KR20070104207A - 전자 페인트의 광학 활성화 - Google Patents

전자 페인트의 광학 활성화 Download PDF

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KR20070104207A
KR20070104207A KR1020067014032A KR20067014032A KR20070104207A KR 20070104207 A KR20070104207 A KR 20070104207A KR 1020067014032 A KR1020067014032 A KR 1020067014032A KR 20067014032 A KR20067014032 A KR 20067014032A KR 20070104207 A KR20070104207 A KR 20070104207A
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머레이 에프 길리스
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

전자 페인트를 활성화하는 방법은 활성 전압(30)을 전자 페인트에 인가하는 단계와 전자 페인트 안의 전기영동 잉크(22)의 부분에 방사선(36)을 수용하는 단계를 포함한다. 전기영동 잉크는 수용된 방사선(36)에 기반하여 활성화되고 활성 전압(30)에 인가된다.

Description

전자 페인트의 광학 활성화{OPTICAL ACTIVATION OF AN ELECTRONIC PAINT}
본 발명은 일반적으로 전기영동 디스플레이, 더 구체적으로 전자 페인트의 광학 처리에 관한 것이다.
전기영동 디스플레이 매체는 텍스트 또는 이미지의 형태로 디지털 정보를 저장하기 위해 사용된 비-휘발성 시스템이다. 그들은 인가된 전계의 입자의 이동에 의해 특징지어 지고, 컬러의 밝기 또는 어두움과 같은 적어도 하나의 광학 특성이 다른 제 1 및 제 2 디스플레이 상태를 갖는 디스플레이 성분과 쌍안정 상태일 수 있다. 최근의 발전된 전기영동 디스플레이에서, 디스플레이 상태는, 전자 잉크에서 마이크로캡슐화된 입자가 한정된 기간의 전자 펄스에 의해 한 상태 또는 다른 상태로 구동된 후에 발생되고, 구동 상태는 활성 전압이 제거된 후에도 지속된다. 액정 디스플레이(LCD)와 비교했을 때, 이런 디스플레이는 양호한 밝기 및 콘트라스트, 넓은-시야각, 2개 이상의 상태에 대한 상태 안정도, 및 낮은 전력 소비의 특성을 갖는다. 셀룰로오스 또는 겔 같은 상 및 액체 상을 포함하거나 2개 이상의 혼합할 수 없는 유체를 포함하는 마이크로캡슐을 갖는 예시적인 전기영동 디스플레이는, 2000년도 5월 23일에 허여된 미국 특허 번호 6,067,185의 Albert 등의 "캡슐화 된 전기영동 디스플레이를 생성하기 위한 공정(Process for creating an Encapsulated Electrophoretic Display)"과, 2000년 1월 25일 허여된 미국 특허 번호 6,017,584의 Albert 등의 "멀티-컬러 전기영동 디스플레이와, 이 디스플레이를 만들기 위한 재질(Multi-color Electrophoretic Displays and Materials for Making the Same)"에 기술되어 있다.
가장 최근에 가능한 전기영동 디스플레이는 데이터를 수신하고 디스플레이의 전면 또는 후면에 위치할 수 있는 능동 매트릭스 구동에 의해 다루어진다. 그러나, 능동 매트릭스 구동은 오직 매우 낮은 리프레쉬율(refresh rate)을 필요로 하는 저렴한 빌보드-형(bilboard-like) 디스플레이에 대해 매력적인 선택이 아니다. 전자-잉크 시스템은 정확하게 텍스트와 그래픽을 기록하기 위해 픽셀간 그리드 상에 고정된 좌표같이 고유 주소 지정 구조가 없는 대형 전기영동 디스플레이를 제안한다. 연구원은 또한 벽 상에 위치된 얇은 전기영동 필름으로 구성될 수 있는 소위 전자 월페이퍼(wallpaper), 포스터 또는 월 스크린(wall screen) 같은 대형 전자 월 디스플레이(wall display)에 이런 디지털 또는 전자 잉크 기술을 적용하는데 일한다.
전기영동 디스플레이는 다양한 전기영동 및 보호 물질층으로 종종 설계된다. 몇몇 수동적으로 주소 지정된 디스플레이는 전기영동 마이크로캡슐의 층을 2개의 전극 사이에 삽입한다. 보호 투명 전극을 가진 하나의 이런 전기영동 디스플레이는 2000년 6월 29일에 공개된 국제 특허 출원 WO0038001의 Drzaic 등의 "전기영동 디스플레이를 위한 보호 전극(Protective Electrodes for Electrophoretic Displays)"에 기술되어 있다. 보호 전극은 금속 스크린 또는 와이어 메쉬(wire mesh)와 같은 그물 모양 전기적 전도성 구조 ,또는 전도성 물질로 코팅되거나 주입 된 그물 모양 구조를 가진 증기-투과성 전극이 될 수 있다.
광 전도층을 가진 전기영동 디스플레이를 주소 지정하기 위한 방법은 2003년도 1월 16일에 공개된 미국 특허 출원 번호 2003/0011868의 Zehner 등의 "휴대용 디바이스의 전기영동 디스플레이와 이런 디스플레이의 주소를 지정하기 위한 시스템(Electrophoretic Displays in Portable Devices and Systems for Addressing such Display)"에 제안되었다. 광전도층이 디스플레이의 광-방사 층으로부터의 광에 의해 충돌되었을 경우 광전도층의 임피던스는 낮아지고 전기영동층은 이미지를 기록하기 위해 인가된 전계에 의해 주소 지정될 수 있다.
더 작은 전기영동 디스플레이가 대개 데이터를 수신하고 디스플레이이의 능동 매트릭스를 구동함으로써 주소가 지정되는 한편, 대형 전기영동 디스플레이는 텍스트와 그래픽을 정확하게 기록하기 위한 고유 주소 지정 구성이 없다. 다양한 방법, 시스템 및 관련된 디바이스는 외부적으로 주소 지정하는 전기영동 디스플레이를 제안하지만, 그것의 느린 주소 지정 속도에 대한 도전은 계속되고 있다. 많은 전기영동 디스플레이의 비교적 느린 전환 속도로 인해, 전기영동 물질이 정확한 디스플레이 상태로 전환되는데 필요한 시간 보다 훨씬 더 빠르게 외부 주소 지정 디바이스가 이미지 데이터를 전기영동 디스플레이로 이동할 수 있게 된다.
전기영동 물질의 전환 속도와 주소 지정 속도는 온도에 의해 영향 받을 수 있다. 예를 들어, 종이형 전기영동 디스플레이는 실온에서 비-유체이고 높은 온도에서 유체인 물질로 설계되었고, 이는 2000년도 7월 27일에 공개된 국제 특허 출원 WO0043835의 Kino 등의 "이미지 기록 매체, 이미지 기록/제거 디바이스, 및 이미지 기록 방법(Image Recording Medium, Image Recording/Erasing Device, and Image Recording Method)"에 기술되었다. 열은 전기영동 디스플레이의 선택된 지역에 작성되도록 사용되었는데, 이는 2002년도 1월 22일에 허여된 미국 특허 번호 6,340,965의 Howard 등의 "고정된 이미지 패턴을 가진 변경할 수 있는 디스플레이"와, 2002년도 10월 17일에 공개된 미국 특허 공보 번호 2002/0150827의 Kawai 등의 "전기영동 디바이스, 전기영동 디바이스 및 전기영동 장치의 구동 방법"에 기술되었다.
열과 광 그리고 전자계는 전기영동 디스플레이를 주소 지정하기 위한 방법으로 사용된다. 예를 들어, 레이저 빔은 2001년도 12월 12월에 공개된 유럽 특허 EP1162496의 Miwa 등의 "이미지 기록 매체, 이미지 기록/제거 디바이스, 및 이미지 기록 방법(Image Recording Medium, Image Recording/Erasing Device, and Image Recording Method)"에서 가열하는데 사용된다. 기록 매체는 전자계에 반응하는, 많은 수의 미세 컬러 입자 및 입자가 분산되는 지지 매체로 만들어졌다. 지지 매체는 높은 온도에서 유체이고, 실온에서 비-유체인 것이 바람직하여, 형성된 이미지가 실온에서 정지된다.
광 전도층과 같은 추가 물질이 전기영동 디스플레이를 주소 지정하는 처리를 도와주기 위해 전기영동 물질 상에 배치될 수 있지만, 추가된 층과 물질은 제조의 복잡성과 비용을 증가시킨다. 그러므로, 수동적으로 주소 지정한 전기영동 시스템은 추가 부분 또는 복잡성을 요구하지 않고도 전기영동 물질이 전환하는 속도를 국부적으로 변화시키도록 대안적인 접근이 필요하다. 향상된 시스템은 디스플레이가 일반적으로 주소 지정된 표면 근처의 주변 영역의 디스플레이 상태에 영향을 주는 것을 피하고, 핸드 헬드(hand held) 활성화 디바이스에 의해 주소 지정된 전기영동 디스플레이를 위한 더 빠른 전환 시간을 제공한다.
본 발명의 한 형태는 전자 페인트를 활성화하는 방법이다. 활성 전압은 전자 페인트에 인가된다. 방사선은 전자 페인트의 전기영동 잉크의 부분에서 수용된다. 전기영동 잉크는 수용된 방사선과 인가된 활성 전압에 기초하여 활성화된다.
본 발명의 다른 형태는 전자 페인트를 활성화하기 위한 시스템이다. 전자 페인트는, 낮은 전도층, 낮은 전도 층상에 배치된 전기영동 잉크층, 전기영동 잉크 상에 배치된 상부 전도층, 낮은 전도층과 상부 전도층에 전기적으로 결합된 제어기, 그리고 제어기와 결합된 전자 브러쉬를 포함한다. 제어기는 전자 브러쉬로부터의 열 방사선으로 전기영동 잉크를 광학적으로 주소 지정하기 위한 명령 신호를 보낸다. 활성 전압은 광학적으로 주소 지정된 전기영동 잉크를 활성화시키기 위해 제어기에 의해 상부 전도층과 하부 전도층 사이에 인가된다.
본 발명의 다른 형태는 전자 페인트를 활성화시키는 시스템으로서, 이 시스템은 낮은 전도층, 낮은 전도층 상에 배치된 전기영동 잉크층, 전기영동 잉크층에 배치된 상부 전도층, 낮은 전도층과 상부 전도층에 전기적으로 결합된 제어기, 제어기와 결합된 전자 브러쉬를 포함한다. 조절 전압은 전기영동 잉크를 미리 조절하기 위해 잉크의 상부 전도층과 하부 전도층 사이에 인가된다. 제어기는 전자 브러쉬로부터의 조명 방사선으로 미리 조절된 전기영동 잉크를 광학적으로 주소 지정하기 위해 명령 신호를 보낸다. 활성 전압은 광학적으로 주소 지정된 전기영동 잉크를 활성화시키기 위해 제어기에 의해 상부 전도층과 하부 전도층 사이에 인가된다.
본 발명의 전술된 형태 및 다른 형태, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 함께 읽을 본 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 더 명백해질 것이다. 상세한 설명과 도면은 오직 본 발명을 제한하기보다는 예시적이고, 본 발명의 범주는 첨부된 청구항과 그것과 동등한 것에 의해서 한정된다.
본 발명의 다양한 실시예는 첨부된 도면에 의해 도시된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 후면층(backing layer)을 가진 전자 페인트의 예시를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 후면층을 가진 전자 페인트의 단면을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전자 페인트를 활성화하기 위한 시스템을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기영동 잉크에 대한 전환 시간 대 온도의 좌표를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 전자 페인트를 활성화하기 위한 방법을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 전자 페인트를 활성화하기 위한 방법의 흐름도를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 미리 조절하고 미리 조절하지 않은 전기영동 잉크에 대한 전환 시간의 좌표를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 전자 페인트를 활성화하기 위한 방법을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 전자 페인트를 활성화하기 위한 방법의 흐름도를 도시한 도면.
도 1 및 도 2는 하부 전도층(20), 전기 영동층(22), 및 상부 전도층(24)을 사용한 전자 페인트(10)를 도시하고 있고, 이 때 각 층은 이전 층 위에 배치되었다. 도 1을 참조하면, 전기영동 잉크(22)의 활성은 전기영동 잉크(22)의 부분에서 방사선의 광학적 주소 지정과 흡수와, 상부 전도층(24)과 하부 전도층(20) 사이에 인가된 활성 전압에 기반한다. 전기영동 잉크(22)의 선택된 부분 상에 열 또는 조명 방사선을 비추거나 향하게 함으로써 잉크의 광학 상태를 조절한다. 인가된 활성 전압으로부터 발생된 전계는 전기영동 잉크(22)의 입자를 회전시키고 방향을 전환하고/또는 이동시키는 힘을 생성하여, 이런 전기영동 잉크는 검은색과 흰색 또는 다양한 색상의 디스플레이를 제공하고, 이런 디스플레이로부터 텍스트, 그래픽, 이미지, 사진 및 다른 이미지 데이터가 나타날 수 있다. 전기영동 잉크(22)의 회색도(gray-tone) 또는 특정 색상이 예를 들어, 활성 전압의 타이밍, 극성 및 크기와 함께 입사 방사물의 세기, 위치 및 타이밍을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 리세스(recess) 영역(28)의 배열이 있거나 없는 후면층(26)은 하부 전도층(20)과 결합될 수 있다.
하나의 모드에서, 전기영동 잉크(22)의 광학적 주소 지정은 활성 전압을 인가함으로써, 열 방사선의 선택적 적용으로 전기영동 잉크(22)를 국부적으로 가열함으로써, 전기영동 잉크를 바람직한 광학 상태로 전환함으로써 그리고 전기영동 잉크를 냉각시키거나 또는 인가된 활성 전압을 제거함으로써 전기영동 잉크를 식게하거나 굳어지게 함으로써 성취된다.
다른 모드에서, 전기영동 잉크(22)의 광학적 주소 지정은 잉크를 미리 조절함으로써, 조명 방사선의 선택적 적용으로 잉크를 선택된 부분을 조명함으로써, 그 후에 전기영동 잉크를 바람직한 광학적 상태로 전환하기 위해 활성 전압을 인가함으로서 성취된다. 전기영동 잉크(22)는 예를 들어 활성 전압을 제거함으로서 식게되고 굳어질 수 있다. 대안적으로 활성 전압은 잉크의 광학적으로 주소 지정된 부분을 완전히 전환하기 위해 필요한 시간보다 더 긴 시간 동안 인가될 수 있고, 그 후 제거된다.
전기영동 잉크(22)의 광학적 주소 지정과 함께, 광의 짧은 펄스 또는 스캔 빔은 활성이 스캐닝 과정보다 더 느린 시간 스케일에서 발생하는 경우에라도 바람직한 광학 상태로 전기영동 잉크(22)의 활성을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 한 예에서, 전기영동 잉크(22)의 국부 가열은, 이미지가 잉크 안으로 계속해서 형성하는 동안에 광의 스캔 빔이 다른 곳으로 이동할 수 있는 짧은-기간 저장 효과를 제공한다. 다른 예시에서, 전기영동 잉크(22)의 미리 조절된 층상에 조명의 잠복 효과는 바람직한 이미지가 기록될 수 있게 하고 후속적으로 활성 전압의 인가로 활성 화될 수 있게 한다.
전자 페인트(10)의 광학적 주소 지정은, 예를 들어, 전자 페인트(10) 위로 움직임에 따라 전자 페인트(10)의 부분을 국부적으로 가열하거나 선택적으로 가열하거나 조명하는 휴대용 브러쉬 또는 핸드 헬드 디바이스를 이용하여 전자 페인트(10)를 가진 전기영동 디스플레이 상에 이미지를 기록하는데 사용된다. 전기영동 잉크(22)가 부분적으로 가열되거나 부분적으로 조명되는 영역은 짧은 전환 시간을 갖는다. 이에 따라, 활성 전압이 상부 전도층(24)과 하부 전도층(20) 사이에 인가될 때, 전계는 전기영동(22)층에 걸쳐 생성되고, 가열되거나 미리 조절되고 조명된 전기영동 잉크(22)의 영역은 주위의 서늘한 영역 또는 조명되지 않았던 영역보다 더 빠르게 전환한다. 전계는 전기영동 잉크(22)의 한 광학 상태에서 다른 광학 상태로 전이되는 원인이 된다. 한 예에서, 활성 전압이 인가되고, 전기영동 잉크(22)의 부분은 따뜻하지만, 전자 페인트(10)의 픽셀 세그먼트가 바람직한 광학 상태로 전환된다. 다른 예에서, 전기영동 잉크(22)의 미리 조절되고 선택적 조명 후에, 활성 전압이 인가될 때, 전자 페인트(10)의 픽셀 세그먼트는 바람직한 광학 상태로 전환한다. 예를 들어, 전기영동 잉크(22)는 흰색에서 검은색으로 전환될 수 있다. 다른 예에서, 초기에 검은색 광학 상태는 제어 가능하게 회색 또는 흰색 상태로 전환된다. 다른 예에서, 흰색 광학 상태는 그레이-스케일 광학 상태로 전환된다. 또 다른 예에서, 컬러 전기영동 잉크는 활성 전압과 열 또는 조명 방사선에 기반하여 한 색상에서 다른 색상으로 전환된다. 광학적 주소 지정과 전환이 끝난 뒤에, 전자 페인트(10)와 결합한 전기영동 디스플레이는 추가 전력 소비 없이 계속적으로 볼 수 있다.
도 2를 참조하면, 전자 페인트(10)는 다시 하부 전도층(20), 하부 전도층(20)에 배치된 전기영동 잉크(22)층 그리고 전기영동층(22)상에 배치된 상부 전도층(24)을 포함한다. 예를 들어, 전기영동 층(22)이 하부 전도층(20)에 배치되거나 부착되고 그 후 상부 전도층(24)은 전기영동 잉크(22)에 배치되거나 그렇지 않으면 부착된 스택의 층들은 순차적으로 형성된다. 예를 들어, 전기영동 잉크(22)층은 하부 전도층(20)에 형성되고, 그 후 인듐 주석 산화물(ITO)같은 얇은 투명 전극 물질로 코팅된다. 다른 예에서, 2개의 전도층(20,24) 사이에 삽입되고 전도층 상에 부착 물질을 가진 전기영동 잉크(22)층은 플라스틱, 유리 또는 금속 후면층에 부착된다. 패터닝(patterning)또는 마스킹(masking)이 필요없기 때문에, 전자 페인트(10)는 임의의 적당한 순서로 롤링(rolling), 스크리닝(screening) 또는 증착과 같은 처리 단계를 갖는 다른 시퀀스로 형성된다. 다양한 크기의 전자 페인트(10)의 부분 또는 타일은 예를 들어 벽 또는 다른 큰 표면상에 장착될 수 있는 거의 임의의 바람직한 크기의 전기영동 디스플레이를 형성하기 위해 함께 조립되거나 나란히 배치될 수 있다. 전자 페인트(10)는 예를 들어, 측면에 수 cm에서 1m 또는 그 이상만큼 큰 크기로 형성될 수 있다.
전자 페인트(10)의 예시적인 실시예에서, 다른 실시예는 전자 페인트(10)를 통해서 후면 시청 또는 투과 시청을 가능하게 하지만 이미지는 투명한 상부 전도층(24)을 통해서 보여진다. 금속 후면층(26)을 갖는 전자 페인트(10)를 포함한 반사 디스플레이는 상부에서부터 보여진다. 대안적으로, 전자 페인트(10)는 하부 전도층 (20)을 통해서 보여질 수 있고, 하부 전도층의 후면에서부터 광학적으로 주소가 지정될 수 있다. 투과 디스플레이같은 구성에서, 하부 전도층(20)은 가시광 영역에서 투명하고 전기영동 잉크(22)는 선택적으로 흡수되어, 기록된 이미지의 후면 시청을 가능하게 하거나 디스플레이의 선택적 백라이트를 가능하게 한다.
텍스트, 그래픽, 그림 또는 사진을 포함하는 이미지 데이터는 전자 페인트(10)의 표면 상으로의 스캔 레이저 빔으로부터의 열 또는 조명 방사선을 스캔함으로써 전자 페인트(10) 상으로 기록될 수 있다. 예시적인 전자-페인트 디스플레이에서, 입사 열 방사선은 상부 전도층(24)을 통해서 투과되고, 전기영동 잉크(22)층에 의해 흡수된다. 전기영동 잉크(22)의 활성은 전기영동 잉크(22)의 부분(38)의 열 방사선(36)의 열 흡수에 기반하고, 상부 전도층(24)과 하부 전도층(20) 사이에 인가되는 활성 전압(30)에 기반한다. 전기영동 잉크(22)의 층 안에서의 부분 온도 증가는 적당한 소스로부터 집중된 열 방사선으로 형성된다. 열 방사선(36)은 예를 들어 적외선 방사선, 가시광, 자외선광, 또는 그것의 조합물을 포함한다. 열 방사선(36)은 예를 들어 핸드 헬드 전자 브러쉬 내의 레이저에 의해 생성되고, 전자 브러위와 결합된 광학 스캐너로 전기영동 잉크(22)의 선택된 부분(38)을 향해 유도된다. 전기영동 잉크(22)는 가열되고, 전기영동 잉크(22)의 증가한 온도는 잉크가 전환될 속도를 증가시켜, 전자 페인트(10)의 픽셀 세그먼트가 기술된 방법으로 기록될 수 있게 한다. 전기영동 잉크(22)층은 냉각되기 때문에, 전기영동 잉크(22)는 활성 전압(30)이 인가되는 한 의도된 디스플레이 상태로 전이를 계속한다. 전기영동 잉크(22)의 바람직한 광학 상태는 전기영동 잉크(22)를 냉각시키고, 활성 전압 (30)을 제거함에 의해, 또는 두 가지 모든 경우에 의해 고착되거나 하거나, 고정시킬 수 있다.
다른 예시적인 전자-페인트 디스플레이의 입사 조명 방사선은 상부 전도층(24)을 통해서 투과되고 미리 조절된 전기영동 층에 의해 흡수된다. 조명 방사선(36)은 예를 들어 적외선 방사선, 가시광, 적외선광, 또는 그것의 조합물을 포함한다. 조명 방사선은 예를 들어 핸드 헬드 전자 브러쉬 내의 레이저에 의해 생성되고 전자 브러쉬와 결합된 광학 스캐너로 전기영동 잉크(22)의 선택된 부분(38)을 향해 유도된다. 활성 전압(30)이 인가될 때, 전기영동 잉크(22)의 조명 영역은 조명의 정도와 활성 전압(30)의 레벨에 따라 전환된다. 전기영동 잉크(22)는 예를 들어 상부 전도층(24)과 하부 전도층(20) 사이에 인가된 조절 전압(32)의 인가를 통해 미리 조절된다.
이미지가 기록되기 전에, 디스플레이 물질의 전자 잉크(22)는 마이크로캡슐의 상부로 이동하는 흰색 입자로 이루어진 모두 흰색인 표면과 같이 잘 한정된 상태로 재설정될 필요가 있다. 전기영동 잉크(22)는, 예를 들어 전자 페인트(10)의 상부 전도층(24)과 하부 전도층(20) 사이에 인가된 비교적 높은 초기 전압(24)의 일정한 인가; 활성 전압(30)의 하나 이상의 급속한 전이의 인가물; 비교적 높은 공급 전압이 인가되는 공안 전기영동 잉크(22)층을 가열하기 위한 열 방사선의 인가; 또는 후속적으로 인가된 활성 전압(30)으로 미리 조절된 또는 조절되지 않은 전기영동 잉크(22) 상으로 광의 과다한 노출과 함께 인가된 전계를 통해서 초기화 또는 재설정 광학 상태가 될 수 있다.
하부 전도층(20)은 예를 들어 알루미늄, 백금 또는 크롬과 같은 반사 금속 또는 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 투명 전극 물질, 폴리페닐렌 황화물(PPS)로 도핑된 폴리틸렌디옥시티오펜(PEDOT)을 포함한 전도 중합체, 다른 알맞은 전도 투명 물질을 포함한다. 수반되는 높은 열 전도성으로, 금속은 열을 더 빠르게 분산시키고 금속이 얇지 않으면 이미지를 부분적으로 확장하려는 경향이 있다.
전기영동 잉크(22)는 전계를 바람직한 배향으로 인가함에 의해 회전될 수 있는 캡슐화된 전기영동 입자와 같은 전기영동 물질을 포함한다. 전기영동 입자는 인가된 전계의 전계 라인(field line)을 따라 스스로 배향하고, 전계의 방향과 세기 그리고 상태를 전환하도록 허용된 시간에 기반하여 한 광학 상태에서 다른 광학 상태로 전환될 수 있다.
전기영동 잉크(22)는 보통 전자 잉크 또는 이-잉크(e-ink)라고 참조된 몇 개의 상업적으로 이용 가능한 전기영동 잉크 중 하나를 포함한다. 전기영동 잉크(22)층은 예를 들어, 양으로 대전된 흰색 입자와 음으로 대전된 검은색 입자가 깨끗한 유체에 부유하는 수백만의 얇은 마이크로캡슐을 가진 얇은 전기영동 필름을 포함한다. 음의 전계가 디스플레이에 인가될 때, 흰색 입자는 사용자에게 볼 수 있게 되는 마이크로캡슐의 상부로 이동한다. 이것은 상부의 위치에서 또는 마이크로캡슐의 외부 표면에서 표면이 흰색으로 보이게 만든다. 동시에, 전계는 검은색 입자가 숨겨진 마이크로캡슐의 바닥으로 검은색 입자를 끌어당긴다. 이런 과정이 반대로 일어날 때, 검은색 입자는 마이크로캡슐의 상부에 나타나는데, 이것은 마이크로캡슐의 표면에서 표면이 어둡게 보이게 만든다. 활성 전압이 제거될 때, 고정된 이미지 는 디스플레이 표면 상에 남아 있다. 전기영동 잉크(22)는 채색된 이미지의 생성과 디스플레이를 가능하게 하기 위해서 채색된 전기영동 물질의 배열을 표함한다.
상부 전도층(24)은 예를 들어 상부 시청을 제공하는 인듐 주석 산화물과 같은 투명 전극 물질을 포함한다. 상부 전도층(24)과 하부 전도층(20)은 패턴화될 필요가 없거나, 또는 임의의 능동 매트릭스 주소 지정 능력을 가질 필요가 없다는 것이 관찰되어야 한다. 상부 전도층(24)은 열 또는 조명 레이저 광의 파장에 적어도 투명하다.
후면층(26)은 디스플레이 표면의 바람직한 유연성을 유지하는 동안 디스플레이의 강도 또는 보호를 증가시키기 위해 하부 전도층(20)에 선택적으로 결합할 수 있다. 후면층(26)은 예를 들어, 한 시트의 플라스틱, 한 시트의 유리, 알루미늄, 구리 또는 금속 합금과 같은 한 시트의 금속, 또는 세라믹 기판을 포함한다. 후면층(26)은 전기영동 잉크(22)층에서 픽셀 세그먼트를 단열시키기 위해서 리세스 영역(28)의 배열을 포함한다. 전자 페인트(10)는 선택적으로 주소 지정하기 때문에, 전기영동 잉크(22)층의 부분은 하나 이상의 리세스 영역(28) 위에 부분적으로 가열되고 이에 따라 전기영동 잉크(22) 내의 전기영동 입자는 바람직한 광학 상태로 전환된다. 픽셀 세그먼트의 단열은 빠른 전환, 높은 콘트라스트, 및 이미지가 이웃 영역으로 덜 번지게 하는 것을 허용한다. 리세스 영역(28) 및 주변 영역은 전기영동 잉크(22)층을 가열하거나 냉각하게 하기 위한 바람직한 시간 상수를 제공하고, 전기영동 잉크(22)를 전환하기 위한 바람직한 잠복 시간을 제공하도록 크기를 가릴 수 있다. 후면층(26)은 전자 페인트(10)의 하부 전도층(20)에 접착제로 붙이고, 접 착하고 만약 그렇지 않으면 부착된다.
리세스 영역(28)은 작고, 부분적으로 고립된 포인트 또는 영역으로 구성될 수 있다. 한 예에서, 리세스 영역(28)의 크기는 디스플레이에 대한 픽셀 크기 정도이다. 다른 예시에서, 리세스 영역(28)의 크기는 디스플레이에 대한 픽셀 크기보다 상당히 작아서, 이런 둘 이상의 리세스 영역(28)은 전기영동 잉크(22)를 활성화시키기 위해 인가된 레이저 빔에서부터 열 방사선으로 비춘다. 리세스 영역의 배열은 예를 들어 투과형 디스플레이에 대해 자홍색, 노란색, 및 청록색 전기영동 물질의 배열; 다홍색, 노란색, 청록색 및 검은색 전기영동 물질의 배열; 또는 빨간색, 녹색 및 파란색 전기영동 물질의 배열을 에워싸도록 구성될 수 있다.
도 3은 제어기(40), 전자 브러쉬(50) 및 전자 페인트(10)를 포함한 전자 페인트를 활성화시키기 위한 시스템을 도시한다. 전자 브러쉬(50)는 레이저 스캐너(52) 및 위치 검출기(54)를 포함한다. 전자 페인트(10)는 하부 전도층(20), 전기영동 잉크(22)층 및 상부 전도층(24)을 포함한다. 하부 전도층(20)은 예를 들어 반사 물질 또는 투명 전극 물질을 포함한다. 상부 전도층(24)은 예를 들어 투명 전극 물질을 포함한다.
제어기(40)는 하부 전도층(20) 및 상부 전도층(24)에 전기적으로 결합되었다. 제어기(40)는 전자 브러쉬(50)로부터 열 또는 조명 방사선으로 전기영동 잉크(22)를 광학적으로 주소 지정하기 위한 명령 신호를 보낸다. 전기영동 잉크(22)의 활성은 전자 브러쉬(50)로부터 전기영동 잉크(22)의 부분(38)으로 열 또는 조명 방사선(36)과, 전자 페인트(10)의 상부 전도층(24)과 하부 전도층(20) 사이의 제어기 (40)에 의해 인가된 활성 전압(30)에 기반한다. 활성 전압(30)은 광학적으로 주소 지정된 전기영동 잉크(22)를 활성화하기 위하여 제어기(40)에 의해 상부 전도층(24)과 하부 전도층(20)사이에 인가된다. 인가된 활성 전압(30) 및 전기영동 잉크(22)의 부분(38)으로 유도된 입사 열 또는 조명 방사선(36)을 통해, 하나 이상의 픽셀은 전자 페인트(10) 상으로 원하는 데로 기록될 수 있다. 초기 전압(32)은 전기영동 잉크(22)를 초기 광학 상태로 놓기 위해서 전자 페인트(10)로 인가된다. 조절 전압(34)은 전기영동 잉크(22)를 미리 조절하기 위하여 상부 전도층(24)과 하부 전도층(20) 사이에 인가된다. 열 또는 조명 방사선(36)은 예를 들어 전자 브러쉬(50)내의 레이저 소스로부터 생성되고, 전자 페인트(10)의 바라는 부분으로 레이저 스캐너(52)에 의해 유도된다. 위치 검출기(54)는 원하는 이미지를 정확하게 기록하기 위한 위치와 회전 같은 위치 입력을 제공한다.
예시적인 전자 페인트 활성 시스템은 전자 브러쉬(50)와 전기적으로 결합되었고, 다른 초기 및 기록 기능과 함께 전자 브러쉬(50)로부터 열 및 조명 방 사물(36)을 제어하는 제어기(40)를 포함한다. 마이크로프로세서, 마이크로콘트롤러, 필드-프로그램 가능한 게이트 배열(FPGA), 또는 다른 디지털 디바이스와 같은 제어기(40)는 전자 페인트(10)로 원하는 이미지를 기록하기 위해서 마이크로코팅된 명령을 수신하고 실행한다. 제어기(40)는 레이저 스캐너(52)와, 전자 브러쉬(50)의 결정된 위치에 기반한 전기영동 잉크(22)와 충돌하는 광을 제어한다.
제어기(40)는 적합한 직렬 또는 병렬 인터페이스를 갖는 전자 브러쉬(50)에 유선 또는 무선으로 또는 전선 없이 연결될 수 있다. 예를 들면, 제어기(40)는 개 인용 컴퓨터(PC), 랩탑 컴퓨터, 또는 PDA 내에 포함되어 있고, 케이블 또는 블루투스(Bluetooth™또는 802.11 프로토콜와 같은 근거리 무선 링크를 통해 전자 브러쉬(50)에 연결된다. 대안적으로, 제어기(40)는 전자 브러쉬(50)내에 포함되어 있고, 및 이미지 데이터는 메모리 스틱과 같은 메모리 디바이스, 또는 통신 네트워크(42)에 선택적으로 연결된 PC, 랩탑 컴퓨터 또는 PDA로부터의 업링크(uplink) 통해서 전자 브러쉬(50)와 제어기(40)에 제공된다. 제어기(40)는 전자 페인트(10) 상으로 이미지를 활성화하고 이동시키기 위해서 정보를 수신하고 보내기 위해 LAN(근거리 네트워크), WAN(원거리 네트워크) 또는 인터넷과 같은 통신 네트워크(42)와 연결되어 있다.
전자 브러쉬(50)는 전자 페인트(10)의 표면에 걸쳐 그려지거나 휙 갈 때, 레이저 스캐너(52)로부터 열 또는 조명 방사선(36)은 이미지 데이터를 기록하기 위해서 전기영동 잉크(22)의 부분에서 유도되는 것이 바람직하다. 활성 전압(30)은 레이저 스캐너(52)가 전자 페인트(10)를 광학적으로 주소 지정하기 때문에 고정된 레벨로 설정된다. 대안적으로, 활성 전압(30)은, 레이저 스캐너(52)로부터 열 또는 조명 방사선(36)이 전자 페인트(10)의 표면을 가로질러 스캔되었기 때문에 계속적으로 변화하는 반면에, 위치 검출기(54)는 제어기(40)가 전자 브러쉬(50)의 위치와 회전을 결정하는 것을 가능하게 하기 위하여 센서 정보를 제공한다. 이미지 데이터는 이미지가 전자 브러쉬(50)로 기록되었거나 기록될 때까지 전자 브러쉬(50) 내에 저장되기 때문에 실시간으로 제공될 수 있다.
한 실시예에서, 한 시트의 플라스틱 또는 한 시트의 유리와 같은 후면층(26) 은 하부 전도층(20)과 결합되어, 바람직한 강성과 거칠기를 제공하고, 이웃하는 픽셀로부터 이미지 픽셀과 픽셀 세그먼트를 단열시키는 것을 돕는다. 후면층(26)은 전기영동 잉크(22)층에 픽셀 세그먼트를 단열시키는 리세스 영역의 배열을 포함한다.
도 4는 전기영동 잉크에 대해 전환 시간 대 온도의 좌표를 도시한다. 전환 응답 곡선(60 및 62)은 미리 결정된 온도로 가열되고 그 후 활성 전압에 의해서 활성화된 전기영동 잉크의 2가지의 예시를 나타낸다. 광검출기 및 임계 검출기를 사용하여, 각 온도에서 전환 시간이 측정된다. 전환 응답 곡선(60)은, 20℃ 에서부터 60℃까지의 온도의 증가는 약 150㎳에서 50㎳ 보다 적은 시간까지의 전환 시간 감소를 야기한다는 것을 나타낸다. 전환 응답 곡선(62)은 25℃에서 약 70㎳에서부터 58℃에서 약 30㎳까지의 전환 시간 감소를 보여준다.
본 발명의 한 실시예에서, 전기영동층은 레이저로부터 열 방사선으로 온도 60℃까지 부분적으로 가열되고 동시에 약 50㎳의 짧은 전압 펄스가 인가된다. 부분적으로 가열되는 영역에서, 전기영동 잉크는 전환되기에 충분한 시간을 갖는다. 실온에 가까운 영역에서는, 전기영동 잉크는 전환하기 위해서 150㎳ 이상의 펄스 기간이 필요하고, 50㎳ 짧은 기간은 전기영동 잉크에 영향을 미치기에 충분하지 않다. 이런 방법으로, 전기영동 잉크는 활성 전압의 인가로 광학적으로 주소 지정되고 활성화된다.
도 5는 전자 페인트(10)를 활성화하는 방법을 도시한다. 전자 페인트(10)는 전자 페인트(10) 내에서 전기영동 잉크(22)의 부분을 제어할 수 있고 전환할 수 있 는 집중된 열 방사선에 노출된다. 이런 단면도는, 열 방사선이 다양한 초기 전압과 활성 전압의 인가와 함께 선택된 부분에 인가되었기 때문에 하부 전위층(20)과 상부 전위층(24) 사이의 전기영동 잉크(22)의 입자의 배향을 도시한다. 구형들은, 그들의 배향에 따라 위를 향했을 때 검은색 또는 흰색으로 나타나는 전기영동 입자를 도시한다. 그레이 레벨의 연속체는 영역 내의 입자의 평균 회전을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 검은색 및 흰색 입자를 전환하는 이러한 개념은 채색된 입자를 전환하도록 쉽게 확장될 수 있다.
초기 및 활성 전압의 극성, 전자 잉크의 색상, 다양한 층의 두께, 및 개개 픽셀을 기록하기 위한 종횡비는 도식적으로 및 유익하게 선택되었다. 전압, 전자 잉크의 색상, 포함된 층의 스케일과 상대적 두께, 및 픽셀 크기는 청구된 발명의 의도와 범위를 벗어남 없이 보여진 것과는 상당히 다를 수 있다.
임의의 광학 상태는 도 5의 (a)에서 도시되었는데, 총 입자는 시청자에게 회색 또는 중간 색상으로 나타난다. 이런 초기 광학 상태는 대안적으로 이전의 기록된 이미지에 의해 나타날 수 있다. 초기 전압(32)은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 그리고 전기영동 잉크(22)를 전체-흰색 표면에 대응하는 초기 상태로 초기화하기 위해 늘어난 시간의 기간 동안 증가된 레벨에서 전기영동 잉크(22) 양단에 인가된다. 초기 전압(32)은 예를 들어, 비교적 높은 DC 전압 또는 펄스 전압을 포함한다. 전기영동 잉크(22)가 초기화된 후에, 초기 전압(32)은 제거되고, 전기영동 잉크는 초기 상태로 남는다.
도 5의 (c)에서 보는 바와 같이, 이미지가 전기영동 잉크(22)로 전이될 때, 활성 전압(30)은 상부 전도층(24)과 하부 전도층(20)의 사이에 인가된다. 활성 전압(30)은 전기영동 잉크(22)의 선택된 부분을 초기 상태에서 미리 결정된 광학 상태로 전환하기 위해 초기 전압(32)과 비교하여 반대의 극성을 가진다. 활성 전압(30)은 전기영동 잉크(22)를 광학적으로 주소 지정될 때까지 전환되는 것을 방지하기 위하여 하부 레벨에 설정된다.
도 5의 (d)에서 보는 바와 같이, 열 방사선(36)의 빔은 전기영동 잉크(22)의 부분에 인가된다. 이에 따라서 전기영동 잉크(22)는 가열되고 전환된다. 픽셀 세그먼트는 활성 전압(30)의 레벨과 인가된 열 방사선(36)에 따라, 예를 들어 인접한 영역에서 흰색 전기영동 잉크(22)를 가지고 초기의 흰색 광학 생태에서 검은색 광학 상태로 전환한다. 도 5의 (e)에서 보는 바와 같이, 열 방사선(36)과 활성 전압(30)이 제거될 때, 전기영동 잉크(22)는 후속적으로 재기록될 때까지 전환된 광학 상태로 남는다.
도 6은 도 2에서 도시되고 도 5의 단면도로 설명된 바와 같이, 예시적인 전자 페인트를 활성화하기 위한 방법의 흐름도이다. 이런 흐름도는 열 방사선을 이용함으로써 2개의 전도층 사이에 끼인 전기영동 잉크층의 광학적 주소 지정을 도시한다.
블록(70)에서 보는 바와 같이, 전기영동 잉크를 포함하는 전자 페인트가 초기화되었다. 전기영동 잉크는 예를 들어, 전기영동 잉크의 종류와 인가된 공급 전압에 따라서 전체-흰색, 전체-검은색 광학 상태, 또는 채색된 광학 상태로 초기화된다. 전기영동 잉크의 초기화는 전기영동 잉크 내에서의 전기영동 입자를 초기화 상태로 전환하기 위해 예를 들어, 음의 공급 전압의 인가와, 열 방사선으로 전자 페인트를 유출하거나(flooding) 또는 휩쓸리게 함으로써(sweeping) 이루어진다. 이런 제 1 광학 상태에서부터, 전기영동은 전기영동 잉크에 인가되는 구동력에 기반하여 한 공통 방향으로 조절될 수 있다. 전자 페인트는 정확하지 않은 기간의 시간 동안 또는 초기화 상태로 저장될 수 있거나 즉시 기록될 수 있다. 대안적으로, 전기영동 잉크는 하나 이상의 공급 전압의 급속한 전이의 인가로, 또는 지속된 높은-레벨의 공급 전압의 인가로 초기화될 수 있다.
전기영동 잉크로 기록할 때, 활성 전압은 블록(72)에서 보여진 바와 같이 인가된다. 활성 전압은 상부 전도층과 하부 전도층 사이에 인가되며, 전기영동 잉크는 그 사이에 배치된다. 한 예로, 활성 전압은 전기영동 잉크의 초기화 상태에 따라 양의 전압 또는 음의 전압에 고정된다. 전압은 바람직한 레벨로 램핑(ramping)으로 인해 인가될 수 있다. 다른 예시에서, 활성 전압은, 전기영동 잉크 상의 구동력이 제어되기 위하여 레이저 광의 스캔 빔의 위치와 이미지 데이터에 기반하여 달라진다.
열 방사선은 블록(74)에서 보는 바와 같이 전기영동 잉크의 선택된 부분에 수용된다. 인가된 활성 전압과 함께, 전기영동 잉크는 활성화되고 바람직한 광학 상태로 전환된다. 광 에너지가 흡수될수록, 전기영동 잉크의 부분 온도는 감소되고, 전기영동 잉크는 바람직한 광학 상태로 활성화되고 전환된다. 한 예시에서, 활성 전압은 선택적으로 전기영동 잉크를 가열하는 동안에 인가되고 유지된다. 다른 예시에서, 전기영동 잉크층은 약 50ms의 짧은 활성 전압 펄스가 인가되는 동안에 약 60℃의 증가된 온도로 부분적으로 가열된다. 전기영동 잉크는 부분적으로 가열된 영역에서 전환되기 위한 충분한 시간이 있지만, 반면에 다른 영역에서 짧은 펄스의 시간은 전기영동 잉크를 전환시키기에 불충분하다. 다른 예시에서, 전압 펄스는 일정하게 유지되고 부분 온도는 레이저 출력을 통하여 조정된다. 다른 예시에서, 전기영동 잉크는 부분적으로 가열되고, 활성 전압 펄스는 전기영동 잉크 상으로 그레이 레벨을 기록하기 위해 펄스 폭 변조를 이용하여 50ms 보다 적은 기간 동안 인가된다.
열 방사선은 전기영동 잉크층의 부분을 부분적으로 가열하기 위해서 예를 들어 적외선광, 가시광, 또는 자외선광 같은 열 방사선을 투사하고 유도하는 레이저 스캐너로부터 수용된다. 열 방사선은 전자 브러쉬로부터 레이저 광의 스캔 빔으로부터 수용될 수 있다. 전자 브러쉬는 예를 들어, 레이저 스캐너와 하나 이상의 위치 검출기를 포함한다. 전자 브러쉬의 위치 및 회전은 위치 검출기로부터의 검출기 신호로 결정된다. 레이저 스캐너는 이미지가 전이되도록 전자 브러쉬로부터 전자 페인트 상으로 레이저 광을 유도하기 위해서 작동된다.
전기영동 잉크는 블록(76)에서 보는 바와 같이 냉각된다. 전기영동 잉크가 냉각되기 때문에, 기록된 이미지는 굳거나 또는 고착되고, 전기영동 잉크는 바람직한 광학 상태로 안정화된다. 전자 브러쉬 또는 다른 열 활성체는 열 주소 지정 층의 가열된 부분으로부터 이동할 때, 상기 열 주소 지정층의 가열된 부분은 전기영동 잉크가 냉각되기 때문에 전기영동 잉크의 전환을 계속할 수 있다. 냉각이 너무 급속해지는 경우, 열은 너무 빠르게 방산되어 전기영동 잉크는 불완전하게 전환된 다. 열 주소 지정층의 냉각 제어를 돕기 위하여, 전자 페인트의 후면층은 전기영동 층의 픽셀 세그먼트를 단열시키기 위하여 리세스 영역의 배열을 포함한다. 활성 전압의 제거는 전기영동 잉크가 아직 따뜻할 때 조차도, 광학 상태에서 또한 굳거나 고착할 수도 있다.
한 실시예에서, 전기영동 잉크층의 입사 열 방사선의 잠깐의 노출은 열 주변에서 빠르고 완전하게 전기영동 잉크를 전환한다. 다른 실시예에서, 입사 열 방사선 정도와 냉각율은 입사 열 방사선의 소스가 가열된 영역에서부터 이동한 후에도, 전기영동 잉크를 중간 상태에 도달하게 하도록 제어된다.
전기영동 잉크의 다른 부분은 바람직한 픽셀 세그먼트를 부분적으로 가열하고 이에 따라 전기영동 잉크를 활성화함으로써 광학적으로 주소 지정되고 기록될 수 있다. 전자 페인트의 모든 부분에 이미지 데이터를 기록하기 위해서, 한 부분을 활성화하기 위한 단계는 전자 페인트의 다른 부분을 활성화하기 위한 단계와 일련으로, 병행으로 또는 이와 조합으로 실행되어, 각 부분의 광학 상태는 바람직한 레벨로 설정된다. 전자 브러쉬를 가진 전자-페인트 시스템에서, 예를 들어, 이미지 데이터는, 전자 브러쉬가 전자 페인트의 표면을 가로질러 이동하거나 표면으로부터 들어올려지고 새로운 스트로크(stroke)가 시작됨으로서 전자 페인트의 추가 부분 상에 기록된다.
바람직한 이미지가 전자 페인트에 기록된 후에, 이미지는 보여질 수 있다. 새로운 이미지의 추가 리프레싱(refreshing) 또는 기록은 예를 들어, 이전 이미지를 기록한 후에 분, 시간, 날, 주 또는 달 이내에 바람직하게 발생할 수 있다.
전기영동 잉크 디스플레이를 광학적으로 주소 지정하는 대안적인 실시예에서, 전기영동 잉크는 미리 조절되고, 조명 방사선으로 기록되고, 그리고 그 후 전기영동 잉크 양단에 인가된 활성 전압의 인가로 활성화되다.
도 7은 미리 조절하고 미리 조절하지 않는 전기영동 잉크에 대해 전환 시간의 좌표를 도시한다. 응답 곡선은 광 검출기로 측정하고 임의의 유닛으로 도시된, 조절되지 않은 전기영동 잉크와 미리 조절된 전기영동 잉크에 대해 도시되었다. 조절되지 않은 응답 곡선(64)은 제 1 상태에서 제 2 상태로, 그리고 그 후 다시 반대로 전기영동 잉크의 일반적인 전환 시간을 도시한다. 제 1 상태에서 제 2 상태로 전환 시간은 조절되지 않은 전기영동 잉크에 대해 50에서 150ms에 속해있다. 미리 조절된 응답 곡선(66)은 미리 조절하는 것 전기영동 잉크에 대해 상당히 길어진 전환 시간을 도시한다. 전기영동 잉크의 미리 조절은 예를 들어, 비교적 높은 조절 전압의 지속된 인가로 이루어진다. 미리 조절되는 단계 동안에, 광은 인가될 필요가 없다. 조절 전압은 전기영동 잉크의 응답 시간을 변경하여, 전환 시간은 미리 조절된 전기영동 잉크에 대해 상당히 더 길어진다. 미리 조절된 전기영동 잉크는 미리 조절된 응답 곡선(66)에 의해 도시된 바로, 2초만큼 긴 전환 시간을 가진다.
그러나, 미리 조절된 전기영동 잉크의 늘어난 전환 시간은 광의 인가로 역전될 수 있다. 이런 특성은 조명 방사선을 이용하여 전기영동 잉크를 광학적으로 주소 지정하기 위해 사용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 전자 페인트(10)를 활성화하기 위한 방법을 도시한다. 이런 단면도는 조절 전압, 초기 전압, 및 활성 전압이 전기영동 잉크(22)의 선택된 부분에 조명 방사선으로 인가되었을 때 하부 전도층(20)과 상부 전도층(24) 사이의 전기영동 잉크(22)의 입자의 배향을 도시한다. 도 5에 대해 기술된 바와 같이, 구형이 그들의 배향에 따라 위를 향했을 때 검은색 또는 흰색을 나타내는 전기영동 입자를 나타낸다. 그레이 레벨의 연속체는 입자의 평균 회전을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 검은색과 흰색 입자를 전환하는 이러한 개념은 채색된 입자를 전환하는 것으로 쉽게 확장될 수 있다.
무작위 광학 상태는 도 8의 (a)에 도시되었는데, 집합 입자는 시청자에게 회색으로 나타난다. 이런 초기 광학 상태는 대안적으로 이전의 기록된 이미지에 의해 나타날 수 있다. 초기 전압(32)은 도 8의 (b)에서 도시된 바와 같이 전기영동 잉크(22)를 전체-흰색 표면에 대응하는 초기 상태로 초기화하기 위해 늘어난 시간의 기간 동안 그리고 증가된 전압 레벨에서 전기영동 잉크(22) 양단에 인가된다. 전기영동 잉크(22)가 초기화된 후에, 초기 전압(32)은 제거되고, 전기영동 잉크(22)는 초기화 상태로 남는다.
이미지를 전기영동 잉크(22)에 기록하거나 전이할 때, 조절 전압(34)은 도 8의 (c)에서 보는 바와 같이 처음에 상부 전도층(24)과 하부 전도층(20) 사이에 인가된다. 조절 전압(34)은 초기 전압(32)과 동일한 극성을 갖고, 전기영동 잉크(22)의 광학 상태는 유지된다. 조절 전압(34)은 예를 들어 약 3분 동안 30V로 설정된다. 일단 미리 조절되면, 전기영동 잉크(22)는 광학 주소 지정을 이용하여 기록될 수 있다.
전자 브러쉬 또는 다른 광학 주소 지정 디바이스로부터 조명 방사선(36)의 빔은 도 8의 (d)에서 보는 바와 같이, 전기영동 잉크(22)의 부분에 인가된다. 조명 방사선(36)은 전기영동 잉크(22)에 의해 흡수되고, 미리 조절 효과는 효과적으로 역전되어, 조명된 픽셀의 전환 시간을 감소시킨다. 조명되지 않은 픽셀은 늘어난 전환 시간을 유지한다. 조명 방사선으로 광학 주소 지정되는 동안 초기 전압, 조절 전압 또는 활성 전압은 인가될 필요가 없다.
도 8의 (e)에서 보는 바와 같이, 활성 전압(30)은 상부 전도층(24)과 하부 전도층(20) 사이에 인가된다. 활성 전압(30)이 인가될 때, 전기영동 잉크(22)가 이전에 조명되는 영역은 바람직한 광학 상태로 전환한다. 활성 전압(30)이 인가되기 위한 시간은, 이전에 전기영동 잉크(22)의 조명된 영역이 전환되도록 선택되는 반면, 조명되지 않았던 미리 조절된 영역은 분명히 광학 상태로 전환하거나 변경하는데 불충분한 시간을 갖는다. 활성 전압(30)의 레벨 및 인가된 조명 방사선(36)에 따라, 광학적으로 주소 지정된 픽셀 세그먼트는 초기의 흰색 광학 상태에서 미리 결정된 광학 상태로 전환한다. 그 후 활성 전압(30)은 전기영동 잉크(22)의 광학 상태를 고정하거나 고착시키기 위해 제거된다. 전기영동 잉크(22)는 후속적으로 재기록될 때까지, 도 8의 (f)에서 보는 바와 같이, 전환된 광학 상태로 남는다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 페인트를 활성화하기 위한 방법의 흐름도이다. 이 흐름도는 조명 방사선을 이용하여 전자 페인트에서 2개의 전도층 사이에 전기영동 잉크층의 광학적으로 주소 지정하는 것을 도시한다.
블록(80)에서 보는 바와 같이, 전기영동 잉크층을 포함한 전자 페인트는 초기화된다. 전기영동 잉크층은 예를 들어, 전기영동 잉크층을 초기화된 광학 상태, 즉 전체 흰색 또는 전체 검은색으로 전환하기 위한 전기영동 잉크층을 양단에 인가된 일정한 음의 전압으로 초기화된다.
전기영동 잉크는 블록(82)에서 보는 바와 같이, 미리 조절된다. 전기영동 잉크는 예를 들어, 전기영동 잉크의 전환 시간을 늦추게 하기 위한 일정한 기간의 시간 동안 및 더 높아진 레벨에서 조절 전압의 인가로 미리 조절된다. 전기영동 잉크가 미리 조절될 때, 조절 전압은 제거되고 전기영동 잉크는 기록될 준비된다. 한 예에서, 3분 동안 30V의 조절 전압은 전기영동 잉크를 미리 조절한다.
예를 들어, 핸드 헬드 전자 브러쉬로부터 레이저 광의 스캔 빔에서 나온 조명 방사선은 블록(84)에서 보는 바와 같이 전기영동 잉크의 선택된 부분으로 인가된다. 조명 방사선은 전기영동 잉크를 광학적으로 주소 지정하기 위해 적외선, 가시선 또는 자외선을 포함한다. 이런 단계에서, 전기영동 잉크 양단의 전압은 제거된다. 전기영동 잉크의 모든 부분은 전환 시간을 부분적으로 감소시키기 위하여 바라는 바와 같이 광학적으로 주소 지정한다. 일단 전자 페인트가 기록되면, 전기영동 잉크는 활성화될 수 있다.
블록(86)에서 보는 바와 같이, 활성 전압은 전기영동 잉크를 활성화하기 위해 상부 전도층과 하부 전도층 사이에 인가된다. 전기영동 잉크는 수용된 조명 방사선과 인가된 활성 전압을 기반으로 활성화된다. 전기영동 잉크는 활성 전압이 인가될 때 바람직한 광학 상태로 전환하고, 이때 광학적으로 주소 지정된 전기영동 잉크의 영역은 미리 조절된, 주소 지정되지 않은 영역보다 더 빠른 비율로 전환한다.
블록(88)에서 보는 바와 같이, 활성 전압은 전기영동 잉크가 바람직한 광학 상태에 도달할 때, 제거된다. 기록된 이미지는 고착되거나 또는 고정되고, 전기영동 잉크는 바람직한 광학 상태에서 안정화된다. 바람직한 이미지가 전자 페인트 내에 기록되고 활성화된 후에, 이미지는 보여진다. 게다가 새로운 이미지의 리프레싱과 기록은 원하는 바와 같이 예를 들어, 이전 이미지를 기록한 후에 분, 시간, 날, 주, 또는 달 내에 발생한다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예가 현재 바람직한 것으로 고려되지만, 다양한 변화와 변경이 본 발명의 개념과 범위에서 벗어남 없이 이루어 질 수 있다. 본 발명의 범위는 청부된 청구항에 나타나고, 등가물의 의미와 범위 내에서 오는 모든 변화는 명세서에 포함되도록 의도되었다.
본 발명은 일반적으로 전기영동 디스플레이, 더 구체적으로 전자 페인트의 광학 처리에 이용된다.

Claims (20)

  1. 전자 페인트를 활성화하는 방법으로서,
    활성 전압을 상기 전자 페인트에 인가하는 단계와,
    상기 전자 페인트 내의 전기영동 잉크의 부분 상에 방사선을 수용하는 단계와,
    수용된 방사선 및 인가된 활성 전압을 기반으로 하여 상기 전기영동 잉크를 활성화하는 단계를 포함하는, 전자 페인트를 활성화하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 페인트는 하부 전도층, 상기 하부 전도층에 배치된 전기영동 잉크층과, 상기 전기영동 잉크층 상에 배치된 상부 전도층을 포함하고, 상기 활성 전압은 상기 상부 전도층과 상기 하부 전도층 사이에 인가되는, 전자 페인트를 활성화하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전기영동 잉크의 부분 상에 방사선을 수용하는 상기 단계는 전자 브러쉬(brush)로부터 레이저 광의 스캔 빔으로부터 방사선을 수용하는 단계를 포함하는, 전자 페인트를 활성화하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 수용된 방사선은 열 방사선을 포함하고, 상기 활성 전압이 인가될 때, 상기 열 방사선은 상기 전기영동 잉크에 수용되는, 전자 페인트 를 활성화하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전기영동 잉크를 냉각하는 단계와,
    상기 전기영동 잉크의 냉각에 기반하여 미리 결정된 광학 상태에 상기 전기영동 잉크를 안정화하는 단계를 추가로 포함하는, 전자 페인트를 활성화하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 수용된 방사선은 조명 방사선을 포함하고, 상기 조명 방사선은 상기 활성 전압을 인가하기 전에 상기 전기영동 잉크에 수용되는, 전자 페인트를 활성화하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전기영동 잉크를 미리 조절하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 전기영동 잉크는 상기 전자 페인트에 인가된 조절 전압으로 미리 조절되고, 상기 조절 전압은, 상기 활성 전압을 인가하고 조명 방사선을 수용하기 전에 인가되고 제거되는, 전자 페인트를 활성화하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 활성 전압을 제거하는 단계와,
    상기 활성 전압의 제거에 반응하여 미리 결정된 광학 상태에서 상기 전기영동 잉크를 안정화시키는 단계를 추가로 포함하는, 전자 페인트를 활성화하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전기영동 잉크를 초기화 광학 상태로 초기화하는 단 계를 추가로 포함하는, 전자 페인트를 활성화하는 방법.
  10. 전자 페인트를 활성화하기 위한 시스템으로서,
    하부 전도층과.
    상기 하부 전도층 상에 배치된 전기영동 잉크층과,
    상기 전기영동 잉크층에 배치된 상부 전도층과,
    상기 하부 전도층과 상기 상부 전도층에 전기적으로 결합된 제어기와,
    상기 제어기에 결합된 전자 브러쉬를 포함하는데,
    상기 제어기는 상기 전자 브러쉬로부터의 열 방사선으로 상기 전기영동 잉크를 광학적으로 주소 지정하기 위해 명령 신호를 보내고,
    활성 전압은 광학적으로 주소 지정된 상기 전기영동 잉크의 활성화를 가능하게 하기 위해 제어기에 의해 상기 상부 전도층과 상기 하부 전도층 사이에 인가되는, 전자 페인트를 활성화하기 위한 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 하부 전도층은 반사 금속 또는 투명 전극 물질 중 하나를 포함하는, 전자 페인트를 활성화하기 위한 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 상부 전도층은 투명 전극 물질을 포함하는, 전자 페인트를 활성화하기 위한 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전자 브러쉬에 유선 연결되거나 무선 연결된 것 중에 하나인, 전자 페인트를 활성화하기 위한 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 하부 전도층에 결합된 후면층(backing layer)을 추가로 포함하는, 전자 페인트를 활성화하기 위한 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 후면층은 상기 전기영동 잉크층에 픽셀 세그먼트(segment)를 단열시키기 위한 리세스(recess) 영역의 배열(어레이)을 포함하는, 전자 페인트를 활성화하기 위한 시스템.
  16. 전자 페인트를 활성화하기 위한 시스템으로서,
    하부 전도층과.
    상기 하부 전도층 상에 배치된 전기영동 잉크층과,
    상기 전기영동 잉크층 상에 배치된 상부전도층과,
    상기 하부 전도층과 상기 상부 전도층에 전기적으로 결합된 제어기와,
    상기 제어기에 결합된 전자 브러쉬를 포함하는데,
    조절 전압은 전기영동 잉크를 미리 조절하기 위해 상기 상부 전도층과 하부 전도층 사이에 인가되고,
    상기 제어기는 상기 전자 브러쉬로부터의 조명 방사선으로 미리 조절된 전기영동 잉크를 광학적으로 주소 지정하기 위해 명령 신호를 보내고,
    활성 전압은 상기 광학적으로 주소 지정된 상기 전기영동 잉크를 활성화시키기 위해 상기 제어기에 의해 상부 전도층과 하부 전도층 사이에 인가되는, 전자 페인트를 활성화시키기 위한 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 하부 전도층은 반사 금속 또는 투명 전극 물질 중 하나를 포함하는, 전자 페인트를 활성화시키기 위한 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 상부 전도층은 투명 전극 물질을 포함하는, 전자 페인트를 활성화시키기 위한 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 전자 브러쉬에 유선 연결되거나 무선 연결되는, 전자 페인트를 활성화시키기 위한 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 하부 전도층에 결합된 후면층을 추가로 포함하는, 전자 페인트를 활성화시키기 위한 시스템.
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