

Claims (21)

  1. 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법으로서,
    상기 전환가능한 광 시준 필름은,
    제 1 광 투과성 전극층,
    적어도 20 ㎛ 의 두께를 갖고, 복수의 세장형 챔버들을 포함하는 시준층으로서, 각각의 세장형 챔버는 개구를 갖는, 상기 시준층,
    각각의 세장형 챔버에 배치된 안료 입자들을 포함하는 쌍안정 전기영동 유체로서, 상기 쌍안정 전기영동 유체는 폴리머 관능화된 안료 입자들 및 유리 폴리머 (free polymer) 를 포함하는 비극성 용매를 포함하고, 상기 유리 폴리머는 폴리라우릴메타크릴레이트, 폴리이소부틸렌 및 에틸렌, 프로필렌 또는 스티렌의 코폴리머들로부터 선택되는, 상기 쌍안정 전기영동 유체,
    상기 세장형 챔버의 상기 개구에 걸쳐 있는 것에 의해 상기 복수의 세장형 챔버들 중 적어도 하나 내에서 상기 쌍안정 전기영동 유체를 밀봉하는 밀봉층, 및
    제 2 광 투과성 전극층으로서, 상기 제 1 및 제 2 광 투과성 전극층들은 상기 시준층의 양측 상에 배치되는, 상기 제 2 광 투과성 전극층을 포함하고,
    상기 방법은 상기 제 1 및 제 2 광 투과성 전극층들 사이에 시변 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전환가능한 광 시준 필름은 500 ㎛ 미만의 두께를 갖는, 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세장형 챔버들의 높이는 상기 시준층의 두께 이하이고, 상기 세장형 챔버들의 폭은 5 ㎛ 내지 150 ㎛ 이고, 상기 챔버들의 길이는 200 μm 내지 5 mm 인, 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 광 투과성 전극층은 인듐-주석-산화물을 포함하는, 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 시변 전압은 제 1 극성을 갖는 제 1 시간 동안의 제 1 전압 및 제 2 극성을 갖는 제 2 시간 동안의 제 2 전압을 포함하는, 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전압은 제 1 크기를 갖고, 상기 제 2 전압은 제 2 크기를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 크기들은 동일하지 않은, 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법.
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전압과 상기 제 1 시간의 곱은 제 1 임펄스이고, 상기 제 2 전압과 상기 제 2 시간의 곱은 제 2 임펄스이고, 상기 제 1 임펄스 및 상기 제 2 임펄스는 크기가 동일하지 않은, 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전압과 상기 제 1 시간의 곱은 제 1 임펄스이고, 상기 제 2 전압과 상기 제 2 시간의 곱은 제 2 임펄스이고, 상기 제 1 임펄스 및 상기 제 2 임펄스는 크기가 동일한, 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 시변 전압은 상기 제 1 극성을 갖는 제 3 시간 동안의 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 극성을 갖는 제 4 시간 동안의 상기 제 2 전압을 더 포함하는, 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 세장형 챔버들은, 상기 시준층을 위로부터 볼 때 로우들 및 컬럼들로 배열되고, 상기 세장형 챔버들의 더 긴 치수는 로우들을 따라 이어지고, 상기 로우들은 상기 세장형 챔버들의 폭의 적어도 3 배만큼 서로 분리되는, 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 세장형 챔버들은, 상기 시준층을 위로부터 볼 때 로우들 및 컬럼들로 배열되고, 동일한 로우 내의 인접한 상기 세장형 챔버들은 30 μm 미만의 갭만큼 분리되는, 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 시변 전압은 크기가 5 V 내지 150 V 인, 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 시변 전압은 크기가 80 V 내지 120 V 인, 전환가능한 광 시준 필름을 구동하기 위한 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 10 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 사용하여 전환가능한 광 시준 필름을 통합한 디스플레이.
  17. 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 10 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 사용하여 유리 기판 및 전환가능한 광 시준 필름을 포함한 윈도우.
  18. 디스플레이로서,
    광 소스;
    전환가능한 광 시준 필름으로서,
    제 1 광 투과성 전극층,
    적어도 20 ㎛ 의 두께를 갖고, 복수의 세장형 챔버들을 포함하는 시준층으로서, 각각의 세장형 챔버는 개구를 갖는, 상기 시준층,
    각각의 세장형 챔버에 배치된 안료 입자들을 포함하는 쌍안정 전기영동 유체로서, 상기 쌍안정 전기영동 유체는 폴리머 관능화된 안료 입자들 및 유리 폴리머 (free polymer) 를 포함하는 비극성 용매를 포함하고, 상기 유리 폴리머는 폴리라우릴메타크릴레이트, 폴리이소부틸렌 및 에틸렌, 프로필렌 또는 스티렌의 코폴리머들로부터 선택되는, 상기 쌍안정 전기영동 유체,
    상기 개구에 걸쳐 있는 것에 의해 세장형 챔버 내에서 상기 쌍안정 전기영동 유체를 밀봉하는 밀봉층, 및
    제 2 광 투과성 전극층으로서, 상기 제 1 및 제 2 광 투과성 전극층들은 상기 시준층의 양측 상에 배치되는, 상기 제 2 광 투과성 전극층을 포함하는, 상기 전환가능한 광 시준 필름;
    박막 트랜지스터들의 액티브 매트릭스;
    액정층;
    컬러 필터 어레이;
    전압 소스; 및
    상기 제 1 및 제 2 광 투과성 전극층들 사이에 전압 임펄스를 제공하기 위한 제어기로서, 상기 전압 임펄스는 상기 디스플레이의 유효 투과각의 변경을 야기하는, 상기 제어기를 포함하는, 디스플레이.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 광 소스와 상기 전환가능한 광 시준 필름 사이에 배치된 프리즘 필름을 더 포함하는, 디스플레이.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 프리즘 필름과 상기 광 소스 사이에 확산층을 더 포함하는, 디스플레이.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 전압 소스 및 제어기가 시변 임펄스를 제공할 경우, 상기 디스플레이의 상기 유효 투과각은 좁은, 디스플레이.
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