KR102660153B1 - 가변 광 투과 디바이스를 위한 구동 방법 - Google Patents
가변 광 투과 디바이스를 위한 구동 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102660153B1 KR102660153B1 KR1020217034416A KR20217034416A KR102660153B1 KR 102660153 B1 KR102660153 B1 KR 102660153B1 KR 1020217034416 A KR1020217034416 A KR 1020217034416A KR 20217034416 A KR20217034416 A KR 20217034416A KR 102660153 B1 KR102660153 B1 KR 102660153B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- waveform
- light transmission
- transmission device
- variable light
- operating
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 36
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 45
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 44
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 13
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 6
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 19
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 18
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 10
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 3
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 3
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 3
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005370 electroosmosis Methods 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 229920001993 poloxamer 188 Polymers 0.000 description 2
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 2
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- KZNICNPSHKQLFF-UHFFFAOYSA-N succinimide Chemical compound O=C1CCC(=O)N1 KZNICNPSHKQLFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- XMGQYMWWDOXHJM-SNVBAGLBSA-N (-)-α-limonene Chemical compound CC(=C)[C@H]1CCC(C)=CC1 XMGQYMWWDOXHJM-SNVBAGLBSA-N 0.000 description 1
- 241000220479 Acacia Species 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 235000010643 Leucaena leucocephala Nutrition 0.000 description 1
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000007754 air knife coating Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007766 curtain coating Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000004815 dispersion polymer Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000001652 electrophoretic deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N ethyl carbamate;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.CCOC(N)=O UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000007765 extrusion coating Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- -1 for example doped Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 1
- JMOLZNNXZPAGBH-UHFFFAOYSA-N hexyldecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCC(C(O)=O)CCCCCC JMOLZNNXZPAGBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229950004531 hexyldecanoic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 238000009685 knife-over-roll coating Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000006194 liquid suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000382 optic material Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007763 reverse roll coating Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229960002317 succinimide Drugs 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000007651 thermal printing Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
- G02F1/166—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect
- G02F1/167—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect by electrophoresis
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
- G02F1/1675—Constructional details
- G02F1/1676—Electrodes
Abstract
가변 광 투과 디바이스는 하전 입자를 포함하는 전기영동 매체의 적어도 하나의 층을 갖는다. 캐리어와 변조기 파형의 중첩에 의해 형성된 파형을 갖는 전기장의 인가는 폐쇄 상태에서 개방 상태로 디바이스의 전환을 가능하게 하고, 여기서 개방 상태는 폐쇄 상태보다 더 높은 광 투과율을 갖는다. 그 결과, 디바이스는 사용자가 원하는 광학 상태를 선택할 수 있게 한다.
Description
본 출원은 2019년 5월 7일자로 출원된 미국 가출원 번호 제62/844,205호에 대한 우선권을 주장하며, 그것은 전체가 여기서 참조에 의해 포함된다.
본 발명은 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 전기장을 사용하여 광학 상태들 사이에서 입자 기반 전기 광학 디바이스를 전환하는 구동 방법에 관한 것이다. 가변 광 투과 디바이스는 빛을 변조할 수 있으며 거울, 창문 및 유사한 물품들에 사용될 수 있다. 그것들은 그것들을 통과하는 광 또는 다른 전자기 복사의 양을 변조할 수 있다. 예를 들어, 아래에 언급 된 바와 같이, 본 발명은 건물 내의 온도를 제어하기 위해 적외선을 변조할 수 있는 창을 제공하는 데 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 광 변조를 제어하기 위해 입자 기반 전기영동 매체를 사용하는 가변 광 투과 디바이스에 관한 것이다. 본 발명의 다양한 실시형태에 포함될 수 있는 전기 영동 매체의 예는 예를 들어 미국 특허 제 7,116,466 호 및 제 7,327,511 호, 미국 특허 출원 공개 제 2014/0055841 호, 제 2017/0351155 호, US2011/0199671 및 시리얼 넘버 제 62/784,897 호 (2019년 12월 26일에 출원됨) 에 기재된 전기 영동 매체를 포함하며, 그들의 내용은 그 전체가 본 명세서에 참조에 의해 포함된다.
복수의 하전된 입자들이 전기장의 영향 하에서 현탁 유체를 통하여 이동하는 입자 기반 전기 영동 디스플레이는 수년 동안 집중적인 연구 및 개발의 주제였다. 그러한 디스플레이는 액정 디스플레이와 비교할 때 양호한 휘도 및 콘트라스트, 광시야각, 상태 쌍안정성 및 저전력 소비의 속성들을 가질 수 있다.
용어 "쌍안정" 및 "쌍안정성" 은 적어도 하나의 광학적 특성이 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 디스플레이들을 지칭하기 위해 당업계에서 통상의 의미로 본 명세서에서 사용되고, 따라서 임의의 소정의 엘리먼트가 구동된 후에, 유한한 지속기간의 어드레싱 펄스에 의해, 어드레싱 펄스가 종료된 후에, 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태를 가정하기 위해, 그 상태가 적어도 수회, 예를 들어 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변경하는데 사용된 어드레스의 최소 지속기간인, 적어도 4 회 동안 지속될 것이다. 미국 특허 출원 시리어 넘버 제 2002/0180687 호에는 그레이 스케일이 가능한 일부 입자 기반 전기영동 디스플레이들은 그 극단적인 흑색 및 백색 상태들에서 뿐 아니라 그 중간의 그레이 상태들에서도 안정적이고, 동일한 것이 일부 다른 타입들의 전기 광학 디스플레이들에도 마찬가지임이 나타나 있다. 이러한 타입의 디스플레이는 쌍안정이라기 보다는 "멀티-안정" 으로 적절히 불리지만, 편의상, 용어 "쌍안정" 은 본 명세서에서 쌍안정 및 멀티-안정 디스플레이들 양자 모두를 커버하기 위해 사용될 수도 있다.
상기 언급된 바와 같이, 전기영동 매체는 현탁 유체의 존재를 필요로 한다. 대부분의 종래 기술의 전기영동 매체에서, 이 현탁 유체는 액체이지만, 전기영동 매체는 기체 현탁 유체를 사용하여 생성될 수 있다. 그러한 가스 기반 전기영동 매체는, 매체가 입자 침강을 허용하는 배향으로, 예를 들어 매체가 수직 평면에 배치되는 사인 (sign) 으로 사용될 때, 액체 기반 전기영동 매체와 그러한 침강으로 인한 동일한 타입들의 문제들을 겪기 쉬운 것으로 보인다. 실제로, 입자 침강은 액체 기반 전기영동 매체에서보다 가스 기반 전기영동 매체에서 더 심각한 문제로 보이는데, 왜냐하면 액체 현탁 유체와 비교하여 가스상 현탁 유체의 더 낮은 점도가 전기영동 입자들의 더 빠른 침강을 허용하기 때문이다.
MIT (Massachusetts Institute of Technology), E Ink Corporation, E Ink California, LLC 및 관련 회사들에 양도되거나 또는 이들 이름으로 된 다수의 특허들 및 출원들이 캡슐화된 및 마이크로셀 전기영동 및 다른 전기-광학 매체들에 사용되는 다양한 기술들을 설명한다. 캡슐화된 전기영동 매질들은 다수의 소형 캡슐들을 포함하고, 그 각각은 자체가 유체 매질에 전기영동적으로 이동가능한 입자들을 함유하는 내부 상 (internal phase), 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 참조;
(b) 캡슐, 바인더 및 캡슐화 프로세스; 예를 들어, 미국 특허 번호 6,922,276 및 7,411,719 참조;
(c) 마이크로셀 구조들, 벽 재료들 및 마이크로셀 형성 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,072,095호 및 제9,279,906호 참조;
(d) 마이크로셀 충진 및 밀봉 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,144,942호 및 제7,715,088호 참조;
(e) 전기광학 재료들을 함유하는 필름들 및 서브어셈블리들; 예를 들어, 미국 특허 제6,982,178호 및 제7,839,564호 참조;
(f) 백플레인들, 접착제층들 및 다른 보조층들 및 디스플레이들에서 사용되는 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,116,318호 및 제7,535,624호 참조;
(g) 컬러 형성 및 컬러 조정; 예를 들어 미국 특허 제7,075,502호 및 제7,839,564호 참조;
(h) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,012,600호 및 제7,453,445호 참조;
(i) 디스플레이들의 어플리케이션들; 예를 들어, 미국 특허 제7,312,784호 및 제8,009,348호 참조; 및
(j) 미국 특허 제6,241,921호 및 미국 특허 출원 공개 제2015/0277160호에 설명된 바와 같은 비-전기영동 디스플레이들; 및 디스플레이들 이외의 캡슐화 및 마이크로셀 기술의 어플리케이션들; 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제2015/0005720호 및 제2016/0012710호 참조.
위에 언급된 특허 및 출원 중 다수는, 캡슐화 전기영동 매체 내의 개별 마이크로캡슐을 둘러싼 벽이 연속상에 의해 대체되어 전기영동 매체가 전기영동 유체의 복수의 개별 액적들 및 중합성 재료의 연속상을 포함하는 이른바 폴리머 분산형 전기영동 디스플레이를 제조할 수 있고, 그리고 이러한 폴리머 분산형 디스플레이 내의 전기영동 유체의 개별 액적들은 개별 캡슐 멤브레인이 각각의 독립된 액적과 연관되지 않음에도 불구하고 캡슐 또는 마이크로캡슐로서 간주될 수도 있다는 것을 인식한다; 예를 들어, 위에 언급된 2002/0131147 를 참조한다. 이에 따라, 본 출원의 목적들을 위해, 그러한 폴리머 분산형 전기영동 매체들은 캡슐화된 전기영동 매체들의 하위종으로서 간주된다.
관련 유형의 전기영동 디스플레이는 소위 마이크로셀 전기영동 디스플레이이다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에 있어서, 하전된 입자 및 부유하는 유체는 마이크로캡슐들 내에 캡슐화되지 않지만, 대신 캐리어 매체, 통상, 폴리머 필름 내에 형성된 복수의 캐비티(cavity)들 내에 보유된다. 예를 들어, Sipix Imaging, Inc. 에 양도된 국제 출원 공개 WO 02/01281 및 공개 된 미국 출원 2002/0075556 을 참조하라.
전기영동 매체는 종종 불투명하고 (예를 들어 많은 전기영동 매체에서, 입자가 디스플레이를 통해 가시 광의 투과를 실질적으로 차단하기 때문에) 반사 모드에서 동작할 수도 있지만, 많은 전기영동 디스플레이들은 하나의 디스플레이 상태가 실질적으로 불투명하고 하나는 광-투과성인 이른바 "셔터 모드" 에서 동작하도록 만들어질 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제6,130,774호 및 제6,172,798호, 및 미국 특허 5,872,552; 6,144,361; 6,271,823; 6,225,971; 및 6,184,856 호를 참조하라 전기영동 디스플레이와 유사하지만 전기장 강도의 변동에 의존하는 유전영동 디스플레이가 유사한 모드에서 동작할 수 있다; 예를 들어 미국 특허 제 4,418,346 호 참조. 다른 타입들의 전기 광학 디스플레이들이 또한 셔터 모드에서 동작 가능할 수도 있다.
캡슐화된 또는 마이크로셀 전기영동 디스플레이는 통상적으로 종래의 전기영동 디바이스들의 클러스터화 및 침강 실패 (settling failure) 모드를 겪지 않으며, 광범위하게 다양한 유연성 및 강성 기판들 상에 디스플레이를 인쇄하거나 또는 코팅하는 능력과 같은 추가의 이점들을 제공한다. 단어 "프린팅" 의 사용은 제한 없이, 미리 계측된 코팅들, 이를 테면, 패치 다이 코팅, 슬롯 또는 압출 성형 코팅, 슬라이드 또는 캐스케이드 코팅, 커튼 코팅; 롤 코팅, 이를 테면, 나이프 오버 롤 코팅, 순방향 및 역방향 롤 코팅; 그라비어 코팅; 딥코팅; 스프레이 코팅; 메니스커스 코팅; 스핀 코팅; 브러쉬 코팅; 에어 나이프 코팅; 실크스크린 프린팅 프로세스들; 정전식 프린팅 프로세스들; 서멀 프린팅 프로세스들; 잉크젯 프린팅 프로세스들; 전기영동 데포지션; 및 다른 유사한 기법들을 포함하는 프린팅 및 코팅의 모든 형태들을 포함하도록 의도된다. 따라서, 결과적인 디스플레이는 가요성 (flexible) 일 수 있다. 또한, (다양한 방법을 사용하여) 디스플레이 매체가 인쇄될 수 있기 때문에, 디스플레이 자체가 저렴하게 제조될 수 있다.
전기영동 매체에 대한 하나의 잠재적으로 중요한 시장은 가변 광 투과를 갖는 윈도우들이다. 빌딩들 및 차량들의 에너지 성능은 점점 중요하게 되기 때문에, 전기영동 매체는 윈도우들을 관통하여 투과되는 입사 방사선의 비율이 전기영동 매체의 광학 상태를 변경하는 것에 의해 전자적으로 제어될 수 있도록 하기 위해 윈도우들 상에 코팅들로서 사용될 수 있다. 빌딩 내의 이러한 "가변-투과성" ("VT") 기술의 효과적인 구현은 (1) 더운 날씨 동안 원하지 않는 가열 효과들의 감소로 비롯된, 냉방을 위해 필요한 에너지의 양의 감소, 에어 컨디셔닝 플랜트들의 사이즈의 감소 및 피크 전력 수요의 감소; (2) 자연 일광의 증가된 사용으로 비롯된 조명을 위해 요구되는 에너지 및 피크 전기 수요의 감소; 및 (3) 열적 및 시각적 편안감 모두를 증가시키는 것에 의한 증가된 사용자 편안감을 제공할 것으로 예상된다. 훨씬더 큰 이점들은 자동차들에서 발생할 것으로 예상되며, 여기서 인클로즈된 볼륨에 대한 글레이즈된 표면의 비는 통상의 빌딩에서보다 현저하게 더 크다. 구체적으로, 자동차들에서의 VT 기술의 효율적인 구현은 상술한 이점들 뿐만 아니라 (1) 증가된 모터링 안전성, (2) 감소된 글레어, (3) (미러 상에 전기 광학 코팅을 사용하는 것에 의한) 강화된 미러 성능, 및 (4) 헤드업 디스플레이들을 사용하는 증가된 능력을 제공할 것으로 예상된다. VT 기술의 다른 가능한 응용들은 전자 디바이스들의 프라이버시 글래스 및 글레어-가드들을 포함한다.
본 발명은 입자 기반 전기 영동 매체를 갖는 가변 광 투과 디바이스의 동작시키는 방법에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명의 다양한 실시형태는 디바이스를 최종 광학 상태로 구동하기 위해 디바이스의 초기 광학 상태에서 적용된 파형을 사용하여 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법을 제공하며, 여기서 디바이스는 초기 광학 상태보다 최종 광학 상태에서 더 높은 퍼센트의 전송을 갖는다. 가변 광 투과 디바이스는 하전 입자를 포함하는 적어도 하나의 전기영동 매체 층을 포함하고, 여기서 전기영동 매체 층은 2개의 전극 사이에 배치된다. 상기 방법은 하전 입자의 이동을 유발하는 전기영동 매체 층을 가로질러 전기장을 인가하여 가변 광 투과 디바이스가 초기 광학 상태에서 최종 광학 상태로 전환하도록 하는 단계를 포함하며, 여기서 최종 광학 상태는 초기 광학 상태보다 더 높은 퍼센트의 광 전송을 갖는다. 인가 전계의 파형은 캐리어 파형과 변조기 파형의 중첩이다. 캐리어 파형은 진폭 V1 및 주파수 ω1 을 갖고, 변조기 파형은 초기 진폭 V2 및 주파수 ω2 를 가지며, 여기서 V1 은 약 30V 내지 약 180V이고, ω1 은 약 50Hz 내지 약 1000Hz 이고, V2 는 약 3V 내지 약 60V이고, ω2 는 약 0.1Hz 내지 약 10Hz 이다. V1 은 V2 보다 크고, ω1 은 ω2 보다 크다. 변조기 파형의 진폭은 가변적이며 가변 광 투과 디바이스에 대한 파형의 인가의 시작 시의 초기 진폭 값으로부터 가변 광 투과 디바이스에 대한 파형의 인가의 완료 시의 최종 진폭 값으로 감소된다. 변조기 파형의 최종 진폭 값은 0 V일 수 있다. 변조기 파형의 최종 진폭 값은 또한 0V보다 높고 약 0.1V 내지 약 3V일 수 있다.
다른 양태에서, 가변 광 투과 디바이스에 대한 인가된 전계의 파형 유형은 구형파, 사인파, 삼각파 및 톱니파 유형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
다른 양태에서, 파형의 인가의 총 구동 시간은 약 1초 내지 약 100초이다. 초기 진폭값에서 최종 진폭값으로의 변조기 파형의 진폭 값의 감소는 2 단계 이상의 순차적 단계들, 5 단계 이상의 단계들, 10 단계 이상의 단계들, 100 단계 이상의 단계들, 및 200 단계 이상의 단계들로 수행될 수 있다.
도 1은 (30초에 걸쳐 21V에서 0V로의) 5 단계로 시간 경과에 따른 변조기 파형의 진폭의 선형 단계적 감소의 그래프의 예이다.
도 2a는 초기 광학 상태(폐쇄 상태)에서의 가변 광 투과 디바이스의 개략도이다.
도 2b는 최종 광학 상태(개방 상태)에서의 가변 광 투과 디바이스의 개략도이다.
도 2a는 초기 광학 상태(폐쇄 상태)에서의 가변 광 투과 디바이스의 개략도이다.
도 2b는 최종 광학 상태(개방 상태)에서의 가변 광 투과 디바이스의 개략도이다.
여기서, "최종 광학 상태", "개방 상태" 및 광 투과 상태라는 용어는 혼용되어 사용되며, 필름의 광 투과율이 더 높은 상태를 나타낸다. "초기 광학 상태", "폐쇄 상태" 및 비투광성이라는 용어는 상호 교환적으로 사용되며 필름이 개방 상태보다 광 투과율이 낮은 상태를 나타낸다.
편의상, 본 명세서에서는 "광"이라는 용어가 일반적으로 사용되지만, 이 용어는 비가시 파장의 전자기 복사를 포함하는 넓은 의미로 이해되어야 한다.
본 발명의 가변 광 투과 디바이스에서, 투명 상태 (최종 광학 상태 또는 개방 상태) 는 전기 영동 입자의 전계 의존적 응집에 의해 야기되며; 이러한 전계 의존적 응집은 액적 (액적이 폴리머 분산 매체에 존재하든 캡슐 또는 마이크로셀 내에 존재하든 상관없이) 의 측벽으로의 전기 영동 입자의 이동, 또는 액적 내에서 또는 가능한 다른 방식으로 전기 영동 입자의 "연쇄화", 즉 가닥의 형성의 형태를 취할 수 있다. 달성된 정확한 유형의 응집에 관계없이, 전기 영동 입자의 이러한 전계 의존적 응집은 관찰자가 전기영동 매체를 보는 관찰 표면에 수직으로 보는 방향에서 볼 때, 입자가 각 액적의 관찰가능 영역의 작은 비율만을 차지하게 한다. 따라서, 광 투과 상태 (또는 최종 광학 상태 또는 개방 상태) 에서, 각 액적의 관찰가능 영역의 주요 부분은 전기 영동 입자가 없으며 빛이 통과 할 수 있다. 전기영동 입자가 각 액적의 관찰 영역에 걸쳐 비교적 균일하게 분산되는 폐쇄 상태(또는 초기 광학 상태)(도 2a 참조) 로부터 전기영동 입자가 전기장의 적용을 통해 액적의 측벽에 응집되는 개방 상태 또는 최종 광학 상태(도 2b 참조)로의 전기영동 입자의 이동의 경우에, 유도 전하 전기 삼투 (ICEO) 의 현상이 수반될 가능성이 있다. 이 현상은 종래 기술에 기술되어 있다 (Squires and Bazant, "Induced-charge electro-osmosis" J. Fluid Mech. 2004, 509, 217-252 참조).
폐쇄 상태에서, 전기 영동 디바이스(도 2a)의 액적의 시인 영역에 걸친 입자의 비교적 균일하게 분포는 디바이스를 통한 빛의 전송을 방해한다. 반대로, 전기 영동 디바이스의 액적의 측벽 근처의 전기 영동 입자의 응집(도 2b)은 더 많은 빛이 디바이스를 통과하도록 허용한다.
ICEO는 분극성 입자가 전해질이 있는 상태에서 전기장을 겪을 때 발생하는 2차 현상이다. 유도된 입자 운동은 인가된 전압의 제곱에 의존하지만 인가된 필드의 극성에 의존하지 않고, 따라서 AC 필드에 의해 구동될 수 있다. 이 경우 입자 속도는 AC 주파수에 반비례한다. 입자들의 ICEO 매개 조직화, 및 그에 따른 개방 상태의 형성은 전기영동 매체에 대한 상대적으로 고주파수 AC 필드 (일반적으로 적어도 50 Hz) 의 적용에 의해, 그리고 고전압 (일반적으로 적어도 30 V) 의 사용에 의해 촉진된다. 반대로, 폐쇄 상태의 형성을 초래하는 현탁 유체로의 전기영동 입자의 분산은 전기영동 매체에 저주파수 필드 (일반적으로 50 Hz 미만) 의 인가에 의해 촉진된다. 이러한 상태는 통상적인 전기영동 입자 전환에 의해 또는 이러한 낮은 주파수에서의 ICEO 유도 흐름에 의해 생성될 수 있다. 통상적인 전기 영동 입자 전환은 고전압이 필요하지 않다. 일반적으로 5 - 20 V 범위의 전압이 적절하다.
즉, 디바이스의 개방 상태를 유리하게 하기 위해, 고주파, 고전압 파형을 사용하여 동작 전압과 파형을 모두 변화시키는 것이 유리하다. 반대로 저주파 및 저전압 파형은 폐쇄 상태를 돕는다. 파형의 이러한 변화는 패턴화된 전극 또는 다양한 전도성 입자 재료, 예를 들어 미국 특허 7,327,511 에 설명 된 것과 같은 도핑된, 금속 또는 반도전 재료와 커플링되어 양방향으로 응답을 최적화할 수 있다.
캡슐들을 포함하는 가변 광 투과 디바이스들에 대한 추가적인 관심은 그레인이다. 본 출원에서 "그레인"은 착색된 바인더의 클러스터들 또는 캡슐의 클럼프들/층들, 캡슐 팩킹 가변성, 보이드들, 두께 변동, 및 핀홀들을 포함 코팅 결함과 같은 수개의 요인들에 의해 야기되는 시각적 불균일성을 지칭한다. 이들 불균일성들은 사용자가 개방 상태에서 디바이스를 볼 때 가시성을 감소시킨다. 용어 "그레인 (grain)"은 초기 실버 필름들이 현상된 픽처가 "오돌토돌하게(grainy)" 보이게 하는 실버의 클럼프들을 갖는 것으로 알려진 필름 사진에서 기원한다.
마이크로캡슐을 포함하는 가변 광 투과 디바이스는 코팅 중량과 다층의 정도가 다른 미세한 영역으로 구성된다. 이러한 디바이스들이 그들의 가장 어두운 상태로 구동되면, 코팅 중량과 패킹의 차이가 사용자에 의해 그레인으로서 보일 수 있다. 캡슐화 된 전기 영동 매체에서 그레인의 양을 줄이는 한 가지 방법은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 구동 방법을 적용함으로써이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 필름이 최종 광학 상태로 전환할 때까지 초기 광학 상태를 갖는 디바이스에 파형을 인가하는 단계를 포함하는 구동 방법을 이용하여 캡슐화된 전기 영동 매체를 포함하는 가변 광 투과 디바이스에 대해 입자를 현저하게 개선 할 수 있으며, 초기 상태는 최종 상태보다 낮은 퍼센트 투과율을 갖는다.
전술한 바와 같이, 전기영동 매체층은 개방 상태 및 폐쇄 상태를 표시할 수 있으며, 광학 상태의 선택은 전극에 인가되는 전기장에 의해 구동된다. 최종 광학 상태를 구동하기 위해 필름의 초기 광학 상태에서 디바이스에 인가된 전기장의 파형은 2개의 더 단순한 파형 (a) 캐리어 파형 및 (b) 변조기 파형의 중첩이며, 여기서 변조기 파형은 가변 광 투과 디바이스에 대한 파형의 적용의 기간 동안 감소되는 초기 진폭을 갖는다. 따라서, 변조기 파형의 "초기 진폭"이라는 용어는 값이 가변 광 투과 디바이스에 대한 파형의 초기 인가 시점의 진폭임을 나타내기 위해 본 개시물 전체에 걸쳐 사용된다. 초기 진폭 값뿐만 아니라 인가된 변조기 파형의 모든 진폭 값을 포함할 수 있는 변조기 파형의 보다 일반적인 용어 "진폭"도 사용된다. 변조기 파형의 최종 진폭이라는 용어는 디바이스를 개방 상태로 만들기 위해 가변 광 투과 디바이스에 대한 파형의 인가가 종료될 때 변조기 파형의 진폭을 나타내는 데 사용된다.
여기서 캐리어 파형의 진폭은 V1 로 표현되고, 볼트 (V) 로 표시된다. 캐리어 파형의 주파수는 ω1 로 표현되고 그것은 헤르츠(Hz)로 표시된다. 변조기 파형의 초기 진폭은 V2 로 표현되고 그것은 볼트(V)로 표시된다. 변조기 파형의 주파수는 ω2 로 표현되고 그것은 헤르츠(Hz)로 표시된다. 가변 광 투과 디바이스를 전환하기 위한 구동 파형의 인가의 총 구동 시간은 ttotal 로 표현되고, 그것은 초 (s) 로 표시된다.
최종 광학 상태를 구동하기 위한 디바이스의 초기 광학 상태에서 인가되는 파형은 아래에 제공되는 식 1-4 중 하나로 표현될 수 있다. 이 방정식은 최대 초기 진폭 값에서 최종 진폭 값까지 선형 방식으로 시간 경과에 따른 변조기 파형의 진폭 감소에 대응한다. 이 실시형태에서, 가변 광 투과 디바이스에 대한 파형 인가가 종료되고 디바이스가 개방 상태에 있을 때 최종 진폭 값에 도달된다. 수학식 1은 구형 파형에 대응하고, 수학식 2는 정현 파형에 대응하며, 수학식 3은 삼각 파형에 대응하고, 수학식 4는 톱니 파형에 대응한다. 다른 유형의 파형도 적용할 수 있다. 시간에 따른 변조기 파형의 진폭의 감소를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용되는 용어 "선형"은 시간 경과에 따른 단계적(디지털화) 방식의 임의의 감소를 포함한다. 예시로서, 도 1은 5단계로 시간 경과에 따른 선형 단계적 진폭 감소의 예를 제공한다.
[식1]
[식2]
[식3]
[식4]
식 1-4는 파형이 방정식의 제 1 팩터로 표시되는 캐리어 AC 파형과 방정식의 제 2 팩터로 표시되는 변조기 AC 파형의 중첩의 결과임을 나타낸다. 방정식에서 항 t 는 파형의 초기 인가로부터 경과된 시간으로 초 (s) 단위로 표시된다. 표현들 |sin(ω1t)| 및 |sin(ω2t)| 는 사인 값의 절대 값에 대응한다. sin 은 그 기호 다음에 오는 숫자의 사인 값이다. floor 함수는 실수를 입력으로서 취하고 그 실수 미만이거나 이와 동일한 가장 큰 정수를 출력으로서 제공하는 함수이다.
일 실시형태에서, 디바이스를 최종 광학 상태로 구동하기 위해 디바이스의 초기 광학 상태에서 인가된 전기장의 파형은 캐리어 파형과 변조기 파형의 중첩이며, 여기서 변조기 파형은 (디바이스에 대한 중첩 파형 인가 시의) 초기 진폭으로부터 (디바이스에 대한 중첩 파형 인가 종료 시의) 최종 진폭까지 시간이 지남에 따라 감소되며, 여기서 최종 진폭은 0 볼트이다. 다른 실시형태에서 최종 진폭은 0 볼트보다 크다. 변조기 파형의 최종 진폭 값은 약 0.01V 내지 약 4V, 또는 약 0.1V 내지 약 3V일 수 있다.
일 실시형태에서, 최종 광학 상태를 구동하기 위해 디바이스의 초기 광학 상태에서 인가된 전기장의 파형은 캐리어 파형과 변조기 파형의 중첩이며, 여기서 변조기 파형은 (디바이스에 대한 중첩 파형의 인가 시의) 초기 진폭으로부터 (디바이스에 대한 중첩 파형의 인가의 종료 시의) 최종 진폭까지 비선형 방식으로 시간이 경과함에 따라 감소된다. 시간 경과에 따른 변조기 파형의 진폭의 비선형 감소는 지수 함수, 거듭제곱 법칙 또는 임의의 다른 식과 같은 비선형 수학 방정식(진폭 대 시간)으로 기술되도록 선택될 수 있다. 선형 방식과 마찬가지로, 감소는 단계적 방식으로 수행될 수 있으며 (디바이스에 대한 진폭의 인가의 완료 시의) 변조기 파형의 최종 진폭은 0 볼트이거나 또는 0 볼트보다 큰 값일 수 있다. 변조기 파형의 최종 진폭 값은 약 0.01V 내지 약 4V, 또는 약 0.1V 내지 약 3V일 수 있다.
파형의 캐리어 부분의 진폭 V1 은 약 30V에서 약 180V의 값을 가지며 캐리어 파형의 주파수 ω1 는 약 50Hz 내지 약 1000Hz의 값을 갖는다. 파형의 변조기 부분의 초기 진폭 V2 은 약 3V에서 약 60V의 값을 가지며 변조기 파형의 주파수 ω2 는 약 0.1Hz 내지 약 10Hz의 값을 갖는다. 파형의 캐리어 부분의 진폭 V1 은 약 50V 내지 약 150V, 또는 약 90V 내지 약 140V의 값을 가질 수 있고 캐리어 부분의 주파수 ω1 는 약 60Hz 내지 약 500Hz, 또는 70Hz 내지 120Hz 의 값을 가질 수 있다. 변조기 파형의 초기 진폭 V2 은 약 5V 내지 약 50V, 또는 약 10V 내지 약 30V 에서 선택될 수 있다. 변조기 파형의 주파수 ω2 는 약 0.5Hz 내지 약 5Hz, 또는 약 0.8Hz 내지 약 2Hz에서 선택될 수 있다. 파형의 캐리어 부분의 진폭 V1 은 파형의 변조기 부분의 초기 진폭 V2 보다 높다. 캐리어 파형의 주파수 ω1 는 변조기 파형의 주파수 ω2 보다 높다. 초기 광학 상태에서 최종 광학 상태로 전환하기 위해 가변 광 투과 디바이스에 파형이 인가되는 총 구동 시간 (ttotal) 은 약 1초 내지 약 100초, 약 5초 내지 약 90초, 약 10초 내지 약 60초, 또는 약 20초 내지 약 40초일 수 있다.
일반적으로 여기에 언급된 주파수는 이러한 개방 상태로의 전환에 일반적으로 사용되는 것보다 낮은 값을 갖는다. 이것은 디바이스에 대한 더 적은 에너지 소비에 기여하여 감소된 운영 비용 및/또는 더 높은 자율성을 제공한다. 또한 캐리어 파형과 변조기 파형의 중첩은 일반적으로 사용되는 다른 파형과 비교하여 전환에 필요한 더 짧은 시간, 및 개방 상태에서 관찰되는 더 낮은 헤이즈의 더 높은 송신의 이점이 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 가변 광 투과 디바이스의 최종 광학 상태를 구동하기 위해 가변 광 투과 디바이스의 초기 광학 상태에서 인가되는 파형은 캐리어 파형과 변조기 파형의 두 파형의 중첩이다. 캐리어의 진폭 V1 그리고 캐리어의 주파수 ω1 는 각각 변조기 파형의 대응하는 초기 진폭 및 주파수 V2 그리고 ω2 보다 크다. 캐리어 구형 파형 부분의 인가의 목적은 안료 입자들을 차단하는 것, 즉 전기 영동 유체의 액적 또는 캡슐의 적도 공간에 그것들을 응집시키는 것이다. 변조기 파형 부분은 캐리어 형태의 진폭 및 주파수보다 낮은 진폭 및 주파수를 갖는다. 따라서 이론에 얽매이기를 원치 않지만, 변조기 파형에 추가하여 캐리어 파형의 이용은 입자들의 ICEO 모션을 용이하게 하여 차단하는 것을 개선하고 전기 영동 유체의 액적 또는 캡슐의 적도 공간에 그것들을 응집시킬 수 있다. 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 방법들은 전기적으로 대전 가능한 입자가 상주하는 캡슐 또는 액적의 액체의 재혼합에 기여하고, 캡슐 또는 액적의 중심에 포획된 임의의 이러한 입자가 적도 위치로 이동하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이러한 캐비티의 중앙에 포획된 입자는 광 투과율을 감소시키고 개방 상태에서 필름의 헤이즈를 증가시킬 수 있다. 따라서 변조기 파형을 포함하는 파형의 인가는 더 높은 투과율 및 더 낮은 헤이즈를 갖는 개방 상태에 기여한다.
변조기 파형의 진폭은 디바이스의 초기 광학 상태에 파형을 인가할 때의 초기 진폭 값 V2 에서 파형의 인가가 완료될 때의 변조기 파형의 더 작은 최종 진폭 값으로 감소된다. 변조기 파형의 진폭 감소는 시간에 따라 선형이 되도록 선택될 수 있거나 그것은 시간에 따라 지수적일 수 있거나, 임의의 다른 수학 방정식을 통해 시간의 함수로 표현될 수 있다. 일반적으로, 변조기 파형의 진폭의 이러한 감소는 2 이상, 또는 5 이상 또는 10 이상 또는 50 이상 또는 100 이상 또는 200 이상의 단계로 수행될 수 있다. 가변 광 투과 디바이스에 적용되는 파형은 구형, 사인, 삼각, 톱니 파형 또는 기타 파형 유형일 수 있다.
다수의 변경들 및 수정들이 본 발명의 범위로부터 일탈함 없이 상기 설명된 본 발명의 특정 실시형태들에서 이루어질 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 전술한 설명의 전부는 한정적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 해석되어야 한다. 상기의 공개된 특허들, 공보들, 및 계류중인 출원들 모두는 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다.
실시예들
본 발명의 여러 실시형태에 따라 제조되고 평가된 가변 광 투과 디바이스의 세부사항을 나타내기 위해 단지 예시로서 예들이 이제 제공된다.
준비 - 가변 광 투과 디바이스
비수성 내부 상은 폴리이소부틸렌 석신이미드 (OLOA® 11000, Chevron 에 의해 공급됨), 1-리모넨, Cargille® 5040 침지 유체, Mogul L 카본 블랙 (Cabot Corp 에 의해 공급됨), 폴리스티렌, 및 2-헥실데칸산을 결합하는 것에 의해 준비되었다. 따라서 제조된 내부상은 이후, 돼지 젤라틴/아카시아의 수용액에 혼합물을 첨가하는 것에 이어서, 5 wt% Kolliphor P188 을 갖는 Emperor 2000 카본 블랙의 첨가에 의해 캡슐화되었다.
가열, 혼합 및 pH 조정 후, 결과적인 캡슐들은 냉각된 다음 분류되어 직경이 20 ㎛ 과 60 ㎛ 사이의 크기 분포를 갖는, 평균 직경이 30-50 ㎛ 를 갖는 캡슐들의 혼합물이 생성되었다.
캡슐 슬러리는 원심분리된 다음, 1 중량부 바인더 대 7 중량부 캡슐들의 비로 피쉬 젤라틴 (Norland HiPure Liquid Gelatin) 의 수성 바인더와 혼합되었다. 착색제의 용액 (5 wt% Kolliphor P188 (Sigma-Aldrich 15759) 을 가진 10 wt% Emperor 2000 카본 블랙) 이 수중에서 준비되었고 그 다음, 1 부의 착색제 대 49 부의 바인더의 비로 수성 바인더에 첨가되었다. 바인더와 캐슐화된 내부상의 결과적인 혼합물은 125 ㎛ 두께의 인듐 주석 산화물 코팅된 폴리에스테르 필름 상에 바 코팅되었다. 코팅된 필름은 본질적으로 단일층의 캡슐들을 포함하는 대략 23 ㎛ 두께의 전기영동 매체를 제조하기 위해 건조되었다.
코팅된 필름들의 캡슐 코팅된 표면들은 그 후, 우레탄 아크릴레이트 기반 접착제로 오버코팅되었다. 접착제 층이 추가될 때, 125 ㎛ 두께의 인듐-주석 산화물 코팅된 폴리에스테르 필름의 스크린 프린트된 시트가 적용되었다. 결과적인 어셈블리들이 그 다음, CSun UV 램프로부터의 UV광에 대한 노출에 의해 경화되었다. 위의 기법들을 사용하여, 윈도우 픽셀들 (즉, 상부 및 하부 투광성 전극)을 구축했다.
테스팅 - 가변 광 투과 디바이스
위에서 설명한 대로 구성된 디바이스는 디바이스를 폐쇄 상태에서 개방 상태로 전환하도록 설계된 시퀀스에 따라 위에서 설명한 형태의 파형으로 구동되었다. 이러한 파형은 캐리어 파형과 변조기 파형의 중첩으로 이루어졌다. 캐리어 파형은 진폭이 120V이고 주파수가 86Hz인 반면 변조기 파형은 진폭이 21V이고 주파수가 1Hz 이었다. 그 파형은 30초 동안 디바이스에 적용되었다. 예 1 에서, 변조기 파형의 진폭은 30초의 인가 기간 동안 5단계로 21V에서 0으로 감소했다. 시간에 따른 적용된 변조기 진폭은 도 1 에 제공된다. 예 2에서, 변조기 파형의 진폭은 30초의 인가 기간 동안 30단계로 21V에서 0V로 감소했다. 예 1 및 2 모두에서 변조기 파형의 진폭 감소는 선형 방식으로 수행되었다. 즉, 예 1에서 변조기 파형의 초기 진폭 (21V) 은 매 6초(30/5)마다 매 회 4.2V(21/5)씩 순차적으로 5회 감소하였다. 예 2에서는 변조기 파형(21V)의 초기 진폭을 매 1초(30/30)마다 매 회 0.70V(21/30)씩 순차적으로 30회 감소시켰다. 이에 반해 비교예 A의 경우 변조기 파형은 21V에서 30초 인가 주기 동안 일정하였다. 파형 인가 후 각 시료는 디바이스의 반대측상에 구면 검출기를 갖는 교정 광원 앞에 위치하였다. 디바이스를 통한 빛의 % 총 투과율 (입사광 강도의 퍼센트로서의 광 투과 강도) 을 결정했다. 방위각이 2.5o 보다 큰 정상 시준 광원으로부터의 총 투과 광과 비교하여 확산 투과 광, 즉 투과될 때 산란되는 광의 백분율로 정의되는 퍼센트 헤이즈도 결정되었다. 퍼센트 헤이즈는 교정된 쵸핑 휠을 통해 결정되었다. 하기 표 1은 앞서 언급한 3가지 파형 예에 대한 평가 결과를 나타낸다.
| 비교예 A | 예 1 | 예 3 | |
| 볼트 단위의 캐리어 파형의 진폭 (V1) | 120 | 120 | 120 |
| Hz 단위의 캐리어 파형의 주파수(ω1) | 86 | 86 | 86 |
| 볼트 단위의 변조기 파형의 초기 진폭 (V2) | 21 | 21 | 21 |
| Hz 단위의 변조기 파형의 주파수(ω2) | 1 | 1 | 1 |
| s 단위의 총 인가 시간(ttotal) | 30 | 30 | 30 |
| 시간 경과에 따른 변조기 파형의 진폭 변화 | 시간 경과에 따른 감소 없음; 일정한 진폭이 인가됨 | 진폭은 시간이 지남에 따라 초기 21V에서 최종 0V까지 5단계로 감소 | 진폭은 시간이 지남에 따라 초기 21V에서 최종 0V까지 30단계로 감소 |
| 최종 상태의 % 총 투과율 | 24 | 40 | 39 |
| 최종 상태의 % 헤이즈 | 20 | 17 | 18 |
표 1은 디바이스의 개방 상태를 달성하기 위해 가변 광 투과 디바이스에 대한 파형의 인가의 시간에 걸쳐 변조기 파형의 진폭이 감소할 때 % 총 투과율이 증가하고 퍼센트 헤이즈가 감소함을 나타낸다. 일정 진폭 변조기 파형이 적용된 비교예 A는 예 1 및 예 2 에 비해 더 낮은 % 총 투과율 및 더 높은 퍼센트 헤이즈를 나타냈다.
본 발명이 구형파 AC 파형과 관련하여 설명되었지만, 다른 주기적 형태(예를 들어, 사인파, 삼각파 등)가 본 발명의 정신으로부터 벗어나지 않고 대체될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
Claims (20)
- 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법으로서,
하전 입자들을 포함하는 적어도 하나의 전기영동 매체 층을 포함하는 가변 광 투과 디바이스를 제공하는 단계로서, 상기 전기영동 매체 층은 2 개의 전극들 사이에 배치되는, 상기 가변 광 투과 디바이스를 제공하는 단계;
상기 하전 입자들의 이동을 유발하는 상기 전기영동 매체 층을 가로지르는 전기장을 인가하여, 상기 가변 광 투과 디바이스가 초기 광학 상태에서 최종 광학 상태로 전환하는 것을 야기하는 단계로서, 상기 최종 광학 상태는 상기 초기 광학 상태보다 더 높은 퍼센트 광 투과율을 갖고, 인가된 상기 전기장의 파형은 캐리어 파형과 변조기 파형의 중첩이며, 상기 캐리어 파형은 진폭 V1 및 주파수 ω1 을 갖고, 상기 변조기 파형은 초기 진폭 V2 및 주파수 ω2 를 갖고, V1 은 30 V 내지 180 V 이고, ω1 은 50 Hz 내지 1000 Hz 이며, V2 는 3 V 내지 60 V이고, ω2 는 0.1 Hz 내지 10 Hz 이고, V1 은 V2 보다 크고 ω1 은 ω2 보다 크며, 상기 변조기 파형의 진폭은 가변적이고 상기 가변 광 투과 디바이스에 대한 상기 파형의 인가의 시작 시의 초기 진폭 값으로부터 상기 가변 광 투과 디바이스에 대한 상기 파형의 인가의 완료 시의 최종 진폭 값까지 감소되는, 상기 최종 광학 상태로 전환하는 것을 야기하는 단계를 포함하고,
상기 초기 진폭 값으로부터 상기 최종 진폭 값까지의 상기 변조기 파형의 진폭 값의 상기 감소는 2 단계 이상의 순차적인 단계들로 수행되는, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 변조기 파형의 상기 최종 진폭 값은 0 인, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 변조기 파형의 상기 최종 진폭 값은 0.1 V 내지 3 V 인, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가변 광 투과 디바이스에 대한 상기 인가된 전기장의 파형 유형은 구형파, 사인파, 삼각파 및 톱니파 유형으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가변 광 투과 디바이스에 대한 상기 인가된 전기장의 파형 유형은 식 1 로 표현되는, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법:
[식1]
여기서 ttotal 은 상기 가변 광 투과 디바이스를 전환하기 위한 구동 파형의 인가의 총 구동 시간이고, t 는 상기 파형의 초기 인가로부터 경과된 시간이다. - 제 1 항에 있어서,
상기 가변 광 투과 디바이스에 대한 상기 인가된 전기장의 파형 유형은 식 2 로 표현되는, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법:
[식2]
여기서 ttotal 은 상기 가변 광 투과 디바이스를 전환하기 위한 구동 파형의 인가의 총 구동 시간이고, t 는 상기 파형의 초기 인가로부터 경과된 시간이다. - 제 1 항에 있어서,
상기 가변 광 투과 디바이스에 대한 상기 인가된 전기장의 파형 유형은 식 3 으로 표현되는, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법:
[식3]
여기서 ttotal 은 상기 가변 광 투과 디바이스를 전환하기 위한 구동 파형의 인가의 총 구동 시간이고, t 는 상기 파형의 초기 인가로부터 경과된 시간이다. - 제 1 항에 있어서,
상기 가변 광 투과 디바이스에 대한 상기 인가된 전기장의 파형 유형은 식 4 로 표현되는, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법:
[식4]
여기서 ttotal 은 상기 가변 광 투과 디바이스를 전환하기 위한 구동 파형의 인가의 총 구동 시간이고, t 는 상기 파형의 초기 인가로부터 경과된 시간이다. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐리어 파형은 90 V 내지 140 V 의 초기 진폭 V1 및 70 Hz 내지 120 Hz 의 주파수 ω1 을 갖는, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 변조기 파형은 10 V 내지 30 V 의 초기 진폭 V2 및 0.5 Hz 내지 5 Hz 의 주파수 ω2 를 갖는, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 파형의 인가의 총 구동 시간은 1 s 내지 100 s 인, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가변 광 투과 디바이스에 대한 상기 파형의 인가의 시작부터 상기 파형의 인가의 완료까지의 총 구동 시간은 5 s 내지 90 s 인, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 초기 진폭 값으로부터 상기 최종 진폭 값까지의 상기 변조기 파형의 진폭 값의 상기 감소는 5 단계 이상의 순차적인 단계들로 수행되는, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 초기 진폭 값으로부터 상기 최종 진폭 값까지의 상기 변조기 파형의 진폭 값의 상기 감소는 10 단계 이상의 순차적인 단계들로 수행되는, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 초기 진폭 값으로부터 상기 최종 진폭 값까지의 상기 변조기 파형의 진폭 값의 상기 감소는 100 단계 이상의 순차적인 단계들로 수행되는, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가변 광 투과 디바이스의 상기 최종 광학 상태의 % 총 투과율은 30 % 내지 95 % 인, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가변 광 투과 디바이스의 상기 최종 광학 상태의 % 총 투과율은 40% 내지 90% 인, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가변 광 투과 디바이스의 상기 최종 광학 상태의 % 헤이즈는 5% 내지 20% 인, 가변 광 투과 디바이스를 동작시키는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201962844205P | 2019-05-07 | 2019-05-07 | |
| US62/844,205 | 2019-05-07 | ||
| PCT/US2020/030636 WO2020226990A1 (en) | 2019-05-07 | 2020-04-30 | Driving methods for a variable light transmission device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210131455A KR20210131455A (ko) | 2021-11-02 |
| KR102660153B1 true KR102660153B1 (ko) | 2024-04-23 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060038772A1 (en) * | 1995-07-20 | 2006-02-23 | E Ink Corporation | Methods for driving electrophoretic displays using dielectrophoretic forces |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060038772A1 (en) * | 1995-07-20 | 2006-02-23 | E Ink Corporation | Methods for driving electrophoretic displays using dielectrophoretic forces |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20210263385A1 (en) | Method for driving two layer variable transmission display | |
| JP6440791B2 (ja) | 光変調器 | |
| US20170168370A1 (en) | Methods for driving electrophoretic displays using dielectrophoretic forces | |
| US7999787B2 (en) | Methods for driving electrophoretic displays using dielectrophoretic forces | |
| US20080130092A1 (en) | Light modulators | |
| US20230152659A1 (en) | Driving methods for a variable light transmission device | |
| KR102660153B1 (ko) | 가변 광 투과 디바이스를 위한 구동 방법 | |
| KR102490987B1 (ko) | 가변 투과율 전기영동 매체를 위한 구동 방법 |