KR20170005436A - 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이 - Google Patents

2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이 Download PDF

Info

Publication number
KR20170005436A
KR20170005436A KR1020167033647A KR20167033647A KR20170005436A KR 20170005436 A KR20170005436 A KR 20170005436A KR 1020167033647 A KR1020167033647 A KR 1020167033647A KR 20167033647 A KR20167033647 A KR 20167033647A KR 20170005436 A KR20170005436 A KR 20170005436A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
display
particles
charged particles
electrophoretic
state
Prior art date
Application number
KR1020167033647A
Other languages
English (en)
Inventor
손 로우
앤서니 이. 풀런
Original Assignee
클리어잉크 디스플레이스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 클리어잉크 디스플레이스, 인코포레이티드 filed Critical 클리어잉크 디스플레이스, 인코포레이티드
Publication of KR20170005436A publication Critical patent/KR20170005436A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/166—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect
    • G02F1/167—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect by electrophoresis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/30—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer formed with recesses or projections, e.g. hollows, grooves, protuberances, ribs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/004—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid
    • G02B26/005—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid based on electrowetting
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133616—Front illuminating devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/1675—Constructional details
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/19—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on variable-reflection or variable-refraction elements not provided for in groups G02F1/015 - G02F1/169
    • G02F1/195—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on variable-reflection or variable-refraction elements not provided for in groups G02F1/015 - G02F1/169 by using frustrated reflection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/204—Di-electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/40—Properties of the layers or laminate having particular optical properties
    • B32B2307/416—Reflective
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/40—Properties of the layers or laminate having particular optical properties
    • B32B2307/418—Refractive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/20—Displays, e.g. liquid crystal displays, plasma displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/26—Reflecting filters
    • G02B5/265—Reflecting filters involving total internal reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0102—Constructional details, not otherwise provided for in this subclass
    • G02F1/0107—Gaskets, spacers or sealing of cells; Filling and closing of cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/1675—Constructional details
    • G02F2001/1678—Constructional details characterised by the composition or particle type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/56—Substrates having a particular shape, e.g. non-rectangular
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2202/00—Materials and properties
    • G02F2202/42—Materials having a particular dielectric constant
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/02—Function characteristic reflective
    • G02F2203/023—Function characteristic reflective total internal reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/02—Function characteristic reflective
    • G02F2203/026—Function characteristic reflective attenuated or frustrated internal reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/30—Gray scale
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/34—Colour display without the use of colour mosaic filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/48—Variable attenuator
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/66—Normally white display, i.e. the off state being white
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/04—Structural and physical details of display devices
    • G09G2300/0421—Structural details of the set of electrodes
    • G09G2300/0426—Layout of electrodes and connections
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/2007—Display of intermediate tones
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3433—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using light modulating elements actuated by an electric field and being other than liquid crystal devices and electrochromic devices
    • G09G3/344—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using light modulating elements actuated by an electric field and being other than liquid crystal devices and electrochromic devices based on particles moving in a fluid or in a gas, e.g. electrophoretic devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

반대 전하의 제1 하전 입자 및 제2 하전 입자를 갖는 내부 전반사 이미지 디스플레이가 개시되어 있다. 영이 아닌 전압을 인가함으로써, 입자는 이동되어 내부 전반사를 프러스트레이팅하여 어두운 상태를 생성한다. 0의 전압 및/또는 전압 펄싱을 인가함으로써, 광이 내부 전반사되어 밝은 상태를 생성한다. 디스플레이는 DC 밸런스되어 통상의 구동 전자기기와 호환가능하다. 다색 디스플레이는 상이한 광학 특성을 갖는 제1 및 제2 입자를 사용하여 생성될 수 있다.

Description

2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이{TWO PARTICLE TOTAL INTERNAL REFLECTION IMAGE DISPLAY}
본 출원은 2014년 5월 12일자로 출원된 미국 가출원 제61/992,095호의 출원일 이익을 주장하며, 상기 문헌의 전체내용은 본 명세서에 참조로 원용된다.
분야
본 개시는 일반적으로 고휘도의 광시야각 디스플레이에서의 내부 전반사(Total Internal Reflection; TIR)의 프러스트레이션(frustration)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시의 실시예는 반대로 하전된 입자로 구성된 직류(direct current; DC) 밸런스된(balanced) 내부 전반사 디스플레이에 관한 것이다.
전형적으로, 종래의 내부 전반사(TIR) 이미지 디스플레이에서의 광 변조(light modulation)는 전면 시트(front sheet)의 표면에서 에바네센트파(evanescent wave) 영역 내외로의 전기영동 이동 입자(electrophoretically mobile particle)의 이동에 의해 제어된다. 전면 시트(front sheet)는 광을 내부 전반사할 수 있는 볼록형 돌출부(convex protrusion)와 같은 복수의 구조체로 구성될 수 있다. 전면 시트는 전형적으로 투명한 전극 층을 추가로 포함한다. 배면 시트(rear sheet)는 배면 전극 층을 포함할 수 있다. 유체 내에 현탁된 전기영동 이동 입자로 이루어진 전기영동 매체(electrophoretic medium)는 전면 시트와 배면 시트 사이에 배치된다. 인가된 전압은 전기영동 매체를 통해 전기영동 이동 입자를 이동시킨다. 전형적으로, 입자는 단일의 광학 특성을 갖는 양 또는 음 전하를 갖는다.
입자가 디스플레이의 작동 동안에 전면 또는 배면 전극으로 전기영동 이동됨에 따라, 디스플레이는 직류(DC) 언밸런스 모드로 작동하고 있을 수 있다. 반대 또는 상대 전극에서, 반대 극성의 인가 전압은 잠재적으로 디스플레이 구성요소의 열화를 야기하고, 그에 따라 디스플레이의 수명을 단축시키고 사용자 경험을 떨어뜨릴 수 있다.
본 개시의 이러한 실시예 및 다른 실시예는 하기의 예시적이고 비제한적인 도시를 참조하여 논의될 것이며, 여기서 유사한 요소에는 유사하게 번호가 부여되어 있다.
도 1a는 어두운 상태에서 반대로 하전된 입자를 포함하는 반사 이미지 디스플레이를 개략적으로 도시하고;
도 1b는 밝은 상태에서 반대로 하전된 입자를 포함하는 반사 이미지 디스플레이를 개략적으로 도시하고;
도 1c는 어두운 상태에서 반대로 하전된 입자를 포함하는 반사 이미지 디스플레이를 개략적으로 도시하고;
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라서 도 1a 내지 도 1c에 도시된 디스플레이의 작동의 그래프적 표현이고;
도 3은 전압 바이어스 의존성의 어두운 상태, 그레이 상태 및 밝은 상태를 생성하는 방법을 개략적으로 도시하고;
도 4는 전압 바이어스 의존성의 어두운 상태, 그레이 상태 및 밝은 상태를 생성하는 방법을 개략적으로 도시하고;
도 5a는 제1 광학 상태에서 상이한 광학 특성의 하전 입자를 갖는 반사 이미지 디스플레이를 개략적으로 도시하고;
도 5b는 밝은 상태에서 상이한 광학 특성의 하전 입자를 갖는 반사 이미지 디스플레이를 개략적으로 도시하고;
도 5c는 제2 광학 상태에서 상이한 광학 특성의 하전 입자를 갖는 반사 이미지 디스플레이를 개략적으로 도시하며;
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 방법이다.
하기의 설명 전체에 걸쳐서, 당업자에게 보다 완전한 이해를 제공하기 위해 특정한 상세내용이 기술된다. 그러나 잘 알려진 요소는 본 개시를 불필요하게 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 상세하게 도시되거나 설명되지 않을 수 있다. 따라서, 상세한 설명 및 도면은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 간주되어야 한다.
특정 실시예에서, 본 개시는 DC 밸런스된 2-입자 TIR 이미지 디스플레이를 제공한다. 실질적으로 동일한 운동성 및 실질적으로 동일한 광학 특성(즉, 색상)을 갖는 반대 전하의 전기영동 이동 입자는 영이 아닌 전압 바이어스(non-zero voltage bias)의 인가에 의해 광 흡수 또는 어두운 상태(dark state)를 생성하기 위해 TIR을 프러스트레이팅하는 데 이용된다.
특정 실시예에서, DC 밸런스라는 용어는 2개 이상의 반대 전극 상에 실질적으로 동일한 전하를 갖는 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 입자가 전면 전극으로 이동하면, 다른 입자(또는 입자들)가 반대로 하전된 전극으로 이동하여 전하의 밸런스를 맞춰야 한다. 단일-입자 디스플레이에서, 하나의 입자만이, 임의의 어느 시간에 그리고 전극이 바이어스되는 방법의 함수로서 하나의 전극으로부터 다른 전극으로 이동된다. 본 개시의 특정 실시예에서는, 2개(또는 그 이상)의 입자가 전극이 바이어스되는 방법의 함수로서 이동된다.
특정 실시예에서, 입자의 광학 특성은 입자의 색상으로서 규정될 수 있다. 색상은 디스플레이를 보는 육안으로 감지될 수 있다. 광학 특성과 색상이라는 용어는 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 입자의 색상 또는 광학 특성은 입자의 광 흡수 및 반사 특성의 결과일 수 있다. 입자의 다른 광학 특성은 개시된 원리로부터 벗어남이 없이 사용될 수 있다.
특정 실시예에서, DC 밸런스된 디스플레이는 제1 전하의 전기영동 이동 입자를 하나의 전극으로 끌어당기는 것이 또한 반대로 하전된 전기영동 이동 입자를 반대 전극으로 끌어당길 수 있는 디스플레이를 포함할 수 있다. 영이 아닌 전압 바이어스의 인가는 반대로 하전된 입자 중 하나 이상을 반대 전극으로 이동시킬 수 있다. 특정 실시예에서, 반대로 하전된 입자가 실질적으로 동일한 광학 특성 또는 색상을 가지면, DC 밸런스는 광학 상태의 변화를 유발하지 않을 수 있다.
예시적인 구현예에서, 전극들 사이에 0 V가 인가될 때에는, 두 종류의 입자 모두가 디스플레이의 전면 표면의 에바네센트파 영역으로부터 이동된다. 이것은 내부 전반사(TIR)의 프러스트레이션을 방지하고 디스플레이의 밝은 상태 또는 화이트 상태를 생성한다. 밝은 상태는 또한 디스플레이의 밝은 상태(light state)로도 지칭될 수 있다. 연속적인 그레이 상태(grey state)는 연속적인 전압의 인가에 의해 달성될 수 있다. 연속적인 전압은 밝은 상태와 어두운 상태 사이에 있도록 구성될 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 DC 밸런스된 시스템은 LCD-기반(또는 다른 유사한) 디스플레이 시스템에 이용된 기존의 구동 전자기기와 직접 호환가능할 수 있다. 이것은 단일 입자 TIR 이미지 디스플레이에 필요한 적합한 구동 전자기기의 개발에 있어서 값비싼 투자를 방지할 수 있다. 추가로, 개시된 원리를 사용하는 다색 디스플레이 실시예가 또한 본 명세서에 개시되어 있다.
예시적인 실시예가 2개 타입의 하전 입자(음으로 하전된 입자 및 양으로 하전된 입자)를 갖는 디스플레이와 관련하여 논의되지만, 개시된 원리가 그에 한정되지 않는다는 것에 주목하여야 한다. 디스플레이 내에 실질적으로 밸런스된 전하를 제공하는 추가적인 실시예는 2개보다 많은 타입의 하전 입자(예를 들면, 누적적으로 전체 전하의 밸런스를 맞추는 보다 강한 전하 및 보다 약한 전하를 갖는 입자)를 포함하도록 형성될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 작동의 다양한 상태에서 반대로 하전된 입자를 포함하는 반사 이미지 디스플레이의 일부분을 도시하고 있다. 구체적으로는, 도 1a 내지 도 1c의 실시예는 복수의 양으로 하전된 입자 및 복수의 음으로 하전된 입자를 포함하는 DC 밸런스된 TIR-기반 디스플레이 시스템을 개략적으로 도시하고 있다. 하전 입자는 용이한 참조를 위해 음 및 양의 입자로서 마킹된다. 입자는 실질적으로 동일하거나 유사한 광학 특성(예를 들면, 색상)을 가질 수 있다. 본 개시의 일 실시예에서, 전기영동 이동도, 확산도(diffusivity), 직경 및 광 흡수 단면의 크기는 양 및 음의 입자 모두에 대해 실질적으로 유사할 것이다. 이와 같은 실시예는 양쪽 극성에 대해 실질적으로 유사한 이미지 응답을 가능하게 하고, 이에 의해 광 흡수의 양은 동일한 전압의 양쪽 극성에 대해 인가된 전압의 크기를 고려할 때 유사하게 변하는 것을 보장한다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 디스플레이(100)는 갭(gap) 또는 공동(cavity)에 의해 분리된 상부 조립체(102) 및 하부 조립체(104)를 포함한다. 상부 조립체는 볼록형 또는 반구형 돌출부(108)와 같은 적어도 하나의 표면 구조체를 포함하는 전면 시트(106)를 포함한다. 반구형 돌출부(108)는 광선을 내부 전반사할 수 있는 윤곽 표면을 형성한다. 볼록부는 디스플레이의 하나 이상의 영역에 복수의 음 또는 양으로 하전된 입자를 집중시키도록 구성된 구조를 규정할 수 있다. 다른 실시예에서, 볼록부는 전면 시트의 표면 위에 복수의 음 또는 양으로 하전된 입자를 실질적으로 균일하게 분포시키도록 구성된 구조를 추가로 규정할 수도 있다.
상부 조립체는 반구형 어레이(108)의 표면 상에 위치될 수 있는 투명한 전면 전극 층(110)을 추가로 포함한다. 투명한 전극 층(110)은 인듐 주석 산화물(ITO), 또는 (은과 같은) 금속 나노와이어의 박막층, 또는 전기 전도성 폴리머, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상부 조립체(102)는 전면 전극 층(110) 위에 위치된 유전 층(dielectric layer)(112)을 추가로 포함할 수 있다. 유전 층(112)은 폴리머와 같은 유기 재료, 무기 재료 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 폴리머의 파릴렌계 족(parylene-based family)이 유전 층에 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 유전 층은 대략 등각(conformal)이고 핀홀(pin-hole)이 없다.
도 1a 내지 도 1c의 실시예에서, 디스플레이(100) 내의 하부 조립체(104)는 배면 전극으로서 작용하는 상부 전극 층(116)을 갖는 백플레인(backplane)(114)을 포함한다. 전극 층(116)은 전극의 박막 트랜지스터(TFT) 어레이, 직접 구동 어레이 또는 패턴화된 어레이를 포함할 수 있다. 전극 층(116)은 구리, 알루미늄, 금 또는 은과 같은 금속으로 제조될 수 있다. 전극 층(116)은 폴리머 매트릭스(polymer matrix) 내의 나노와이어 또는 나노입자와 같은 전기 전도성 입자로 제조될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 유전 층은 선택적으로 배면 전극에 적용되어 배면 전극 층을 보호하고 입자 부착(particle sticking)을 실질적으로 제거할 수 있다.
유전 층(112)과 배면 전극 층(116) 사이에 형성된 갭 또는 공동에는 저굴절률(low refractive index)을 갖는 액체 매체(118)가 배치된다. 액체 매체(118)는 복수의 분산된 광 흡수성의 음으로 하전된 입자(120) 및 복수의 분산된 광 흡수성의 양으로 하전된 입자(122)를 수용할 수 있다. 저굴절률 매체는 Fluorinert™ FC-770, FC-43, FC-75, Novec™ 649 또는 7500과 같은 플루오르화 액체(fluorinated liquid)를 포함할 수 있다.
입자(120 및 122)는 외부 전압원(도시되지 않음)에 의한 매체(118)를 가로지른 전계의 인가에 의해 전기영동 이동될 수 있다. 입자(120, 122)는 유기 재료 또는 무기 재료, 또는 유기 및 무기 재료의 조합으로 제조될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 반대로 하전된 입자는 실질적으로 동일한 광 흡수 광학 특성 및 성질을 가질 수 있다.
예를 들어 도 1a에 도시된 바와 같이 전면 전극 층(110)에 충분한 지속시간(예를 들면, 5 내지 10 ms) 동안 양의 전압 바이어스(예를 들면, +10 V)의 인가시에, 음으로 하전된 입자(120)는 전면 전극(110)으로 끌어 당겨진다. TIR이 프러스트레이팅되어 상대 반사율(reflectance)의 감소를 야기하는 한편, 양으로 하전된 전기영동 이동 입자(122)는 배면 전극 층(116)으로 끌어 당겨져 그것을 향해 이동한다. 대표적인 광선(124)과 같은 입사 광선은 전면 유전 층(112)에 위치된 음으로 하전된 입자에 의해 흡수되고, 그에 따라 이미지 디스플레이의 어두운 상태를 생성한다. 추가적으로, 디스플레이(100)는 DC 밸런스 모드로 작동하고 있을 수 있다. 음 및 양으로 하전된 광 흡수성 입자를 각각 구동하는 양 및 음의 전압의 누적 시간은 이미지 시퀀싱(image sequencing) 동안에 디스플레이 장치에서 실질적으로 동일하다.
종래의 전기영동 디스플레이에서, 이미지 시퀀스는 구동 시퀀스를 제어할 수 있다. 일부 이미지 시퀀스는 밸런스된 양 및 음의 구동 시간을 허용하지 않을 수 있다. 결과적으로, 차후의 이미지 품질을 방해할 수 있는 분극화(polarization)가 디스플레이 장치 내에서 커질 수 있다. 개시된 실시예는 DC 밸런스된 구동 시퀀스가 임의의 이미지 시퀀스에 사용될 수 있도록 이미지 시퀀스가 구동 시퀀스로부터 분리될 수 있게 함으로써 이러한 단점 또는 다른 단점을 극복한다.
도 1b는 디스플레이의 밝은 또는 화이트 상태(또한 밝은 상태라고도 지칭될 수 있음)를 초래하는 0 V의 인가(도시되지 않음)를 도시하고 있다. 0 V에서, 음으로 하전된 전기영동 이동 입자(120)는 전면 전극(110) 근처의 에바네센트파 영역으로부터 멀리 이동되고, 그에 따라 광선의 내부 전반사가 복수의 반구형 돌출부(108)의 표면에서 발생하게 하여 이미지 디스플레이의 밝은 상태를 야기한다. 도 1b에서, TIR은 광선(128)이 광원을 향해 다시 반-역반사될(semi-retro-reflected) 때 입사 광선(126)이 내부 전반사되는 것으로 도시되어 있다. 추가적으로, 도 1b는 배면 전극(116)으로부터 멀리 이동된 양으로 하전된 입자(122)를 도시하고 있다.
또 다른 실시예에서, 디스플레이의 밝은 또는 화이트 상태는 소위 전압 펄싱(voltage pulsing)에 의해 생성 및 유지될 수 있다. 첫 번째로, 전기영동 이동 입자(120)는 적절한 전압의 인가에 의해 에바네센트파 영역으로부터 이동될 필요가 있다. 예를 들면, 디스플레이(100)가 도 1a에 도시된 상태에 있는 것; 즉, 하전 입자가 전극(110 및 116)과 정렬되어 있는 것으로 가정하자. 또한, 배면 전극 층(116)에의 +10 V 바이어스 및 전면 전극 층(110)에의 -10 V 바이어스의 인가시에, 양으로 하전된 입자(122)가 배면 전극(116)으로부터 전면 전극(110)으로 이동하는데 약 20 ms가 걸린다고 가정하자. 또, 음으로 하전된 입자(120)가 전면 전극 층(110)으로부터 배면 전극 층(116)으로 이동하는 데 약 20 ms가 걸린다고 가정하자. 약 10 ms의 지속시간 동안에 배면 전극 층(116)에의 약 +10 V 및 전면 전극 층(110)에의 -10 V의 제1 인가는 음으로 하전된 입자(120)를 에바네센트파 영역으로부터 전면 전극과 배면 전극 사이의 대략 중간으로 이동시킬 것이다. 이것은 입사 광선의 TIR의 결과로서 디스플레이의 화이트 또는 밝은 상태를 생성한다. 두 번째로, 디스플레이(100)의 안정된 밝은 상태는 짧은 지속시간 동안에 반대 극성의 교류 전압의 차후 전압 펄싱에 의해 유지될 수 있다.
예를 들면, 예시적인 전압 펄싱 방법은 5 ms 동안 +5 V를 인가한 후에, 5 ms 동안 -5 V를 인가할 수 있다. 펄싱 방법은 지정된 지속시간 동안 지속될 수 있다. 펄스 길이는 응용 및 원하는 결과에 따라 상이한 시간 길이 동안에 변할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 적어도 약 1 나노초의 펄스 길이가 사용될 수 있다. 다양한 시간 길이의 휴지(rest)가 각 펄스 사이에 이용되어 에너지를 절약할 수 있다. 상이한 극성, 전압 크기, 전압 펄스 지속시간 및 휴지 시간의 비제한적인 다양한 펄스 전압이, 또한 디스플레이, 매체(118)의 점도, 전면 전극과 배면 전극 사이의 갭 거리, 입자상의 전하의 크기 및 농도, 입자 이동도 및 원하는 응용에 따라 사용될 수 있다.
도 1c는 도 1a의 장치의 차후의 어두운 상태를 도시하고 있다. 도 1c에 도시된 바와 같이 전면 전극(110)에 -10 V와 같은 음의 전압 바이어스를 인가하는 경우, 양으로 하전된 입자(122)는 전면 전극(110)으로 끌어당겨져 그것을 향해 이동한다. 이러한 상태에서, 입자(122)는 반구형 표면 근처에 모여서 에바네센트파 영역으로 들어가고 TIR을 프러스트레이팅한다. 이것은 이미지 디스플레이의 광 흡수의 어두운 상태를 초래한다. 광 흡수의 어두운 상태는 입사 광선(130)이 광 흡수성의 양으로 하전된 입자(122)에 의해 흡수되는 것으로 도 1c에 도시되어 있다. 도 1c에 개략적으로 도시된 바와 같이, 음으로 하전된 입자(120)가 배면 전극(116)으로 끌어당겨진다. 도 1a 및 도 1c에 도시된 바와 같이 매체(118)를 가로지른 충분한 지속시간의 영이 아닌 전압(예를 들면, +10 V 또는 -10 V)을 인가하는 경우, 입자가 전면 및 배면 전극 층으로 끌어 당겨진다. 입자 인력은 이미지 디스플레이의 어두운 상태를 야기하는 TIR의 프러스트레이션을 초래할 뿐만 아니라, DC 밸런스된 디스플레이를 초래한다.
도 2는 도 1a 내지 도 1c의 디스플레이의 상대 반사율 사이의 관계를 그래프적으로 도시하고 있다. 구체적으로는, 도 2는 양 및 음으로 하전된 입자 모두를 갖는 2-입자 TIR-기반 디스플레이의 광 흡수 및 내부 전반사의 전압 바이어스 의존성을 나타내고 있다. 도 2에서, x-축은 측정이 실행된 시간이고, y-축은 측정된 결과인 상대 반사율이다. 반사율 측정은 정반사 광선(specular ray)이 마스킹되도록 하는 방식으로 링형 광이 샘플의 표면에 대한 법선에 대해 약 5도 내지 약 30도로 샘플을 조명하면서 암실(dark room)에서 취해질 수 있다. Labsphere Spectralon SRS-99-020, AS-01161-060과 같은 반사율 표준이 또한 휘도에 대한 기준으로서 사용될 수도 있다. Topcon BM-9와 같은 휘도계(luminance meter)가 또한 반사율을 측정하는데 사용될 수 있다.
전면 전극(110)에 그리고 액체 매체(118)를 가로질러 +10 V를 인가할 때, 상대 반사율이 감소한다(도 2, +10 V 표제하의 실선). 이것은 음으로 하전된 입자(120)가 복수의 반구형 돌출부의 표면에 인접하게 전면 전극 및 유전층으로 끌어 당겨진 결과이다. 여기서, 음으로 하전된 입자(120)가 디스플레이(100)의 에바네센트파 영역으로 들어감으로, TIR이 프러스트레이팅된다(도 1a 참조). 전압 펄싱으로 이어지는 지정된 펄스 시간의 0V 또는 음의 전압 바이어스가 인가되는 경우, 도 1a의 음으로 하전된 입자(120)는 에바네센트파 영역을 벗어나서 그로부터 멀리 이동하며, 여기서 입사 광선의 TIR이 밝은 상태를 야기한다. 도 2에 도시된 바와 같이 상대 반사율이 증가한다(0 V 표제하의 실선). -10 V와 같은 음의 전압 바이어스를 전면 전극에 인가하는 것은 양으로 하전된 입자(122)를 전면 전극(110)을 향해 그리고 반구형부에 인접하게 이동시키며, 여기서 TIR이 프러스트레이팅되어 상대 반사율을 감소시킨다(도 2, -10 V 표제하의 점선). 이것은 이미지 디스플레이(100)의 어두운 상태를 야기한다(도 1 참조). 전면 전극에 0 V 또는 양의 전압 바이어스가 인가되는 경우, 양으로 하전된 입자(122)는 에바네센트파 영역으로부터 멀리 이동되고, 여기서 도 2에서 0 V 표제하의 점선으로 도시된 바와 같이 상대 반사율이 증가할 때 입사 광선의 TIR이 밝은 상태를 야기한다. 밝은 또는 밝은 상태의 안정성은 본 명세서에서 전술한 바와 같이 전압 펄싱에 의해 유지될 수 있다.
도 3은 디스플레이(200)에 있어서의 전압 바이어스 의존성의 어두운 상태, 그레이 상태 및 밝은 상태를 생성하는 방법을 개략적으로 도시하고 있다. 도 3에서의 이미지 디스플레이(200)는 도 1의 디스플레이(100)에 대하여 도시된 바와 같이 블랙 상태, 화이트 상태 및 그레이 상태를 나타내는 반대로 하전된 입자를 포함한다. 디스플레이(200)는 갭 또는 공동에 의해 분리된 상부 조립체(202) 및 하부 조립체(204)를 포함한다. 갭(도시되지 않음)의 영역은 에바네센트 영역을 규정할 수 있다. 일 실시예에서, 반구형 표면 근처의 갭 내의 영역은 에바네센트 영역이다.
상부 조립체(202)는 광선을 내부 전반사시킬 수 있는 볼록형 또는 반구형 돌출부(208)와 같은 적어도 하나의 표면 구조체를 갖는 전면 시트(206), 반구형 돌출부의 표면 상에 위치된 투명한 전면 전극 층(210), 및 전면 전극 층(210) 위에 위치된 유전 층(212)을 포함한다. 도시되지는 않았지만, 유전 층은 선택적으로 배면 전극에 적용될 수도 있다. 도 3a 내지 도 3c는 배면 전극으로서 작용하는 상부 전극 층(216)을 갖는 백플레인(214)을 추가로 포함하는 디스플레이(200)의 하부 조립체(204)를 도시하고 있다. 전극 층(216)은 전극의 박막 트랜지스터(TFT) 어레이, 직접 구동 어레이 또는 패턴화된 어레이를 포함할 수 있다. 상부 조립체(202)와 하부 조립체(204) 사이에 개재된 갭(218)에는 액체 매체(218)가 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 액체 매체(218)는 저굴절률을 갖는다. 매체(218)는 복수의 분산된 광 흡수성의 음으로 하전된 입자(220) 및 복수의 분산된 광 흡수성의 양으로 하전된 입자(222)를 포함할 수 있다. 디스플레이(200)는 전압원(도시되지 않음)을 추가로 포함할 수 있다.
개시된 2-입자 TIR-기반 반사 디스플레이(200)는 DC 밸런스된 그레이 상태 레벨을 생성할 수 있다. 도 3의 실시예에서, 전면 전극 층(210)에 인가된 바이어스(-10 V)는 양으로 하전된 입자(222)를 복수의 반구형 돌출부(208)의 윤곽 표면에 인접하게 전면 전극(210) 및 유전 층(212)으로 끌어당긴다. 상당량의 입자(222)는 TIR을 프러스트레이팅하고 이미지 디스플레이(200)의 어두운 또는 광 흡수 상태를 생성할 수 있다. 이것은 대표적인 광선(232)이 하전 입자(222)에 의해 흡수되는 것으로 도시되어 있다. 음으로 하전된 입자(220)는 DC 밸런싱을 위해 +10 V로 바이어스된 배면 전극(216)에 모인다. -10 V는 도시의 목적만을 위한 것이고, 이것은 임의의 다른 전압일 수 있고, 여기서 요구된 전압 강도는 입자 표면상의 전하 밀도 및 입자 이동도에 따라 달라진다는 것에 주목해야 한다.
인가된 전압이 예를 들어 -10 V로부터 -5 V로 감소함에 따라, 양으로 하전된 입자(222)의 일부는 에바네센트파 영역으로부터 이동한다. 결과적으로, 광선의 일부가 흡수된다. 이러한 상태는 대표적인 광선(234)이 입자(222)에 의해 흡수되는 것으로 개략적으로 도시되어 있다. 추가적으로, 광선의 일부는 입사 광선(236)이 내부 전반사되고 반사된 광선(238)으로서 나오는 것으로 나타낸 바와 같이 내부 전반사된다. 따라서, 그레이 상태로 구성된 반사 이미지는 인가된 중간 전압에서 광선의 일부가 흡수되고 일부가 반사되는 경우에 디스플레이(200)에서 생성된다.
인가된 전압이 0 V에 접근함에 따라, 증대하는 양의 입자가 에바네센트파 영역으로부터 이동됨으로써, 보다 많은 광선이 내부 전반사된다. 0 V에 도달한 경우, 거의 모든 양으로 하전된 입자(222)가 에바네센트파 영역 밖에 있어 디스플레이의 밝은 또는 화이트 상태를 초래할 수 있다. 이것은 입사 광선(240)이 내부 전반사되고 반-역반사된 광선(242)으로서 나오는 것으로 도시되어 있다. 일 실시예에서, 연속적인 그레이 상태 레벨은 도 3의 디스플레이(200)에 도시된 바와 같이 -10 V에서 0V까지와 같은 영이 아닌 전압 바이어스를 인가함으로써 생성될 수 있다. 전압 펄싱은 또한 본 명세서에 개시된 바와 같이 밝은 또는 밝은 상태를 유지하는데 이용될 수도 있다.
도 4는 디스플레이(300)에 있어서의 전압 바이어스 의존성의 어두운 상태, 그레이 상태 및 밝은 상태를 생성하는 방법을 개략적으로 도시하고 있다. 도 4는 DC 밸런스된 시스템에서 인가되는 연속적인 전압 바이어스에 따라 달라지는 가능한 연속적인 그레이 상태를 추가로 도시하고 있다. 도 4에서의 이미지 디스플레이(300)는 블랙 상태, 화이트 상태 및 그레이 상태를 나타내는 반대로 하전된 입자를 포함하고, 디스플레이(100)와 유사하다. 디스플레이(300)는 갭 또는 공동에 의해 분리된 상부 조립체(302) 및 하부 조립체(304)를 포함한다. 상부 조립체는 광선을 내부 전반사시킬 수 있는 볼록형 또는 반구형 돌출부(308)와 같은 적어도 하나의 표면 구조체를 포함하는 전면 시트(306), 반구형 돌출부의 표면 상에 위치된 투명한 전면 전극 층(310), 및 전면 전극 층(310) 위에 위치된 유전 층(312)을 포함한다. 디스플레이(300)는 배면 전극으로서 작용하는 상부 전극 층(316)을 갖는 백플레인(314)을 추가로 포함하는 하부 조립체(304)를 또한 포함한다. 전극 층(316)은 전극의 박막 트랜지스터(TFT) 어레이, 직접 구동 어레이 또는 패턴화된 어레이를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 유전 층은 선택적으로 배면 전극에 적용될 수도 있다. 상부 조립체(302)와 하부 조립체(304) 사이에 개재된 갭(318)에는 액체 매체(318)가 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 매체(318)는 저굴절률을 가질 수 있다. 매체(318)는 복수의 분산된 광 흡수성의 음으로 하전된 입자(320) 및 복수의 분산된 광 흡수성의 양으로 하전된 입자(322)를 포함한다. 디스플레이(300)는 전압원(도시되지 않음)을 추가로 포함할 수 있다.
개시된 2-입자 TIR-기반 반사 디스플레이(300)는 DC 밸런스된 그레이 상태 레벨을 생성할 수 있다. 이러한 시나리오에서, +10 V가 전면 전극에 인가될 수 있으며, 그에 따라 실질적으로 모든 음으로 하전된 입자(320)가 전면 전극(310) 및 복수의 반구형부(308)에 인접하게 유전 층(312)의 표면 근처에 모일 수 있다. 실질적으로 모든 입사 광선이 흡수되어 디스플레이의 어두운 상태를 생성한다. 이것은 대표적인 입사 광선(340)이 음으로 하전된 입자(320)에 의해 흡수되는 것으로 도시되어 있다. 양으로 하전된 입자(322)는 DC 밸런싱을 위해 -10 V가 인가된 배면 전극에 모인다. 인가된 전압이 예를 들어 +5 V로 감소함에 따라, 증가하는 양 또는 연속의 음으로 하전된 입자(320)가 에바네센트파 영역으로부터 이동된다. 결과적으로, 대표적인 광선(342)과 같은 일부의 입사 광선이 표면에 잔류하는 광 흡수성 입자(320)에 의해 흡수되는 한편, 대표적인 입사 광선(344)과 같은 일부의 광선은 내부 전반사되고 반-역반사된 광선(346)으로서 나온다. 흡수된 광선 및 내부 전반사된 광선의 이러한 혼합은 DC 밸런스된 그레이 상태를 초래한다. 인가된 전압이 0 V까지 더 감소함에 따라, 모든 입자가 에바네센트파 영역을 벗어나서 그로부터 멀리 이동된다. 입자의 이동은 실질적으로 모든 입사 광선이 전반사되게 하여 밝은 상태를 생성한다. 이것은 대표적인 입사 광선(348)이 반-역반사된 광선(350)으로서 나오는 것으로 도시되어 있다. 그레이 상태는 본 명세서에 개시된 바와 같이 전압 펄싱에 의해 유지될 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 4의 실시예는 전하가 상이하지만 광학 특성(예를 들면, 블랙)이 동일한 입자가 반대로 하전된 전극으로 끌어당겨지는 2-입자 TIR-기반 DC 밸런스된 반사 이미지 디스플레이를 제공하였다. 도 3 및 도 4에서의 디스플레이는 블랙, 화이트 및 가능한 연속적인 그레이 상태를 나타낼 수 있는 예시적인 실시예이다. 도 1, 도 3 및 도 4의 실시예는 또한 종래의 LCD 구동 전자기기와 호환가능할 수도 있다.
다른 실시예에서, 도 1, 도 3 또는 도 4에 도시된 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이(100, 200, 300) 중 임의의 디스플레이는 색 필터 어레이(color filter array)를 추가로 포함할 수 있다. 색 필터 어레이는 적색, 청색, 녹색 또는 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 황색 서브-픽셀을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 1, 도 3 또는 도 4에 도시된 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이(100, 200, 300) 중 임의의 디스플레이는 전극의 박막 트랜지스터 어레이, 직접 구동 어레이 또는 패턴화된 어레이, 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 1, 도 3 또는 도 4에 도시된 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이(100, 200, 300) 중 임의의 디스플레이는 지향성 전면 광(directional front light)을 추가로 포함할 수 있다. 지향성 전면 광은 광원, 광 가이드(light guide), 광 추출기 요소의 어레이 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 광원은 발광 다이오드(LED), 냉음극 형광 램프(CCFL) 또는 표면 실장 기술(surface mount technology; SMT) 백열 램프일 수 있다.
다른 실시예에서, 도 1, 도 3 또는 도 4에 도시된 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이(100, 200, 300) 중 임의의 디스플레이는 상부 조립체와 하부 조립체 사이의 갭 간격을 제어하는 적어도 하나의 스페이서 구조체(spacer structure)를 추가로 포함할 수 있다. 스페이서 구조체는 구체, 비드(bead), 정육면체, 원통체 또는 프리즘의 형태일 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 스페이서 구조체는 폴리머, 유리, 금속 또는 다른 유기 또는 무기 재료로 구성될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
다른 실시예에서, 도 1, 도 3 또는 도 4에 도시된 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이(100, 200, 300) 중 임의의 디스플레이는 교차-벽(cross-wall)을 추가로 포함할 수 있다. 교차-벽은 입자의 이동 또는 정착(settling)을 방지하도록 입자 및 매체를 한정하기 위해 디스플레이 내에 웰(well) 또는 구획부(compartment)를 생성하는데 사용될 수 있다. 웰 또는 구획부는 규칙적이거나 불규칙적인 어레이의 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 다이아몬드형의 형상일 수 있다. 교차-벽은 유리, 폴리머, 또는 다른 유기 또는 무기계 재료로 이루어질 수 있다.
다른 실시예에서, 도 1, 도 3 또는 도 4에 도시된 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이(100, 200, 300) 중 임의의 디스플레이는 적어도 하나의 에지 시일(edge seal)을 추가로 포함할 수 있다. 에지 시일은 디스플레이의 적어도 하나의 에지를 따라 사용될 수 있다. 에지 시일을 형성하는데 사용된 실런트(sealant)는 열적 또는 광화학적 경화 재료일 수 있다. 에지 시일은 에폭시, 실리콘 또는 다른 폴리머계 재료를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 1, 도 3 또는 도 4에 도시된 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이(100, 200, 300) 중 임의의 디스플레이는 박막 트랜지스터, 또는 패턴화 또는 직접 구동 어레이, 지향성 전면 광, 색 필터 어레이, 적어도 하나의 스페이서 구조체 또는 교차-벽, 적어도 하나의 에지 시일, 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다.
개시된 실시예는 어두운 상태, 밝은 상태 및 그레이 상태에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, 2-입자 반사 이미지는 색 필터 어레이의 필요 없이 다색 디스플레이를 생성하도록 변경될 수 있다. 예를 들면, 음으로 하전된 입자는 적색과 같은 제1 광학 특성(즉, 색상)을 가질 수 있다. 양으로 하전된 입자는 흑색과 같은 제2 광학 특성을 가질 수 있다. 제3의 백색 광학 상태는 복수의 볼록형 또는 반구형 돌출부의 표면에서 입사 광선의 내부 전반사로부터 생성될 수 있다.
전면 전극에의 양의 전압 바이어스의 인가는 적색의 음으로 하전된 입자를 전면 표면으로 끌어당겨서 TIR을 프러스트레이팅하고 레드 이미지 상태를 생성할 수 있다. 전면 전극에의 음의 전압 바이어스의 인가는 흑색의 양으로 하전된 입자를 전면 표면으로 끌어당겨서 TIR을 프러스트레이팅하고 블랙 이미지 상태를 생성할 수 있다. 0 V의 인가는 입자가 에바네센트파 영역으로부터 이동하게 하고, 입사 광선이 내부 전반사하게 하여 밝은 또는 화이트 이미지 상태를 생성할 수 있다. 설명된 바와 같은 적색 및 흑색에 한정되지 않는 다양한 상이한 색상 입자가 사용될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 다양한 작동 상태에서 상이한 광학 특성의 하전 입자를 갖는 디스플레이를 개략적으로 도시하고 있다. 구체적으로는, 도 5a 내지 도 5c는 다양한 작동 상태에서 DC 밸런스 모드에 있는 TIR-기반 디스플레이(400)의 일부분을 나타내고 있다. 이미지 디스플레이(400)의 디자인은 도 1a 내지 도 1c의 디스플레이(100)와 실질적으로 유사하지만, 대신에 제1 광학 특성의 제1 복수의 양으로 하전된 입자 및 제2 광학 특성의 제2 복수의 음으로 하전된 입자 모두를 포함한다. 일 실시예에서, 전기영동 이동도 및 확산도의 크기는 상이한 광학 특성의 양 및 음의 입자 모두에 대해 실질적으로 유사할 수 있다. 이것은 입자가 인가된 전압의 크기에 따라 유사한 방식으로 거동하는 것을 보장하기 위해 양쪽 극성에 대해 유사한 이미지 응답을 야기할 수 있다.
디스플레이(400)는 갭 또는 공동에 의해 분리된 상부 조립체(402) 및 하부 조립체(404)를 포함한다. 상부 조립체는 광선을 내부 전반사시킬 수 있는 볼록형 또는 반구형 돌출부(408)와 같은 적어도 하나의 표면 구조체를 추가로 포함하는 전면 시트(406), 반구형 돌출부의 표면 상에 위치된 투명한 전면 전극 층(410), 및 전면 전극 층(410) 위에 위치된 유전 층(412)을 포함한다. 도 5a 내지 도 5c는 배면 전극으로서 작용하는 상부 전극 층(416)을 갖는 백플레인(414)을 구비하는 하부 조립체(404)를 포함한다. 전극 층(416)은 전극의 박막 트랜지스터(TFT) 어레이, 직접 구동 어레이 또는 패턴화된 어레이를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 유전 층은 선택적으로 배면 전극에 적용될 수도 있다. 상부 조립체(402)와 하부 조립체(404) 사이에 개재된 갭(418)에는 저굴절률의 액체 매체(418)가 위치될 수 있다. 매체(418)는 제1 광학 특성의 복수의 분산된 광 흡수성의 음으로 하전된 입자(420) 및 제2 광학 특성의 복수의 분산된 광 흡수성의 양으로 하전된 입자(422)를 포함한다. 상이한 광학 특성의 입자(420, 422)는 유기 재료 또는 무기 재료, 또는 유기 및 무기 재료의 조합으로 제조될 수 있다. 입자(420 및 422)는 외부 전압원(도시되지 않음)에 의한 매체(418)를 가로지른 전계의 인가에 의해 전기영동 이동될 수 있다. 2개의 광학 특성의 입자가 도시되어 있지만, 개시된 원리는 2개보다 많은(다수의) 광학 특성의 입자와 함께 사용될 수 있고, 개시된 실시예는 2개의 광학 특성만을 갖는 입자에 한정되지는 않는다.
예를 들어 도 5a에 도시된 바와 같이 전면 전극 층(410)에 +10 V와 같은 양의 전압 바이어스의 인가시에, 적색과 같은 제1 광학 특성의 음으로 하전된 입자(420)는 전면 전극(410) 및 유전 층(412)으로 끌어 당겨진다. 복수의 반구형부(408)에 인접한 이러한 위치에서, TIR이 프러스트레이팅되어 상대 반사율의 감소를 야기한다. 흑색과 같은 제2 광학 특성의 양으로 하전된 전기영동 이동 입자(422)는 -10 V의 전압 바이어스를 갖는 배면 전극 층(416)으로 끌어 당겨져 그것을 향해 이동한다. 결과적으로, TIR이 프러스트레이팅되고, 대표적인 광선(424)과 같은 입사 광선은 전면 유전 층(412)에 위치된 음으로 하전된 입자에 의해 흡수된다. 이것은 음으로 하전된 입자(420)의 광학 특성과 동일한 (예를 들면, 적색과 같은) 색상의 이미지 디스플레이의 제1 광학 상태를 생성한다.
도 5b는 디스플레이의 밝은 또는 화이트 광학 상태를 초래하는 0 V의 인가를 도시하고 있다. 0의 인가 전압에서, 음으로 하전된 전기영동 이동 입자(420)는 복수의 반구형 돌출부(408)의 표면 근처의 에바네센트파 영역으로부터 실질적으로 멀리 이동된다. 이것은 광선의 내부 전반사가 발생하게 하여 이미지 디스플레이의 화이트 또는 밝은 상태를 야기한다. 이것은 광선(428)이 광원을 향해 다시 반-역반사될 때 입사 광선(426)이 내부 전반사되는 것으로 도시되어 있다. 추가적으로, 양으로 하전된 입자(422)는 배면 전극 층(416)으로부터 멀리 끌어당겨질 것이다. 화이트 또는 밝은 상태는 본 명세서에서 전술한 바와 같이 적절한 전압 및 전압 펄싱으로 이어지는 지속시간에 의해서 에바네센트파 영역 밖으로 입자를 이동시킴으로써 유지될 수 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이 전면 전극 층에 -10 V와 같은 음의 전압 바이어스를 인가하는 경우, 음으로 하전된 입자(420)의 제1 광학 특성과 상이한 흑색과 같은 제2 광학 특성의 양으로 하전된 전기영동 이동 입자(422)는 전면 전극(410) 및 유전 층(412)으로 끌어당겨져 그것을 향해 이동한다. 이러한 위치에서, 양으로 하전된 입자(422)는 복수의 반구형부(408)의 표면에 인접하게 되고, 그에 따라 이러한 입자가 에바네센트파 영역으로 들어간다. 결과적으로, TIR이 프러스트레이팅되고, 대표적인 광선(430)과 같은 입사 광선은 전면 유전 층(412)에 위치된 제2 광학 특성의 양으로 하전된 입자(422)에 의해 흡수된다. 이것은 디스플레이를 보는 관찰자에게 흑색으로 보이는 이미지 디스플레이의 제2 광학 상태를 생성한다. 추가적으로, 음으로 하전된 입자(420)는 배면 전극 층(416)으로 끌어당겨진다. 도 5a 및 도 5c에 도시된 바와 같이 매체(418)를 가로지른 영이 아닌 전압(예를 들면, +10 V 또는 -10 V)을 인가하는 경우, 입자들 모두가 전면 및 배면 전극 층으로 끌어 당겨진다. 이것은 TIR의 프러스트레이션을 초래하여 적어도 3개의 상이한 색상의 다색 반사 이미지 디스플레이를 야기할 뿐만 아니라, DC 밸런스된 디스플레이를 또한 야기할 수 있다. 다중 색상을 나타낼 수 있는 이러한 디스플레이(400)는 또한 기존의 LCD 구동 전자기기와 호환가능할 수도 있다.
도 5a 내지 도 5c의 디스플레이(400)는 또한, 양 및 음으로 하전된 입자의 상이한 광학 상태의 혼합으로 인해 생기는 다양한 DC 밸런스된 광학 상태(즉, 색상)를 나타낼 수도 있다. 이것은 연속적인 전압 바이어스를 인가함으로써 실행될 수 있다.
다른 실시예에서, 도 5에 도시된 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이(400)는 전극의 박막 트랜지스터(TFT) 어레이, 직접 구동 어레이 또는 패턴화된 어레이를 추가로 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 5에 도시된 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이(400)는 지향성 전면 광을 추가로 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 5에 도시된 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이(400)는 적어도 하나의 스페이서 구조체를 추가로 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 5에 도시된 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이(400)는 교차-벽을 추가로 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 5에 도시된 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이(400)는 적어도 하나의 에지 시일을 추가로 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 디스플레이(400)는 박막 트랜지스터 어레이, 직접 구동 어레이, 패턴화된 어레이, 지향성 전면 광, 적어도 하나의 스페이서 구조체 또는 교차-벽, 적어도 하나의 에지 시일, 또는 이들의 조합의 임의의 조합을 추가로 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 디스플레이 실시예에서, 이러한 실시예는 전자책 리더(electronic book reader), 휴대용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 웨어러블(wearable), 휴대 전화, 스마트 카드, 간판(sign), 시계, 가격 표시기(shelf label), 플래시 드라이브 및 옥외 광고판 또는 옥외 간판을 포함하지만 이에 한정되지 않는 응용에 사용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 방법이다. 도 6의 실시예는 도 1, 도 3 내지 도 5와 관련하여 개시된 것과 같은 디스플레이에 구현될 수 있다. 도 6의 방법은 단계(600)에서 영이 아닌 제1 전압을 인가하여, 제1 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제1 전기영동 하전 입자를 디스플레이의 전면 시트의 표면으로 끌어당겨서 어두운 상태를 형성함으로써 시작된다.
단계 610에서는, 실질적인 0의 전압 또는 전압 펄싱을 인가하여, 제1 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제1 전기영동 하전 입자, 및 제2 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제2 전기영동 하전 입자를 디스플레이의 전면 시트의 표면으로부터 멀리 이동시켜서 밝은 상태를 형성한다. 제1 입자는 제2 입자와 상이할 수 있거나, 제1 및 제2 입자는 실질적으로 동일한 입자를 규정할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 단계 610은 실질적인 0의 전압 또는 전압 펄싱을 인가하여, 제1 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제1 전기영동 하전 입자, 및 반대 전하 및 제2 광학 특성을 갖는 복수의 제2 전기영동 하전 입자를 디스플레이의 전면 시트의 표면으로부터 멀리 이동시켜서 밝은 상태를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
단계 620에서는, 영이 아닌 제2 전압을 인가하여, 제2 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제2 전기영동 하전 입자를 디스플레이의 전면 시트의 표면으로 끌어당겨서 어두운 상태를 형성한다. 대안적인 실시예에서, 단계 620은 영이 아닌 제2 전압을 인가하여, 제2 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제2 전기영동 하전 입자를 디스플레이의 전면 시트의 표면으로 끌어당겨서 어두운 상태를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
하기의 비제한적인 실시예는 본 개시의 실시예를 추가로 예시한다. 예 1은 내부 전반사(TIR) 이미지 디스플레이에 관한 것이고, 상기 내부 전반사 이미지 디스플레이는, 전면 시트, 전면 전극 및 유전 층을 구비하는 전면 조립체(front assembly)로서, 전면 전극은 전면 시트와 유전 층 사이에 개재되고, 전면 시트는 적어도 하나의 볼록형 돌출부를 추가로 포함하는, 전면 조립체; 전면 조립체와 갭을 형성하는 배면 조립체(back assembly)로서, 이 배면 조립체는 백플레인 및 배면 전극을 구비하고, 배면 전극은 유전 층에 대향하여 위치되는, 배면 조립체; 갭 내의 저굴절률 매체; 및 이 저굴절률 매체 내에 분산된 복수의 양으로 하전된 전기영동 이동 입자 및 복수의 음으로 하전된 전기영동 이동 입자를 포함한다.
예 2는 예 1의 디스플레이에 관한 것이고, 배면 전극은 전극의 박막 트랜지스터 어레이, 직접 구동 어레이 또는 패턴화된 어레이, 또는 이들의 조합을 포함한다.
예 3은 예 2의 디스플레이에 관한 것이고, 교차-벽을 추가로 포함한다.
예 4는 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 스페이서 구조체를 추가로 포함한다.
예 5는 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 배면 조립체는 배면 전극 상에 유전 층을 추가로 포함한다.
예 6은 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 지향성 전면 광을 추가로 포함한다.
예 7은 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 색 필터 층을 추가로 포함한다.
예 8은 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 에지 시일을 추가로 포함한다.
예 9는 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 교차-벽, 에지 시일 및 지향성 전면 광을 추가로 포함한다.
예 10은 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 볼록부는 반구형 구조를 규정한다.
예 11은 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 볼록부는 복수의 음 또는 양으로 하전된 입자를 균일하게 분포시키도록 구성된 구조를 규정한다.
예 12는 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 복수의 양으로 하전된 전기영동 이동 입자는 제1 광학 특성을 갖고, 복수의 음으로 하전된 전기영동 이동 입자는 제2 광학 특성을 갖는다.
예 13은 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 교차 벽을 추가로 포함한다.
예 14는 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 스페이서 구조체를 추가로 포함한다.
예 15는 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 배면 조립체는 배면 전극 상에 유전 층을 추가로 포함한다.
예 16은 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 지향성 전면 광을 추가로 포함한다.
예 17은 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 스페이서 구조체, 에지 시일 및 지향성 전면 광을 추가로 포함한다.
예 18은 전술한 임의의 예의 디스플레이에 관한 것이고, 교차-벽, 에지 시일 및 지향성 전면 광을 추가로 포함한다.
예 19는 내부 전반사 이미지 디스플레이를 어두운 상태로부터 밝은 상태로 전환하기 위한 방법에 관한 것이고, 상기 방법은, 영이 아닌 제1 전압을 인가하여, 제1 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제1 전기영동 하전 입자를 디스플레이의 전면 시트의 표면으로 끌어당겨서 어두운 상태를 형성하는 단계; 실질적인 0의 전압 또는 전압 펄싱을 인가하여, 제1 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제1 전기영동 하전 입자, 및 제2 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제2 전기영동 하전 입자를 디스플레이의 전면 시트의 표면으로부터 멀리 이동시켜서 밝은 상태를 형성하는 단계; 및 영이 아닌 제2 전압을 인가하여, 제2 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제2 전기영동 하전 입자를 디스플레이의 전면 시트의 표면으로 끌어당겨서 어두운 상태를 형성하는 단계를 포함한다.
예 20은 내부 전반사 이미지 디스플레이를 제1 광학 상태로부터 밝은 상태로 그리고 제2 광학 상태로 전환하기 위한 방법에 관한 것이고, 상기 방법은, 영이 아닌 제1 전압을 인가하여, 제1 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제1 전기영동 하전 입자를 디스플레이의 전면 시트의 표면으로 끌어당겨서 제1 광학 상태를 형성하는 단계; 실질적인 0의 전압 또는 전압 펄싱을 인가하여, 제1 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제1 전기영동 하전 입자, 및 반대 전하 및 제2 광학 특성을 갖는 복수의 제2 전기영동 하전 입자를 디스플레이의 전면 시트의 표면으로부터 멀리 이동시켜서 밝은 상태를 형성하는 단계; 및 영이 아닌 제2 전압을 인가하여, 제2 전하 및 제2 광학 특성을 갖는 복수의 전기영동 하전 입자를 디스플레이의 전면 시트의 표면으로 끌어당겨서 제2 광학 상태를 형성하는 단계를 포함한다.
본 개시의 원리가 본 명세서에 나타낸 예시적인 실시예와 관련하여 예시되었지만, 본 개시의 원리는 이에 한정되지 않고 그것의 임의의 수정예, 변형예 또는 치환예를 포함한다.

Claims (20)

  1. 내부 전반사(TIR) 이미지 디스플레이에 있어서,
    전면 시트, 전면 전극 및 유전 층을 구비하는 전면 조립체(front assembly)로서, 상기 전면 전극은 상기 전면 시트와 유전 층 사이에 개재되고, 상기 전면 시트는 적어도 하나의 볼록형 돌출부를 추가로 포함하는, 전면 조립체;
    상기 전면 조립체와 갭을 형성하는 배면 조립체(back assembly)로서, 상기 배면 조립체는 백플레인 및 배면 전극을 구비하고, 상기 배면 전극은 상기 유전 층에 대향하여 위치되는, 배면 조립체;
    상기 갭 내의 저굴절률 매체; 및
    상기 저굴절률 매체 내에 분산된 복수의 양으로 하전된 전기영동 이동 입자 및 복수의 음으로 하전된 전기영동 이동 입자를 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배면 전극은 전극의 박막 트랜지스터 어레이, 직접 구동 어레이 또는 패턴화된 어레이, 또는 이들의 조합을 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  3. 제2항에 있어서,
    교차-벽을 추가로 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  4. 제2항에 있어서,
    스페이서 구조체를 추가로 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 배면 조립체는 상기 배면 전극 상에 유전 층을 추가로 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  6. 제2항에 있어서,
    지향성 전면 광을 추가로 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  7. 제6항에 있어서,
    색 필터 층을 추가로 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  8. 제7항에 있어서,
    에지 시일을 추가로 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  9. 제2항에 있어서,
    교차-벽, 에지 시일 및 지향성 전면 광을 추가로 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부는 반구형 구조를 규정하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부는 복수의 음 또는 양으로 하전된 입자를 균일하게 분포시키도록 구성된 구조를 규정하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 양으로 하전된 전기영동 이동 입자는 제1 광학 특성을 갖고, 상기 복수의 음으로 하전된 전기영동 이동 입자는 제2 광학 특성을 갖는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    교차 벽을 추가로 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    스페이서 구조체를 추가로 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배면 조립체는 상기 배면 전극 상에 유전 층을 추가로 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    지향성 전면 광을 추가로 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    스페이서 구조체, 에지 시일 및 지향성 전면 광을 추가로 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  18. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    교차-벽, 에지 시일 및 지향성 전면 광을 추가로 포함하는, 내부 전반사 이미지 디스플레이.
  19. 내부 전반사 이미지 디스플레이를 어두운 상태로부터 밝은 상태로 전환하기 위한 방법에 있어서,
    영이 아닌 제1 전압을 인가하여, 제1 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제1 전기영동 하전 입자를 디스플레이의 전면 시트의 표면으로 끌어당겨서 어두운 상태를 형성하는 단계;
    실질적인 0의 전압 또는 전압 펄싱을 인가하여, 제1 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제1 전기영동 하전 입자, 및 제2 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제2 전기영동 하전 입자를 상기 디스플레이의 전면 시트의 표면으로부터 멀리 이동시켜서 밝은 상태를 형성하는 단계; 및
    영이 아닌 제2 전압을 인가하여, 제2 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제2 전기영동 하전 입자를 상기 디스플레이의 전면 시트의 표면으로 끌어당겨서 어두운 상태를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 내부 전반사 이미지 디스플레이를 제1 광학 상태로부터 밝은 상태로 그리고 제2 광학 상태로 전환하기 위한 방법에 있어서,
    영이 아닌 제1 전압을 인가하여, 제1 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제1 전기영동 하전 입자를 디스플레이의 전면 시트의 표면으로 끌어당겨서 제1 광학 상태를 형성하는 단계;
    실질적인 0의 전압 또는 전압 펄싱을 인가하여, 제1 전하 및 제1 광학 특성을 갖는 복수의 제1 전기영동 하전 입자, 및 반대 전하 및 제2 광학 특성을 갖는 복수의 제2 전기영동 하전 입자를 상기 디스플레이의 전면 시트의 표면으로부터 멀리 이동시켜서 밝은 상태를 형성하는 단계; 및
    영이 아닌 제2 전압을 인가하여, 제2 전하 및 제2 광학 특성을 갖는 복수의 전기영동 하전 입자를 상기 디스플레이의 전면 시트의 표면으로 끌어당겨서 제2 광학 상태를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
KR1020167033647A 2014-05-12 2015-05-12 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이 KR20170005436A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461992095P 2014-05-12 2014-05-12
US61/992,095 2014-05-12
PCT/US2015/030349 WO2015175518A1 (en) 2014-05-12 2015-05-12 Two particle total internal reflection image display

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170005436A true KR20170005436A (ko) 2017-01-13

Family

ID=54480546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167033647A KR20170005436A (ko) 2014-05-12 2015-05-12 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20170075184A1 (ko)
EP (1) EP3142782A4 (ko)
JP (1) JP6688229B2 (ko)
KR (1) KR20170005436A (ko)
CN (1) CN106660003B (ko)
RU (1) RU2676394C2 (ko)
WO (1) WO2015175518A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240070628A (ko) 2021-09-29 2024-05-21 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 알콕시실릴알킬아미노프로필 변성 폴리실록산 화합물의 제조 방법

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2979133A4 (en) 2013-03-26 2016-11-16 Clearink Displays Inc DISPLACED POROUS ELECTRODE TO PREVENT TOTAL INTERNAL REFLECTION (TIR)
US10203436B2 (en) 2013-05-22 2019-02-12 Clearink Displays, Inc. Method and apparatus for improved color filter saturation
JP6360557B2 (ja) 2013-07-08 2018-07-18 クリアインク ディスプレイズ, インコーポレイテッドClearink Displays, Inc. Ｔｉｒ−変調広視野角ディスプレイ
US10705404B2 (en) 2013-07-08 2020-07-07 Concord (Hk) International Education Limited TIR-modulated wide viewing angle display
CN106030400B (zh) * 2014-02-24 2019-04-23 伊英克加利福尼亚有限责任公司 电泳显示器
US9897890B2 (en) 2014-10-07 2018-02-20 Clearink Displays, Inc. Reflective image display with threshold
EP3204800A4 (en) 2014-10-08 2018-06-06 Clearink Displays, Inc. Color filter registered reflective display
US10386691B2 (en) * 2015-06-24 2019-08-20 CLEARink Display, Inc. Method and apparatus for a dry particle totally internally reflective image display
US10261221B2 (en) 2015-12-06 2019-04-16 Clearink Displays, Inc. Corner reflector reflective image display
US10386547B2 (en) 2015-12-06 2019-08-20 Clearink Displays, Inc. Textured high refractive index surface for reflective image displays
WO2017189434A1 (en) * 2016-04-25 2017-11-02 Clearink Displays, Inc. Method and apparatus for an enhanced brightness tir image display
JP2019517032A (ja) * 2016-05-23 2019-06-20 クリアインク ディスプレイズ, インコーポレイテッドClearink Displays, Inc. ハイブリッド反射―放射型画像ディスプレイ
CN107870496A (zh) * 2016-09-23 2018-04-03 京东方科技集团股份有限公司 一种显示结构及显示装置
US11573475B2 (en) * 2017-05-16 2023-02-07 Concord (Hk) International Education Limited Driving methods for TIR-based image displays
US11709412B2 (en) 2017-05-24 2023-07-25 Wuxi Clearink Limited Method and apparatus for driving static images and video for TIR-based image displays
JP7001217B2 (ja) * 2017-12-22 2022-01-19 イー インク コーポレイション 電気泳動表示装置、および電子機器
WO2019199985A1 (en) * 2018-04-10 2019-10-17 Clearink Displays, Inc. Convex protrusions in total internal reflection based image displays
CN115524891A (zh) * 2021-06-24 2022-12-27 京东方科技集团股份有限公司 全反射显示装置及其制备方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6515649B1 (en) * 1995-07-20 2003-02-04 E Ink Corporation Suspended particle displays and materials for making the same
US7411719B2 (en) * 1995-07-20 2008-08-12 E Ink Corporation Electrophoretic medium and process for the production thereof
US6215920B1 (en) * 1997-06-10 2001-04-10 The University Of British Columbia Electrophoretic, high index and phase transition control of total internal reflection in high efficiency variable reflectivity image displays
US8040594B2 (en) * 1997-08-28 2011-10-18 E Ink Corporation Multi-color electrophoretic displays
US6300932B1 (en) * 1997-08-28 2001-10-09 E Ink Corporation Electrophoretic displays with luminescent particles and materials for making the same
US7075502B1 (en) * 1998-04-10 2006-07-11 E Ink Corporation Full color reflective display with multichromatic sub-pixels
WO2003007049A1 (en) * 1999-10-05 2003-01-23 Iridigm Display Corporation Photonic mems and structures
US6870661B2 (en) * 2001-05-15 2005-03-22 E Ink Corporation Electrophoretic displays containing magnetic particles
US20100148385A1 (en) * 2001-05-15 2010-06-17 E Ink Corporation Electrophoretic media and processes for the production thereof
US6819471B2 (en) * 2001-08-16 2004-11-16 E Ink Corporation Light modulation by frustration of total internal reflection
US6891658B2 (en) * 2002-03-04 2005-05-10 The University Of British Columbia Wide viewing angle reflective display
US7554712B2 (en) * 2005-06-23 2009-06-30 E Ink Corporation Edge seals for, and processes for assembly of, electro-optic displays
US7079304B2 (en) * 2004-01-23 2006-07-18 The Lubrizol Corporation Structured fluid compositions for electrophoretically frustrated total internal reflection displays
US7564614B2 (en) * 2004-05-20 2009-07-21 Sipix Imaging, Inc. Electrode protection film for electrophoretic displays
WO2006108285A1 (en) * 2005-04-15 2006-10-19 The University Of British Columbia Brightness enhancement in tir-modulated electrophoretic reflective image displays
JP2007047370A (ja) * 2005-08-09 2007-02-22 Brother Ind Ltd 電気泳動表示媒体の製造方法
JP4899407B2 (ja) * 2005-10-12 2012-03-21 富士ゼロックス株式会社 画像表示媒体、及び画像表示装置
EP1943692B1 (en) * 2005-10-27 2015-10-07 Koninklijke Philips N.V. Multi-view display having directional light output device
JP4557891B2 (ja) * 2006-01-06 2010-10-06 キヤノン株式会社 電気泳動表示装置の駆動方法
JP4956610B2 (ja) * 2006-04-19 2012-06-20 ザ ユニバーシティ オブ ブリティッシュ コロンビア イオン電気泳動を用いた反射型ディスプレイ、および反射型ディスプレイの反射率を高める方法
US7656577B2 (en) * 2006-11-20 2010-02-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Color filter substrate, electrophoretic display device having the same, and method of manufacturing the same
KR101400285B1 (ko) * 2007-08-03 2014-05-30 삼성전자주식회사 프런트 라이트 유닛 및 이를 채용한 평판 디스플레이장치
JP5134637B2 (ja) * 2009-03-13 2013-01-30 三菱鉛筆株式会社 電気泳動表示用液、それを用いた電気泳動表示装置及び電子機器
US9028123B2 (en) * 2010-04-16 2015-05-12 Flex Lighting Ii, Llc Display illumination device with a film-based lightguide having stacked incident surfaces
US9280029B2 (en) * 2013-05-13 2016-03-08 Clearink Displays, Inc. Registered reflective element for a brightness enhanced TIR display
JP6360557B2 (ja) * 2013-07-08 2018-07-18 クリアインク ディスプレイズ, インコーポレイテッドClearink Displays, Inc. Ｔｉｒ−変調広視野角ディスプレイ
US10705404B2 (en) * 2013-07-08 2020-07-07 Concord (Hk) International Education Limited TIR-modulated wide viewing angle display
US20160246155A1 (en) * 2013-07-08 2016-08-25 Clearink Displays, Inc. Tir-modulated wide viewing angle display

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240070628A (ko) 2021-09-29 2024-05-21 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 알콕시실릴알킬아미노프로필 변성 폴리실록산 화합물의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN106660003A (zh) 2017-05-10
JP6688229B2 (ja) 2020-04-28
EP3142782A1 (en) 2017-03-22
CN106660003B (zh) 2019-07-23
RU2676394C2 (ru) 2018-12-28
US20170075184A1 (en) 2017-03-16
WO2015175518A1 (en) 2015-11-19
RU2016144468A (ru) 2018-06-13
RU2016144468A3 (ko) 2018-12-06
JP2017516145A (ja) 2017-06-15
EP3142782A4 (en) 2018-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170005436A (ko) 2-입자 내부 전반사 이미지 디스플레이
CN107209435B (zh) 多电极全内反射图像显示
EP3100112B1 (en) Reflective image display with dielectric layer
US9897890B2 (en) Reflective image display with threshold
US20190049814A1 (en) Method and apparatus for two particle total internal reflection image display
US20150146273A1 (en) Method and apparatus for front-lit semi-retro-reflective display
JP6688291B2 (ja) カラーフィルタが位置合わせされた反射型ディスプレイ
TWI680337B (zh) 電泳隱私裝置
US20170160444A1 (en) Textured high refractive index surface for reflective image displays
KR20210005322A (ko) 전기 광학 디스플레이들 및 구동 방법들
KR101771233B1 (ko) 반사형 표시 장치 및 그 제어 방법
TW201525599A (zh) 前光模組及電子紙顯示裝置
KR20130085866A (ko) 광결정을 이용한 표시 방법 및 장치
JP2004177950A (ja) 電気泳動表示装置
KR20230099801A (ko) 광 경로 제어 장치 및 이를 포함하는 표시 장치
US20130003164A1 (en) Electrophoretic display device and driving method thereof
US20190146300A1 (en) Method and apparatus for an enhanced brightness tir image display
JP2017102403A (ja) 反射型表示装置
JP2005345644A (ja) 粒子移動型表示装置
KR20230078806A (ko) 멀티 컬러 전기 영동 디스플레이들에서 원색 컬러 세트들을 달성하기 위한 향상된 푸시-풀(epp) 파형들
KR20160134591A (ko) 반사형 표시 장치
KR20080081387A (ko) 전기 영동 표시 장치 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application