KR20080110600A - 내부 전반사 조절된 반사형 이미지 디스플레이들에서의 이온성 전기 영동 - Google Patents

내부 전반사 조절된 반사형 이미지 디스플레이들에서의 이온성 전기 영동 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 반사형 디스플레이는 복수의 투명 헤미-비드들(60)을 가지며, 각각의 헤미-비드(60)는 비-반사 영역(82)을 둘러싸는 반사 영역(80)을 가진다. 광을 흡수하며, 정전기적으로 대전된 이온들은 상기 헤미-비드들에 인접하여 유지되는 전기 영동 매질(20)에서 용해된다. 상기 매질을 가로질러 인가되는 전압은 많은 이온들을 상기 이온들이 광을 흡수하는 상기 헤미-비드들에 인접한 소멸 파 영역으로 이동시키고, 상기 반사 영역들에서 내부 전반사(TIR)을 감쇄시킨다. 상기 소멸 파 영역에 있는 이온들은 또한 내부 전반사되지 않고 그렇지 않다면 상기 비-반사 영역들을 지나 통과하는 광을 흡수한다. 상기 매질을 가로질러 인가되는 반대 전압은 많은 이온들을 상기 헤미-비드들 밖으로 이동시켜, 광이 상기 반사 영역들에서 내부 전반사되도록 한다. 상기 디스플레이의 휘도는 상기 비-반사 영역들을 지나 후면 전극으로 통과하는 광을 상기 헤미-비드들을 지나 재 반사하기 위해 반사 영역들(108; 110, 112)을 가지는 후면 전극(48)을 제공함에 의해 향상될 수 있다.

Description

내부 전반사 조절된 반사형 이미지 디스플레이들에서의 이온성 전기 영동{IONIC ELECTROPHORESIS IN TIR-MODULATED REFLECTIVE IMAGE DISPLAYS}
본 출원은 2006년 4월 19일에 출원된 미국 가출원 번호 607745,106에 기초한 우선권을 주장한다.
본 명세서는 미국 특허 번호 5,999,307; 6,064,784; 6,215,920; 6,865,011; 6,885,496 및 6,891,658에 기재된 형태의 넓은 시야각의 반사형 이미지 디스플레이 장치에 있어 높은 휘도를 얻는 것에 관한 것으로, 그 전문은 참조로서 여기에 도입된다.
도 1A 은 미국 특허 제 6,885,496 및 6,891,658에 설명된 형태의 종래 기술의 반사형(즉, 전면광(Front-lit))의 전기 영동적으로 감쇄되어 내부 전반사(total internal reflection:TIR) 제어된 디스플레이(10)의 일부분을 보여준다. 디스플레이(10)는 관찰자(viewer)(V)가 시선 방향들(Y)의 각도 범위를 통하여 관찰하는 평평한 외부 관찰 표면(17)을 포함하는 고 굴절률을 가지는(예를 들어, η2 > ~ 1.75) 중합(polymeric) 물질(16)의 내부 표면에 많은 다수의 고 굴절률을 가지는(예를 들어, η1 > ~ 1.90) 투명 구형 또는 대체로 둥근 구형의 비드들(beads)(14)을 부분적으로 삽입함으로써 형성된 투명 외부 시트(12)를 포함한다. "내부" 및 " 외부" 방향들은 양방향 화살표(Z)에 의해 표시된다. 비드들(14)은 서로 밀접하게 패킹되어 비드들(14) 중 하나의 직경과 거의 동일한 두께를 가지는 내부로 돌출하는 단일층(18)을 형성한다. 이상적으로는, 비드들(14) 각각은 그 하나의 비드에바로 인접한 비드들 모두와 접촉한다. 최소 격자간 간격(이상적으로는, 간격이 없는)은 인접한 비드들 사이에 존재한다.
전기 영동 매질(electrophoresis medium)(20)은 하부 시트(24)에 의해 정의된 저장부(reservoir, 22) 내에서의 매질(20)의 봉쇄(containment)에 의해 물질(16)로부터 내부로 돌출한 비드들(14)의 부분들에 인접하도록 유지된다. 3M, St. Paul, MN으로부터 이용할 수 있는 플루어리너트(Fluorinert™) 과불화 탄화수소 액체(η3 ~ 1.27)와 같은 불활성, 저 굴절률의(즉, 약 1.35 이하), 저 점성이며, 전기적으로 절연성을 가지는 액체가 적합한 전기 영동 매질(20)이다. 다른 액체들, 또는 물 또한 전기 영동 매질(20)로서 사용될 수 있다. 따라서, 비드:액체 내부 전반사 경계면(bead:liquid TIR interface)이 형성된다. 매질(20)는 안료들(pigments), 착색된(dyed) 또는 그렇지 않다면 산란/흡수성 실리카(silica) 또는 라텍스(latex) 입자들 등과 같은 광 산란 및/또는 흡수성 입자들(26)의 정밀하게 분산된 부유물(suspension)을 함유한다. 시트(24)의 광학적 특성들은 상대적으로 중요하지 않으며: 시트(24)는 단지 전기 영동 매질(20) 및 입자들(26)의 봉쇄를 위한 저장부를 형성하고, 후면 전극(48)을 위한 지지 역할을 할 필요가 있다.
잘 알려진 바와 같이, 다른 굴절률들을 가진 두 매질 사이의 내부 전반사 경 계면(TIR interface)은 임계각(θc)에 의해 특징지어진다. 임계각(θc)보다 더 적은 각으로 상기 경계면 상에 입사하는 광선들은 상기 경계면을 통과하여 전달된다. 임계각(θc) 보다 더 큰 각으로 상기 경계면에 입사하는 광선들은 상기 경계면에서 내부 전반사된다. 내부 전반사가 발생되는 각도들의 큰 범위를 제공하기 위해, 상기 내부 전반사 경계면에서 적은 임계각이 바람직하다.
전기 영동 활동(electrophoretic activity)이 없는 경우, 도 1A에서 파선(dashed lines)(28)의 오른쪽에 도시된 바와 같이, 시트(12) 및 비드들(14)을 통과하는 광선들의 상당한 부분이 비드들(14)의 내측에서 내부 전반사된다. 예를 들어, 입사 광선들(30, 32)은 물질(16) 및 비드들(14)을 통해서 굴절된다. 상기 광선들은 광선(30)의 경우 지점들(34, 36)에서 나타난 것과 같이; 그리고 광선(32)의 경우 지점들(38, 40)에서 나타난 것과 같이, 상기 비드:액체 내부 전반사 경계면(liquid TIR interface)에서 2 번 내지 그 이상 내부 전반사된다. 상기 내부로 전반사되는 광선들은 비드들(14) 및 물질(16)을 통해 다시 굴절되어 각각의 광선들(42, 44)로 나타나며, 각각의 반사 영역 또는 픽셀에서 "백색"으로 출현하게 된다.
전압은, 예를 들어, 비드들(14)의 내부로 돌출하는 표면 영역 및 시트(24)의 외부 표면으로의 기상 증착(vapour-deposition)에 의해 적용될 수 있는 전극들(46, 48)(파선들로 표시됨)을 통해 매질(20)을 가로질러 인가될 수 있다. 전극(46)은 투명하며 실질적으로 얇아서 상기 비드:액체 내부 전반사 경계면에서 광선들과의 그 것의 간섭을 최소화한다. 후면 전극(48)은 투명할 필요는 없다. 만일, 전기 영동 매질(20)이 전원(50)을 동작시킴에 의해 활성화되어 파선(28)의 왼쪽에 보여지는 것과 같이 전극들(46, 48) 사이에 전압을 인가하면, 부유 입자들(suspended particles)(26)은 표면 감쇠파(evanescent wave)가 상대적으로 강한 영역(즉, 내부로 돌출한 비드들(14)의 내측 면들의 0.25 미크론 이내, 또는 더 밀접한) 내부로 전기 영동적으로 이동된다. 전술한 바와 같이 전기 영동적으로 이동될 때, 입자들(26)은 광을 분산하거나 또는 흡수하며, 따라서 비드:액체 내부 전반사 경계면에서 효과적인 굴절률의 가상적인 그리고 가능한 현실적 구성 요소를 변경함으로써 내부 전반사를 저해하거나 변화시킨다. 이는 56, 58에서 각각 표시된 것처럼, 그들이 비드:액체 내부 전반사 경계면에서 상기 얇은(~0.5μm) 감쇠파 영역 내부로 입자들(26)을 비춤으로써 분산 및/또는 흡수된 광선들(52, 54)에 의해 나타나며, 따라서 각각의 내부 전반사 저해된 비-반사 흡수(TIR-frustrated non-reflective absorption) 영역 또는 픽셀에서 "암색(dark)"으로 출현하게 된다. 비드:액체 내부 전반사 경계면의 내부 전반사 성능을 회복시키고 각각의 "암색" 비-반사 흡수 영역 또는 픽셀을 "백색(white)" 반사 영역 또는 픽셀로 변환하기 위하여, 전원(50)을 적절히 동작시킴에 의해, 입자들(26)은 상기 얇은 감쇠파 영역 외부로 단지 이동될 필요가 있다.
상술한 바와 같이, 외부 시트(12)의 순 광학 특성들(net optical characteristics)은 전극들(46, 48)을 통해 매질(20)를 가로질러 인가되는 전압을 제어함으로써 조절될 수 있다. 상기 전극들은 시트(12)의 분리된 영역들 또는 픽셀 들을 가로질러 매질(20)의 전기 영동적 활성을 제어기 위해 분리될 수 있으며, 그에 따라 이미지를 형성한다.
도 2는, 확대된 단면도에서, 구형 비드들(14) 중 하나의 내부 반구형(hemispherical) 또는 "헤미-비드(hemi-bead)"부(60)를 확대한 단면도이다. 헤미-비드(60)는 표준 반경 r=1 및 굴절률 η1 을 가진다. 헤미-비드(60)의 중심 C로부터 방사상 거리 a에서 헤미-비드(60) 상에 수직으로 입사한(물질(16)을 통하여) 관선(62)은 방사상 축(66)에 관련된 각 θ1로 헤미-비드(60)의 내측 면과 만난다. 이러한 이론적으로 완벽한 검토를 위하여, 물질(16)은 헤미-비드(60)(즉,η1 =η2 )와 동일한 굴절률을 가지며, 따라서 광선(62)은 굴절 없이 물질(16)로부터 헤미-비드(60) 내부로 통과한다. 광선(62)은 방사상 축(66)에 관련된 각 θ2 각의 광선(64)으로서 헤미-비드(60)의 내측 면에서 굴절되고 전기 영동적 매질(20) 내부로 통과한다.
입사 광선(68)은 헤미-비드(60)의 중심(C)으로부터 ac=η3/η1의 거리에서 헤미-비드(60) 상에 수직하게 입사하는 것으로 간주된다. 내부 전반사가 발생하기 위한 최소 요구 각, 즉 임계각 θc로(방사상 축(70)과 관련) 입사 광선(68)은 헤미-비드(60)의 내측 면과 만난다. 따라서, 광선(68)은 임계각 θc로 헤미-비드(60)의 내측 면과 다시 만나는 광선(72)과 같이 전체적으로 내부로 반사된다. 광선(72)은 임계각 θc로 헤미-비드(60)의 내측 면과 다시 만나는 광선(74)과 같이 전체적으로 내부로 반사된다. 광선(74)은 비드(14)의 상기 삽입된 부분 및 물질(16) 내부로 헤 비-비드(60)를 수직하게 지나는 광선(76)과 같이 전체적으로 내부로 반사된다. 그에 따라 광선(68)은 광선(76)과 같이 입사 광선(68)의 그것과 대체로 반대 방향으로 반사된다.
헤미-비드(60)의 중심(C)으로부터 거리들(a≥ac)을 가지고 헤미-비드(60) 상에 입사되는 모든 광선들은 상기 광원을 향해 반사(그러나 정확하게 역-반사되는 것(retro-reflected)은 아님)되며, 이것은 광원이 관찰자 위에 있으며 약간 뒤에 있을 때, 상기 반사가 향상된다는 것을 의미하고, 상기 반사된 광은 반사형 디스플레이 장치들에서 요구되는 백색 출현을 제공하는 확산 특성을 가짐을 의미한다. 도 3A, 3B 및 3C는 세 가지의 헤미-비드(60)의 반사 모드들을 나타낸다. 이들 및 다른 모드들이 공존하나, 각 모드를 분리하여 설명하는 것이 유용하다.
도 3A에서, 거리 ac＜a≤a1 의 범위 내에서 입사하는 광선들은 2회의 내부 전반사(2-TIR 모드) 되고, 상기 반사된 광선들은 상기 입사 광선들의 방향의 반대 방향에 집중된 비교적 넓은 원호 Φ1 내에서 발산한다. 도 3B에서, 거리 a1＜a≤a2의 범위 내에서 입사하는 광선들은 3회 내부 전반사(3-TIR 모드) 되고, 상기 반사된 광선들은 상기 입사 광선들의 방향의 반대 방향에 집중된 보다 좁은 원호 Φ2＜Φ1 내에서 발산한다. 도 3C에서, 거리 a2＜a≤a3의 범위 내에서 입사하는 광선들은 4회 내부 전반사(4-TIR 모드) 되고, 상기 반사된 광선들은 상기 입사 광선의 방향의 반대 방향에 또한 집중된 매우 좁은 원호 Φ3＜Φ2 내에서 발산한다. 그에 따라 헤미- 비드(60)는 "세미-역-반사성(semi-retro-reflective)", 즉 부분적으로 확산 반사 특성을 가지며, 이는 디스플레이(10)가 종이의 그것과 유사한 확산 현상을 가지도록 한다.
주된 조명 원(source of illumination)이 관찰자(V) 뒤에 있고, 적은 각 범위 이내일 때, 디스플레이(10)는 상대적으로 높은 겉보기 휘도(apparent brightness)를 가지며, 종이의 그것과 견줄만하다. 이것은 도 1B에서 나타나며, 도 1B는 관찰자(V)가 디스플레이(10)를 볼 수 있은 범위 이상의 넓은 각 범위 α를 나타내며, 각 β는 관찰자(V)의 위치에 관련된 조명 원(S)의 각 편차이다.
디스플레이(10)의 높은 겉보기 휘도는 상기 각 β가 너무 크지 않는 한 유지된다. 일반적인 입사에서, 헤미-비드(60)의 반사율 R(즉, 내부 전반사에 의해 반사하는 헤미-비드(60) 상에 입사하는 광선들의 부분)은 수학식 1에 의해 주어진다:
Figure 112008068656171-PCT00001
여기서, η1은 헤미-비드(60)의 굴절률이고, η3은 내부 전반사가 발생한 헤미-비드(60)의 표면에 인접한 상기 매질의 굴절률이다. 따라서, 헤미-비드(60)가 폴리카보나이트(polycarbonate)(η1 ~ 1.59)와 같은 낮은 굴절률을 가진 물질로 형성되고, 인접한 매질이 플루어리너트(η3 ~ 1.27)인 경우, 약 36%의 반사율(R)이 얻어진다. 이에 반해, 헤미-비드(60)가 높은 굴절률을 가진 나노-복합 물질(nano- composite material)(η1 ~ 1.92)로 형성된다면, 약 56%의 반사율(R)이 얻어진다. 조명 원(S)(도 1B 참조)이 관찰자(V)의 머리 뒤에 위치할 때, 디스플레이(10)의 겉보기 휘도는 상술한 세미-역-반사(semi-retro-reflective) 특성에 의해 더욱 향상된다.
도 4A 내지 4G에 도시된 바와 같이, 헤미-비드(60)의 반사율은 입사 각들의 넓은 범위에 걸쳐 유지되며, 그에 따라 디스플레이(10)의 넓은 시야 각 특성 및 겉보기 휘도를 향상시킨다. 예를 들어, 도 4A는 수직 입사-즉, 상기 수직으로부터 0도 기울어진 입사각으로부터 보여지는 헤미-비드(60)를 나타낸다. 이 경우, 헤미-비드(60)의 a≥ac인 부분(80)은 환형(annulus)으로 보인다. 상기 환형은 상술한 것처럼 이것이 내부 전반사에 의해 입사 광선들을 반사하는 헤미-비드(60)의 영역이라는 사실에 대응하여 흰색으로 묘사된다. 상기 환형은 이것이 입사 광선들이 흡수되고 내부 전반사 되지 않는 헤미-비드(60)의 비-반사 영역이라는 사실에 대응하여 검은색으로 묘사된 원형 영역(82)을 둘러싼다. 도 4B 내지 4G는 수직으로부터 각각 15도, 30도, 45도, 60도, 75도 및 90도 기울어진 입사각으로부터 보여지는 헤미-비드(60)를 각각 나타낸다. 도 4B 내지 4G와 도 4A를 비교하면, a≥ac인 헤미-비드(60)의 반사부(80)의 관찰된 영역이 상기 입사각이 증가함에 따라 단지 점진적으로 감소함을 보여준다. 거의 빗나가는 입사 각들에서 조차(예를 들어, 도 4F), 관찰자는 반사부(80)의 많은 부분까지 볼 수 있을 것이며, 그에 따라 높은 겉보기 휘도가 유지되면서 넓은 시야 각 범위를 가지는 디스플레이(10)를 제공할 수 있다.
디스플레이(10)는 한동안 바람직하지 않은 입자들(26)의 밀집을 나타낼 수 있다. 보다 상세하게는, 입자들(26)은 전기 영동 매질(20) 내에서 느슨한 덩어리들(loose agglomerates)을 형성하고, 또한 전기 영동 매질(20)의 상기 둘러싸는 영역들은 비교적 적은 부유 입자들(26)을 함유하는 경향이 있다.
그러한 흡수성 입자들(26)의 밀집은 디스플레이(10)의 화질 및 전체 성능의 장기적인 저하를 일으킬 수 있다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 입자들(26)을 가지지 않는 디스플레이(10)에서는 전기 영동적으로 내부 전반사를 방해할 수 있으며, 그에 따라 입자 응집(agglomeration)에 의해 발생하는 단점에 대한 디스플레이(10)의 민감도를 감소시킨다.
종래의 전술한 예들 및 그들과 관련된 한계들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 종래의 다른 한계들은 명세를 읽고 도면을 연구한 당업자에게는 명백해질 것이다.
바람직한 실시예들은 도면들의 참조 번호로 도시된다. 여기에 개시된 실시예들 및 번호들은 한정적인 관점보다는 설명적인 관점에서 고려될 것이다.
도 1A는 전기 영동적으로 감쇄되거나 또는 조절된 종래 기술의 반사형 이미지 디스플레이의 일부분에 대한 크게 확대된, 그러나 축척되지 않은, 분해 단면도이다.
도 1B는 도 1A의 디스플레이의 넓은 각의 시야 범위(α) 및 조명 원의 각 범위(β)를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 도 1A의 장치의 구형 비드들 중 하나의 반구("헤미-비드(hemi-bead))부의 크게 확대된 단면 측의 정면도이다.
도 3A, 3B 및 3C는 입사 광선들이 2번, 3번 및 4번 각각 내부 전반사되는 비축(off-axis) 거리를 증가시킬 때 도 2의 헤미-비드 상에 수직으로 입사하는 광선들의 세미-역-반사(semi-retro-reflection)을 나타낸다.
도 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F 및 4G는 수직으로부터 각각 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75° 및 90° 기울어진 시야 각들로부터 보여지는 도 2의 헤미-비드를 나타낸다.
도 5A 및 도 5B는 광을 흡수하며 및 전기 영동적으로 대전된 이온들을 가지는 전기 영동적으로 감쇄된(즉, 조절된) 반사형 이미지 디스플레이의 일부분에 대한 크게 확대된, 그러나 축척되지 않은, 분해된 단면 측의 정면도이다.
도 6은 나노 구조 또는 나노 기공(nanoporous)을 가지는 전기 영동적으로 감쇄된(즉, 조절된) 반사형 이미지 디스플레이의 일부분에 대한 크게 확대된, 그러나 축척되지 않은, 분해된 단면 측의 정면도이다.
도 7은 육방 조밀 격자(hexagonal closest packed, HCP) 구조로 배열된 구형 비드들을 나타내는 도 1의 디스플레이의 일부분에 대한 상단 평면(즉, 수직으로부터 0°기울어진 시야 각으로부터 보여지는)의 단면도이다.
도 8A 및 도 8B는 도 7의 구조를 사용하기 위한 두 대체적인 후면 전극 패턴들에 대한 크게 확대된 스케일의 상단 평면도들이다.
도 9A 및 도 9B는 도 8A의 후면 전극 패턴을 가지고, 광을 흡수하며 전기 영 동적으로 대전된 이온들을 가지는 전기 영동적으로 감쇄된(즉, 조절된) 반사형 이미지 디스플레이의 일부분에 대한 크게 확대된, 그러나 축척되지 않은, 분해된 단면 측의 정면도이다.
이하의 기술을 통해 구체적인 설명들이 당해 기술분야에서 숙련된 자들에게 보다 완벽한 이해를 제공하기 위해서 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명을 불필요하게 모호하게 만드는 것을 방지하기 위하여 잘 알려진 구성요소들은 도시되거나 설명되지 않을 수 있다. 그에 따라, 설명 및 도면들은 한정적인 것이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야한다.
도 5A 및 도 5B에 개략적으로 도시된 바와 같이 미세하게 작은 광을 흡수하며, 염료 분자와 같은 가용성(soluble) 분자들은 물과 같은 불활성, 저굴절률(즉, 약 1.35보다 작은), 낮은 점성 액체 전기 영동 매질(20) 안에서 용해된다. 용해될 때, 상기 분자들은 정전기적으로(electrostatically) 대전된 이온들로 해리된다. 매질(20)은 그에 따라 많은 가벼운 수의 광을 흡수하고, 정전기적으로 대전된 이온들을 포함하며, 적절한 전기 장을 인가함에 의해 상기 이온들은 상기 상술한 비드: 액체 내부 전반사 경계면에서 상기 소멸 파 영역(evanescent wave region)의 내부 또는 외부로 전기 영동적으로 이동될 수 있다.
보다 상세하게는, 용해될 때, 상기 분자들은 적어도 하나의 정전기적으로 양으로(positively) 대전된 이온 종류 및 적어도 하나의 정전기적으로 음으로(negatively) 대전된 이온 종류로 해리되며, 매질(20)이 전체적으로 정전기적으 로 중성의 전하를 갖도록 하기 위해 상기 양 전하들의 수는 상기 음 전하들의 수와 같다. 일반적으로 단지 하나의 이온 종류가 광을 흡수하고- 다른 종류는 상기 용해된 분자의 전체 전하의 균형을 맞추는 역-이온이다. 본 기술 분야에서 숙련된 자들은 분자의 그의 이온성 성분들로의 해리는 상기 성분들의 화학적 성질은 변화하지 않기 때문에 화학적 반응을 포함하지 않는다는 이해할 것이다.
전압원(50)을 동작시켜 전극들(46, 48) 사이에 제1 전압을 인가함에 의해 전기 영동 매질(20)이 활성화될 때, 매질(20)에서 용해된 많은 수의 광 흡수 이온들은 헤미-비드들(60)의 내측들에 대해 인접한 전극(46) 내부로 전기 영동적으로 이동되어 집중된다. 동시에, 매질(20)에서 용해된 광 흡수 이온들은 전기 영동적으로 전극(48)에 인접한 영역(92) 밖으로 이동된다. 상기 영역(92) 밖으로 이동된 이온들은 영역(90) 안으로 이동되지 않고, 매질(20) 내부, 영역들(90, 92) 사이에 남아 있는다.
도 5A는 비-반사 상태(non-relfective state)를 나타내며, 여기서 상기 영역(90)은 상기 헤미-비드들(60)의 내측 표면들을 실질적으로 덮는 충분히 많은 수의 광 흡수 이온들을 포함하는 "집중 영역(concentration region)"이다. 본 기술 분야에서 숙련된 자들은 영역(90)의 두께는 이온들의 타입 및 매질(20)에서의 그들의 농도에 의존하나, 영역(90)은 일반적으로 상기 소멸 파 영역보다 훨씬 얇다는 것을 이해할 것이다. 영역(90)은 결과적으로 상기 소멸 파 영역 내부에 위치하고, 그에 따라 상기 영역(90) 안의 상기 광 흡수 이온들은 상술한 바와 같이 내부 전반사(TIR)를 감쇄 또는 조절함에 의해 반사성의 환형 영역(80) 상에 입사하는 광선 들(예를 들어, 광선 114)을 흡수하며, 그리고 또한 내부 전반사 되지 않고 그렇지 않으면 비드들(14)을 통과할 광선들(예를 들어 광선 116)도 흡수한다. 상기 광을 흡수하며 정전기적으로 대전된 이온들은 완전히 상기 헤미-비드들(60)의 내측 표면들을 덮을 필요는 없으며, 이는 도 2와 관련하여 상기한 바와 같이, 많은 입사 광선들이 여러 번 각 헤미-비드(60)와 상호 작용하여 실제 적용 범위는 허용할 수 있는 레벨의 광 흡수를 발생시킬 것이기 때문이다. 도 5A의 비-반사 상태에서, 영역(92)은 비교적 적은 수의 광을 흡수하며, 정전기적으로 대전된 이온들을 포함하는 "공핍 영역(depletion region)" 이다. 상기 공핍 영역은 상기 비-반사 상태에서 광을 흡수하며, 정전기적으로 대전된 이온들의 원천(source)로서 기능하는 것 이외에는 중요한 광학적 기능을 갖지 않는다.
반사 상태(reflective state)에서- 도 5B에 도시됨- 전압원(50)은 상기 제1 전압과 반대 극성을 가지는 제2 전압을 전극들(46, 48) 사이에 인가하기 위해 동작된다. 결과적으로, 상기 광을 흡수하여, 정전기적으로 대전된 이온들은 전기 영동적으로 영역(90)의 밖으로 이동되며, 상기 영역(90)은 상기 반사 상태에서는 비교적 적은 수의 광 흡수 이온들을 포함하는 공핍 영역이 된다. 동시에, 매질(20)에서 부유된 많은 수의 광 흡수 이온들은 전기 영동적으로 전극(48)에 인접한 영역(92) 안으로 이동되어 집중되고, 상기 영역(92)은 상기 반사 상태에서는 실질적으로 상기 전극(48) 의 외측 표면을 덮을 수 있는 충분히 많은 수의 광 흡수 이온들을 포함하는 집중 영역이 된다. 영역(90) 밖으로 이동되는 광 흡수 이온들은 영역(92) 안으로 이동되지 않고, 매질(20) 내부 영역들(90, 92) 사이에 남는다.
도 5B의 반사 상태에서, 영역(90) 안의 상기 비교적 적은 수의 광 흡수 이온들은 상술한 바와 같이 반사성의 환형 영역(80) 상에 입사하는 광선들(예를 들어, 광선 114)이 내부 전반사(TIR) 되는 것이 가능케 한다. 헤미-비드들(60)을 통과하는 광선들(예를 들어, 광선 116)은 영역(92) 안의 상기 비교적 많은 수의 광 흡수 이온들에 의해 흡수된다.
매질(20)에서 용해되는 상기 분자들의 흡수 단면을 증가시킴에 의해 도 5A의 비-반사 상태에서 내부 전반사 감쇄(TIR frustration)가 증가될 수 있다. 보다 상세하게는 상기 용해된 분자들은 다음의 수학식 2와 관련하여 흡수 단면 Ac를 가지는 정전기적으로 대전된 광 흡수 이온들로 해리된다.
Figure 112008068656171-PCT00002
I0는 길이 x의 경로를 따라 매질(20)을 통과하는 광의 최초 세기(initial intensity)이며, n은 상기 매질안의 광 흡수 이온들의 수 밀도(number density, m-3 단위로)이고, Ac는 m-2 단위로 표현되며, I는 최종 광 세기(resultant intensity)이다. Ac의 어떤 증가(즉, 보다 큰 Ac 특성을 가지는 분자들을 선택함에 의해)는 주어진 경로 길이(x) 및 주어진 이온 수 밀도(n)에 대해 상기 최종 광 세기(I)를 감소시킴은 그에 따라 명백하다. 분자의 흡수 단면은 상기 분자의 크기와 관련되나, 엄 격하게는 그에 의존하지 않는다. 따라서 보다 큰 염료 분자는 대개, 그러나 항상은 아닌, 보다 작은 염료 분자보다 큰 흡수 단면을 가진다. 일례로서, 많은 모노머(monomer) 유닛들과 하나의 전자 전하(electron charge)를 가지는 폴리머 염료(polymer dye) 분자들은 매질(20) 안에서 용해될 수 있다. 각각의 그러한 분자는 10㎚의 길이까지 이를 수 있으며, 10㎚는 실질적으로 상기 소멸 파 영역의 두께(~0.5㎛)보다 작은 것이 알려진다. 상기 분자들이 비교적 작기 때문에, 그들은 빠르고 쉽게 상기 소멸 파 영역 안으로 분산되어 내부 전반사를 감쇄시키며- 이는 반사형 이미지 디스플레이와 같은 어떤 내부 전반사-조절 장치를 위한 유용한 특성이다.
전기 영동 또는 다른 전기화학적 반응들이 전극들(46, 48)의 표면에서 발생하는 것을 방지하는 것은 그러한 반응들이 상기 광 흡수 이온들의 정전기적 대전 특성들을 변화시키고 또한 비가역적인 화학적 변화들을 전극(46, 48)에 일으킬 수 있기 때문에 유익하다. 이는 증착된 산화물 코팅과 같은 절연 물질의 얇은 층(즉, <10㎛)을 가지고 전극들(46, 48)을 코팅하거나, 또는 전기화학적 반응이 발생하지 않도록 충분히 낮은 전압을 전압원(50)이 인가하도록 구성함에 의해 이뤄질 수 있다.
내부 전반사 감쇄(TRI frustration)는 또한 전극들(46, 48)의 유효 표면 영역을 증가시킴에 의해 상기 비-반사 상태에서 증가될 수 있으며; 그것에 의해 그들의 커패시턴스(capacitance)를증가시키고 결과적으로 인가된 전기 장에 대응되어 상기 전극들 사이에 전달되는 전하의 양을 증가시킨다. 이는 도 6에 도시된 바와 같이 "Transparent Conductive Carbon Nanotube Films," Z. Wu et al., Science Vol. 305, No. 5668, pp. 1273- 1276에서 기술된 카본 나노튜브 필름(carbon nanotube film)과 같은 투명하고, 전기 전도성을 가지는 나노-구조 또는 나노-기공(nano-porous) 물질의 얇은(즉, < 250㎚) 층들을 가지고, 또는 여기서 참조로서 도입되는 미국 특허 번호 5,866,204; 6,206,065; 및 6,248,422에서 Robbie 등에 의해 기술된 GLAD(glancing angle deposition) 기술에 의해 제조된 다공성 투명 전도 코팅을 가지고 전극들(46, 48)을 코팅하여 달성될 수 있다.
나노-구조 또는 나노-기공 층들(94, 96)은 동일한 크기의 비-나노-구조 또는 비-나노-기공 층의 그것보다 수백 배 큰 유효 표면 영역을 가져올 수 있다. 상기 나노-구조 또는 나노-기공 층들(94, 96)의 표면 특징들은 광의 파장(~ 500㎚)보다 매우 작은 약 1 내지 100㎚의 정도의 치수들에 의해 특징지어진다. 결과적으로, 나노-구조 또는 나노-기공 층들(94, 96)은 광선들의 내부 전반사를 방해하지 않는다. 나노-구조 또는 나노-기공 층들(94, 96)은 가로질러 전기 전도성을 가지지만(즉, 평평한 외부 시야 표면(17)과 실질적으로 수직한 방향으로), 전극들(46, 48)이 높은 횡측 전기 전도성을 가지기 때문에 그들은 높은 횡측 전기 전도성(즉, 평평한 외부 시야 표면(17)과 실질적으로 수직한 방향으로)을 가질 필요는 없다. 그러나, 나노-구조 또는 나노-기공 층들(94, 96)은 충분한 횡측 전기 전도성을 가지며, 전극들(46, 48)은 요구되지 않는다.
도 1A에 도시된 반구형 비드들(14) 각각의 상기 내측 "헤미-비드" 영역들에 상응하는 반구들의 배열의 반사율 측정은 상기 헤미-비드들의 패킹 효율 계 수(packing efficiency coefficient, f)에 의해 각 헤미-비드의 반사율을 곱함에 의해 얻어질 수 있다. 촘촘히 패킹된 구조의 상기 패킹 효율 계수(f)의 계산은 본 기술 분야에서 숙련된 자들에게 잘 알려진 간단한 기하학(straightforward geometry) 기술들을 응용할 수 있다. 도 7에 도시된 육방 조밀 격자(hexagonal closest packed, HCP) 구조는 비드들(14)이 균일한 크기를 가진다고 가정하면 패킹 효율(f∝π/(6·tan 30°) ~ 90.7%)를 가져온다.
육방 조밀 격자 구조가 반구들에 대한 가장 높은 패킹 밀도를 가져오나, 일반적인 배열에서 상기 헤미-비드들을 패킹하거나 상기 헤미-비드들이 균일한 크기일 필요는 없다. 1-50㎛의 범위 내의 직경을 가지는 불균일한 크기의 헤미=비드들의 불규칙한 분포는 약 80%의 패킹 밀도를 가지며, 균일한 크기의 헤미-비드들의 육방 조밀 격자 배열의 그것과 실질적으로 유사한 광학적 현상을 가진다. 몇몇 반사형 디스플레이 장치들에 대해, 그러한 불규칙하게 분포된 배열은 제조에 있어 보다 실제적일 수 있으며, 이러한 이유로, 보다 작은 밀도의 패킹으로부터 기인된 약간 감소된 반사율은 허용될 수 있다. 그러나, 간략히, 이하의 설명은 도 7의 균일한 크기의 헤미-비드들의 육방 조밀 격자 배열에 초첨을 맞추며, 굴절율의 비(η1/η3)가 1.5가 되도록 하는 물질들을 사용하는 것을 가정한다. 이러한 팩터들은 본 기술의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않는다.
광원(S)이 관찰자(V)의 위 및 뒤에 위치하는 일반적인 시 조건들(viewing conditions) 하에서, 상기 반사된 광의 상당한 굴절이 관찰자(V)를 향해 되돌려지 기 때문에 상기한 "세미-역-반사(semi-retro-reflective)" 특성은 반사형 디스플레이에서는 중요하다. 이는 약 1.5의 "세미-역-반사 향상 팩터(semi-retro-reflective enhancement factor)"에 의해 값(R=1-(η3/η1)2)을 초과하는 뚜렷한 반사율을 초래한다("A High Reflectance, Wide Viewing Angle Reflective Display Using Total Internal Reflection in Micro-Hemispheres," Mossman, M. A. et al. , Society for Information Display, 23rd International Display Research Conference, pages 233-236, September 15-18, 2003, Phoenix, AZ를 보시오). 예를 들어, 상기 굴절율의 비(η1/η3)가 1.5인 시스템에서, 상기 수학식 1과 관련해 결정된 55%의 평균 표면 반사율(R)은 상기한 세미-역-반사성의 시 조건들 하에서는 약 85%까지 향상될 수 있다.
각 헤미-비드들(60)은 직경 2-50㎛ 정도의 눈에 보이지 않을 정도로 작을 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이 그들은 많은 수의 작고, 인접한, 반사성의 환형 영역들(80)로부터 기인하는 높은 반사성을 나타내는 디스플레이 표면을 생성하기 위해 배열로 패킹될 수 있다. 내부 전반사가 발생하는 이 영역들(80)에서, 입자들(26)(도 1A)과 광 흡수 이온들(도 5A, 5B)은 그들이 상기 비드들(14)의 내부 반구형 영역들과 접촉하기 않는 경우 입사 광의 반사는 방해하지 않는다. 그러나, 내부 전반사가 발생하지 않는 영역들(82, 84)에서는, 입자들(26)(또는 광 흡수 이온들)은 그들이 상기 비드들(14)의 내부 반구형 영역들과 접촉하기 않도록 상기 입자들(또는 이온들)이 소멸 파 영역 외부로 이동되는 경우에도 입사 광 선들을 흡수할 수 있다. 각 반사성 환형 영역(80) 각각의 크기를 증가시켜 그에 따라 그러한 흡수 손실들을 감소시키기 위해 상기 굴절율의 비(η1/η3)가 증가될 수 있다. 비-반사-영역들(82, 84)은 누적되게 디스플레이(10)의 전체 표면 반사율(R)을 감소시킨다. 디스플레이(10)가 반사형 디스플레이기 때문에, 그러한 감소를 최소화하는 것이 명백하게 요구된다.
이는 도 8A 및 도 8B에 각각 도시된 패턴들(100 또는 102) 중 어느 하나를 사용하여 시트(24) 상에 후면 전극(backplane electrode, 48)을 형성함에 의해 달성될 수 있다. 흑색 영역들(104, 106)은 전기 전도성 영역들이고, 반사성 또는 비-반사성일 수 있다. 백색 영역들(108, 110, 112)은 반사성 영역들이며, 전기 전도성이거나 또는 비-전기 전도성일 수 있고- 한편으로는 영역들(108, 110, 112) 사이 다른 한편으로는 영역들(104, 106)에서 전기 전도성을 갖지 않도록 제공될 수 있다.
반사성 영역들(108, 110)은 바람직하게는 각각 원형 형상을 가지고, 헤미-비드들(60) 중 하나의 비-반사성, 원형 영역들(820) 중 하나의 직경 이상(바람직하게는 동일)인 직경을 가진다. 패턴(100)의 영역들(104)은 헤미-비드들(60)의 영역들(80, 84)의 전체 크기 및 형상과 실질적으로 유사한 전체 크기 및 형상을 가진다.
상기 영역들(104, 106)의 광학적 성질들은 시트(24)의 그것들과 같이 비교적 중요하지 않다. 그러나 영역들(108)(또는 110, 1120)을 구성하는 시트(24)의 반사 성 외부 표면의 남는 영역들을 가지고, 시트(24) 상에 반사성 외부 표면을 제공하고 그 위에 영역들(104)(또는 106)을 형성하는 것이 유리할 수 있다.
이하에서 설명되는 것처럼 사용되는 경우, 패턴화된 후면 전극(10)은 영역들(82)에서의 광 흡수로부터 기인하는 흡수 손실들을 감소시키나, 갭 영역들(gap regions, 84)에서의 광 흡수로부터 기인하는 흡수 손실들을 감소시킬 수 없다. 반대로, 이하에서 설명되는 것과 같이 사용되는 경우, 패턴화된 후면 전극(102)은 두 영역들(82, 84) 모두에서의 광 흡수로부터 기인하는 흡수 손실들을 감소시킬 수 있다.이는 실질적으로 갭들(84) 중 하나의 크기 및 형상과 동일한 크기 및 형상을 가지는 반사성 영역들(112) 중 각 하나를 가지며, 그 갭(gap)의 인접한 영역들(82)에 대한 갭들(84) 중 하나에 상응하는 위치로서 그것의 인접한 반사성 영역들(110)에 대한 동일한 위치에 있는 각 영역(112)을 가지는 패턴(102)을 형성함에 의해 이뤄질 수 있다.
패턴화된 후면 전극(100)(또는 102)은 단일층(monolayer, 18)에 대하여 비-반사성, 원형의 영역들(82) 중 상응하는 하나를 가진 각 원형 반사성 영역(108)(또는 110)을 정렬하도록 위치될 수 있으며; 그에 따라 또한 반사성 영역들(80)을 가지는 전기 전도성 영역(104)(또는 106)을 정렬한다. 도 9A 및 도 9B는 상술한 바와 같이 배열된 패턴화된 후면 전극(100)을 가지며, 광을 흡수하고 정전기적으로 대전된 이온들을 가지는 반사형 이미지 디스플레이를 나타낸다. 도 9A에 도시된 비-반사 상태에서의 동작은 실질적으로 도 5A와 관련하여 상기한 비-반사 상태 동작과 유사하므로, 더 이상 설명할 필요가 없다.
도 9B에 도시된 반사 상태에서는, 전압원(50)이 전극들(46, 104) 사이에 적절한 전압을 인가하기 위해 동작될 때, 상기 광 흡수 이온들은 정전기적으로 상기 반사 상태에서 비교적 적은 수의 광 흡수 이온들을 포함하는 공핍 영역(depletion region)이 되는 영역(90)의 외부로 이동된다. 동시에, 매질(20)에서 부유되는 많은 수의 광 흡수 이온들은 전기 영동적으로 패턴화된 후면 전극의 각 전기 전도성 영역(104)에 인접한 영역들(92) 내부로(또는 그것이 패턴화된 후면 전극(100)을 대신하는 경우 패턴화된 후면 전극(102)의 상기 전기 전도성 영역들(106)로) 이동되어 집중된다. 영역들(104)이 헤미-비드들(60)의 상기 반사성 환형 영역들(80)과 정렬되기 때문에, 상기 광 흡수 이온들은 패턴화된 후면 전극(100)의 반사성 영역들(108)로부터 멀리 집중된다. 비교적 적은 광 흡수 이온들은 영역들(92) 외부의 매질(20)에 남아, 헤미-비드들(60)의 상기 비-반사성 원형 영역들(82)과 패턴화된 후면 전극(100)의 상기 반사성 영역들(108) 사이의 매질(20)에서의 광 흡수를 상당히 감소시킨다.
헤미-비드들(60)의 반사성 환형 영역들(80) 중 하나 상에 입사하는 광선들(예를 들어, 도 9B의 광선(114))는 상기한 바와 같이 내부 전반사된다. 비교적 적은 광 흡수 이온들이 영역들(92) 외부의 매질(20)에 남아있으므로, 내부 전반사되지 않는 대부분의 광선들(예를 들어, 도 9B의 광선들(116))은 매질(20)을 통과하여 반사성 영역들(108) 중 하나로 갈 수 있으며 그 광선들은 그에 따라 또한 반사된다.
유리하게는, 전기 영동 매질(20)에서의 광 흡수 이온들의 집중은 도 9A의 비 -반사 상태에서 좋은 광 흡수를 달성할 수 있을 만큼 충분히 높으며, 도 9B의 반사 상태에서 매질(20)에 있는 대부분의 광 흡수 이온들이 전극(48)을 향해 집중되어 상기 반사 상태에서 영역들(92) 외부의 매질(20)에 남아있는 이온들에 의해 흡수되는 광의 양을 감소시킬 정도로 충분히 낮다.
헤미-비드 단일층(18)은 반사 영역들(108) 위에서 적당한 거리를 두고 위치하며, 상기 전송된 광선들은 상기 광선들이 대략 그들이 온 방향으로 되돌아가도록 반사성 환형 영역들(80)을 향해 모여진다. 이는 더 나아가 상기 디스플레이의 세미-역-반사 특성을 향상시키고, 대단한 100%의 감각 반사율 값(perceived reflectance value)를 낳을 수 있다.레드-그린-블루(RGB) 색상 필터 배열과 관련된 흡수 손실들에도 불구하고, 패턴화된 후면 전극들(100, 102)은 흰색 종이 상의 색상 잉크의 그것에 비할 수 있는 휘도를 가지는 반사형 이미지 디스플레이의 생산을 용이하게 한다.
본 기술 분야에서 숙련된 자들은 도 6과 관련해 이전에 설명한 나노-구조 또는 나노-기공 층들(94, 96)이 도 9A 및 도 9B의 실시예에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 본 기술 분야에서 숙련된 자들은 또한 렌즈 집중 구조들(lens concentration structures)의 넓은 범위, 세미-역-반사성 반사물들(reflectors) 및/또는 세미-정반사성(semi-specular) 반사물들은 도 5A, 5B; 6; 또는 9A, 9B의 실시예들 중 어떤 것에도 적용될 수 있다.
흡수입자들(26) 대신 광을 흡수하며, 정전기적으로 대전된 이온들을 쓰는 것은 상기한 바와 같은 입자 응집(particle agglomeration)에 의해 발생하는 단점들 에 대한 민감함을 감소시키는 것 이외에 장점들을 제공한다. 예를 들어, 광을 흡수하며, 정전기적으로 대전된 이온들을 가지는 디스플레이는 종래 흡수 입자들(26)을 가지는 디스플레이보다 빠르게 상기 반사성 및 비-반사성 상태 사이에서 교환될 수 있으며, 이는 상기 이온들이 대략 동일한 정전기적 전하를 가지는 입자들보다 훨씬 작아서 더 큰 전기 영동적 이동성을 가지기 때문이다. 광을 흡수하며, 정전기적으로 대전된 이온들을 가지는 디스플레이는 또한 흡수 입자들(26)을 가지는 종래 기술에 따른 디스플레이보다 더 낮은 전압 조건들(voltage requriements)을 가진다. 예를 들어, 광을 흡수하며, 정전기적으로 대전된 이온들을 가지는 디스플레이는 1 볼트(volt) 이하에서 동작할 수 있으며, 이는 또한 전기 분해(electrolysis) 또는 다른 전기 화학적 반응들이 전극들(46, 48)의 표면에서 발생하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다. 광을 흡수하며, 정전기적으로 대전된 이온들을 가지는 디스플레이는 또한 히스테레시스 응답 특성(hysteresis response characteristic)을 발생시킬 가능성이 보다 낮다-히스테레틱 응답은 흡수 입자들을 가지는 종래 디스플레이의 단점이다. 더 나아가, 광을 흡수하며, 정전기적으로 대전된 이온들을 가지는 디스플레이는 흡수 입자들을 가지는 종래 디스플레이보다 더 큰 화학적 순도(purity)를 가지며, 이는 상업적으로 이용가능한 안료 입자들(26) 또는 다른 적당한 입자들(26)은 예측할 수 없고 원치 않은 디스플레이 동작을 발생시킬 수 있는 불순물들(impurities)로부터 기인된 화학적 순도를 가지기 쉽기 때문이다.
몇몇의 바람직한 면들 및 실시예들이 위에서 설명되어 졌으며, 본 기술 분야에서 숙련된 자들은 그에 따라 어떤 변형, 치환, 부가 및 그들의 하부 결합들을 인식할 것이다. 예를 들어, 광을 흡수하며, 정전기적으로 대전된 이온들의 전기 영동적인 이동에 의한 내부 전반사 감쇄는 헤미-비드화된 표면들 뿐 아니라 미세 구조 또는 나조구조 상에 입사하는 광선들의 상당한 부분이 내부 전반사되는 특성이 있는 어떤 미세 구조 또는 나조 구조의 표면에 적용될 수도 있다. 그러한 모든 변형, 치환, 부가 및 그들의 하부 결합들은 본 발명의 진정한 정신 및 범위 내에 있다. 그에 따라, 이하의 첨부된 청구항 및 및 여기서 언급되는 청구항들은 본 발명의 진정한 정신 및 범위 내에서 그러한 모든 변형, 치환, 부가 및 그들의 하부 결합들을 포함하는 것으로 해석되는 것이 의도된다.

Claims (22)

  1. 외부 관찰 표면(17)을 가지는 투명 시트(12)의 내부 표면으로부터 내부로 돌출하며, 각각이 비-반사 영역(82)을 둘러싸는 반사 영역(80)을 가지는 복수의 투명 헤미-비드들(60);
    상기 투명 시트로부터 내부로 이격되어 상기 투명 시트와의 사이에서 저장부(reservoir)를 정의하는 제2 시트(24);
    상기 저장부 내의 전기 영동 매질(20);
    상기 매질에서 광을 흡수하며 정전기적으로 대전된 복수의 이온들; 및
    상기 헤미-비드들과 상기 제2 시트 사이에서 상기 매질을 가로질러 전압을 인가하는 전압원(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 시트(12)의 내부 측에 형성되는 제1 전극(46);
    상기 제2 시트(24)의 외부 측에 형성되는 제2 전극(48);
    상기 제1 전극 상의 투명하고, 전기 전도성을 가지는 나노-구조(94); 및
    상기 제2 전극 상의 투명하고, 전기 전도성을 가지는 나노-구조(96)를 더 포함하는 반사형 디스플레이.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이온들은 적어도 하나의 정전기적으로 양으로 대전된 이온 및 적어도 하나의 정전기적으로 음으로 대전된 이온을 더 포함하는 반사형 디스플레이.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이온들은 상기 매질(20)에서 가용성을 가지는 반사형 디스플레이.
  5. 제3항에 있어서.
    상기 이온들은 큰 흡수 단면을 가지는 반사형 디스플레이.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 매질(20)을 가로질러 제1 전압을 인가하는 상기 전압원(50)의 작동은 상기 헤미-비드들(60)의 반사 영역들(80)에서 광선들(114)의 내부 전반사를 감쇄시키고 상기 헤미-비드들의 비-반사 영역들(82)에서 광선들(116)을 흡수하기 위해 충분히 많은 상기 이온들을 상기 헤미-비드들의 내부 표면들에 인접한 소멸 파 영역(evanescent wave region)으로 이동시키고; 및
    상기 매질을 가로질러 제2 전압을 인가하는 상기 전압원의 작동은 상기 헤미-비드들의 반사 영역들에서 광선들의 내부 전반사를 허용하기 위해 충분히 많은 상기 이온들을 상기 소멸 파 영역 밖으로 이동시키는 반사형 디스플레이.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 시트(24)로부터 상기 헤미-비드들(60)의 비-반사 영역들(82)을 지나온 광선들을 선택적으로 반사하기 위한 수단들을 더 포함하는 반사형 디스플레이.
  8. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택적으로 광선들을 반사하기 위한 수단들은 상기 제2 시트의 외부 측에 패턴(100, 102)으로 형성된 전극(48)을 더 포함하고, 상기 패턴(100, 102)은
    (a) 전기 전도성 영역(104, 106); 및
    (b) 제1 복수의 반사 영역들(108, 110);을 포함하며,
    상기 제2 시트(24) 상의 상기 제1 복수의 반사 영역들 각각은 상기 헤미-비드들(60)의 비-반사 영역들(82) 중 대응되는 하나에 대응하여 정렬되는 반사형 디스플레이.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 시트(24)의 상기 제1 복수의 반사 영역들(108, 110) 각각은 상기 헤미-비드들(60)의 비-반사 영역들(82) 중 대응되는 하나의 크기 및 형상과 실질적으로 유사한 크기 및 형상을 가지는 반사형 디스플레이.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전기 전도성 영역(104, 106)은 상기 헤미-비드들(60)의 반사 영역 들(82)의 전체 크기 및 형상과 실질적으로 유사한 전체 크기 및 형상을 가지는 반사형 디스플레이.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 헤미-비드들(60) 각각은 또 다른 하나 이상의 상기 헤미-비드들(60)에 인접하며, 상기 디스플레이는 각각 인접한 또 다른 하나 이상의 상기 헤미-비드들(60) 사이의 비-반사 갭(gap, 84)을 더 포함하고;
    상기 패턴(102)은 상기 제2 시트(24)의 상기 외부 측 상에 제2 복수의 반사 영역들(112)을 더 포함하며; 및
    상기 제2 복수의 반사 영역들(112) 각각은 상기 갭들(84) 중 대응되는 하나에 대응하여 정렬되는 반사형 디스플레이.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 복수의 반사 영역들(112) 각각은 상기 갭들(84) 중 대응되는 하나의 크기 및 형상과 실질적으로 유사한 크기 및 형상을 가지는 반사형 디스플레이.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 헤미-비드들(60)의 비-반사 영역들(82) 각각은 제1 직경을 가지는 원형 형상을 가지며; 및
    상기 패턴(100, 102)의 제1 복수의 반사 영역들(108, 110) 각각은 상기 제1 직경과 실질적으로 동일한 제2 직경을 가지는 원형 형상을 가지는 반사형 디스플레이.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 헤미-비드들(60)의 비-반사 영역들(82) 각각은 환형(annular) 형상을 가지는 반사형 디스플레이.
  15. 외부 관찰 표면(17)을 가지는 투명 시트(12)의 내부 표면으로부터 내부로 돌출하며 각각이 비-반사 영역(82)을 둘러싸는 반사 영역(80)을 가지는 복수의 투명 헤미-비드들(60), 상기 투명 시트로부터 내부로 이격되어 상기 투명 시트와의 사이에서 저장부를 정의하는 제2 시트(24), 상기 저장부 내의 전기 영동 매질(20)을 포함하는 반사형 디스플레이의 반사율을 증가시키는 방법에 있어서,
    상기 매질에서 광을 흡수하며, 정전기적으로 대전된 복수의 이온들을 용해하는 단계;
    상기 헤미-비드들의 반사 영역들(80)에서 광선들(114)의 내부 전반사를 감쇄시키고 상기 헤미-비드들의 비-반사 영역들(82)에서 광선들을 흡수하기 위해 충분히 많은 상기 이온들을 상기 헤미-비드들의 내부 표면들에 인접한 소멸 파 영역으로 이동시키도록 상기 매질(20)을 가로질러 제1 전압을 인가하는 단계; 및
    상기 헤미-비드들의 반사 영역들에서 광선들의 내부 전반사를 허용하기 위해 충분히 많은 상기 이온들을 상기 소멸 파 영역 밖으로 이동시키도록 상기 매질을 가로질러 제2 전압을 인가하는 단계를 포함하는 반사형 디스플레이의 반사율 증가 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 투명 시트(12)의 내부 측에 제1 전극(46)을 제공하는 단계;
    상기 제2 시트(24)의 외부 측에 제2 전극(48)을 제공하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 투명하고, 전기 전도성을 가지는 나노-구조(94)를 제공하는 단계; 및
    상기 제2 전극 상에 투명하고, 전기 전도성을 가지는 나노-구조(96)를 제공하는 단계를 더 포함하는 반사형 디스플레이의 반사율 증가 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    (i) 전기 전도성 영역(104, 106); (ii) 제1 복수의 반사 영역들(108, 110);을 포함하는 패턴(100, 102)으로 상기 제2 전극(48)을 제공하는 단계; 및
    상기 제1 복수의 반사 영역들 각각을 상기 헤미-비드들(60)의 비-반사 영역들(82) 중 대응되는 하나와 정렬시키는 단계를 포함하고,
    상기 매질(20)을 가로질러 상기 제2 전압을 인가하는 단계는 상기 이온들이 상기 제1 복수의 반사 영역들을 감싸지 않고 상기 전극의 비-반사 영역을 실질적으로 감싸는 위치로 많은 수의 상기 이온들을 더 이동시키는 반사형 디스플레이의 반사율 증가 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 투명 시트(12)를 상기 제2 시트(24)로부터 일정 거리만큼 이격시키는 단계를 더 포함하고, 상기 일정 거리는 상기 전극(48)의 제1 복수의 반사 영역들(108, 110) 중 하나에 의해 반사되는 입사 광선이 상기 입사 광선의 입사 방향과 실질적으로 반대 방향으로 반사되도록 선택되는 반사형 디스플레이의 반사율 증가 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 복수의 반사 영역들(108, 110) 각각을 상기 헤미-비드들(60)의 비-반사 영역들(82) 중 하나의 크기 및 형상과 실질적으로 유사한 크기 및 형상으로 형성하는 단계를 더 포함하는 반사형 디스플레이의 반사율 증가 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 비-반사 영역(104, 106)을 상기 헤미-비드들(60)의 반사 영역들(80)의 전체 크기 및 형상과 실질적으로 유사한 전체 크기 및 형상으로 형성하는 단계를 더 포함하는 반사형 디스플레이의 반사율 증가 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 헤미-비드들(60) 각각은 또 다른 하나 이상의 상기 헤미-비드들(60)에 인접하며;
    비-반사 갭(84)이 각각 인접한 또 다른 하나 이상의 상기 헤미-비드들(60) 사이에 존재하며;
    상기 패턴(102)은 제2 복수의 반사 영역들(112)을 더 포함하며, 상기 제2 복수의 반사 영역들(112) 각각은 상기 갭들(84) 중 하나의 크기 및 형상과 실질적으로 유사한 크기 및 형상을 가지는 반사형 디스플레이의 반사율 증가 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 헤미-비드들(60)의 비-반사 영역들(82) 각각은 제1 직경을 가지는 원형 형상을 가지며, 상기 제1 직경과 실질적으로 동일한 제2 직경을 가지는 원형 형상으로 상기 제1 복수의 반사 영역들(108, 110) 각각을 형성하는 단계를 더 포함하는 반사형 디스플레이의 반사율 증가 방법.
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