KR20160043957A

KR20160043957A - Ｔｉｒ 조절된 광 시야 각도 디스플레이

Info

Publication number: KR20160043957A
Application number: KR1020167003436A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 록슬리; 앤서니 이. 풀런; 분 총 엔지; 브람 엠. 사드릭
Original assignee: 클리어잉크 디스플레이스, 인코포레이티드
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2016-04-22
Also published as: EP3019911A2; US20160147128A1; EP3019911A4; JP6360557B2; CN105474085A; KR102060221B1; US9939707B2; EP3327498B1; EP3327498A1; WO2015005899A3; JP2016525706A; WO2015005899A2

Abstract

개선 및 수정은 미국 특허 제6,885,496호; 제6,891,658호; 제7,286,280호; 제7,760,417호 및 제8,040,591호에 설명되는 프러스트레이팅된 전반사(TIR) 시스템의 타입에 제공된다. 개선 및 수정은 (a) 입자를 비디드 전면 평면 표면에 캡슐화 또는 테더링함으로써 하전, 전기영동 이동, TIR 프러스트레이팅 입자의 원하지 않은 불균일 분포 및 측방 이동을 금지 또는 방지하는 단계; (b) 저굴절률 매질의 점도를 수정하는 단계와 같은 TIR 프러스트레이팅 입자의 침전을 금지 또는 방지하는 단계; 및 (c) 컨포밍 후면 전극을 사용하는 단계와 같은 디스플레이 동작 동안에 인가된 전계의 불균일성을 금지 또는 방지하는 단계와 같은 반구형 비디드 전면 평면 TIR 시스템의 디스플레이 동작을 개선하는 다양한 방법을 포함한다.

Description

ＴＩＲ 조절된 광 시야 각도 디스플레이{TIR-MODULATED WIDE VIEWING ANGLE DISPLAY}

본 개시는 미국 특허 제6,885,496호; 제6,891,658호; 제7,286,280호; 제7,760,417호 및 제8,040,591호에 설명된 타입의 높은 밝기, 광 시야 각도 디스플레이에서의 TIR의 프러스트레이션(frustration)에 관한 것이고; 그 모두는 본 명세서에 참조로 통합된다.

도 1a는 미국 특허 제6,885,496호; 제6,891,658호; 제7,286,280호; 제7,760,417호 및 제8,040,591호에 설명된 타입의 종래 기술의 반사(즉, 전면 리트(front-lit)) 프러스트레이팅된 전반사(TIR) 조절된 디스플레이(10)의 일부를 도시한다. 이들 특허는 미국 특허 제5,959,777호; 제5,999,307호; 제6,064,784호; 제6,215,920호; 제6,304,365호; 제6,384,979호; 제6,437,921호; 제6,452,734호 및 제6,574,025호에 이전에 설명되고 예를 들어, 다양한 공간 균일 프리즘 구조, 유전체 광 섬유, 평행, 및 수직 및 교차(interleaved) 구조로 구성되는 외측 시트의 전체적으로 새로운 설계를 설명한다. 우선 특허 '496' 및 '658'에 설명되는 새로운 밀집, 고굴절률, 구형 또는 반구형 비디드(beaded), 외측 시트 설계의 결과로서, 프러스트레이팅된 TIR 또는 다른 반사 디스플레이 방법의 실제 각도 시야 범위가 증가되었다. 새로운 설계는 반-역반사 이득을 제공하며, 그것에 의해 반구형 비디드 표면상에 입사되는 광선은 광 소스를 향해 다시 반사되며(그러나 정확히 역반사는 아님); 이는 광 소스가 머리 위에 있고 관찰자의 약간 뒤에 있을 때 반사가 향상되는 것, 및 반사 광이 반사 디스플레이 적용에 바람직한 화이트 외관을 제공하는 확산 특성을 갖는 것을 의미한다.

디스플레이(10)는 관찰자(V)가 시야 방향(Y)의 각도 범위를 통해 관찰하는 평탄 외측 시야 표면(17)을 갖는 고굴절률(예를 들어 η₂≒η₁) 폴리머 재료(16)의 내측 표면에 큰 복수의 고굴절률(예를 들어 η₁>~1.90) 투명 구형 또는 거의 구형 비드(상기 구형 또는 거의 구형 비드가 또한 본 명세서에서 "반구형 비드" 또는 "헤미 비드" 또는 "비드"로 언급될 수 있다는 점이 주목됨)(14)를 부분적으로 매립함으로써 형성되는 투명 외측 시트(12)를 포함한다. "내측" 및 "외측" 방향은 양방향 화살표(Z)에 의해 표시된다. 비드(14)는 비드(14) 중 하나에 대한 직경과 거의 동일한 두께를 갖는 내측 돌출 단층(18)을 형성하기 위해 함께 밀집된다. 이상적으로, 비드(14)의 각각의 것은 그 하나의 비드에 바로 인접한 비드의 모두를 터치한다. 최소 간극 갭(이상적으로, 갭없음)은 인접 비드 사이에 잔존한다.

전기 활성 TIR 프러스트레이팅 매질(20)은 하부 시트(24)에 의해 정의되는 저장소(22) 내의 매질(20)의 한정에 의해 재료(16)로부터 내측으로 돌출하는 비드(14)의 일부에 인접하여 유지된다. 불활성, 저굴절률(즉 대략 1.35 미만), 저점도, 전기 절연 액체 예컨대 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M으로부터 입수 가능한 Fluorinert™ 퍼플루오르화 탄화수소 액체(η₃~1.27)는 매질(20)에 대한 적절한 유체이다. 또한 3M으로부터 입수 가능한 Novec™과 같은 다른 액체는 또한 매질(20)에 대한 유체로 사용될 수 있다. 따라서, 비드:액체 TIR 계면이 형성된다. 매질(20)은 안료, 염료, 염색되거나 다른 산란/흡수 실리카 또는 라텍스 입자 등과 같은 광 산란 및/또는 흡수 입자(26)의 미세 분산 현탁액을 함유한다. 시트(24)의 광 특성은 비교적 중요하지 않다: 시트(24)는 전기 활성 TIR 프러스트레이팅 매질(20) 및 입자(26)의 격납을 위한 저장소만을 형성할 필요가 있고, 백플레인 전극(48)을 위한 지지체의 역할을 한다.

잘 알려진 바와 같이, 상이한 굴절률을 갖는 2개의 매질 사이의 TIR 계면은 임계 각도(θ_c)에 특징이 있다. θ_c 미만의 각도에서 계면 상에 입사되는 광선은 계면을 통해 투과된다. θ_c보다 큰 각도에서 계면 상에 입사되는 광선은 계면에서 TIR을 겪는다. 작은 임계 각도는 이것이 TIR이 발생할 수 있는 넓은 범위의 각도를 제공하므로 TIR 계면에서 바람직하다.

TIR 프로스트레이팅 활동이 없을 때, 도 1a의 파선(28)의 우측에 예시된 바와 같이, 시트(12) 및 비드(14)를 통과하는 광선의 실질적인 부분은 비드(14)의 내측 측면에서 TIR을 겪는다. 예를 들어, 입사 광선(30, 32)은 재료(16) 및 비드(14)를 통해 굴절된다. 광선은 광선(30)의 경우에 지점(34, 36)에 표시되고; 광선(32)의 경우에 지점(38, 40)에 표시된 바와 같이, 비드:액체 TIR 계면에서 2배 이상의 TIR을 겪는다. 그 다음, 전반사 광선은 비드(14) 및 재료(16)를 통해 다시 굴절되고 광선(42, 44) 각각으로 드러나서, 각각의 반사 영역 또는 픽셀에서 "화이트" 외관을 달성한다.

전압은 예를 들어 기상 증착에 의해 비드(14)의 내측 돌출 표면 부분 및 시트(24)의 외측 표면에 적용될 수 있는 전극(46, 48)(파선으로 도시됨)을 통해 매질(20)에 걸쳐 인가될 수 있다. 전극(46)은 비드:액체 TIR 계면에서 광선과의 간섭을 최소화하기 위해 투명하고 실질적으로 얇다. 백플레인 전극(48)은 투명할 필요는 없다. TIR 프러스트레이팅 매질(20)은 파선(28)의 좌측에 예시된 바와 같이 전극(46, 48) 사이에 전압을 인가하기 위해 전압 소스(50)를 작동시킴으로써 활성화되면, 현탁 입자(26)는 에바네센트 파가 비교적 강한 영역으로(즉, 내측 돌출 비드(14)의 내측 표면의 0.25 미크론 내에, 또는 더 가깝게) 전기영동 이동된다. 상술한 바와 같이 전기영동 이동될 때, 입자(26)는 광을 산란 또는 흡수하며, 따라서 비드:액체 TIR 계면에서 유효 굴절률의 허수 및 가능하게는 실수 성분을 수정함으로써 TIR을 프러스트레이팅하거나 조절한다. 이것은 56, 58 각각으로 표시된 바와 같이, 비드:액체 TIR 계면에서 얇은(~0.5 ㎛) 에바네센트 파 영역 내의 입자(26)에 부딪침에 따라 산란 및/또는 흡수되는 광선(52, 54)에 의해 예시되며, 따라서 각각의 TIR 프러스트레이팅된 무반사 흡수 영역 또는 픽셀에서 "다크" 외관을 달성한다. 입자(26)는 비드:액체 TIR 계면의 TIR 능력을 복원하고 각각의 "다크" 무반사 흡수 영역 또는 픽셀을 "화이트" 반사 영역 또는 픽셀로 복원하기 위해, 전압 소스(50)를 적절히 작동시킴으로써 얇은 에바네센트 파 영역 외부에만 이동될 필요가 있다.

상기 설명된 바와 같이, 외측 시트(12)의 순(net) 광 특성은 전극(46, 48)를 통해 매질(20)에 걸쳐 인가되는 전압을 조절함으로써 조절될 수 있다. 전극은 시트(12)의 개별 영역 또는 픽셀에 걸쳐 TIR 프로스트레이팅, 저굴절률 매질(20)에 현탁되는 입자를 전기영동 조절하기 위해 세그먼트되며, 따라서 이미지를 형성할 수 있다.

도 2는 구형 비드(14) 중 하나에 대한 내측 반구형 또는 헤미 비드 부분(60)을 확대된 단면으로 도시한다. 헤미 비드(60)는 정규화된 반경(r=1) 및 굴절률(η₁)을 갖는다. 헤미 비드(60)의 중심(C)으로부터의 방사상 거리(

)에서 헤미 비드(60) 상에(재료(16)를 통해) 수직으로 입사되는 광선(62)은 방사상 축(66)에 대한 각도(θ₁)에서 헤미 비드(60)의 내측 표면에 부딪힌다. 이론적으로 이상적인 논의의 목적을 위해, 재료(16)는 헤미 비드(60)와 동일한 굴절률(즉 η₁=η₂)을 가지므로, 광선(62)이 굴절 없이 재료(16)로부터 헤미 비드(60)로 통과되는 것으로 가정된다. 광선(62)은 헤미 비드(60)의 내측 표면에서 굴절되고 방사상 축(66)에 대한 각도(θ₂)에서 광선(64)으로서 TIR 프러스트레이팅 매질(20)로 통과된다.

이제 헤미 비드(60)의 중심(C)으로부터의 거리에서 헤미 비드(60) 상에 (재료(16)를 통해) 수직으로 입사되는 입사 광선(68)을 고려한다.

광선(68)은 (방사상 축(70)에 대한) 임계 각도(θ_c), 즉 TIR이 발생하는 최소 요구 각도에서 헤미 비드(60)의 내측 표면에 부딪힌다. 광선(68)은 임계 각도(θ_c)에서 헤미 비드(60)의 내측 표면에 다시 부딪히는 광선(72)으로서, 적절히 전반사된다. 광선(72)은 또한 임계 각도(θ_c)에서 헤미 비드(60)의 내측 표면에 부딪히는 광선(74)으로서, 적절히 전반사된다. 광선(74)은 헤미 비드(60)를 통해 비드(14)의 매립 부분으로 그리고 재료(16)로 수직으로 통과되는 광선(76)으로서, 적절히 전반사된다. 따라서, 광선(68)은 입사 광선(68)의 것과 거의 대향하는 방향으로 광선(76)으로서 다시 반사된다.

헤미 비드(60)의 중심(C)으로부터의 거리(

)에서 헤미 비드(60) 상에 입사되는 모든 광선은 광 소스를 향해 다시 반사되며(그러나 정확히 역반사는 아님); 이는 광 소스가 머리 위에 있고 관찰자의 약간 뒤에 있을 때 반사가 향상되는 것, 및 반사 광이 반사 디스플레이 적용에 바람직한 화이트 외관을 제공하는 확산 특성을 갖는 것을 의미한다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 헤미 비드(60)의 반사 모드 중 3개를 도시한다. 이들 및 다른 모드는 공존하지만, 각각의 모드를 별도로 논의하는 것이 유용하다.

도 3a에서, 거리(

)의 범위 내에 입사되는 광선은 2배의 TIR(2-TIR 모드)을 겪고 반사된 광선은 입사 광선의 방향과 대향하는 방향에 센터링되는 비교적 넓은 아크(

) 내에 분기된다. 도 3b에서, 거리(

)의 범위 내에 입사되는 광선은 3배의 TIR(3-TIR 모드)을 겪고 반사된 광선은 입사 광선의 방향과 대향하는 방향에 다시 센터링되는 더 좁은 아크(

) 내에 분기된다. 도 3c에서, 거리(

)의 범위 내에 입사되는 광선은 4배의 TIR(4-TIR 모드)을 겪고 반사된 광선은 또한 입사 광선의 방향과 대향하는 방향에 센터링되는 훨씬 더 좁은 아크(

) 내에 분기된다. 따라서, 헤미 비드(60)는 "반-역반사", 부분 확산 반사 특성을 가져서, 디스플레이(10)가 종이의 것과 유사한 확산 외관을 갖게 한다.

디스플레이(10)는 작은 각도 범위 내에서, 지배적 조명의 소스가 관찰자 뒤에 있을 때, 종이의 것과 비교할 수 있는, 비교적 높은 겉보기 밝기를 갖는다. 이것은 관찰자(V)가 디스플레이(10)를 볼 수 있는 넓은 각도 범위(α), 및 관찰자(V)의 위치에 대해 조명 소스(S)의 각도 편차인 각도(β)를 도시하는 도 1b에 예시된다. 디스플레이(10)의 높은 겉보기 밝기는 β가 너무 크지 않는 한 유지된다. 통상의 입사에서, 헤미 비드(60)의 반사율(R)(즉 TIR에 의해 반사되는 헤미 비드(60) 상에 입사되는 광선의 분수)은 방정식(1)에 의해 주어진다:

여기서 η₁은 헤미 비드(60)의 굴절률이고 η₃은 TIR이 발생하는 헤미 비드(60)의 표면에 인접한 매질의 굴절률이다. 따라서, 헤미 비드(60)가 폴리카보네이트(η₁~1.59)와 같은 더 낮은 굴절률 재료로 형성되고 인접 매질이 플러리네르트(η₃~1.27)이면, 대략 36%의 반사율(R)이 달성되는 반면에, 헤미 비드(60)가 고굴절률 나노 복합 재료(η₁~1.92)로 형성되면, 56%의 반사율(R)이 달성된다. 조명 소스(S)(도 1b)가 관찰자(V)의 머리 뒤에 위치될 때, 디스플레이(10)의 겉보기 밝기는 상술한 반-역반사 특성에 의해 더 향상된다.

도 4a 내지 도 4g에 도시된 바와 같이, 헤미 비드(60)의 반사율은 입사 각도의 넓은 범위에 걸쳐 유지되며, 따라서 디스플레이(10)의 넓은 각도 시야 특성 및 그것의 겉보기 밝기를 향상시킨다. 예를 들어, 도 4a는 수직 입사로부터-즉, 수직에서 0°오프셋되는 입사 각도로부터 보여지는 바와 같이 헤미 비드(60)를 도시한다. 이러한 경우에,

인 헤미 비드(60)의 부분(80)은 애뉼러스로 나타난다. 애뉼러스는 상술한 바와 같이, 이것이 TIR에 의해 입사 광선을 반사시키는 헤미 비드(60)의 영역이라는 사실에 대응하는 화이트로 도시된다. 애뉼러스는 이것이 입사 광선이 흡수되고 TIR을 겪지 않는 헤미 비드(60)의 무반사 영역이라는 사실에 대응하는 다크로 도시되는 원형 영역(82)을 둘러싼다. 도 4b 내지 도 4g는 수직으로부터 각각 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 및 90°로 오프셋되는 입사 각도로부터 보여지는 바와 같이 헤미 비드(60)를 도시한다. 도 4a와 도 4b 내지 도 4g의 비교는 입사 각도가 증가함에 따라

인 헤미 비드(60)의 반사 부분(80)의 관찰 영역이 단지 점진적으로 감소하는 것을 나타낸다. 심지어 거의 빗나가는 입사 각도(예를 들어 도 4f)에서, 관찰자는 반사 부분(80)의 실질적인 부분을 보며, 따라서 높은 겉보기 밝기가 유지되는 넓은 각도 시야 범위를 디스플레이(10)에 제공할 것이다.

디스플레이(10)는 시간에 따라 입자(26)의 바람직하지 않은 군집을 나타낼 수 있다. 특히, 입자(26)는 TIR 프러스트레이팅 매질(20) 내에 느슨한 응집을 형성하는 경향이 있으며, TIR 프러스트레이팅 매질(20)의 주위 영역은 비교적 적은 현탁 입자(26)를 포함한다. 그러한 흡수 입자(26)의 군집은 디스플레이(10)의 이미지 품질 및 전체 성능의 장기적 저하를 야기할 수 있다.

본 발명은 이하와 같은 디스플레이(10) 설계의 개선 및 수정에 관한 것이다:

a) 시스템의 어두운 상태에서 반구형 비드의 표면상에 TIR 프러스트레이팅, 전기영동 이동 입자의 불균일 분포;

b) TIR 프러스트레이팅 입자의 침전 및 군집;

c) 전극 사이의 전계의 불균일성; 및

본 발명은 또한 수정된 시스템을 제공하는 반면에 어두운 상태는 현탁 유체 내의 TIR 프러스트레이팅 입자의 광 산란 또는 흡수 성질에 의존하고 TIR의 프러스트레이션에 의존하지 않는다.

관련 기술의 이전 예 및 이와 관련된 제한은 예시적인 것으로 의도되고 배타적인 것으로 의도되지 않는다. 관련 기술의 다른 제한은 명세서의 판독 및 도면의 연구에 따라 당업자에게 분명할 것이다.

예시적 구현예는 도면의 참조 숫자로 예시된다. 본 명세서에 개시된 구현예 및 숫자는 제한적이라기보다는 예시적인 것으로 간주되도록 의도된다.
도 1a는 TIR 프러스트레이팅되거나 조절된 종래 기술의 반사 이미지 디스플레이의 일부에 대한 축척이 아닌 크게 확대된 분해 측단면도이다.
도 1b는 도 1a의 디스플레이의 넓은 각도 시야 범위(α), 및 조명 소스의 각도 범위(β)를 개략적으로 예시한다.
도 2는 도 1a의 장치의 구형 비드 중 하나에 대한 반구형("헤미 비드") 부분의 크게 확대된 측단면도이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 입사 광선이 2배, 3배 및 4배의 TIR을 각각 겪는 증가 오프 축 거리에서 도 2의 헤미 비드 상에 수직으로 입사되는 광선의 반-역반사를 도시한다.
도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d, 도 4e, 도 4f 및 도 4g는 수직으로부터 각각 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75° 및 90°오프셋되는 시야 각도에서 보여지는 바와 같이, 도 2의 헤미 비드를 도시한다.
도 5는 육방 최밀집(HCP) 구조로 배열되는 구형 비드를 도시하는, 도 1a의 디스플레이의 일부의 평면(즉 수직으로부터 0°오프셋되는 시야 각도로부터 보여지는 바와 같음) 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5의 구조와의 사용을 위한 2개의 대체 백플레인 전극 패턴의, 크게 확대된 축척의 평면도이다.
도 7은 밝은(프러스트레이팅되지 않은) 및 어두운(프러스트레이팅된) 상태에서 테더링(tethering) 된 입자를 갖는 TIR 프러스트레이팅되거나 조절된 종래 기술의 반사 이미지 디스플레이의 일부에 대한 축척이 아닌 크게 확대된 분배 측단면도이다.
도 8은 정사각형 형상 마이크로 셀에 한정되는 TIR-프러스트레이팅, 전기영동 이동 입자를 갖는 TIR 프러스트레이팅되거나 조절된 종래 기술의 반사 이미지 디스플레이의 일부에 대한 축척이 아닌 크게 확대된 분배 측단면도이다. 마이크로 셀의 어레이의 상면도 및 단일 마이크로 셀의 확대도가 도시된다.
도 9는 복수의 캡슐을 포함하는 TIR 프러스트레이팅되거나 조절된 종래 기술의 반사 이미지 디스플레이의 일부에 대한 축척이 아닌 크게 확대된 분해 측단면도이다.
도 10은 폴리머 기반 연속 상에 의해 둘러싸이는 복수의 액적을 포함하는 TIR 프러스트레이팅되거나 조절된 종래 기술의 반사 이미지 디스플레이의 일부에 대한 축척이 아닌 크게 확대된 분해 측단면도이다.
도 11은 컨포밍 백플레인을 포함하는 TIR 프러스트레이팅되거나 조절된 종래 기술의 반사 이미지 디스플레이의 일부에 대한 축척이 아닌 크게 확대된 분해 측단면도이다.

이하의 설명 도처에서, 특정 상세들은 더 완전한 이해를 당업자에게 제공하기 위해 진술된다. 그러나 잘 알려진 요소는 본 개시의 불필요한 모호함을 회피하기 위해 상세히 도시 또는 설명되지 않을 수 있다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적 의미보다는 예시적 의미로 간주되어야 한다.

본 발명은 다수의 상이한 양태를 갖는다. 이들 다양한 양태가 이해의 편의성 및 용이성을 위해 순차로 설명되지만, 본 발명의 수 개의 양태가 단일 장치로 통합될 수 있는 것은 전기영동 디스플레이의 기술에 숙련된 자에게 쉽게 분명할 것이다. 예를 들어, 캡슐형 장치는 또한 본 발명의 점도 조절제, 폴리머 코팅 입자 및 높은 용적 분율 양태를 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 다수의 양태를 고려하여, 이하와 같이 처리되도록 설계되는 상술한 문제 중 어느 것에 따른 다양한 양태를 그룹화하는 것이 편리하다:

섹션 A: 입자의 불균일 분포

도 1a에서, 투명 외측 시트는 관찰자가 시야 방향의 각도 범위를 통해 관찰하는 평탄 외측 시야 표면을 갖는 고굴절률 폴리머 재료의 내측 표면에 큰 복수의 고굴절률, 투명 구형 또는 거의 구형 비드를 부분적으로 매립함으로써 형성된다. 구형 비드는 비드 중 하나에 대한 직경과 거의 동일한 두께를 갖는 내측 돌출 단층을 형성하기 위해 함께 밀집된다. 이상적으로, 비드의 각각의 것은 도 5에 예시된 바와 같이 육방 최밀집(HCP) 배열 내의 그러한 하나의 비드에 바로 인접한 비드의 모두를 터치하지만, 또한 랜덤형 방식으로 배열될 수 있다. 최소 간극 갭(이상적으로, 갭 없음)은 인접 비드 사이에 잔존한다. 상기 비드의 배열은 투명 전도성 층(46) 예컨대 인듐 주석 산화물(ITO-전도성 폴리머를 포함하는 다른 전도성 재료 예컨대 Baytron™이 대안으로 사용될 수 있다)에 의해 커버된다. 또한 도 1a에 도시된 후면 전극은 반사 시트의 외측 표면과 평행하게 놓이는 평면 표면상에 제공된다. 따라서, 2개의 전극 사이의 거리는 구형 비드의 표면을 가로지름에 따라 파형 방식으로, 주기적으로 변화된다.

이미지 디스플레이 시스템의 기술에 숙련된 자에게 쉽게 분명해지는 바와 같이, 채널 및 후면 전극 사이의 거리의 주기적 변화는 이들 2개의 전극 사이의 전계를 불균일하게 하고, 이러한 불균일 전계는 TIR이 프러스트레이팅되도록 의도되는 "어두운" 상태에서 비드의 벽 상에 입자의 실질적인 불균일 분포를 초래할 가능성이 있다. 이러한 불균일 분포는 비디드 전극의 일부가 입자에 의해 커버되지 않게 하여, TIR은 이들 비커버된 부분에서 발생하지 않으므로, 바람직하지 않게 높은 어두운 상태 반사율을 초래할 수 있다. 따라서, 입자 분포가 더 균일해질 수 있으면, 디스플레이의 어두운 상태와 밝은 상태 사이의 콘트라스트 비율이 개선될 수 있다.

전계가 비디드 전극에 인접한 광 흡수, TIR 프러스트레이팅 입자를 이동시키기 위해 전극에 걸쳐 인가될 때, 상기 입자는 초기에 비드의 불균일 표면을 따라 최대 필드 세기의 영역에 집중되고, 그 후에, 전계가 계속 인가됨에 따라, 입자는 이들 최대 필드 세기의 영역으로부터 더 낮은 필드 세기의 영역으로 확산되는 경향이 있는 것이 확신된다(그러나 본 발명은 결코 이러한 확신에 제한되지 않음). 따라서, 전기영동 이동도의 범위를 갖는 광 흡수 입자를 사용하는 것은 본 발명의 가변 전기영동 이동도 양태에 따라, 더 적은 이동 입자가 최대 필드 세기의 영역에 더 도달하고 있는 동안 더 많은 이동 입자가 최대 필드 세기의 영역에 이미 도달했으므로, 어두운 상태에서 입자의 분포의 균일성을 개선해야 한다. 입자의 전기영동 이동도는 대략 2겹으로부터 대략 5겹으로, 또는 더 높은 범위로 변화될 수 있으며, 즉 입자 중 적어도 하나는 입자 중 다른 것의 적어도 대략 2배, 및 바람직하게는 적어도 대략 5배인 전기영동 이동도를 가져야 한다. 또한, 그러한 이동도의 범위를 사용하거나 사용하지 않으면, 너무 짧은 펄스는 입자가 최대 필드 세기의 영역에 집중되게 하는 경향이 있는 반면에, 너무 긴 펄스는 대부분의 입자가 비드 사이의 "밸리"(후면 전극에서 가장 멀리 떨어진 지점)로 이동되는 것을 허용하므로 전계가 전극에 인가되는 주기의 지속 기간("구동 펄스"의 지속 기간)을 조절하는 것이 중요하며, 어느 하나의 경우에는 비디드 표면의 바람직하지 않은 불균일한 커버리지를 생성한다. 또한 그러한 높은 하전 입자는 비디드 전극의 표면상에서 서로 아주 근접할 때, 서로 쿨롬 방식으로 반발하고, 따라서 그 자체를 비디드 전극 위에 더 균일하게 분포시키고 TIR을 프러스트레이팅하는 경향이 있으므로 높은 전하를 갖는 광 흡수 입자를 사용하는 것이 유리하다.

어두운 및 밝은 상태에서 입자 분포의 균일성을 증가시키고 입자의 측방 이동을 방지하는 다른 기술은 입자를 비디드 전극에 물리적으로 테더링하는 것이다. 이미지 디스플레이 시스템은 폴리머 체인 또는 유사한 테더를 사용하여 광 흡수, TIR 프러스트레이팅 입자를 서로 또는 고정 전극에 테더링함으로써 유용하게 수정될 수 있다. TIR 기반 반사 디스플레이 시스템에서 더 큰 광 흡수 입자를 갖는 그러한 테더의 사용은 입자가 어두운 상태와 밝은 상태를 이동할 필요가 있는 매우 짧은 거리 때문에 실용적이다. TIR의 프러스트레이션은 반사가 개념적으로 발생하고 있는 표면을 넘어 대략 100-250 nm만을 관통하는 에바네센트 파를 방해하는 입자에 의존하기 때문에, 대략 500 nm의 입자 이동은 시스템의 밝은 상태와 어두운 상태 사이에서 시프트를 야기하기에 충분하고, 이러한 크기의 이동은 테더링된 입자에 실용적이다. 테더링된 입자가 사용되면, 테더의 용매화는 테더의 배치(conformation) 및 따라서 전극에 대한 테더링된 입자의 이동을 조절하는데 중요한 인자이고, 용매화의 정도는 현탁 유체의 조성물에 크게 영향을 받을 수 있으므로, 광 흡수, TIR 프러스트레이팅 입자가 현탁되는 유체가 세심하게 주의되어야 한다.

본 발명의 테더링된 입자 이미지 디스플레이 장치를 통한 개략적 단면은 도 7에 도시된다. 이러한 장치는 관찰자가 디스플레이를 보는 평면 외측 표면(도 7에 예시된 바와 같은 상단 표면; 실제 사용에서, 이러한 외측 표면은 전형적으로 수직 평면에 있어, 도 7의 평면은 수평임)을 갖는 반사 시트(광 투과 부재로 더 설명됨)(12)를 포함한다. 반사 시트(12)는 파형 표면 구조를 형성하는 일련의 구형 또는 반구형 비드(18)(도 7에서 반구형 비드 구조가 도시됨)의 형태를 갖는 내측 표면을 갖는다. 이전에 언급된 TIR이 발생하는 것을 허용하기 위해 반사 시트(12)의 굴절률보다 충분히 더 작은 굴절률을 갖는 유체 매질(20)이 전극(46 및 48) 사이에 배치된다. 복수의 전기적 하전 입자(26)는 유체 매질(20) 내에 현탁되며, 그 각각은 개별 가요성 필라멘트 또는 테더(114)에 의해 전면 전극(46)에 연결된다. 테더(114)는 길이가 변화될 수 있고, 입자(26)의 수는 이해의 용이성을 위해 도 7에서 크게 감소되며; 실제로, 심지어 입자(26)에 의해 커버되지 않은 전극(46)의 작은 영역이 디스플레이(10)의 어두운 상태, 및 따라서 콘트라스트 비율에 실질적으로 역효과를 미칠 수 있으므로, 입자(26)의 수는 전면 전극(46)에 인접한 입자(26)를 가져오기 위해 전계가 인가될 때, 입자(26)에 의한 전극(46)의 실질적인 완전한 커버리지가 달성되는 것을 보장하도록 전면 전극(46)을 커버하는 연속 층을 형성하는데 요구되는 것보다 약간 더 커진다.

도 7은 점선(28)의 우측에 디스플레이(10)의 밝은 상태를 예시하며, 반사 시트(12)의 외측 표면상에 입사되는 광은 이중 TIR을 겪고 이미 설명된 방식으로 외측 표면을 통해 복귀된다. 그러나 적절한 극성의 전계가 전극(46과 48) 사이에 인가되면, 입자(26)는 점선의 좌측에 도시된 바와 같이 어두운 상태를 생성하기 위해 전면 전극(46)에 밀접하게 인접 이동할 것이다(어두운 상태에서의 테더는 명료성을 위해 도 7로부터 제거되었지만 존재하는 것으로 가정된다는 점을 주목함). 입자(26)는 유체 매질(20)의 것보다 더 큰 굴절률을 갖는 것으로 선택되어, 입자가 전면 전극(46)에 밀접하게 인접하여 놓일 때, TIR이 방해되고, 반사 시트(12)의 외측 표면상에 입사되는 광이 외측 표면을 통해 더 이상 복귀되지 않아서, 장치(10)는 어둡게 나타난다.

비디드 외측 시트 시스템에서 밝은 상태 및 어두운 상태를 스위칭하기 위해 요구되는 제한된 이동은 또한 이들 시스템에 사용될 전기영동 이동 입자와 관련하여 흥미로운 결과를 갖는다. 제1 근사로서, 그러한 시스템의 어두운 상태에서 바디드 전극을 커버하는 광 흡수, TIR 프러스트레이팅 입자의 층은 평탄 표면상에 형성되는 구체의 2차원 밀집 어레이로 모델링될 수 있다. 그러한 밀집 어레이는 공동을 표면에 바로 인접하여 남기고, 이들 공동은 삼각형 피라미드의 절두체의 것과 유사한 형태를 갖고, 이러한 절두체의 높이는 구체의 반경과 동일하다. 이러한 반경은 에바네센트 파가 평탄 표면을 관통하는 거리보다 충분히 더 크면, 에바네센트 파면의 비율은 공동 내에 있고 따라서 입자에 의해 방해되지 않으며, 표면에 부딪치는 동일한 비율의 광은 TIR을 겪을 것이다.(물론, 엄격히 말하면, 표면으로부터의 특정 거리에 파면이 없도록 에바네센트 파의 세기가 표면으로부터의 거리에 따라 지수적으로 감소한다는 점이 이해된다. 그럼에도 불구하고, 현재의 질적인 목적을 위해, 파면에서의 파의 세기가 표면에서의 그것의 세기의 1/e이라고 하는 일부의 임의적 분수인 거리에서 비디드 파형 표면과 평행하게 연장되는 에바네센트 파면을 고려하는 것이 편리함). 따라서, 입자의 직경은 프러스트레이팅되는 TIR의 비율에 영향을 미칠 것이다. 일반적으로, 구형 입자에 대해, 대략 200-300 nm의 직경은 (본 발명의 조절된 형상 입자 양태의 일부에 따라) TIR을 프러스트레이팅하는 것에 가장 성공적이어야 하는 것으로 나타난다.

그러나 본 발명의 조절된 형상 입자 양태의 다른 부분에 따라, 그리고 이전 논의로부터, 또한 구형 또는 거의 구형 입자는 TIR을 프러스트레이팅하는 최적 형상이 아닌 것으로 나타난다. 본질적으로, 에바네센트 파를 방해하고, 따라서 TIR을 프러스트레이팅하는 이상적 상황은 에바네센트 파면에서 재료의 연속 층을 형성하는 것이다. 이러한 조건을 실제로 충족시키는 것은 불가능할 수 있지만, 이러한 조건에 가능한 가깝게 접근하는 것은 적절한 거리에 있는 입자의 층에 가능한 적은 갭이 있는 것을 필요로 한다. 작은 입자가 더 큰 입자 사이에 공동을 채우는 것을 원조할 수 있는 정도까지, 다른 크기의 전기영동 이동 TIR 프러스트레이팅 입자의 혼합물의 사용은 가능한 적은 공동을 남기는 것에 유리할 수 있다. 그러나 거의 연속적 층의 형성은 표면에 수직인 것보다 표면과 평행한 방향으로 실질적으로 더 큰 치수를 갖는 입자를 사용함으로써 최선으로 달성된다. 따라서, 평탄 플레이트 또는 프리즘 또는 편평 타원체 또는 회전타원체의 형태인 입자를 사용하는 것은 구형 입자를 사용하는 것보다 TIR의 더 좋은 프러스트레이션을 제공해야 한다. 평탄 플레이트 또는 프리즘은 적어도 대략 3:1의 종횡비(평균 직경 대 두께의 비율)를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 대략 10:1의 종횡비 및 대략 5-15 ㎛의 주요 유효 직경을 갖는 알루미늄 플레이크는 상업적으로 이용 가능하고 비디드 외측 시트 시스템에서의 사용에 매우 적절해야 한다. 다른 금속의 유사한 플레이크가 또한 이용될 수 있다. 다른 타입의 높은 종횡비 입자는, 예컨대 진주 안료, 진주광택(pearlescent) 안료 및 다른 높은 종횡비 "효과" 안료가 이용될 수 있다.

비디드 외측 시트 TIR 시스템에서, 비디드 표면의 구조, 및 특히 그것의 광 성질은 TIR의 효과적인 프러스트레이션 및 따라서 시스템의 밝은 상태와 어두운 상태 사이의 양호한 콘트라스트를 촉진할 시에 결정적으로 중요하다. 예를 들어, 비디드 표면은 인듐 주석 산화물(ITO) 대신에 전극으로서 전도성 폴리머를 사용할 수 있다. 대안으로, 본 발명의 저굴절률 층 양태에 따라, 비디드 표면의 광 성질은 충분한 전도성 전극을 형성하기 위해 요구되는 것보다 더 두꺼운 ITO(또는 유사한 전도성 재료)의 층을 사용함으로써, 또는 ITO 위에 마그네슘 플로라이드와 같은 저굴절률 재료를 코팅함으로써 수정될 수 있다. 이러한 방식으로 전극 위에 저굴절률, 또는 실제로 다른 재료의 사용은 전극을 형성하기 위해 사용될 수 있는 재료의 범위를 증가시킬 시에 유용할 수 있다는 점을 주목한다. 비디드 TIR 시스템에서 현탁 TIR 프러스트레이팅 입자를 갖는 액체 매질에 요구되는 매우 낮은 굴절률 때문에, 상기 매질의 선택을 위한 좋은 후보는 높은 플루오르화 액체에 제한된다. 비디드 TIR 시스템에서 전극으로서의 사용에 다르게 적절한 특정 전도성 재료, 특히 특정 전도성 폴리머는 그러한 높은 플루오르화 액체와의 장기적 접촉에 악영향을 받을 수 있다. 비전도성 재료의 층으로 전극을 커버하는 것은 그러한 액체와 함께 사용될 수 있는 전도성 재료의 범위를 넓힌다. 비디드 TIR 시스템을 스위칭하기 위해 요구되는 전류는 전극 중 하나 또는 둘 다 위에 절연체로서 통상 간주되는 재료의 얇은 층의 존재가 시스템의 동작에 실질적인 영향을 주지 않도록 충분히 낮다.

입자 분포의 균일성을 증가시키고 입자의 측방 이동을 방지하는 다른 기술은 액체 매질 내에 함유되는 복수의 입자를 분리하고 개별 구획부로 가두는 것이다. 개별 구획부는 복수의 마이크로 셀(이것은 또한 "마이크로 웰"로 언급될 수 있음)로부터 거시적 패턴을 형성하는 그러한 방식으로 조직화될 수 있는 정규 간격에서 벽으로 구성되며 그 각각은 저굴절률 매질, 광 흡수, TIR 프러스트레이팅 입자 및 임의의 다른 원하는 성능 향상 첨가제를 포함한다. 마이크로 셀의 상기 거시적 패턴은 복수의 원, 삼각형, 정사각형, 5각형 또는 6각형 벽 구조를 포함할 수 있다. 하나의 특정 구현예에서, 본 발명의 이미지 디스플레이 장치를 통한 개략적 단면은 도 8에 도시되며, 입자는 정사각형 벽 마이크로 셀의 거시적 어레이로 분리된다. 10으로 지정되는 이러한 장치는 반사 시트(12), 지지 부재(24) 및 전극(46 및 48)을 가지며 그 모두는 도 1에 도시된 대응하는 정수와 동일하다. 입자가 후면 전극으로 그리고 비디드 전면 시트에서 떨어져서 끌어당겨지는 밝은 상태 및 입자가 비디드 전면 전극을 향해 에바네센트 파 영역으로 끌어당겨지는 어두운 상태 및 디스플레이의 TIR의 프러스트레이션은 도 8에 모두 도시된다. 복수의 마이크로 셀은 200으로 표시되는 조직화된 거시적 어레이로 배열되고 벽(202)으로 형성된다. 상면도는 또한 마이크로 셀의 사이드 바이 사이드 거시적 배열을 예시하는 도 8에 도시된다. 마이크로 셀의 벽은 후면 및 전면 평면을 가교하고 광 흡수, TIR 프러스트레이팅 입자를 포함하는 액체 매질(도 8에 도시된 바와 같음)을 완전히 캡슐화하는 전체 벽 또는 후면 및 전면 평면을 완전히 가교하는 것이 아니라 입자의 이동을 느리게 하거나 방해하기에 충분한 부분 벽일 수 있다. 벽은 폴리머 재료로 구성될 수 있고 포토레지스트 층의 패턴화를 통해 성형, 압착, 엠보싱 또는 화학 및 물리적 에칭과 같지만, 이에 제한되지 않는 다수의 기술에 의해 복수의 웰로 형성될 수 있다. 상기 설명된 본 발명의 마이크로 셀의 어레이를 제공하는 다른 기술 및 구현예는 당업자에게 즉시 분명할 것이다.

입자 분포의 균일성을 증가시키고 입자의 측방 이동을 방지하는 다른 기술은 본 명세서에 설명된 비디드 외측 시트 TIR 시스템(10)의 복수의 마이크로캡슐 내에 입자(26) 및 저굴절률 매질(20)을 캡슐화함으로써 액체 매질 내에 함유되는 복수의 입자를 분리하고 가두는 것이다. 가요성 벽을 갖는 마이크로캡슐은 강성 마이크로캡슐과 대조적으로 비디드 전면 평면 TIR 시스템에 사용될 때 장점을 갖는다. 가요성 마이크로캡슐은 TIR 디스플레이에 대한 광 요건을 해결하기 위해 외측 시트 전극 표면의 윤곽 내측 측면 상의 비드 사이에 틈새 및 공동을 채울 수 있다.

마이크로캡슐을 사용하는 비디드 외측 시트 시스템에서, 비디드 외측 시트 전극과 평탄 후면 전극 사이에 놓이는 영역에는 마이크로캡슐 벽 재료의 컨포밍 필름이 늘어서 있고, 분명하게도 전기영동 이동 TIR 프러스트레이팅 입자는 항상 마이크로캡슐 벽의 두께만큼 비디드 전면 및 평면 후면 전극으로부터 분리된 채로 남아 있다. 마이크로캡슐 벽의 내부 표면과 접촉하는 입자가 에바네센트 파를 방해하고(물론, 에바네센트 파의 관통의 깊이에 마이크로캡슐 벽 재료의 굴절률의 효과를 허용함) 따라서 TIR을 프러스트레이팅하기 위해 비디드 표면에 충분히 가까운 것을 보장할 필요가 있다. 개별적으로 또는 조합하여 사용될 수 있는 이러한 문제에 대한 2개의 접근법이 있다. 제1 접근법은 대략 0.3 초과, 및 바람직하게는 대략 0.2 이하만큼 반사 시트의 굴절률과 다르지 않은 굴절률을 갖는 마이크로캡슐 벽 재료를 사용하는 것이며; 예를 들어, 특정 메타크릴레이트 폴리머는 원하는 범위 내의 굴절률을 갖는다. 이러한 경우에, 마이크로캡슐은 시각적으로, 비드를 형성하는 재료의 일부가 되고, TIR이 발생하는 계면은 마이크로캡슐 벽과 저굴절률 매질 사이에 있고, 따라서 TIR 프러스트레이팅 입자는 이러한 계면에 바로 인접하여 놓일 수 있다. 제2 접근법은 에바네센트 파가 저굴절률 액체 매질을 뚫고 들어가는 것을 보장하기 위해 매우 얇은 마이크로캡슐 벽(200 미만, 및 바람직하게는 100 nm 미만)을 사용한다. 또한 점도 조절제를 사용하여 매질의 점도를 증가시키는 것이 바람직할 수 있고, 이러한 목적을 위한 바람직한 점도 조절제는 본 발명의 점도 조절제 장치에 대해 아래에 설명된 것과 동일하다.

첨부 도면의 도 9는 본 발명의 캡슐형 장치를 통한 개략적 단면이다. 10으로 지정되는 이러한 장치는 반사 시트(12), 지지 부재(24) 및 전극(46 및 48)을 가지며 그 모두는 도 1에 도시된 대응하는 정수와 동일하다. 그러나 장치(10)에서, 저굴절률 액체 매질(20) 및 입자(26)는 캡슐 벽(302)에 의해 각각 정의되는 복수의 캡슐(일반적으로 300으로 지정됨) 내에 한정된다. 이들 캡슐 벽(302)은 변형 가능하여, 캡슐이 반사 시트(12) 및 지지(24) 위로 증착된 후에 캡슐(300) 위에 배치될 때 완성 장치(10)를 형성한다. 개별 캡슐 벽(302)은 도 9에 도시된 본질적인 파형, 비디드 표면 구조 형태를 가정하면, 시트(12)와 지지(24) 사이의 공간을 실질적으로 채우기 위해 변형된다.

본 명세서에 설명된 비디드 외측 시트 TIR 디스플레이 시스템에서 입자 분포의 균일성을 증가시키고 입자의 측방 이동을 방지하는 다른 접근법은 액체 매질 및 광 흡수, 전기영동 이동, TIR 프러스트레이팅 입자를 함유하는 불연속 상 및 그러한 입자가 본질적으로 없는 연속 상을 포함하는 폴리머 분산 저굴절률 액체 매질을 사용하는 것이다. 불연속 상은 복수의 액적으로 구성되며, 그 각각은 현탁 유체 내에 배치되고 전계의 인가에 따라 유체를 통해 이동할 수 있는 저굴절률 매질 및 적어도 하나의 입자, 및 불연속 상을 둘러싸고 캡슐화하는 연속 상을 포함하고, 불연속 상은 전기영동 이동 입자 및 임의의 다른 첨가제를 포함하는 액체 매질의 적어도 대략 40 체적 퍼센트를 포함한다. 연속 상은 불연속 상을 둘러싸고 캡슐화하며, 따라서 응집 매질을 제공한다.

전극(46)을 갖는 비디드 전면 평면(12)과 후면 전극(48) 사이에 놓이는 도 10에 도시된 본 폴리머 분산 매질(400)에서, 불연속 상(액적)은 매질의 대략 40 내지 대략 95 체적 퍼센트를 포함할 수 있지만, 대략 50 내지 대략 80 체적 퍼센트를 포함하는 것이 바람직하다. 액적의 최적 비율은 물론 이용된 특정 재료에 따라 변화되지만, 전형적으로 대략 60 내지 대략 70 체적 퍼센트의 범위에 있을 것이다. 액적의 비율이 너무 높으면, 폴리머 분산 매질(400)은 기계적으로 약하고 쉽게 손상되며, 액적은 거친 취급 시에 매질로부터 누출될 수 있다. 다른 한편, 기계적 강도를 매질에 제공하기 위해 요구되는 것보다 실질적으로 더 큰 연속 상의 비율을 사용하는 것은 바람직하지 않다. 관련 전기영동 디스플레이에 관해 지식이 있는 자에게 잘 알려진 바와 같이, 그러한 디스플레이는 통상 2개의 전극 사이에 전기영동 매질의 얇은 층을 포함하여, 전극 사이의 임의의 주어진 동작 전압에서, 전기영동 매질에 인가되는 필드는 그것의 두께에 반비례한다. 초과 연속 상이 본 매질에 사용되면, 소정량의 액적을 제공하기 위해 요구되는 매질의 두께는 불필요하게 증가되어, 인가된 필드가 감소되거나(그리고 디스플레이의 스위칭 시간이 그 때문에 증가됨) 동작 전압이 증가되어야 하며, 그 중 어느 하나는 바람직하지 않다. 연속 상의 불필요한 초과량은 또한 TIR을 프로스트레이팅하는 능력에 부정적인 영향을 미치는 비디드 표면으로부터 전기영동 이동 TIR, 프로스트레이팅 입자 및 저굴절률 매질을 포함하는 액적의 거리를 증가시킬 가능성이 있을 것이다.

액적은 저굴절률 매질에 매치되는 단일 타입의 입자, 또는 전기영동 이동도가 다른 2개 이상의 타입의 입자를 포함할 수 있다. 전기영동 이동, TIR 프러스트레이팅 입자는 카본 블랙을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 저굴절률 매질은 Fluorinert™ FC-770, FC-43, FC-75, Novec™ 649 또는 7500을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 액적은 두께가 대략 20 ㎛ 미만이고, 불연속 액적 및 연속 필름 형성 상을 포함하는 매질은 50 ㎛ 내지 대략 200 ㎛의 두께를 가질 수 있다.

이미 지시된 바와 같이, 본 발명의 매질(400)은 필름 형성 재료를 함유하는 액체 매질에서 액적을 분산시키고, 그 다음에 필름 형성 재료가 필름을 형성하게 하고 따라서 필름 형성 재료가 연속 상 및 불연속 상에 대한 액적을 형성하는 2상 폴리머 분산 매질을 생성하게 하는데 효과적인 조건에 액체 매질을 종속시킴으로써 준비된다. 액체 매질 내의 액적의 초기 분산 또는 유화는 다양한 종래의 기술 중 어느 것, 예를 들어 액체 매질 및 액적을 형성하는 재료의 혼합물의 신속한 교반, 또는 그러한 혼합물의 초음파처리에 의해 달성될 수 있다. 액적을 형성하는데 적절한 장치는 또한 블레이드 믹서, 회전자-고정자 믹서 및 콜로이드 밀, 액체 스트림이 오리피스 또는 반응 챔버(예컨대 마이크로플루이딕스(Microfluidics)에 의해 판매되는 마이크로플루이다이저(Microfluidizer))를 통해 고압에서 펌핑되는 장치, 초음파처리기, 고린 밀, 균질기, 블렌더 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 분산 또는 유화는 또한 콜로이드 밀 또는 유사한 장치를 사용하여, 전단에 의해 달성될 수 있다. 그러나 액적 내의 TIR 프러스트레이팅 입자의 존재는 액적이 고체 입자를 함유하지 않는 동일한 재료의 유사한 에멀젼 또는 분산보다 덜 안정한 그러한 액적의 분산 또는 에멀젼을 이루는 경향이 있고, 따라서 본 공정에서 신속히 고화할 수 있는 액체 매질을 사용하는 것이 바람직하다는 점이 주목되어야 한다.

또한 필름 형성 재료로 언급되는 연속 상은 유기 또는 생물 유기 기반일 것이다. 그것은 젤라틴, 예컨대 석회 가공 젤라틴, 산 가공 피그 젤라틴 또는 산 가공 오세인 젤라틴, 또는 개질 젤라틴 예컨대 아세틸화 젤라틴, 프탈레이트 젤라틴, 산화 젤라틴 등일 수 있다. 다른 필름 포머는 폴리(비닐 알코올), 부분 가수분해 폴리(비닐 아세테이트/비닐 알코올), 히드록시에틸 셀룰로오스, 폴리(비닐피롤리돈), 및 폴리아크릴아미드를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 수용성 폴리머 및 코폴리머를 포함한다. t-부틸 아크릴아미드, 또는 이소프로필 아크릴아미드와 같은, 소수성 모노머를 갖는 이들의 코폴리머가 또한 사용될 수 있다. 또한 높거나 낮은 온도의 적용 시에 겔화될 수 있는 폴리머 필름 포머가 특히 유용하다. 그러한 재료는 상기 설명된 다양한 젤라틴, 셀룰로오스 재료, 및 이소프로필 아크릴아미드를 함유하는 호모폴리머 또는 코폴리머를 포함한다. 사용될 수 있는 추가 필름 포머는 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아미드, 에폭시, 실리콘 및 폴리스티렌과 같지만, 이에 제한되지 않는 탄화수소계 용매에서 용해 가능한 폴리머이다. 본 명세서에 언급되는 필름 형성 재료는 방사(전형적으로 자외선 광 경화 가능), 냉각, 건조, 중합, 가교, 졸 겔 형성, 및 가압 경화를 사용하여 형성 및 경화될 수 있다. 설명된 방법을 사용하는 유기 폴리머 필름 형성 재료의 경화 후에, 그것은 도 10에 도시된 필름(400)의 적어도 대략 5 중량 퍼센트 내지 대략 15 중량 퍼센트를 포함할 것이다. 불연속 및 연속 상을 포함하는 최종 필름의 두께는 적어도 대략 10 ㎛이다.

첨부 도면의 도 10은 본 발명을 더 예시하는 본 발명의 캡슐형 장치를 통한 개략적 단면이다. 10으로 지정되는 이러한 장치는 반사 시트(12), 지지 부재(24) 및 전극(46 및 48)을 가지며 그 모두는 도 1에 도시된 대응하는 정수와 동일하다. 그러나 장치(10)에서, 저굴절률 매질(20)(저굴절률 매질은 Fluorinert™ FC-770, FC-43, FC-75, Novec™ 649 또는 7500을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않음) 및 TIR 프러스트레이팅 입자(26)는 연속 상(404)에 의해 둘러싸이는 복수의 불연속 상 액적(일반적으로 400으로 지정됨) 내에 한정된다. 이들 액적(402)이 변형 가능하여, 불연속 액적 상(402) 및 주위 연속 상(404)을 포함하는 매질(400)이 반사 시트(12) 및 지지(24) 위로 증착되고 그 다음에 건조될 때 개별 액적(402)은 도 9에 도시된 바와 같이, 매질(400)이 시트(12)와 지지(24) 사이에 수축됨에 따라 변형되고 평탄화된다. 매질(400)이 건조 및 또는 경화 시에 수축됨에 따라 액적은 평탄화되고 비디드 전면 평면(12)에 더 가까워져, 어두운 상태가 전계의 인가에 따라 생성될 때 액적 내의 입자가 비디드 전면 전극 표면을 향해 에바네센트 파 영역 내로 끌어당겨지고 TIR을 프러스트레이팅하기에 충분히 가깝다.

섹션 B: 입자의 침전

본 명세서에 설명된 비디드 외측 시트 시스템(10)이 입자를 포함하는 많은 다른 이전 이미지 디스플레이 시스템과 공유하는 하나의 문제는 긴 사용 후에 입자가 저굴절률 액체 매질 도처에서 입자의 불균일한 분포를 초래하는 전면 전극과 후면 전극 사이의 공간의 다양한 위치에 점유되고 표류되도록 중력 하의 TIR 프러스트레이팅 입자의 침전이다. 비디드 외측 시트 시스템에서, 입자가 비디드 전면 전극으로부터 후면 전극으로, 그 다음 역 방향으로 이동되는 동안 비드 사이에서 자유롭게 이동되므로, 시스템은 비디드 전면 평면 전극과 평탄 후면 전극(48) 사이의 액체 매질(20)의 영역이 수평 각도에 놓이면 입자 침전을 겪고, 대부분의 디스플레이 적용에서 디스플레이가 사용 중일 때 영역을 수평으로 유지하는 것이 불가능하다는 점을 주목한다.

침전 문제를 처리하는 기술은 예를 들어 액체 매질에서 폴리머를 용해시킴으로써, 현탁 TIR 프러스트레이팅 입자를 갖는 저굴절률 유체 매질의 점도를 증가시키고 그리고/또는 그것을 겔화하는 것이다. 그러한 점도의 증가는 입자의 이동도를 감소시키고, 따라서 스위칭 시간(어두운 상태와 밝은 상태 사이에서 디스플레이를 스위칭하기 위해 요구되는 시간)이 증가되지만, 스위칭 시간의 적당한 증가는 입자가 밝은 상태와 어두운 상태 사이에서 이동할 필요가 있는 매우 짧은 거리 때문에, 비디드 외측 시트 TIR 시스템의 스위칭 시간이 매우 낮아질 수 있으므로 용인될 수 있다. 더욱이, 점도 조절제는 저굴절률 매질에서 η의 고유 점도를 갖고 저굴절률 매질에서 이온 또는 이온 가능 그룹이 실질적으로 없는 폴리머를 포함하면, 저굴절률로 존재하는 폴리머는 대략 0.5 η^-1 내지 대략 2.0 η^-1의 농도인 매질이며, 장치의 쌍안정의 매우 실질적인 증가는 스위칭 시간의 적당한 증가만의 희생으로 생성될 수 있다. 점도 조절제로서의 사용을 위한 폴리머는 수 평균 분자 중량이 대략 50,000을 초과하고 더 바람직하게는 대략 100,000을 초과하는 비방향족, 플루오르화 및 퍼플루오르화 폴리올레핀 및 폴리실록산일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

입자 침전의 효과를 감소시키거나, 적어도 늦추는 추가 기술은 TIR 프러스트레이팅, 전기영동 이동 입자와 저굴절률 매질 사이의 밀도의 차이를 감소시키는 것이며; 이러한 접근법은 또한 그러한 입자에 사용될 수 있는 재료의 범위를 넓힌다. 많은 타입의 TIR 프러스트레이팅 입자의 밀도는 폴리머 체인을 부착함으로써 감소될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제6,215,920호는 TIR 시스템에서 "염색되거나 다른 산란/흡수 실리카 입자" 또는 "염색되거나 다른 산란/흡수 라텍스 입자"를 사용하는 것을 권고하는데, 그 이유는 이들 재료의 저비중(실리카에 대해서는 대략 1.44 및 라텍스 입자에 대해서는 대략 1.5로 주어짐)은 그것이 사용되도록 의도되는 저비중, 저점도 플루오르화 알칸, 저굴절률 액체 매질과의 사용을 위해 용인될 수 있기 때문이다. 카본 블랙은 광 흡수 입자에 적절한 재료일 수 있지만, 비처리된 카본 블랙의 밀도는 너무 높아서 본 명세서에 설명된 TIR 시스템에 유용하지 않을 수 있다. 폴리머 체인을 카본 블랙에 부착함으로써, 그것의 밀도는 그러한 시스템에서 유용하게 하도록 충분히 감소될 수 있다. 카본 블랙 입자는 카본 블랙 입자에 화학적으로 결합되거나, 이 입자 주위에 가교되는 폴리머의 카본 블랙의 대략 1. 내지 대략 25 중량 퍼세트를 갖는 것이 권고된다.

전기영동 이동, TIR 프러스트레이팅 입자에 폴리머의 부착은 그것의 밀도를 변경하는 것과 다른 사용을 갖는다. 예를 들어, 그러한 폴리머 부착은 입자의 유효 굴절률을 증가 또는 감소시키는데 유용할 수 있다. 고굴절률 입자는 입자와 비디드 전면 평면 전극의 표면 사이의 광 결합을 증가하는데 유용하여, TIR의 효율적인 프러스트레이션을 촉진시킬 수 있고, 이러한 목적을 위해 폴리머 코팅은 비소 함유 모노머로부터 유도되는 반복 단위를 함유할 수 있다. 저굴절률 입자가 요구되면, 폴리머 코팅은 높은 플루오르화 모노머로부터 유도되는 반복 단위를 함유할 수 있다.

침전 문제에 상이한 접근법은 프리즘 구조를 갖는 외측 시트로 구성되는 TIR 디스플레이 시스템을 위해 미국 특허 제6,865,011호에 설명된 저굴절률 액체 매질에서 현탁 입자의 용적 분율을 증가시키는 것이다. 이미 언급된 바와 같이, TIR을 프러스트레이팅하기 위해 입자는 비디드 전면 평면 표면의 대략 250 nm 내에 있는 것이 필요하다. 역으로, 비디드 표면과 입자 사이의 500 nm 이상의 간격은 최대 TIR을 허용할 것이다. 저굴절률 매질 내의 입자의 용적 분율이 대략 25 퍼센트 초과, 및 가능한 경우 (입자의 크기 분포 및 형상과 같은 인자에 따라) 대략 75 퍼센트만큼 높게 증가되면, 입자는 액체 매질(20)를 거의 "채우므로", 실질적인 침전을 겪을 수 없지만, 디스플레이의 "화이트" 상태를 야기하는 적절한 극성의 전계가 전극 사이에 인가될 때, 비디드 표면의 형상에 합치하는 좁은 갭에는 전기영동 이동 TIR 프러스트레이팅 입자가 제거되며, TIR가 발생하는 것을 허용한다. Krytox™ 157-FSL, Krytox™ 157-FSM 또는 Krytox™ 157-FSH 플루오르화 오일(거의 2500, 3500-4000 및 7000-7500의 지정된 분자 중량을 각각 가짐, CAS Registry No. 860164-51-4, DuPont Performance Lubricants, Wilmington, Del. 19880-0023)과 같지만, 이에 제한되지 않는 분산제는 저굴절률 매질에서 입자의 안정한 현탁을 용이하게 하기 위해 현탁액에 첨가되는 것이 바람직하다.

섹션 C: 전계의 불균일성

비디드 외측 시트 TIR 디스플레이 시스템에서의 하나의 문제는 평면 후면 전극과 비평면, 파형 비디드 전면 평면 전극 표면 사이의 전계의 불균일성이다. 이러한 문제는 실질적으로 안정한 폭의 갭(그러나 단면에서 보여지는 바와 같이 파형 형태를 가짐)이 전극 사이에 잔존하도록 후면 전극이 비디드 전극의 것에 따르게 함으로써 최선으로 극복된다. 그러한 전극 사이의 전계는 윤곽 표면의 인접 피크, 밸리 및 오목부를 제외하고, 전극 표면에 수직으로 놓일 것이다.

후면 전극의 형상화는 다양한 방식으로 달성될 수 있다. 후면 전극을 지지하는 재료는 후면 전극의 원하는 컨포밍 형상을 제공하는 폴리머일 수 있고 비디드 전면 평면 전극에 대해 동일한 방식으로 도체로 코팅될 수 있다. 2개의 전극 사이에 적절한 정렬을 제공하기 위해, 돌출부를 전극 지지 시트 중 한 시트 상에 제공하고, 대응하는 오목부를 다른 시트 상에 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 대안으로, 후면 전극 자체는 적절한 표면을 제공하도록 형상화될 수 있다. 예를 들어, 금속의 층은 후면 전극의 필요한 컨포밍 표면 형상을 제공하기 위해, 기판 상에 증착되고 가능하게는 전해 가공에 의해 형상화될 수 있다. 추가 가능성은 컨포밍 후면 지지부(500) 및 전극(48)을 포함하는 시스템을 예시하는 첨부 도면의 도 11에 도시된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 이러한 시스템(일반적으로 10으로 지정됨)은 반사 시트(12), 전기영동 이동, TIR 프러스트레이팅 입자 및 저굴절률 액체 매질을 포함하는 공간, 지지 부재(24) 및 전극(46 및 48)을 가지며 그 모두는 도 1에 도시된 대응하는 정수와 동일하다. 디스플레이 시스템(10)의 컨포밍 백플레인 시스템(500)은 전기영동 이동 입자(26)를 함유하는 액체 매질(20)의 얇은 층만이 시스템에 존재하도록 비디드 전면 평면(18)의 형상을 엄밀히 따른다. 비디드 전면 평면 외측 시트 구조(12) 및 컨포밍 백플레인 구조(500)는 서로에 대해 일치하는 것이 바람직할 수 있지만 또한 서로에 대해 약간 오프셋될 수 있다.

형상화된 백플레인을 사용하여 본 명세서에 설명된 비디드 외측 시트 TIR 디스플레이 시스템에서 입자의 이동을 조절하는 대신에, 입자 이동은 전기영동 조절 매질로서 2개의 불혼합 액체의 혼합물을 사용함으로써 조절될 수 있다. 매질이 2개의 불혼합 액체를 포함하고, 그 중 하나가 비디드 전극 재료를 적시고 다른 것이 적시지 않고(후면 전극이 제1 액체에 의해 적셔지지 않는 상이한 재료로 형성되는 것으로 가정됨) 2개의 액체의 비율이 적절히 조정되면, "습윤" 액체는 비디드 전극에 인접하고 비디드 전극에 합치하는 얇은 층을 형성할 것이다. 입자의 성질은 입자가 다른 액체에서보다 액체 중 하나에서 분산될 때 낮은 자유 에너지를 갖도록 조정될 수 있다. 따라서, 입자는 습윤 액체의 층 내에서만 이동할 수 있다. 대안으로, 2개의 액체 사이의 입자의 이동은 시스템의 스위칭을 위한 임계값을 제공하기 위해 사용될 수 있으며, 따라서 시스템의 수동 매트릭스 구동의 가능을 개방할 수 있다.

최종적으로, 비디드 외측 시트 TIR 디스플레이 시스템은 다수의 흡수 또는 산란 중심을 포함하는 입자를 사용함으로써 수정될 수 있다. 복수의 작은 광 산란 및/또는 광 흡수 중심(예를 들어 카본 블랙으로 형성됨)이 광 투과 매트릭스 내에 분포되는 "레이즈 번(raisin bun)" 입자를 고려한다. TIR가 (비드에서) 다르게 발생하는 표면에 인접한 비디드 외측 시트 시스템에 그러한 입자가 존재하고, 매트릭스의 굴절률이 표면을 형성하는 재료의 것과 너무 다르지 않으면, 표면에 도달하는 광은 매트릭스에 진입하고 다양한 중심에 의해 산란 및/또는 흡수되어, 본질적으로 표면에서 나오는 광의 어느 것도 그 표면에 재진입하지 못할 것이다. 따라서, 입자의 광 효과는 프러스트레이팅된 TIR과 동일하지만, 상이한 메커니즘에 의해 달성될 것이다. 이러한 타입의 입자는 더 넓은 재료의 선택이 비디드 TIR 시스템에 사용되는 것을 허용한다.

비디드 전면 평면, TIR 프러스트레이터블 디스플레이에서 전계의 불균일성을 감소 또는 제거하기 위해 입자 이동 및 침전을 방지하는 섹션 A 내지 섹션 C에 설명된 본 발명은 전자책 리더, 휴대용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러 전화, 스마트 카드, 사인, 시계, 가격 표시기(shelf label) 또는 플래시 드라이브와 같지만, 이에 제한되지 않는 적용에 사용될 수 있다.

다수의 변경 및 수정이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 상기 설명된 본 발명의 바람직한 구현예에 이루어질 수 있는 것이 이미지 디스플레이의 기술에 숙련된 자에게 분명할 것이다. 따라서, 이전 설명은 예시적 의미로 해석되어야 하고 제한적 의미로 해석되지 않아야 하며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 정의된다.

Claims

이미지 디스플레이 장치로서,
a. 반구형 비디드 내측 표면 및 대향 외측 표면을 갖는 반사 시트;
b. 상기 비디드 표면과 접촉하는 저굴절률 유체;
c. 상기 저굴절률 유체에서 현탁되는 복수의 하전 전기영동 이동 입자; 및
d. 상기 반사 시트를 통과하는 광선의 비디드 표면에서 전반사를 프러스트레이팅하기 위해 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하여 상기 입자를 선택적으로 이동시키도록 상기 저굴절률 유체에 걸쳐 전압을 인가하는 수단을 포함하며,
상기 저굴절률 유체는 상기 입자가 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하지 않을 때 상기 반사 시트를 통과하는 광의 대부분이 상기 비디드 표면에서 전반사를 겪도록 상기 반사 시트의 굴절률보다 충분히 더 작은 굴절률을 갖고,
상기 전압을 인가하는 수단은 상기 비디드 표면의 형상에 실질적으로 일치하는 제1 전극 및 상기 제1 전극의 형상에 실질적으로 일치하는 제2 전극을 포함하여 상기 제1 및 제2 전극 사이의 갭은 실질적으로 일정한 폭인, 이미지 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 비디드 표면상에 배치되는 전도성 재료의 층을 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 반사 시트로부터 전기영동 이동 입자를 포함하는 저굴절률 유체의 대향 측면 상에 배치되는 후면 지지부를 더 포함하며, 상기 후면 지지부는 상기 반사 시트 상에 상기 비디드 표면의 형태에 실질적으로 일치하는 후면 파형 표면 구조를 갖고, 상기 제2 전극은 후면 비디드 표면상에 배치되는, 이미지 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 비디드 내측 표면은 밀집 배열로 복수의 비드의 파형 표면의 형태를 가지며, 상기 비드는 전기영동 이동 입자를 포함하는 저굴절률 유체에 노출되는 각각의 비드의 둘레의 대략 절반을 터치하고, 상기 장치는 상기 비드 중 하나와 각각 연관되는 복수의 제2 전극을 갖고, 각각의 제2 전극은 그것의 연관된 비드의 표면에 실질적으로 등거리이고 단일 도체에 연결되는 윤곽 표면을 갖는, 이미지 디스플레이 장치.
이미지 디스플레이 장치로서,
a. 반구형 비디드 내측 표면 및 대향 외측 표면을 갖는 반사 시트;
b. 상기 비디드 표면과 지지 부재 사이에 갭을 남기기 위해 상기 비디드 표면에 인접하여 배치되는 지지 부재;
c. 상기 비디드 표면과 접촉하고 상기 비디드 표면과 상기 지지 부재 사이에 배치되는 저굴절률 유체;
d. 상기 저굴절률 유체에서 현탁되는 복수의 하전 전기영동 이동 입자; 및
e. 상기 반사 시트를 통과하는 광선의 비디드 표면에서 전반사를 프러스트레이팅하기 위해 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하여 상기 입자를 선택적으로 이동시키도록 상기 저굴절률 유체에 걸쳐 전압을 인가하는 수단을 포함하며,
상기 저굴절률 유체는 상기 입자가 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하지 않을 때 상기 반사 시트를 통과하는 광의 대부분이 상기 비디드 표면에서 전반사를 겪도록 상기 반사 시트의 굴절률보다 충분히 더 작은 굴절률을 갖고,
상기 복수의 하전 입자를 포함하는 저굴절률 유체는 상기 갭 내에 배치되는 복수의 캡슐 내에 함유되는, 이미지 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 캡슐의 벽은 대략 0.3 초과만큼 상기 반사 시트의 굴절률과 다르지 않은 굴절률을 갖는, 이미지 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 캡슐의 벽은 대략 0.2 초과만큼 상기 반사 시트의 굴절률과 다르지 않은 굴절률을 갖는, 이미지 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 캡슐의 벽은 대략 200 nm보다 더 크지 않은 두께를 갖는, 이미지 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 캡슐의 벽은 대략 100 nm보다 더 크지 않은 두께를 갖는, 이미지 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 현탁 전기영동 이동 입자를 포함하는 저굴절률 매질은 점도 조절제를 포함하는 이미지 디스플레이 장치.
제10항에 있어서, 상기 점도 조절제는 상기 저굴절률 유체에서 η의 고유 점도를 갖고 현탁 전기영동 이동 입자를 포함하는 매질에서 이온 또는 이온 가능 그룹이 실질적으로 없는 폴리머를 포함하며, 상기 폴리머는 적어도 대략 0.5 η^-1 내지 대략 2.0 η^-1의 농도로 상기 매질에 존재하는, 이미지 디스플레이 장치.
제10항에 있어서, 상기 점도 조절제는 플루오르화 폴리올레핀을 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
제10항에 있어서, 상기 점도 조절제는 퍼플루오르화 폴리올레핀을 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
이미지 디스플레이 장치로서,
a. 반구형 비디드 내측 표면 및 대향 외측 표면을 갖는 반사 시트;
b. 상기 비디드 표면과 지지 부재 사이에 갭을 남기기 위해 상기 비디드 표면에 인접하여 배치되는 지지 부재;
c. 상기 비디드 표면과 접촉하고 상기 비디드 표면과 상기 지지 부재 사이에 배치되는 저굴절률 유체;
d. 상기 저굴절률 유체에서 현탁되는 복수의 하전 전기영동 이동 입자; 및
e. 상기 반사 시트를 통과하는 광선의 비디드 표면에서 전반사를 프러스트레이팅하기 위해 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하여 상기 입자를 선택적으로 이동시키도록 상기 저굴절률 유체에 걸쳐 전압을 인가하는 수단을 포함하며,
상기 저굴절률 유체는 상기 입자가 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하지 않을 때 상기 반사 시트를 통과하는 광의 대부분이 상기 비디드 표면에서 전반사를 겪도록 상기 반사 시트의 굴절률보다 충분히 더 작은 굴절률을 갖고,
상기 저굴절률 유체 및 하전 전기영동 이동 입자를 포함하고 불연속 상을 형성하는 복수의 액적은 연속 필름 형성 폴리머 상 내에 함유되고 상기 갭 내에 배치되는 이미지 디스플레이 장치.
제14항에 있어서, 상기 불연속 상은 상기 갭 내에 배치되는 현탁 전기영동 이동 입자를 포함하는 저굴절률 유체의 대략 40 내지 대략 95 체적 퍼센트를 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
제14항에 있어서, 상기 유기 폴리머 필름 형성 재료는 적어도 대략 5 퍼센트 내지 대략 15 중량 퍼센트를 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
이미지 디스플레이 장치로서,
a. 반구형 비디드 내측 표면 및 대향 외측 표면을 갖는 반사 시트;
b. 상기 비디드 표면과 접촉하는 저굴절률 유체;
c. 상기 저굴절률 유체에서 현탁되는 복수의 하전 전기영동 이동 입자; 및
d. 상기 반사 시트를 통과하는 광선의 비디드 표면에서 전반사를 프러스트레이팅하기 위해 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하여 상기 입자를 선택적으로 이동시키도록 상기 저굴절률 유체에 걸쳐 전압을 인가하는 수단을 포함하며,
상기 저굴절률 유체는 상기 입자가 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하지 않을 때 상기 반사 시트를 통과하는 광의 대부분이 상기 비디드 표면에서 전반사를 겪도록 상기 반사 시트의 굴절률보다 충분히 더 작은 굴절률을 갖고,
상기 저굴절률 유체는 점도 조절제를 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
제17항에 있어서, 상기 점도 조절제는 상기 저굴절률 유체에서 η의 고유 점도를 갖고 상기 저굴절률 유체에서 이온 또는 이온 가능 그룹이 실질적으로 없는 폴리머를 포함하고, 상기 폴리머는 적어도 대략 0.5 η^-1 내지 대략 2.0 η^-1의 농도로 상기 저굴절률 유체에 존재하는, 이미지 디스플레이 장치.
제17항에 있어서, 상기 점도 조절제는 플루오르화 폴리올레핀을 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
제17항에 있어서, 상기 점도 조절제는 퍼플루오르화 폴리올레핀을 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
이미지 디스플레이 장치로서,
a. 반구형 비디드 내측 표면 및 대향 외측 표면을 갖는 반사 시트;
b. 상기 비디드 표면과 접촉하는 저굴절률 유체;
c. 상기 저굴절률 유체에서 현탁되는 복수의 하전 전기영동 이동 입자; 및
d. 상기 반사 시트를 통과하는 광선의 비디드 표면에서 전반사를 프러스트레이팅하기 위해 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하여 상기 입자를 선택적으로 이동시키도록 상기 저굴절률 유체에 걸쳐 전압을 인가하는 수단을 포함하며,
상기 저굴절률 유체는 상기 입자가 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하지 않을 때 상기 반사 시트를 통과하는 광의 대부분이 상기 비디드 표면에서 전반사를 겪도록 상기 반사 시트의 굴절률보다 충분히 더 작은 굴절률을 갖고,
상기 입자는 폴리머 코팅을 함유한 카본 블랙을 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
제21항에 있어서, 상기 카본 블랙 입자는 상기 카본 블랙 입자에 화학적으로 결합되거나, 이 입자 주위에 가교되는 폴리머의 카본 블랙의 적어도 대략 1 내지 대략 25 중량 퍼센트를 갖는, 이미지 디스플레이 장치.
제21항에 있어서, 상기 폴리머 코팅은 적어도 하나의 비소 함유 모노머를 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
제21항에 있어서, 상기 폴리머 코팅은 적어도 하나의 플루오르화 또는 퍼플루오르화 모노머 또는 이들의 조합을 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
이미지 디스플레이 장치로서,
a. 반구형 비디드 내측 표면 및 대향 외측 표면을 갖는 반사 시트;
b. 상기 비디드 표면과 접촉하는 저굴절률 유체;
c. 상기 저굴절률 유체에서 현탁되는 복수의 하전 전기영동 이동 입자; 및
d. 상기 반사 시트를 통과하는 광선의 비디드 표면에서 전반사를 프러스트레이팅하기 위해 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하여 상기 입자를 선택적으로 이동시키도록 상기 저굴절률 유체에 걸쳐 전압을 인가하는 수단을 포함하며,
상기 저굴절률 유체는 상기 입자가 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하지 않을 때 상기 반사 시트를 통과하는 광의 대부분이 상기 비디드 표면에서 전반사를 겪도록 상기 반사 시트의 굴절률보다 충분히 더 작은 굴절률을 갖고,
상기 저굴절률 유체 내의 입자의 용적 분율은 적어도 대략 25 퍼센트인, 이미지 디스플레이 장치.
제25항에 있어서, 상기 입자는 상기 현탁의 대략 25% 내지 90% 용적 분율을 점유하는, 이미지 디스플레이 장치.
제25항에 있어서, 상기 현탁은 분산제를 더 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
제27항에 있어서, 상기 분산제는 플루오르화 또는 퍼플루오르화 오일 또는 이들의 조합을 더 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
이미지 디스플레이 장치로서,
a. 반구형 비디드 내측 표면 및 대향 외측 표면을 갖는 반사 시트;
b. 상기 비디드 표면과 접촉하는 저굴절률 유체;
c. 상기 저굴절률 유체에서 현탁되는 복수의 하전 전기영동 이동 입자; 및
d. 상기 반사 시트를 통과하는 광선의 비디드 표면에서 전반사를 프러스트레이팅하기 위해 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하여 상기 입자를 선택적으로 이동시키도록 상기 저굴절률 유체에 걸쳐 전압을 인가하는 수단을 포함하며,
상기 저굴절률 유체는 상기 입자가 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하지 않을 때 상기 반사 시트를 통과하는 광의 대부분이 상기 비디드 표면에서 전반사를 겪도록 상기 반사 시트의 굴절률보다 충분히 더 작은 굴절률을 갖고,
상기 복수의 입자의 적어도 일부는 가요성 필라멘트에 의해 상기 반사 시트에 부착되는, 이미지 디스플레이 장치.
제29항에 있어서, 상기 가요성 필라멘트는 상기 저굴절률 유체에 의해 용매화되는 재료로 형성되는, 이미지 디스플레이 장치.
이미지 디스플레이 장치로서,
a. 반구형 비디드 내측 표면 및 대향 외측 표면을 갖는 반사 시트;
b. 상기 비디드 표면과 접촉하는 저굴절률 유체;
c. 상기 저굴절률 유체에서 현탁되는 복수의 입자; 및
d. 상기 반사 시트를 통과하는 광선의 비디드 표면에서 전반사를 프러스트레이팅하기 위해 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하여 상기 입자를 선택적으로 이동시키도록 상기 저굴절률 유체에 걸쳐 전압을 인가하는 수단을 포함하며,
상기 저굴절률 유체는 상기 입자가 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하지 않을 때 상기 반사 시트를 통과하는 광의 대부분이 상기 비디드 표면에서 전반사를 겪도록 상기 반사 시트의 굴절률보다 충분히 더 작은 굴절률을 갖고,
상기 복수의 입자는 전기영동 이동도로 변화되고, 상기 입자 중 적어도 하나는 상기 입자의 다른 것의 적어도 2배인 전기영동 이동도를 갖는, 이미지 디스플레이 장치.
제31항에 있어서, 상기 입자 중 적어도 하나는 상기 입자 중 다른 것의 적어도 5배인 전기영동 이동도를 갖는, 이미지 디스플레이 장치.
이미지 디스플레이 장치로서,
a. 반구형 비디드 내측 표면 및 대향 외측 표면을 갖는 반사 시트;
b. 상기 비디드 표면과 접촉하는 저굴절률 유체;
c. 상기 저굴절률 유체에서 현탁되는 복수의 하전 전기영동 이동 입자; 및
d. 상기 반사 시트를 통과하는 광선의 비디드 표면에서 전반사를 프러스트레이팅하기 위해 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하여 상기 입자를 선택적으로 이동시키도록 상기 저굴절률 유체에 걸쳐 전압을 인가하는 수단을 포함하며,
상기 저굴절률 유체는 상기 입자가 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하지 않을 때 상기 반사 시트를 통과하는 광의 대부분이 상기 비디드 표면에서 전반사를 겪도록 상기 반사 시트의 굴절률보다 충분히 더 작은 굴절률을 갖고,
상기 복수의 입자는 대략 200 내지 대략 300nm의 범위인 직경을 갖는 실질적인 구형 입자로부터 선택되고, 편평 타원체 및 회전타원체, 및 평탄 플레이트 및 프리즘은 적어도 대략 3:1의 종횡비를 갖는, 이미지 디스플레이 장치.
제33항에 있어서, 상기 복수의 입자는 적어도 대략 5:1의 종횡비를 갖는 금속 플레이크로부터 선택되는, 이미지 디스플레이 장치.
제33항에 있어서, 상기 복수의 입자는 적어도 대략 5:1의 종횡비를 갖는 진주 안료로부터 선택되는, 이미지 디스플레이 장치.
이미지 디스플레이 장치로서,
a. 반구형 비디드 내측 표면 및 대향 외측 표면을 갖는 반사 시트;
b. 상기 비디드 표면과 접촉하는 저굴절률 유체;
c. 상기 저굴절률 유체에서 현탁되는 복수의 하전 전기영동 이동 입자; 및
d. 상기 반사 시트를 통과하는 광선의 비디드 표면에서 전반사를 프러스트레이팅하기 위해 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하여 상기 입자를 선택적으로 이동시키도록 상기 저굴절률 유체에 걸쳐 전압을 인가하는 수단을 포함하며,
상기 저굴절률 유체는 상기 입자가 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하지 않을 때 상기 반사 시트를 통과하는 광의 대부분이 상기 비디드 표면에서 전반사를 겪도록 상기 반사 시트의 굴절률보다 충분히 더 작은 굴절률을 갖고,
상기 비디드 표면에는 전극이 제공되고 실질적인 절연 재료의 층은 상기 전극을 커버하는 저굴절률을 갖는, 이미지 디스플레이 장치.
제36항에 있어서, 상기 저굴절률 재료는 마그네슘 플로라이드를 포함하는, 이미지 디스플레이 장치.
이미지 디스플레이 장치로서,
a. 반구형 비디드 내측 표면 및 대향 외측 표면을 갖는 반사 시트;
b. 상기 비디드 표면과 접촉하는 저굴절률 유체;
c. 상기 저굴절률 유체에서 현탁되는 복수의 하전 전기영동 이동 입자;
d. 상기 반사 시트를 통과하는 광선의 비디드 표면에서 전반사를 프러스트레이팅하기 위해 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하여 상기 입자를 선택적으로 이동시키도록 상기 저굴절률 유체에 걸쳐 전압을 인가하는 수단을 포함하며,
e. 상기 반사 시트로부터 현탁 하전 입자를 포함하는 저굴절률 유체의 대향 측면 상에 배치되는 후면 지지부; 및
f. 상기 반사 시트로부터 상기 후면 지지부로 연장되고 상기 저굴절률 유체를 횡단 벽에 의해 서로 분리되는 복수의 마이크로 셀로 분리하는 복수의 횡단 벽을 포함하며,
상기 저굴절률 유체는 상기 입자가 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하지 않을 때 상기 반사 시트를 통과하는 광의 대부분이 상기 비디드 표면에서 전반사를 겪도록 상기 반사 시트의 굴절률보다 충분히 더 작은 굴절률을 갖는, 이미지 디스플레이 장치.
제38항에 있어서, 상기 횡단 벽은 복수의 정사각형 형상 마이크로 셀을 형성하는, 이미지 디스플레이 장치.
제38항에 있어서, 상기 횡단 벽은 복수의 6각형 형상 마이크로 셀을 형성하는, 이미지 디스플레이 장치.
이미지 디스플레이 장치로서,
a. 반구형 비디드 내측 표면 및 대향 외측 표면을 갖는 반사 시트;
b. 상기 비디드 표면과 접촉하는 저굴절률 유체;
c. 상기 저굴절률 유체에서 현탁되는 복수의 하전 전기영동 이동 입자; 및
d. 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하여 상기 입자를 선택적으로 이동시키도록 상기 저굴절률 유체에 걸쳐 전압을 인가하는 수단을 포함하며,
상기 입자는 광 투과 매트릭스 내에 배치되는 적어도 하나의 광 산란 또는 광 흡수 중심을 포함하며, 그것에 의해 상기 입자가 상기 비디드 표면에 밀접하게 인접하여 배치될 때, 상기 반사 시트를 통과하는 광의 대부분은 상기 입자로 통과되고 상기 광 산란 또는 광 흡수 중심에 산란 또는 흡수되는, 이미지 디스플레이 장치.