KR20080077628A - 개선된 평면 내 스위칭 전기영동 디스플레이 - Google Patents

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KR20080077628A
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dielectric fluid
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KR1020087014639A
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마르티누스 하. 베. 엠. 반 델덴
롤란드 엠. 슈르비르스
마크 티. 존슨
Original Assignee
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명의 픽셀(101)은 서로 마주보게 배치된 상부 기판(203)과 베이스 캐리어(205), 상기 상부 기판과 베이스 캐리어 사이의 간극에 채워진 분산된 전기영동 입자(221)를 구비하는 유전성 유체(219), 인접 픽셀 사이의 상부 기판과 베이스 캐리어 중 적어도 하나 위에 배치되고, 상기 인접 픽셀 사이의 전기영동 입자의 이동을 방지하는 벽(207), 상기 벽에 근접하게 배치되고, 상기 벽의 내부 표면에 실질적으로 평행하게 연장하는 둘러싸는 전극(209), 및 상기 둘러싸는 전극의 내부 표면을 따라 위치하고 구부러진 내부 표면을 가지는 촉진 구조물(213)을 가진다. 이 픽셀은 채색된 흑색, 백색, 및/또는 반사성의 입자와 함께 사용될 수 있다. 이 픽셀은 내부에 컬러 필터를 통합할 수 있다.

Description

개선된 평면 내 스위칭 전기영동 디스플레이{IMPROVED IN-PLANE SWITCHING ELECTROPHORETIC DISPLAY}
본 시스템은 전기영동 디스플레이, 특히 개선된 스위칭 특성이 있는 평면 내(in-plane) 전기영동 디스플레이에 관한 것이다.
전기영동 디스플레이 디바이스는 시각적으로 인식 가능한 이미지를 뷰어(viewer)에게 제공하기 위해, 픽셀에 위치한 유전성 유체(dielectric fluid)(액체 또는 기체)에서 대전된 입자를 이용하는 반사성 타입 또는 투과성 타입의 디스플레이이다. 전기영동 디스플레이 디바이스의 일 예가, 그 전체가 본 명세서에 참조로 통합되어 있고, Lee 등에 의한 미국 특허 8,612,758('758 특허)호에 제공된다. '758 특허에서의 디바이스는 서로 마주보게 배치된 기판으로 이루어지고, 그 내부에 간극(gap)이 존재하며, 그 간극에는 채색된 유전성 액체가 존재하고, 그 액체에 대전 입자들이 분산되어 있으며, 기판을 따라 전극이 배치되어 있다. 상이한 극성의 전계를 이 디바이스에 인가함으로써, 입자들이 한 전극에서 다른 전극으로 이동이 이루어질 수 있다. 이러한 타입의 전기영동 디스플레이 디바이스를 "수직 이동 타입(vertical migration type)"이라고 부른다.
수직 이동 타입 전기영동 디스플레이에서는, 서비스 수명의 저하, 디스플레 이 디바이스의 안정성, 및 낮아진 디스플레이 콘트라스트를 포함하는 몇 가지 문제점이 생겼다. 수평 이동 디스플레이 디바이스라고 하는 평면 내 스위칭(IPS: in-plane switching) 전기영동 디스플레이 디바이스는, 하부 기판 위에 위치한 전극과, 픽셀의 벽 위에 수집 전극(collecting electrode)이라고 하는 것을 이용한다. 그러한 설계는 수직 이동 타입 전기영동 디스플레이가 지닌 몇 가지 문제점을 다루었지만, 비대칭이고 느린 스위칭 속도를 가지는 것과 같은 이슈(issue)가 남아 있고, 종종 전기영동 디스플레이가 높은 구동 전압을 요구한다. 이들 이슈를 다루려는 시도는 "두꺼운(thick)" 픽셀(즉, 수집 전극의 표면 영역을 디스플레이 전극에 매칭시키는 것으로부터 비교적 높은 벽을 지닌 픽셀이 생긴다)의 제작을 초래하였는데, 이 경우 그 높이가 디스플레이 디바이스에서 시야각의 감소, 개구 손실(aperture loss), 및 밝기와 콘트라스트의 감소를 야기하였다.
전기영동 디스플레이에서, 대전된 입자는 일반적으로 디스플레이 전극 사이에 나타나는 힘에 지배를 받게 되고, 이 힘은 전계 벡터의 방향을 따라 작용하며 전계 벡터의 크기에 비례한다. 그러므로 각각의 제어된 픽셀에서, 모든 전기영동 입자에 유사한 세기의 전계가 영향을 미치는 것이 바람직하다. 하지만 수평 이동 타입 전기영동 디스플레이 디바이스에서는, 발생된 전계 벡터의 크기가 디스플레이 전극의 주변 구역에서 강하고, 디스플레이 전극의 중심 구역에서는 약하다. 그 결과, 균일하지 않은 전계가 디스플레이 디바이스의 픽셀 또는 서브픽셀의 전기영동 입자에 영향을 미친다. 균일하지 않은 전계는, 예컨대 픽셀의 중심 및 다른 부분이 고르지 않은 분포를 가지는 고르지 않은 또는 틈이 벌어진 픽셀 이미지를 만들어내 는 전기영동 입자에 의해 픽셀의 균일하지 않은 도달 범위(coverage)를 초래한다. 전극에 대한 전하를 증가시키는 것은 전기영동 입자 분포 문제 일부를 해결하지만, 일반적으로 픽셀의 가장자리 둘레의 고르지 않은 전기영동 입자 분포와 같은 다른 문제를 생성한다.
본 발명의 목적은 종래 기술에서의 이러한 및 다른 단점을 극복하는 것이다.
본 시스템은 그 내부에 포함된 대전된 입자의 더 균일한 분포를 허용하는 전기영동 디스플레이 디바이스에서 유용한 픽셀을 제안한다. 본 시스템을 통해, 픽셀은 입자의 스위칭 속도를 개선하고, 이미지 보유(retention)를 감소시키며, 낮은 구동 전압만을 요구하고, "두꺼운" 픽셀의 사용을 회피함으로써 양호한 시야각을 제공하고, 흑백 시스템에서 그레이스케일 계조(grayscale gradation)를 개선하고, 채색된 디스플레이 디바이스에서 스위칭 속도를 개선하는 픽셀이 개발될 수 있다.
본 디스플레이 시스템은 서로 마주보게 배치된 상부 기판과 베이스 캐리어, 상부 기판과 베이스 캐리어 사이의 간극에 채워진 분산된 전기영동 입자를 구비한 유전성 유체(즉, 액체 또는 기체), 인접 픽셀 사이의 베이스 캐리어와 상부 기판 중 적어도 하나 위에 배치되어 상기 인접 픽셀 사이의 전기영동 입자의 이동을 방지하는 벽, 상기 벽의 안쪽 표면에 실질적으로 평행하게 연장하고 상기 벽에 근접하게 배치된 둘러싸는 전극, 및 전도체 또는 절연체일 수 있는 촉진 구조물을 가지는 픽셀을 포함한다.
상기 촉진 구조물이 전도체일 때, 상기 촉진 구조물은 실질적으로 둘러싸는 전극의 내부 표면을 따라 유리하게 위치할 수 있고, 둘러싸는 전극에 대해 전기적으로 플로팅(floating) 상태에 있는 구부러진 내부 표면을 가진다. 이 촉진 구조물은 둘러싸는 전극의 내부 표면을 따라 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 일 실시예에서, 촉진 구조물의 외부 표면은 실질적으로 둘러싸는 전극의 내부 표면에 평행하다.
벽의 외부 표면은 적어도 3개의 면을 가지는 폐쇄된 기하학적 모양으로서 구성될 수 있다.
픽셀은 베이스 캐리어에 근접하게 위치하고, 베이스 캐리어의 안쪽 표면에 실질적으로 평행하게 연장하는 구동 전극을 포함할 수 있다. 촉진 구조물은 실질적으로 구동 전극 위에 중심이 있을 수 있다.
촉진 구조물이 하나 이상의 절연 물질로 만들어질 때, 촉진 구조물은 실질적으로 구동 전극의 위 또는 구동 전극의 아래 또는 구동 전극의 위와 아래 모두에 유리하게 위치할 수 있고, 하나 이상의 적층된(stacked) 물질로 이루어질 수 있다. 촉진 구조물은 투명한, 반투명한 및 채색된 물질 중 하나로부터 형성될 수 있다. 본 디바이스의 일 실시예에서, 촉진 구조물은 제 1 촉진 구조물이고, 하나 이상의 창(window)이 구동 전극의 중심 부분에서 구성될 수 있으며, 구동 전극의 아래에 제 2 촉진 구조물이 위치할 수 있다.
평면화 층과 구동 전극 사이로부터 유전성 유체(즉, 액체 또는 기체)를 배제하고, 구동 전극과 유전성 유체 사이의 증가하는 간극을 만들기 위해, 구동 전극 위에 평면화 층이 위치할 수 있다. 이 평면화 층은 경사면(slope), 피라미드, 동굴(cavern) 또는 상기 유전성 유체를 향하는 절단부(cutout) 표면 중 하나를 형성하도록 구성될 수 있다.
구동 전극과 베이스 캐리어는, 평면화 층이 실질적으로 평평한 유전성 유체(즉, 액체 또는 기체)와 접촉하는 표면 영역을 만들도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 평면화 층은 제 1 평면화 층이고, 픽셀은 실질적으로 평평한 유전성 유체와 접촉하는 표면 영역을 만들기 위해 제 1 평면화 층에 증착된 제 2 평면화 층을 포함할 수 있다. 제 2 평면화 층은 들러붙음 방지(anti-sticking) 층일 수 있다.
제 1 평면화 층과 제 2 평면화 층 모두를 구비한 일 실시예에서는, 제 2 평면화 층이 구동 전극과 베이스 캐리어 사이에서 베이스 캐리어 위에 증착될 수 있어, 실질적으로 평평한 유전성 유체(즉, 액체 또는 기체)와 접촉하는 제 1 평면화 층의 표면 영역을 만들게 된다. 일 실시예에서, 평면화 층은 투명한 물질로부터 형성될 수 있고, 픽셀은 평면화 층 아래에 위치한 채색된 필터를 포함할 수 있다. 이 채색된 필터는 RGB 컬러 시스템, CMY 컬러 시스템 또는 RGB와 CMY 컬러 시스템이 결합된 것 중 하나로 채색된 복수의 채색된 필터 중 하나로서 형성될 수 있다.
도면은 예시적인 목적을 위해 포함된 것이고, 본 시스템의 범주를 나타내는 것이 아니라는 점이 명백히 이해되어야 한다. 첨부 도면에서, 상이한 도면에서의 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 가리킬 수 있다.
도 1은 본 시스템의 일 실시예에 따른 픽셀 디스플레이 시스템의 평면도.
도 2는 본 시스템의 일 실시예에 따른 픽셀 디스플레이 시스템의 단면도.
도 3은 본 시스템의 일 실시예에 따른 전계 라인 분포를 도시하는 도면.
도 4는 본 시스템의 일 실시예에 따른 픽셀 밀도를 증가시키기 위해 이용될 수 있는 상이한 모양의 픽셀을 도시하는 도면.
도 5는 본 시스템의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 6은 본 시스템의 또다른 실시예를 도시하는 도면.
도 7은 본 시스템의 일 실시예의 동작을 도시하는 도면.
도 8은 본 시스템의 실시예들의 추가 동작을 도시하는 도면.
도 9a와 도 9b는 본 시스템의 또다른 실시예를 도시하는 도면.
도 10a와 도 10b 및 도 11은 본 시스템의 일 실시예의 동작을 도시하는 도면.
당업자라면 알게 되듯이, 본 명세서 전체에 걸쳐 사용된 "디스플레이 디바이스"라는 용어는 뷰어(viewer)에 의해 시각화되는 이미지를 디스플레이하기 위해 이동 가능한 입자를 이용하는 임의의 디바이스를 가리키는데, 이러한 디스플레이 디바이스는 모든 픽셀을 둘러싸는 공통 전극을 가지는 IPS 전기영동 디스플레이를 포함하지만 이것에 국한되는 것은 아니고, 이 경우 그 전극은 가드(guard) 전극과 수집 전극으로서 동작하며, 이 IPS 전기영동 디스플레이는 그 디스플레이의 평면에 박막 구조물의 형태로 만들어진 가드 전극을 구비한다. 이 용어는 또한 공통 전극을 가지지 않은 전기영동 디스플레이를 가리킨다. 이 디스플레이 디바이스는 표준 IPS AMLCD 기초구조(infrastructure)를 따를 수 있지만 이를 따르는 것이 반드시 요구되는 것은 아니다.
본 명세서에서 이용된 것과 같은 "픽셀(pixel)"이라는 용어는 디스플레이 디바이스 내에 포함된 특정된 셀과 같은(specified cell-like) 구조물을 가리킨다. 이 셀과 같은 구조물은 크기, 모양 또는 디자인에 제한되지 않고 따라서 서브-픽셀을 포함하는 본 발명의 디스플레이 디바이스를 만드는데 유용한 다양한 모양과 구성을 포함할 수 있다.
"전계 라인(electric field line)"이라는 용어는 전계 벡터의 방향을 따라 작용하는 힘을 가리키는데, 이러한 힘은 시작 전극으로부터 나와 목적 전극 쪽의 방향으로 나아간다.
방위(orientation)와 위치에 관해 본 명세서에서 이용된 용어는 화소(picture element: pixel)를 참조하여 이용된다. 따라서 안쪽, 바깥쪽 등과 같은 용어는 픽셀 한계를 한정하는 외부 벽을 포함하는 픽셀 구조물을 참조한다. 따라서, 안쪽, 바깥쪽 등과 같은 용어는 "픽셀 벽의 바깥쪽 표면" 등과 같은 자체적으로 설명이 되는 용어를 제외하고는 픽셀 (외부) 벽 내에 있는 픽셀 부분을 가리킨다. 다른 방위 기준은 모두 픽셀 외부 벽 내의 공간을 가리키는 것으로 의도된다. 이 점에서, 당업자라면 본 명세서에서 추가 방위 기준을 즉시 알게 된다.
도 1 내지 도 5는 하나 이상의 구동 전극과 하나 이상의 추가 ("공통") 전극 사이의 전압 차이를 인가함으로써 개시되는 전계 라인을 다시 분배하기 위해 촉진 구조물이 픽셀에서 이용되는 본 발명의 픽셀 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 1은 외부 벽(103), 전도성이고 전기적으로 플로팅 상태에 있는 촉진 구조물(105), 촉진 구조물(105)의 안쪽 표면(111)(픽셀의 안쪽에 관한)에 의해 생성된 내부 조직(formation)(107), 및 구동 전극(109)을 포함하는 디스플레이 디바이스에서 이용될 수 있는 여러 픽셀(101)의 평면도를 도시한다. 선택적으로, 내부 조직(107)은 구부러진 모양, 둥근 모양, 타원, 늘어난 타원, 또는 다른 규칙적인 및/또는 불규칙적인 연속 또는 불연속적인 구부러진 구조물일 수 있다. 바람직한 구부러진 조직을 가진 다음 예가 예시된다.
예시적으로, 각 픽셀(101)에 대해 도 1에 도시된 바와 같은 벽(103)은 정사각형 모양일 수 있다. 하지만, 도 4에 도시된 것과 같이, 벽이 임의의 형태로 모양이 만들어질 수 있는데, 그 모양은 픽셀 밀도를 촉진하기 위해, 직사각형, 삼각형, 육각형, 팔각형 및 예컨대, 적어도 3개의 면을 가지는 2차원의 다른 폐쇄된 기하학적 모양과 원형 또는 타원 모양 또는 그 밖의 것을 포함하는 구부러진 모양이 포함되지만 이들에 국한되는 것은 아니다. 벽(101)의 안쪽 표면(115)은 픽셀의 안쪽 공간(예컨대, 에워싸인 픽셀 구멍)을 한정한다. 이러한 식으로, 촉진 구조물(105)의 안쪽 표면(111)은 픽셀(101)에 대한 내부 조직(107)을 한정한다.
픽셀(101)에 대한 내부 조직(107)을 형성하는데 있어서, 촉진 구조물(105)의 안쪽 표면은, 예컨대 구형, 타원형, 늘어난 타원형 또는 다른 연속적이거나 불연속적인, 규칙적이거나 불규칙적인 구부러진 구조물일 수 있지만 이들에 국한되는 것은 아니다. 촉진 구조물(105)의 바깥쪽 표면(113)은, 직사각형, 삼각형, 육각형, 팔각형 및 예컨대, 적어도 3개의 면을 가지는 2차원의 다른 폐쇄된 기하학적 모양 과 원형 또는 타원 모양 또는 절단부 조직(예컨대, 불연속적인)과 같이 다양한 모양의 것일 수 있지만, 이들에 국한되는 것은 아니다. 촉진 구조물(105)의 바깥쪽 표면(113)은 실질적으로 벽(103)의 안쪽 표면(115)의 모양에 일치되도록{예컨대, 매치(match)}, 모양이 만들어질 수 있지만, 그렇게 되어야만 하는 것은 아니다.
촉진 구조물(105)은 투명, 반투명의 채색되거나 채색되지 않은 물질로 구조화될 수 있고, 예컨대 인듐 주석 산화물(ITO: indium-tin-oxide), 티타늄 니트라이드(TiN: titanium nitride), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti)과 같은 전기를 통하기에 적합한 다양한 물질로 만들어질 수 있으며, 예컨대 탄소 또는 금속 입자로 채워진 폴리 (에틸렌 테레프탈레이트: ethylene terephthlate)(PET) 또는 폴리에테르 술폰(PES: polyether sulfone)과 같은 전도성 폴리머 필름, 또는 적합하게 이용될 수 있는 비슷한 종류의 다른 물질 등으로 만들어질 수 있다. 종래의 방법에 의해 예시적으로 만들어진 촉진 구조물(105)은, 1개의 연속적인 조각(piece)일 수 있거나 일반적으로 구부러진 내부 조직을 형성하는 안쪽 표면(111)을 구비한 불연속적인 것일 수 있다.
구동 전극(109)은 비록 그것이 불연속적일 수 있을지라도, 픽셀(101)의 길이와 폭에 대해 예시적으로 연장되고, 당업자가 알 게 되듯이 서브-픽셀을 구성하기 위해 이용될 수 있다. 전극(109)을 위해 사용된 물질은, 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), ITO 등과 같은 금속과, 탄소, 은 페이스트(silver paste), 전도성 고중합체 물질 및 비슷한 종류의 다른 물질을 포함할 수 있다. 구동 전극(109)이 광 반사 층(예컨대, 반사성 전기영동 셀)으로서 사용되는 경우, 은(Ag), 알루미늄(Al) 등과 같은 높은 반사율을 가지는 물질이 또한 적합하게 이용될 수 있다.
구동 전극(109)에 관련된 촉진 구조물(105)은, 구동 전극(109) 바로 위에 중심이 있을 수 있고, 벽(103)으로부터 거리를 두고 위치하여, 촉진 구조물(105)이 플로팅 상태에 있는 전극{예컨대, 구동 전극(109)과 직접적인 전기 접촉을 하지 않는}으로서의 기능을 한다. 촉진 구조물(105)은 상이한 직경을 가진 구부러진 내부 조직(107)을 제공하도록 형성될 수 있다. 촉진 구조물(105)의 바깥쪽 벽(113)은 픽셀 벽(103)의 안쪽 표면(115) 옆에 위치(예컨대, 형성되거나 나중에 처리된다)할 수 있거나, 안쪽 표면(115)으로부터 약간 떨어져 위치할 수 있다. 촉진 구조물(105)의 폭과 길이는, 개구 손실, 픽셀 밝기의 감소, 시야각, 가딩 포텐셜(guarding potential), 구동 전압, 이미지 보유를 포함하는 픽셀의 특성과, 당업자가 바로 알게 되는 것과 같은 픽셀의 다른 특성에 미치는 영향을 고려하는 디스플레이 디바이스 제작자의 바람에 따라 달라질 수 있다. 촉진 구조물(105)의 폭과 길이는, 서로 같거나 같지 않을 수 있다.
촉진 구조물(105)의 안쪽 표면(111)에 의해 형성된 내부 조직(107)은 촉진 구조물(105)의 면으로부터 등거리의 반경을 가질 수 있거나, 일반적으로 구부러진 모양을 나타낼 수 있고, 이 경우 구부러진 내부 조직(107)의 하나 이상의 면이 구부러진 내부 조직(107)의 다른 면(들)보다 크거나 작은 반경을 가질 수 있다.
도 2는 픽셀(201)을 포함하는 전기영동 디스플레이의 단면도로서, 상부 기판(203), 베이스 캐리어(205), 픽셀 벽(207), 공통 (둘러싸는) 전극(209), 구동 전 극(211), 촉진 구조물(213), 내부 구부러진 조직(215), 전압 구동 디바이스(217), 유전성 유체(219), 유체(예컨대, 액체 또는 기체)(219) 에서 분산된{예컨대, 부유하는(suspended)} 대전된 입자들(221)을 포함한다. 상부 기판(203)과 베이스 캐리어(205)는 서로 마주보게 배치된다. 유전성 액체(219)는 상부 기판(203)과 베이스 캐리어(205) 사이의 간극을 채운다. 벽(207)은 인접 픽셀 사이(도 1 참조)의 상부 기판(203)과, 베이스 캐리어(205)의 적어도 하나 위에 배치되어 인접 픽셀 사이의 전기영동 입자들(221)의 이동을 방지한다. 공통 전극(209)은 벽에 근접하게 배치되고, 실질적으로 벽의 안쪽 표면에 평행하게 연장한다. 공통 전극은 베이스 캐리어의 표면 위에 구성된 얇은 전도성의 구조화된 막의 형태로 제공될 수 있거나, 베이스 캐리어(205)의 표면 위에 구성된 얇은 전도성의 구조화된 막의 형태로 된 추가 공통 전극이 존재할 수 있다. 촉진 구조물(213)은 둘러싸는 전극(209)의 내부 표면을 따라 위치하고, 구부러진 내부 표면을 가지고 둘러싸는 전극(209)에 대해 전기적으로 플로팅 상태에 있도록 구성된다.
상부 기판(203)은 중합체 막과 같은 투명한 물질로 만들어질 수 있는데, 이 중합체 막에는 폴리 (에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 또는 폴리에테르 술폰(PES)이 포함될 수 있지만 이들에 국한되지 않고, 유리, 석영과 같은 무기 물질과 다른 비슷한 종류의 물질이 적합하게 이용될 수 있다. 통상, 전기적으로 전도성인 물질은 상부 기판(203)을 만들기 위해 사용되지 않는다.
베이스 캐리어(205)는 액티브 매트릭스와 같은 큰 면적을 가진 전자 디바이스일 수 있다. 바람직한 일련의 실시예에서, 액티브 매트릭스 디바이스는 모든 픽 셀이 독립적으로 구성될 수 있는 것을 보장하기 위해 박막 트랜지스터(TFT) 기술을 사용하여 실현된다. TFT는 박막의 큰 면적을 가지는 전자 장치에서 잘 알려진 스위칭 요소이고, 예컨대 평평한 패널 디스플레이 애플리케이션에서 광범위하게 사용되어 왔다. 비록 유기 반도체와 같은 다른 기술이나 다른 비(non)-Si 기반의 반도체 기술(CdSe 또는 Zno)이 사용될 수 있지만, 업계에서의 TFT에 대한 주된 제조 방법은 비정질(amorphous)-Si(a-Si)나 저온 다결정 Si(LTPS: low temperature polycrystalline Si) 기술에 기초할 수 있다.
TFT를 사용하는 것보다 다소 유연성이 덜하지만, 기술적으로 덜 까다로운 박막 다이오드 기술이나 금속-절연체-금속(MIM) 다이오드 기술을 사용하여 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 기반의 디바이스를 실현하는 것도 가능하다.
베이스 캐리어(205)는 전기적으로 전도성이 물질로 형성될 수 있는데, 이러한 물질에는 폴리 (에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 또는 폴리에테르 술폰(PES)과 같은 중합체 막이 포함되지만 이들에 국한되지는 않고, 석영과 같은 무기 물질과 비슷한 종류의 다른 물질이 적합하게 이용될 수 있다. 베이스 캐리어(205)는 전압 인가 디바이스(217)에 동작 가능하게 결합된다. 베이스 캐리어(205)는 구동 전극(211)을 수용하도록 형성될 수 있다. 구동 전극(211)은 픽셀(201)의 길이와 폭 또는 픽셀의 일부에 걸치도록 형성될 수 있다. 도 1에 관해 위에서 언급된 바와 같이, 구동 전극(211)은 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu) 등과 같은 금속과, 탄소, 은 페이스트, 또는 전도성 고중합체 물질로 만들어질 수 있다.
픽셀 벽(207)은 상부 기판(203)과 하부 베이스 캐리어(205) 사이에 위치한 다. 픽셀 벽(207)은 픽셀(201)의 안쪽 부분을 형성한다. 픽셀 벽(207)은 중합체 수지 또는 다른 적합한 물질로 형성되도록 만들어질 수 있다. 그 안에 끼워진 또는 부분적으로 끼워진 공통 전극(209)을 가지는 픽셀 벽(207)이 형성될 수 있고, 추가로 또는 대안적으로 베이스 캐리어(205)의 표면에 위치한 얇게 구성된 전도성 막으로서의 공통 전극이 형성될 수 있다. 공통 전극(209)은 픽셀 벽(207)의 높이 이하인 높이를 가지도록 형성될 수 있다. 에워싸는 전극(209)은 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu) 등과 같은 전도성 물질과, 탄소, 은 페이스트, 또는 전도성 고중합체 물질 등으로 만들어질 수 있다.
촉진 구조물(213)은 일반적으로 평행한 방식으로 예시적으로 구동 전극(211)의 위에 위치한다. 유전성 물질은 촉진 구조물(213)과 구동 및 공통 전극(211, 209) 사이에 위치한다. 이러한 식으로, 촉진 구조물(213)은 구동 전극(211)과 공통 전극(209)에 관해 플로팅 상태에 있다. 다시 말해, 촉진 구조물(213)은 구동 전극(211)과 공통 전극(209)에 전기적으로 결합되지 않는다(즉, 절연된다). 구동 전극(211)과 공통 전극(209) 사이에 유도된 전계 내에서의 촉진 구조물(213)의 위치 선정은 전계 라인의 재분포를 초래하여, 아래에 더 상세히 논의되는 것과 같이 픽셀의 뷰잉(viewing) 영역에 걸쳐 더 나은 입자 분포가 이루어지게 된다.
벽(207)으로부터의 촉진 구조물(213)의 거리는, 일부 실시예에서는 픽셀의 중심 쪽으로 향하는 것을 포함하는 입자 이동(displacement)이 원형 픽셀의 경우에서도 증가될 수 있도록, 픽셀 크기(예컨대, 판독된 직경)를 고려하는 것을 포함하여, 구동 전극(211)으로부터 촉진 구조물(213)의 거리에 관련하여 조정될 수 있다.
들러붙음 방지(anti-sticking) 층이 구동 전극(211)과 촉진 구조물(213) 사이에 위치할 수 있다. 도 1에 관하여 위에서 논의된 것과 같이, 촉진 구조물(213)의 안쪽 표면은 구동 전극(211) 위의 내부 구부러진 조직(215)을 형성한다. 촉진 구조물(213)은 예시적으로 픽셀(201) 내에 실질적으로 중심이 있도록 형성되어, 비록 이러한 위치 선정 변화가 적합하게 이용될 수 있더라도, 일반적으로 픽셀 벽(207)으로부터 등거리에 있게 된다. 촉진 구조물(213)의 바깥쪽 표면은 임의 형태의 구조물로 형성될 수 있는데, 이러한 구조물에는 직사각형, 삼각형, 육각형, 및 예컨대, 적어도 3개의 면을 가지는 2차원의 다른 폐쇄된 기하학적 모양이 포함되지만 이들에 국한되는 것은 아니고, 원형 및 타원 모양을 포함하는 구부러진 모양 등으로 형성될 수 있다. 본 시스템의 일 실시예에 따르면, 비록 다른 변형예가 당업자라면 바로 알 수 있는 것과 같이 적합하게 도입될 수 있을지라도, 촉진 구조물(213)의 바깥쪽 표면은 일반적으로, 픽셀 벽(207)의 안쪽 표면의 윤곽을 따라갈 수 있다. 촉진 구조물(213)의 안쪽 표면은 일반적으로 픽셀(201) 내의 통상 구부러진 안쪽 공간을 형성하는 통상 구부러진 모양일 수 있다.
유전성 유체(219)(즉, 액체 또는 기체)는 통상 투명하고, 예컨대 실리콘 오일, 톨루엔, 크실렌, 고순도의 석유 또는 다른 통상적으로 투명한 액체 또는 무색의 기체 등으로 만들어진 채색된 또는 무색의 것일 수 있다. 대전된 입자(221)는 (예컨대, 부유하는) 유전성 유체(219) 내에 배치된다. 대전된 입자(221)는 채색된, 흑색, 백색, 반사성인, 채색된 것이거나 다른 그러한 컬러 또는 비슷한 종류의 결합물일 수 있다. 입자(221)는 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 또는 다른 비슷한 종류의 물질과 같은 물질로부터 형성될 수 있다.
전압 구동 디바이스(217)는 전압을 인가하기 위해 구동 전극과 공통 전극에 동작 가능하게 결합되고, 픽셀(201)이 동작하는 동안 구동 전극과 공통 전극 사이에 전계를 유도한다. 공통 전극(209)은, 예시적으로 픽셀(201)과 일반적으로 도 1에 도시된 몇몇 픽셀(101)과 같은 여러 픽셀의 공통 전극으로서 동작할 수 있다.
본 시스템에 따르면, 전압 구동 디바이스(217)에 의해 전압을 인가하게 되면, 구동 전극(211)과 공통 전극(209) 사이에 유도된 전계 라인은 일반적으로 픽셀(201)의 안쪽으로 분포된 방사상 전계 라인을 형성하는 재분포일 수 있다. 다시 말해, 촉진 구성물(213)에 의해 형성된 내부 원형 조직(215)은 전계 라인이 픽셀(201)의 안쪽 내에서 좀더 균일하게 방사상으로 분포되는 것을 용이하게 한다. 방사상으로 전계 라인을 재분포하는 것은, 일반적으로 픽셀(201)의 중심을 통해 유도된 전계 라인의 세기를 증가시키고, 따라서 일반적으로 픽셀(201)의 뷰잉 개구와 구동 전극(211)을 통해 입자를 좀더 균일하게 분포시키는 것을 제공한다.
촉진 구조물(213)에 의해, 픽셀(201)은 바깥쪽 픽셀 모양에 무관하게 입자 분포의 균일성을 개선하면서, 디스플레이 패널 내의 픽셀 커버리지(coverage) 영역과 같은 디스플레이 패널 구성 특성에 대한 고려를 가지는 삼각형, 정사각형, 육각형 또는 다른 모양의 구조물을 유지할 수 있다.
도 3은 본 시스템의 일 실시예에 따른 촉진 구조물(303)을 포함하는 픽셀(301)의 필드 라인 재분포를 도시한다. 전압이 인가되면, 구동 전극(315)과 공통 전극{도면을 간단하게 위해 도시되지 않았지만, 이는 도 2에 도시된 공통 전 극(209)과 구조상으로 유사할 수 있다} 사이에 유도된 전계 라인(309)이 촉진 구조물(303)의 내부의 구부러진 표면(311)으로 인해, 픽셀(301)의 중심 쪽으로 실질적으로 방사상으로 대칭이 되게 재분배된다. 이러한 구성에서, 촉진 구조물(303)은 전계로 인해 생기는 유도된 전하로 인해 플로팅 상태에 있는 전극으로서의 역할을 한다. 도 2와 같은 앞의 도면에 관해 언급된 것처럼, 촉진 구조물(303)은 공통 전극에 근접하게 위치할 수 있지만, 공통 전극과 전기적으로 접촉하지는 않는다. 따라서, 촉진 구조물(303) 상의 전하는 유도된 전하(예컨대, 용량성 결합)의 결과이고, 공통 전극, 구동 전극, 및 촉진 구조물(303) 사이의 전기 전도의 결과는 아니다. 따라서, 촉진 구조물(303)은 플로팅 상태에 있는 전계 라인 재분포 전극으로서의 역할을 하고, 입자 수집 전극으로서의 역할은 하지 않는다.
도 4는 픽셀에 의해 이용될 수 있는 예시적인 바깥쪽 모양(403)과 대응하는 촉진 구조물(405)의 예시적인 안쪽 모양을 도시하고, 이러한 예시적인 안쪽 모양은 본 시스템의 실시예에 따른 연속적인 촉진 구조물{예컨대, 연속적인 촉진 구조물(407)} 또는 불연속적인 촉진 구조물{예컨대, 불연속적인 촉진 구조물(409)}로서 예시적으로 형성될 수 있다. 적합한 외부 모양에는 직사각형, 삼각형, 육각형 및 예컨대, 적어도 3개의 면을 가지는 2차원의 다른 폐쇄된 기하학적 모양과, 원형 및 타원 모양을 포함하는 구부러진 모양에 포함될 수 있지만, 이들에 국한되는 것은 아니다. 픽셀의 바깥쪽 모양은 픽셀이 위에서 논의된 것과 같이 존재할 수 있는 디스플레이 패널의 픽셀 밀도를 포함하는 설계 고려사항에 기초하여 선택될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
도 5는 벽(503)을 구비한 픽셀(501), 도 1 내지 도 4에 관해 논의된 것과 유사한 조직의 내부 구부러진 조직(509)을 형성하는 제 1 촉진 구조물(505) 및 제 2 (플로팅 상태에 있는) 촉진 구조물(507)로 이루어지는 본 발명의 픽셀 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 5는 제 2 촉진 구조물(507)의 추가 통합을 나타낸다. 제 2 촉진 구조물은 구동 전극(513)의 아래에 위치한다. 구동 전극(513)은 구동 전극(513) 안으로 형성된{예컨대, 에칭된(etched)} 일반적으로 원형인 창(window)(515)으로 예시적으로 도시된 추가 특징(feature)을 가지는 것으로 도시되어 있다. 다른 실시예에서는, 직사각형, 삼각형, 육각형 및 예컨대, 2차원의 적어도 3개의 면과 원형 및 타원 등을 포함하는 구부러진 모양을 가지는 다른 폐쇄된 기하학적 모양과 같은, 창(515)의 모양이 바라는 대로 바뀔 수 있다. 제 2 촉진 구조물(507)은 금속 및 중합 전도체 막을 포함하는 전기를 통하게 하는데 적합한 것과 같은 물질로 만들어질 수 있다. 제 2 촉진 구조물(507)은 투명, 반투명 또는 채색된 것일 수 있다. 제 2 촉진 구조물(507)은 용량성 결합된 전극으로서의 역할을 할 수 있고, 구동 전극(513)의 표면까지 또는 그 표면을 통해 돌출하거나 바라는 대로 돌출되지 않는다. 제 2 촉진 구조물(507)은 전계 라인이 용량성 결합으로 인해 재분배된다는 점에서, 동작시 제 1 촉진 구조물(505)의 동작과 유사한 기능을 한다.
본 시스템에 따라 균일한 입자 분포를 달성하기 위해 전계 라인을 추가 조작하는 것이 다음 도 6 내지 도 11에 예시되어 있다.
도 6은 막 층(613)을 평면화하고 격리하는 것의 사용을 통해 픽셀(601)의 전 계 라인을 조작하는 것을 도시한다.
픽셀(601)은 픽셀 벽(607)에 의해 나타나는 소정의 간극을 구비한 상부 기판(603)과 베이스 캐리어(605)를 포함한다. 표시 전극(609)은 베이스 캐리어(605) 위에 위치한다. 표시 전극(609)은 채색된 것, 무색의 것, 백색, 흑색의 반사성인 것 등일 수 있다. 공통(예컨대, 둘러싸는) 전극(611)은 픽셀 벽(607) 내에서 부분적으로 또는 완전히 끼워넣어 질 수 있다. 선택적으로, 공통 전극은 베이스 캐리어(605)의 표면 위에 있는 얇은 전도성 구조의 막으로서 형성될 수 있다.
픽셀 벽(607)에 의해 생성된 간극은 대전된 입자(617)가 그 안에 분산되는 유전성 유체(615)를 포함한다. 유전성 유체(615)는, 예컨대, 실리콘 오일, 톨루엔, 크실렌, 고순도의 석유 및 적합하게 이용될 수 있는 그와 비슷한 다른 물질로 만들어진 무색의 투명한 액체이거나 기체이다. 대전된 입자(617)는 바라는 바대로 채색된, 흑색, 백색, 반사성 등의 것일 수 있다. 입자(617)는 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 및 적합하게 이용될 수 있는 그와 비슷한 다른 물질과 같은 물질로 만들어질 수 있다.
평면화 및 격리 막 층(613)은 표시 전극(609)의 상부에 증착되어 있는 것으로 예시적으로 도시되어 있다. 도 6에 도시된 것처럼, 막(613)은 선택적인(preferential) 수집 영역을 초래하도록 형성될(예컨대, 증착될) 수 있고, 그 형태는 경사면(slope), 피라미드, 동굴(cavern), 절단부를 포함할 수 있지만 이들에 국한되지는 않고 바라는 대로 비슷한 다른 모양이 될 수 있다. 막 층(613)으로서 적합하게 이용될 수 있는 물질에는, 비정질 플루오르수지, 투명도가 높은 폴리이미 드(polyimide), PET, 실리콘 니트라이드(SiNx), 실리콘 디옥사이드(SiOx), 알루미늄 옥사이드(Al2Ox), 탄탈륨 옥사이드 및 다른 유전성 물질과 같은 다른 유사한 물질이 포함되지만, 이들에 국한되는 것은 아니다. 막(613)은 투명한 것, 반투명한 것, 또는 채색된 것일 수 있다. 막(613)은 또한 컬러 필터(CF) 또는 들러붙음 방지(anti-sticking) 층으로서 형성될 수 있다.
이 실시예에 따르면, 막(613)은 복수의 위치에서 대전된 입자의 선택적인 수집을 자극하도록 동작하고, 이 경우 더 큰 전계와 필드 라인 밀도가 선택적으로 일정한 시간 주기 동안 존재한다. 픽셀을 선택적으로 자극함으로써, 복수의 위치가 별개의 단계에서 입자(617)에 의해 커버(예컨대 채워지는 것)될 수 있어, 입자(617)의 특성과 별개의 단계에 의존하는 개선된 그레이스케일이나 컬러 분포를 만들어낸다.
도 7은 본 시스템의 일 실시예에 따른 막 층(703)을 포함하는 픽셀(701)의 동작 방법을 예시한다.
전압 구동 디바이스(705)로부터 전압이 인가되면, 국부(local) 전계 세기가 경사진 막 층(703)에 의해 수정된다. 처음에는(예컨대, 픽셀이 리셋된 후), 전계 라인과 더 큰 전계의 가장 밀집된 농도 부분이 수정 막(703)이 가장 얇게 되는 위치에 존재하게 된다. 대전된 입자(707)는 이 위치에서 처음으로 수집하기 위한 우선권(preference)을 가진다. 다음에, 이 초기 위치 내에 증착되어 있는 입자(707)가 전하를 가지므로, 국부 필드 라인이 국부적으로 차폐되고, 커버된 영역에 인접 한 위치가 선호된다. 그러므로, 인가된 전계를 증가 및/또는 유지함으로써, 픽셀(701)의 볼 수 있는 부분이 점점 더 어느 정도 별개의 단계에서 입자(707)에 의해 커버된다. 또한, 극성을 거꾸로 함으로써, 픽셀(701)의 볼 수 있는 부분이 역순으로 깨끗해지고, 이 경우 가장 얇은 막 층(703)을 가지는 영역이 먼저 깨끗해져서 또다른 비교적 독특한 단계들을 제공한다.
도 8은 본 시스템의 2가지 실시예의 예를 도시한다. 제 1 실시예(801)는 실질적으로 피라미드 모양을 가지는 막 층(803)을 도시한다. 동작하는 동안, 입자가 먼저 피라미드의 어느 한 면 위에서 수집된다. 그러한 위치가 국부적으로 차폐됨에 따라, 입자는 도 8에 도시된 실시예(801)의 다음 렌디션(rendition)에 의해 표시된 것처럼, 인접 위치를 계속해서 채운다. 제 2 실시예(805)는 실질적으로 동굴 모양(예컨대, 반전된 피라미드)을 가지는 막 층(807)을 예시적으로 도시한다. 동작하는 동안, 입자가 먼저 동굴의 낮은 지점에서 선택적으로 수집된다. 다시, 처음 위치가 국부적으로 차폐됨에 따라, 입자는 인접 위치를 계속 채우게 된다.
도 7과 도 8에 도시된 것과 같이, 그러한 필드 수정 층(예컨대, 막)의 사용은 실질적으로 균일하고, 계단식인 입자 분포를 허용한다. 예시적으로, 어두운 컬러의 입자에 대해서는, 본 실시예가 컬러/그레이스케일 계조의 증가와 개선을 제공한다.
본 디바이스는 또한 표시(예컨대, 구동) 전극에서 존재하고, 픽셀 레벨에서의 하위 분할(sub-partition)(예컨대, 서브-픽셀들)을 가지는 추가 구성을 도입하는 거친 또는 미세한 패턴에서 동일한 크기, 직경, 모양의 특징을 포함하는 구성되 고 격리하는 2개 이상의 층(예컨대, 막들)을 포함할 수 있다. 하위 분할을 통해, 표면 영역 차이, 막 두께 등과 같은 다수의 약간 상이한 선택적 수집 영역이 이들 영역에서 또는 이들 영역으로부터 잇따라 일어나는 수집과 방출을 개시하고, 픽셀의 표면 영역에 걸친 하위 분할의 경우에 훨씬 더 양호한 균일한 커버리지가 달성된다. 이들 층은 도시된 것처럼 표시 전극의 상부에 존재할 수 있어, 고르지 않은 표면을 생성하지만, 국부적인 전계 수정이 표시 전극의 상부에 증착되어 있는 평면화하고 격리하는 막에 의해 도입될 수 있고, 예컨대 실질적으로 평평한 유체 경계면에서 표면 영역을 도입하기 위한 두께를 가지는 들러붙음 방지층과 같은 평면화 막(621)에 의해 커버된다. 대안적이거나 추가적인 실시예에서, 표시 전극에서의 지형도 작성(topography)이, TFT와 저장 커패시터 레벨로 현재 제작 방법에서 사용된 것과 같이 표시 전극의 상부에 추가 막들을 증착시키는 것에 대한 대안예로서, 표시 전극 아래에 막들을 구성함으로써 도입될 수 있다.
도 9a와 도 9b는 픽셀 내에서의 하위 분할을 보여주는 본 발명의 디바이스의 일 실시예를 예시한다. 픽셀(901)에서, 제 1 막 층(903)이 표시 전극(905)의 중심에 인접하게 된 막 층의 절단부(907)를 구비한 표시 전극(905) 위에 위치한다. 제 2 막 층(909)은 제 1 막 층(903) 위에 위치하지만, 제 2 막 층은 에칭되고, 증착되어, 픽셀(901)의 우측 면 위에 예시적으로 도시된 제 1 막 층(903) 위에만 위치하게 된다. 픽셀에 전압을 인가하게 되면, 대전된 입자(911)가 가장 농도가 밀한 전계 라인과 더 큰 전계가 존재하는 위치에서 수집되는 것이 선호되고, 이 경우 그 위치는 표시 전극(905)이 막 층(903, 909)에 의해 커버되지 않는 영역이다. 그 위 치에서의 국부적인 필드 라인이 차폐됨에 따라, 다음으로 가장 농도가 밀한 전계 라인을 가지는 위치가 채워진다. 이러한 예시적인 실시예에서, 다음의 채워진 영역은 제 1 막 층(903)에 의해서만 커버된 영역이다. 이전처럼, 이 영역이 차폐됨에 따라, 다음으로 가장 농도가 밀한 전계 라인과 다음으로 가장 큰 전계를 가지는 다음 영역이 채워지고, 그 경우 그 영역은 제 1 막 층(903)과 제 2 막 층(909) 모두에 의해 커버된 영역이다. 인가된 전계가 증가함에 따라, 픽셀(901)은 예컨대 점점 더 어두워진다. 따라서, 극성을 반대로 하게 되면, 픽셀은 역순으로 깨끗해지고, 막 층이 전혀 없는 영역이 먼저 투명해진다.
형체가 만들어진(shaped) 막 층을 사용하여 전기영동 디스플레이 디바이스에서 계단식으로 대전된 입자를 분포시키는 방법은 흑색과 백색(예컨대, 그레이스케일) 디스플레이 디바이스뿐만 아니라, 채색된 디스플레이 디바이스에 적용될 수 있다. 채색된 디스플레이 디바이스에서는, 컬러 필터가 하나 이상의 필터를 사용하여 이용될 수 있다. 이 필터는 RGB 필터, CMY 필터 또는 이들 2가지가 결합된 것일 수 있다. 이 필터는 픽셀 내의 하위 분할을 생성하는데 사용될 수 있고, 하나 이상의 막 층에 관련하여 사용될 수 있다. 상이한 두께 또는 유전 상수를 가지는 2개 이상의 구성되고 격리하는 컬러 필터층이 표시 전극에서 존재할 수 있어, 표시 전극의 뷰잉 면에서 국부적인 전계를 수정한다. 이들 층은 도시된 것과 같은 표시 전극의 상부에 존재할 수 있어 고르지 않은 표면을 생성한다. 대안적인 일 실시예에서, 국부 전계 수정이 표시 전극의 상부에 증착되어 있는 평면화 및 격리 막에 의해 도입될 수 있고, 도 6에 도시된 평면화 막(621), 실질적으로 평평한 유체 경계면에서 표면 영역을 만들기 위한 두께를 지닌 들러붙음 방지층과 같은 컬러 필터 막 또는 평면화 막에 의해 커버된다. 표시 전극 및/또는 컬러 필터의 상부에 추가 막들을 증착시키는 것에 대한 대안예로서, TFT와 저장 커패시터 레벨에서 현재 제작 방법으로 사용된 것과 같이, 막들을 표시 전극 아래에 구성함으로써, 표시 전극에서의 지형도 작성이 도입될 수 있다는 것을 주목하라.
도 10a와 도 10b는 RGB 필터를 이용하는 채색된 디스플레이 디바이스에 적용된 본 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다. 픽셀(1001)은 구동 전극(1003)을 포함하고, 그 위에 섹션(1013, 1015, 1017)을 가지는 컬러 필터가 위치한다. 도 10에서, 컬러 필터는 RGB 필터로서, 좌측 섹션(1013)은 적색(R)이고, 중앙 섹션(1015)은 녹색(G)이며, 우측 섹션(1017)은 청색(B)이다. 제 1 막 층(1007)은 컬러 필터 위에 위치하고, 필터(1005)의 중앙부(1015) 위에 절단부(1009)가 있다. 제 2 막 층(1011)은 제 1 막 층(1007) 상부에 위치(예컨대, 에칭, 증착 등)하지만, 제 2 막 층(1011)은 그것이 필터(1005)의 우측 섹션(1017)만을 커버하도록 형성된다{예컨대, 절단(cut)}.
도 10a와 도 10b에 도시된 것과 같이, 전압을 픽셀에 인가하게 되면, 중앙 절단부(1009)가 선택적 수집 영역의 역할을 한다. RGB 층들이 모두 커버되어 있지 않은 처음 상태로부터, 전압을 인가함으로써, 픽셀(1001) 컬러 외관이 백색으로부터, 필터(1005)의 좌측 섹션(1013)(적색)과 우측 섹션(1017)(청색)이 결합된 것을 나타내는 자홍색(magenta)으로 변한다. 전압을 유지하거나 증가시키게 되면, 이 경우 필터(1005)의 좌측 섹션(1013)에 있는 제 1 막 층(1007) 위의 영역인, 다음으로 선호된 영역이 커버되고, 픽셀(1001) 컬러 외관이 청색으로 바뀌어, 필터의 좌측 섹션(1017)(청색)만을 나타낸다. 이 단계에서, 전압이 유지되거나 더 증가하게 되면, 세번째로 선호된 영역이 커버되고, 이 영역은 제 2 막 층(1011) 위의 영역이고, 픽셀(1001)은 이제 흑색으로 바뀌게 된다. 구동 전압의 극성이 이제 반전된다면, 입자는 먼저 가장 선호되는 영역, 즉 이 경우에는 중앙 절단부(1009)로부터 제거된다. 픽셀(1001) 컬러 외관은 필터(1005)의 좌측 섹션(1017)(청색)과 중앙 섹션(1015)(녹색)이 결합된 것을 나타내는 청록색(cyan)으로 바뀌게 된다.
도 10a와 도 10b에서의 픽셀(1001)은 또한 모든 영역이 입자에 의해 커버되는 흑색 상태에서 시작할 수 있다. 전압의 극성이 반전되면, 중앙 절단부(1009)가 먼저 깨끗해지고, 픽셀(1001)의 외관이 녹색으로 바뀐다. 반전된 전압을 유지하거나 증가시키게 되면, 필터(1005)의 좌측 섹션(1013) 위의 제 1 막 층(1001) 위의 영역인 다음 선호 영역이 깨끗해지고, 픽셀(1001) 외관이 필터(1005)의 중앙 섹션(1015)(녹색)과 좌측 섹션(1013)(적색) 사이의 결합물을 나타내는 황색으로 바뀌게 된다. 이 단계에서, 반전된 전압이 유지되거나 증가되면, 모든 영역이 깨끗해지고, 픽셀(1001)의 외관이 백색으로 바뀌게 된다. 반전된 전압이 양의 전압이 되도록 바뀌게 되면, 이 경우 중앙 절단부(1009)인 다음 선호 영역이 먼저 채워지게 되고, 픽셀(1001) 컬러가 필터(1005)의 커버되지 않은 좌측 섹션(1013)(적색)을 나타내는 적색으로 바뀌게 된다.
도 10a와 도 10b에 전개된 것과 같은 실시예는 또한 CMY 필터를 포함하는 시스템과 이용될 수 있다. 도 11은 CMY 필터를 포함하는 그러한 시스템을 도시한다. CMY 필터가 모두 커버되지 않는 처음 상태에서 시작해서 전압이 인가되면, 픽셀(1001)의 외관색이 백색에서 녹색으로 바뀐다. 전압을 유지 또는 더 증가시키게 되면 픽셀의 외관색이 황색으로 바뀐다. 이 단계에서, 전압을 증가시킴으로써 이제 픽셀이 흑색으로 된다. 전압을 반전시킴으로써 필터 영역은 이제 위에서 논의된 이전 RGB 픽셀과 유사하게 선택적으로 커버되지 않게 될 수 있다.
대안적인 일 실시예에서, 채색된 디스플레이 디바이스에서는 균일하게 분포하는 대전된 입자가, 디스플레이 디바이스를 처리하는 동안 구동 전극의 지형도 작성에 수정을 가함으로써 발생할 수 있다. 지형학적으로 수정된 구동 전극은 그 픽셀에서의 컬러 필터 아래에 위치할 수 있다. 처리하는 동안, 상이한 두께의 막 층들이 구동 전극을 한정하기 전에 지형도 작성의 도입을 위해 사용될 수 있다. TFT와 저장 커패시터 레벨에서 구동 전극에 지형도 작성을 도입하는 것은 추가 처리를 회피한다. 구동 전극은 여전히 막 층 또는 컬러 필터에 의해 평면화될 수 있다.
본 디바이스가 대전된 입자의 분포에 있어서 좀더 균일한 성질을 생성하기 위해 전계 라인 분포를 조종하기 때문에, 디스플레이 디바이스에서 픽셀-대-픽셀(pixel-to-pixel) 크로스토크(cross talk)가 감소된다. 본 디바이스는 공통 전극을 에워싸는(예컨대, 둘러싸는) 것을 이용하는 디스플레이 디바이스뿐만 아니라, 에워싸는 공통 전극과 같은 것을 이용하지 않는 디바이스에서도 사용하기에 적합하다.
첨부 도면을 참조하여 본 시스템의 실시예를 설명하였지만, 본 시스템을 그러한 정밀한 실시예에 국한되지 않고, 첨부된 청구항에서 한정된 것과 같은 범주 또는 취지로부터 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 예컨대, 구조를 수정하는 것이 일반적으로 연속적인 구조로서 논의되는데 반해, 이들 구조는 본 시스템으로부터 벗어나지 않으면서 분할(partition), 하위 분할(sub-partition), 및/또는 서브-픽셀의 형태로 바로 수정될 수 있다. 이들 수정된 구조는, 특히 픽셀 내에서의 컬러 혼합을 개선하는데 사용될 수 있다. 또한, 입자들이 예시적으로 채색되거나 반사성인 것으로 논의되었지만, 당업자라면 바로 알 수 있듯이 채색된 반사성의 상이하게 채색된 백색 및/또는 흑색 입자들의 임의의 결합물이 또한 적합하게 이용될 수 있어, 예컨대 상이한 일반적인 타입의 입자들이 선택적으로 동원될 수 있도록, 상이한 전하 특성을 가지는 상이한 일반적인 타입의 입자들(예컨대, 상이한 컬러의)이 선택된다.
또한, 본 시스템의 실시예의 위 설명에서는, 본 시스템의 일부를 형성하는 첨부 도면에 대한 참조가 이루어지고, 이 첨부 도면에서는 본 시스템이 실시될 수 있는 특정 실시예가 예시되어 있다. 이들 실시예는 당업자가 본 개시된 시스템을 실시할 수 있게 충분히 상세히 설명되고, 다른 실시예가 이용될 수 있으며, 본 시스템의 취지와 범주를 벗어나지 않으면서 구조 및 논리적 변경이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 예컨대, 당업자라면 바로 알게 되듯이, 본 명세서에서 논의된 촉진 구조물은, 분명히 본 시스템의 취지 또는 범주로부터 벗어나지 않으면서, 예컨대 본 명세서에서 논의된 것과 같은 계단식 입자 분포 층과 협력하여 이용될 수 있다. 이들 결합물과 다른 명백한 결합물은 분명히 본 시스템의 범주와 취지 내에 있다. 그러므로 본 설명은 제한적인 의미로 취해져서는 안 되고, 본 시스템의 범주 는 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.
첨부된 청구항을 해석하는 데 있어서,
a) "포함하는" 이라는 단어는 주어진 청구항에서 열거된 것 외의 다른 요소 또는 행동의 존재를 배제하지 않는다;
b) 요소 앞에 오는 단수 표현은 복수의 그러한 요소의 존재를 배제하지 않는다;
c) 청구항에서의 임의의 참조 부호(sign)는 그것들의 범주를 제한하지 않는다;
d) 여러 개의 "수단(means)"은 동일한 아이템(item) 또는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현된 구조 또는 기능으로 나타내어질 수 있다;
e) 임의의 개시된 요소는 하드웨어 부분(예컨대, 분리되고 통합된 전자 회로를 포함하는), 소프트웨어 부분(예컨대, 컴퓨터 프로그래밍), 및 이들의 임의의 결합물의 절충안일 수 있다;
f) 하드웨어 부분은 아날로그 부분과 디지털 부분 중 하나 또는 둘 다의 절충안일 수 있다;
g) 임의의 개시된 디바이스 또는 그것의 부분은 달리 특별히 언급되지 않는 한, 함께 결합되거나 추가 부분으로 분리될 수 있다;
h) 특별히 표시되지 않는 한 행동 또는 단계의 어떠한 특정 시퀀스도 요구되는 것으로 의도되지 않는다
라는 점이 이해되어야 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 전기영동 디스플레이, 특히 개선된 스위칭 특성이 있는 평면 내 전기영동 디스플레이 분야에 이용 가능하다.

Claims (28)

  1. 픽셀로서,
    서로 마주보게 배치된 상부 기판과 베이스 캐리어(205, 605),
    분산된 전기영동 입자를 구비하고, 상기 상부 기판과 베이스 캐리어 사이에 존재하는 유전성 유체(dielectric fluid),
    상기 유전성 유체의 전부 또는 일부 주위에 배치된 둘러싸는 전극, 및
    상기 픽셀에 위치한 촉진 구조물(facilitating structure)을 포함하고,
    상기 촉진 구조물은 상기 둘러싸는 전극과 연관된 전계를 수정하도록 구성되는, 픽셀.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 촉진 구조물은 전도성이고, 상기 둘러싸는 전극에 대해 전기적으로 플로팅(floating) 상태가 되도록 구성되는, 픽셀.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 촉진 구조물은 상기 둘러싸는 전극의 내부 표면을 따라 위치하고, 구부러진 내부 표면을 가지도록 구성되는, 픽셀.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 픽셀과 인접 픽셀 사이의 상부 기판 또는 베이스 캐리어의 적어도 하나 위에 배치되고, 상기 픽셀과 인접 픽셀 사이의 전기영동 입자의 이동을 방지하도록 구성되는 벽을 더 포함하는, 픽셀.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 둘러싸는 전극은 상기 벽에 근접하게 배치되고, 상기 벽의 내부 표면에 실질적으로 평행하게 연장하는, 픽셀.
  6. 픽셀로서,
    서로 마주보게 배치된 상부 기판과 베이스 캐리어,
    상기 상부 기판과 베이스 캐리어 사이의 간극(gap)에 채워진 분산된 전기영동 입자를 구비하는 유전성 유체,
    인접 픽셀 사이의 상부 기판과 베이스 캐리어 중 적어도 하나 위에 배치되고, 상기 인접 픽셀 사이의 전기영동 입자의 이동을 방지하도록 구성되는 벽,
    상기 벽에 근접하게 배치되고, 상기 벽의 내부 표면에 실질적으로 평행하게 연장하는 둘러싸는 전극, 및
    상기 둘러싸는 전극의 내부 표면을 따라 위치하고, 구부러진 내부 표면을 가지도록 구성되는 촉진 구조물로서, 전극에 대해 전기적으로 플로팅 상태가 되도록 구성되는 촉진 구조물을 포함하는, 픽셀.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 촉진 구조물은 상기 둘러싸는 전극의 내부 표면을 따라 불연속적인, 픽셀.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 촉진 구조물은 상기 둘러싸는 전극의 내부 표면을 따 라 연속적인, 픽셀.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 촉진 구조물의 외부면은 상기 둘러싸는 전극의 내부 표면에 실질적으로 평행한, 픽셀.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 벽의 외부면은 적어도 3개의 면을 가지는 폐쇄된 기하학적 모양으로 구성되는, 픽셀.
  11. 제 6항에 있어서, 상기 베이스 캐리어에 근접하게 배치되고 상기 베이스 캐리어의 내부 표면에 실질적으로 평행하게 연장하는 구동 전극을 포함하는, 픽셀.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 촉진 구조물은 실질적으로 상기 구동 전극 위에 중심이 있는, 픽셀.
  13. 제 6항에 있어서, 상기 촉진 구조물은 투명, 반투명 또는 채색된 물질 중 하나로 구성되는, 픽셀.
  14. 제 6항에 있어서, 상기 촉진 구조물은
    상기 구동 전극의 한 부분에 구성된 개구(opening)와,
    상기 구동 전극 아래에 위치한 제 2 촉진 구조물을 더 포함하는
    제 1 촉진 구조물인, 픽셀.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 개구는 상기 구동 전극의 중심 부분에 있는, 픽셀.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 구동 전극 위에 위치한 평면화 층을 포함하고, 상기 평면화 층은 상기 평면화 층과 구동 전극 사이로부터 유전성 유체를 배제하도록 구성되며, 상기 구동 전극과 유전성 유체 사이에 증가하는 간극을 만들도록 구성되는, 픽셀.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 평면화 층은 경사면(slope), 피라미드, 동굴(cavern) 또는 상기 유전성 유체를 향하는 절단부(cutout) 표면 중 하나를 형성하도록 구성되는, 픽셀.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 구동 전극과 베이스 캐리어는, 상기 평면화 층이 실질적으로 평평한 상기 유전성 유체와 접촉하는 표면 영역을 만들도록 구성되는, 픽셀.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 평면화 층은 제 1 평면화 층으로, 상기 픽셀은 상기 제 1 평면화 층 위에 증착되고, 실질적으로 평평한 상기 유전성 유체와 접촉하는 표면 영역을 만들도록 구성된 제 2 평면화 층을 포함하는, 픽셀.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 제 2 평면화 층은 들러붙음 방지(anti-sticking) 층으로서 구성되는, 픽셀.
  21. 제 16항에 있어서, 상기 평면화 층은 제 1 평면화 층이고, 상기 픽셀은 상기 구동 전극 사이에 베이스 캐리어 위에 증착된 제 2 평면화 층을 포함하며, 상기 제 2 평면화 층은 실질적으로 평평한 상기 유전성 유체와 접촉하는 제 1 평면화 층의 표면 영역을 만들도록 구성되는, 픽셀.
  22. 제 16항에 있어서, 상기 평면화 층은 투명한 물질로 구성되고, 상기 픽셀은 채색된 필터를 포함하는, 픽셀.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 채색된 필터는 상기 평면화 층 아래에 위치하는, 픽셀.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 채색된 필터는 RGB 컬러 시스템, CMY 컬러 시스템 또는 RGB와 CMY 컬러 시스템이 결합된 것 중 하나로 채색되도록 구성된 복수의 채색된 필터 중 하나인, 픽셀.
  25. 디스플레이를 형성하는 방법으로서,
    서로 마주보게 배치된 상부 기판과 베이스 캐리어를 형성하는 단계,
    상기 상부 기판과 베이스 캐리어 사이의 간극 내로, 분산된 전기영동 입자를 구비한 유전성 유체를 채우는 단계,
    인접 픽셀 사이의 상부 기판과 베이스 캐리어 중 적어도 하나 위에 위치하여 상기 인접 픽셀 사이의 전기영동 입자의 이동을 방지하는 벽을 형성하는 단계,
    상기 벽에 근접하고 상기 벽의 내부 표면에 실질적으로 평행하게 연장하는 둘러싸는 전극의 위치를 정하는 단계, 및
    상기 둘러싸는 전극에 대해 전기적으로 플로팅 상태인 구부러진 내부 표면을 제공하기 위해, 상기 둘러싸는 전극의 내부 표면을 따라 촉진 구조물의 위치를 정하는 단계를 포함하는, 디스플레이를 형성하는 방법.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 베이스 캐리어 근접에서 상기 베이스 캐리어의 내부 표면에 실질적으로 평행하게 연장하는 구동 전극을 배치하는 단계와,
    평면화 전극과 구동 전극 사이로부터 유전성 유체를 배제하고, 상기 구동 전극과 유전성 유체 사이에서 증가하는 간극을 만들도록, 상기 구동 전극 위에 평면화 층의 위치를 정하는 단계를
    포함하는, 디스플레이를 형성하는 방법.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 픽셀은 컬러 필터를 포함하는, 디스플레이를 형성하는 방법.
  28. 제 26항에 있어서, 경사면, 피라미드, 동굴 또는 상기 유전성 유체를 향하는 절단부 표면 중 하나로서 평면화 층을 형성하는 단계를 포함하는, 디스플레이를 형성하는 방법.
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