KR20180011328A - 다층화된 전기영동 디스플레이들 - Google Patents

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Abstract

다수의 적층된 전기영동 디스플레이들로 구성된 복합 전기영동 디스플레이를 형성하기 위한 장치 및 방법들이 설명된다. 복합 디스플레이를 형성하는 개별적인 전기영동 디스플레이들은 상이한 구동 신호들을 이용하여 별도로 구동될 수도 있다. 개별적인 디스플레이들을 위한 전기적 접속들은 복합 디스플레이의 전체적인 미학에 대한 전기적 접속들의 영향을 최소화하도록 구성될 수도 있다.

Description

다층화된 전기영동 디스플레이들{MULTI-LAYERED ELECTROPHORETIC DISPLAYS}
관련된 출원들
이 출원은 그 내용이 그 전체적으로 참조로 본원에 원용되는, 2015 년 6 월 30 일자로 출원된 미국 가출원 제62/186,565호에 대한 우선권을 주장한다.
세라믹 타일, 천 (cloth), 사진들, 또는 유리와 같은 예술적 매체들의 집합은 모자이크 (mosaic) 또는 콜라주 (collage) 와 같은 더 큰 작품을 창작하기 위하여 조립될 수 있다. 집합은 페인팅 또는 사진과 같은 기존의 평탄한 매체에서 달성될 수 없는 형상들 및 질감들의 혼합물을 제공한다. 그러나, 일단 작품이 조립되면, 그것은 전형적으로 정적이다. 즉, 개별적인 객체들의 컬러는 변화하지 않고, 작품의 전체적인 형상은 시간 경과에 따라 동일하게 유지된다.
단일 작품으로 다수의 전기영동 엘리먼트들을 포함시키는 것에 의해, 예술가는 다양한 컬러들 및 형상들을 포함하는 작품을 창작할 수 있지만, 결과적인 작품은 변화할 수 있고, 또한, 그것이 완료된 후에 (요구에 따라) 컬러를 변화시킬 수 있다. 추가적으로, 전기영동 매체들의 상태가 변동될 때에 시간에 따라 이동하고, 성장하고, 수축하는 것으로 보이는, 전기영동 재료들의 다수의 층들을 갖는 3 차원 객체들이 구성될 수 있다. 작품들은 또한, 유리, 타일, 종이, 석재, 목재, 또는 천과 같은 다른 기존의 매체들에 추가하여 층상화된 전기영동 엘리먼트(layered electrophoretic element)들의 일부 조합을 포함할 수도 있다.
본 발명은 복합 전기영동 디스플레이이다. 복합 디스플레이는 서로에 대하여 물리적으로 적층된 적어도 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들을 포함한다. 제 1 및 제 2 전기영동 디스플레이들은 전면 전극, 후면 전극, 및 전면 전극과 후면 전극 사이의 전기영동 매체를 각각 포함한다. 게다가, 복합 디스플레이는, 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들에 결합되고, 구동 신호들을 디스플레이들에 제공함으로써 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들을 별도로 구동하도록 구성된 구동 회로부를 더 포함한다. 일부 실시형태들에서, 전기영동 디스플레이들은 서로의 상부에 층상화된다. 일부 실시형태들에서, 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들은 크기 (예컨대, 면적) 또는 형상에 있어서 실질적으로 상이하다. 다른 실시형태들에서, 디스플레이들은 상이한 평면들 내에 있고, 이에 따라, 그것들이 함께 합쳐질 때, 디스플레이들은 3 차원 객체를 정의한다. 3 개 이상의 디스플레이들이 복합 전기영동 디스플레이 내에 포함될 수도 있고 구동 회로부로 구동될 수도 있으므로, 복합 전기영동 디스플레이는 2 개의 디스플레이들로 제한되지 않는다. 목재, 금속, 유리, 석재, 세라믹, 또는 플라스틱과 같은 다른 구조적 엘리먼트들은 또한, 복합 전기영동 디스플레이 내에 포함될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 각각의 전기영동 디스플레이는 2 개 이상의 컬러들 사이를 스위칭하도록 구성된다. 개별적인 층들의 2 개 이상의 컬러들은 층들 사이에서 동일할 수도 있거나, 그것들은 층들 사이에서 상이할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 층들의 전부는 공통적으로 제 1 컬러를 가지지만, 제 2 컬러들의 어느 것도 동일하지 않다. 전기영동 층들은 능동 매트릭스 (active matrix) 전극들, 또는 세그먼트화된 전극들, 또는 그 조합들을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 제 1 또는 제 2 디스플레이의 전면 전극은 투명하다.
일부 실시형태들에서, 복합 전기영동 디스플레이는 제 1, 제 2, 및 제 3 전기영동 디스플레이들을 포함한다. 제 1 전기영동 디스플레이는 제 2 및 제 3 전기영동 디스플레이들의 적어도 일부와 중첩하고, 제 2 및 제 3 전기영동 디스플레이들이 터치할 경우에 심 (seam) 을 감춘다. 일부 사례들에서, 제 2 및 제 3 디스플레이들은 제 1 디스플레이를 통해 관측가능하다.
출원의 다양한 양태들 및 실시형태들은 다음의 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들은 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니라는 것이 인식되어야 한다. 다수의 도면들에서 나타나는 항목들은 그것들이 나타나는 모든 도면들에서 동일한 참조 번호에 의해 표시된다.
도 1 은 전기영동 디스플레이의 예의 단면도이다.
도 2 는 2 개의 적층된 전기영동 디스플레이들을 포함하는 복합 디스플레이의 예의 단면도이다.
도 3 은 복합 디스플레이를 형성하기 위한 예시적인 방법을 예시하는 개략도이다.
도 4a 내지 도 4c 는 예시적인 복합 디스플레이를 위한 상이한 전기영동 디스플레이 층들을 예시하는 개략도들이다.
도 5 는 도 4a 내지 도 4c 의 전기영동 디스플레이 층들을 이용하는 예시적인 복합 디스플레이를 예시하는 개략도이다.
도 6 은 예시적인 복합 디스플레이의 전기적 접속 영역의 (측면-관측) 단면도이다.
도 7 은 꽃으로서 구성되고 도 5 와 유사한 복합 디스플레이의 구현예를 나타내는 예시적인 복합 디스플레이의 사진이다.
도 8a 및 도 8b 는 상이한 예시적인 복합 디스플레이들을 예시한다.
도 9 는 복합 전기영동 디스플레이를 도시하고, 여기서, 개별 디스플레이 엘리먼트들은 3 차원 객체를 창작한다.
도 10 은 동적인 작품 (dynamic piece) 을 창작하기 위하여 목재와 같은 기존의 매체들과 조합하여 이용된 층상화된 전기영동 재료들을 도시한다.
도 11a 는 타일화된 전기영동 디스플레이 (tiled electrophoretic display) 들을 도시한다.
도 11b 는 도 11a 의 타일화된 전기영동 디스플레이들을 도시하고, 여기서, 전기영동 재료의 제 2 층은 타일화된 디스플레이들을 프레임화하고 타일화된 디스플레이들 사이의 심들을 감추기 위하여 이용된다.
도 12a 는 타일화된 전기영동 디스플레이들을 도시한다.
도 12b 는 도 12a 의 타일화된 전기영동 디스플레이들을 도시하고, 여기서, 전기영동 재료의 패턴화된 제 2 층은 타일화된 디스플레이들 사이의 심들을 감추기 위하여 이용된다.
본 출원의 양태들은 개별 전기영동 디스플레이들을 적층하거나 층상화함으로써 형성된 복합 디스플레이에 관한 것이다. 2 개 이상의 전기영동 디스플레이들은 (관측 측에 대해) 적층될 수도 있고, 다양한 형상들 및 컬러들을 보이는 적층된 디스플레이를 만들기 위하여 물리적으로 접속될 수도 있다. 추가적으로, 2 개 이상의 전기영동 디스플레이들은 디스플레이들의 하나 이상이 3 차원 디스플레이를 만들기 위한 공간으로 연장되도록 배열될 수 있고, 각각의 구성 디스플레이는 개별적으로 제어가능하다.
복합 디스플레이들의 다양한 특징들은 아키텍처 디스플레이 (architectural display) 들에서와 같이, 유익한 목적들을 위한 그 이용을 가능하게 할 수도 있다. 하나의 이러한 특징은 가요성 (flexibility) 이다. 복합 디스플레이의 가요성은 개별적인 전기영동 디스플레이들의 가요성에 의해 제어될 수도 있고, 일부 실시형태들에서, 복합 디스플레이는 그것이 3 차원 형상으로 굴곡되고 및/또는 3 차원 형상을 순응하는 것을 허용하는 가요성을 가질 수도 있다. 또 다른 특징은 개별적인 전기영동 디스플레이들을 성형하기 위한 능력에 관한 것이다. 전기영동 디스플레이는 임의의 적당한 기법 (예컨대, 레이저 절단기 또는 가위들에 의한 절단) 을 이용하여 성형될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 개별적인 전기영동 디스플레이들은, 디스플레이들이 복합 디스플레이를 형성하기 위하여 적층될 때, 각각의 개별적인 디스플레이의 적어도 일부가 결과적인 복합 디스플레이의 표면으로부터 가시적이도록 고유하게 성형될 수도 있다. 예를 들어, 복합 디스플레이의 표면에 더 가까운 제 1 개별적인 디스플레이에서의 개구부 (opening) 은 제 1 개별적인 디스플레이 아래의 제 2 개별적인 디스플레이가 가시적인 것을 허용할 수도 있다. 또 다른 특징은 복합 디스플레이를 구성하는 개별적인 전기영동 디스플레이들을 개별적으로 제어하기 위한 능력에 관한 것이다. 이에 따라, 개별적인 전기영동 디스플레이들은 상이한 컬러들, 패턴들, 또는 다른 시각적 효과들을 만들기 위하여 상이한 구동 신호들을 이용하여 별도로 구동될 수도 있다. 게다가, 목재, 금속, 암석, 석재, 유리, 세라믹, 또는 직물 (fabric) 과 같은 "기존의" 재료들은 희망하는 외관을 달성하거나 디스플레이 컴포넌트들의 조립을 가능하게 하기 위하여 복합 디스플레이들 내에 포함될 수도 있다.
본 출원의 양태들은 전기적 접속이 복합 디스플레이의 개별적인 전기영동 디스플레이들에 대해 행해지는 방식에 관한 것이다. 복합 디스플레이의 전기영동 디스플레이는 전면 전극과 후면 전극 사이의 전기영동 매체를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전기영동 디스플레이는 세그먼트화된 전극들을 가질 수도 있어서, 디스플레이의 부분들은 디스플레이의 다른 부분들에 독립적으로 스위칭될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 전기영동 디스플레이는 개별적인 픽셀들이 제어되는 것을 허용하는 전극들의 능동 매트릭스를 가지도록 구성될 수도 있다. 다수의 전기영동 디스플레이들을 갖는 복합 디스플레이에서, 전극들은 전기적 접속들을 통해 구동 회로부에 결합될 수도 있어서, 구동 회로부는 구동 신호들을 개별적인 전기영동 디스플레이들에 제공하도록 구성된다. 구동 회로부는 또한, 디스플레이에서 개별적인 전극 세그먼트들 또는 픽셀들의 제어를 허용하도록 구성될 수 있다.
출원인들은 전기영동 디스플레이들과 구동 회로부 사이의 전기적 접속들이 복합 디스플레이의 시각적 외관에 부정적으로 영향을 줄 수 있다는 것을 인식한다. 따라서, 본 출원의 일부 양태들은 두드러지지 않고 (unobtrusive) 간결한 방식으로 전기적 접속들을 제공하고, 이것은 복합 디스플레이의 시각적 외관을 개선시킬 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 복합 디스플레이의 다수의 전기영동 디스플레이들을 위한 전기적 접속들은 단일 제어 회로에 결합할 수도 있다. 추가적으로, 개별적인 전기영동 디스플레이들은 다른 디스플레이들에 대하여 각각의 디스플레이를 위한 전기적 접속 영역을 오프셋 (offset) 함으로써 이 전기적 접속들을 만드는 용이함을 개선시키도록 구성될 수도 있다.
위에서 설명된 다양한 양태들뿐만 아니라 추가의 양태들은 지금부터 이하에서 상세하게 설명될 것이다. 이 양태들은 그것들이 상호 배타적이지 않은 한도까지, 단독으로, 모두 함께, 또는 2 개 이상의 임의의 조합으로 이용될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다.
재료 또는 디스플레이에 적용된 바와 같은 용어 "전기-광학" 은, 적어도 하나의 광학적 속성에 있어서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 가지는 재료를 지칭하기 위하여 이미징 분야에서 그 기존의 의미로 본원에서 이용되고, 재료에 대한 전기장의 인가에 의해, 재료는 그 제 1 디스플레이 상태로부터 그 제 2 디스플레이 상태로 변화된다. 광학적 속성은 전형적으로 인간의 눈에 의해 지각가능한 컬러 (color) 이지만, 그것은 광학적 투과율 (optical transmission), 반사율 (reflectance), 발광 (luminescence), 또는 머신 판독 (machine reading) 을 위하여 의도된 디스플레이들의 경우에, 가시적인 범위 밖의 전자기 파장들의 반사율에 있어서의 변화의 의미에서의 의사-컬러 (pseudo-color) 와 같은 또 다른 광학적 속성일 수도 있다.
용어 "그레이 상태 (gray state)" 는 픽셀의 2 개의 극단적인 광학적 상태들 중간의 상태를 지칭하기 위하여 이미징 분야에서 그 기존의 의미로 본원에서 이용되고, 이 2 개의 극단적인 상태들 사이의 흑색-백색 전이 (black-white transition) 를 반드시 의미하지는 않는다. 예를 들어, 이하에서 참조된 E Ink 특허들 및 공개된 출원들 중의 몇몇은, 극단적인 상태들이 백색 및 짙은 청색 (deep blue) 이어서 중간의 "그레이 상태" 가 실제로 옅은 청색이 되는 전기영동 디스플레이들을 설명한다. 실제로, 이미 언급된 바와 같이, 광학적 상태에 있어서의 변화는 컬러 변화가 전혀 아닐 수도 있다. 용어들 "흑색" 및 "백색" 은 디스플레이의 2 개의 극단적인 광학적 상태들을 지칭하기 위하여 이하에서 이용될 수도 있고, 엄격하게 흑색 및 백색이 아닌 극단적인 광학적 상태들, 예를 들어, 상기 언급된 백색 및 어두운 청색 상태들을 통상적으로 포함하는 것으로서 이해되어야 한다. 용어 "단색 (monochrome)" 은 픽셀들을, 그것들의 2 개의 극단적인 광학적 상태들로만 중간에 개재하는 그레이 상태들 없이 구동하는 구동 방식을 나타내기 위하여 이하에서 이용될 수도 있다.
용어들 "쌍안정 (bistable)" 및 "쌍안정성 (bistability)" 은, 적어도 하나의 광학적 속성에 있어서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 디스플레이들을 지칭하기 위하여 당해 분야에서 그들의 기존의 의미로 본원에서 이용되고, 임의의 소정의 엘리먼트가 유한의 지속기간의 어드레싱 펄스에 의하여 그의 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태를 취하도록 구동된 후, 어드레싱 펄스가 종료한 후, 그 상태는, 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변화시키기 위해 요구된 어드레싱 펄스의 최소 지속기간의 적어도 몇 배, 예를 들어 적어도 4 배 동안 지속될 것이다. 그레이 스케일이 가능한 일부의 입자-기반 전기영동 디스플레이들은 그들의 극단적인 흑색 및 백색 상태들에서 뿐만 아니라 그들의 중간 그레이 상태들에서도 안정하고, 일부 다른 타입들의 전기-광학 디스플레이들에 대해서도 마찬가지라는 것이 미국 특허 제 7,170,670 호에 나타나있다. 이 타입의 디스플레이는 쌍안정보다는 "다안정 (multi-stable)" 으로 적절하게 칭해지지만, 편의상, 용어 "쌍안정" 은 쌍안정 및 다안정 디스플레이들의 양자를 커버하기 위하여 본원에서 이용될 수도 있다.
용어 "임펄스 (impulse)" 는 시간에 대한 전압의 적분의 그 기존의 의미로 본원에서 이용된다. 그러나, 일부 쌍안정 전기-광학 매체들은 전하 트랜스듀서 (charge transducer) 들로서 작동하고, 이러한 매체들로, 임펄스의 대안적인 정의, 즉, (인가된 총 전하와 동일한) 시간 경과에 따른 전류의 적분이 이용될 수도 있다. 매체가 전압-시간 임펄스 트랜스듀서 또는 전하 임펄스 트랜스듀서로서 작동하는지 여부에 따라, 임펄스의 적절한 정의가 이용되어야 한다.
본원에서 설명된 전기영동 디스플레이들은 주로, 복수의 대전 입자 (charged particle) 들이 전기장의 영향 하에서 유체를 통해 이동하는 입자-기반 전기영동 디스플레이이다. 전기영동 디스플레이들은 액정 디스플레이들과 비교될 때, 양호한 밝기 및 콘트라스트, 넓은 시야각들, 상태 쌍안정성, 및 낮은 전력 소비의 특성들을 가질 수 있다. 대부분의 종래 기술의 전기영동 매체들에서, 이 유체는 액체이지만, 전기영동 매체들은 기상 유체들을 이용하여 제조될 수 있고; 예를 들어, Kitamura, T., 등, "Electrical toner movement for electronic paper-like display (전자 종이와 유사한 디스플레이를 위한 전기적 토너 이동)", IDW Japan, 2001, Paper HCS I-1, 및 Yamaguchi, Y. 등, "Toner display using insulative particles charged triboelectrically (마찰전기 방식으로 대전된 절연성 입자들을 이용하는 토너 디스플레이)", IDW Japan, 2001, Paper AMD4-4 를 참조한다. 또한, 미국 특허들 제 7,321,459 호 및 제 7,236,291 호를 참조한다. 이러한 기체-기반 전기영동 매체들은, 액체-기반 전기영동 매체들과 동일한 타입들의 입자 침강 (particle settling) 으로 인한 문제들에, 매체들이 이러한 침강을 허용하는 배향에서 이용될 때, 예를 들어, 매체가 수직 평면에서 배치되는 간판 (sign) 에서, 취약한 것으로 보인다. 실제로, 입자 침전은 액체-기반의 것들보다 기체-기반 전기영동 매체들에서 더욱 심각한 문제인 것으로 보이는데, 왜냐하면 액체인 것들에 비해 기체 현탁 유체들의 더 낮은 점도 (viscosity) 가 전기영동 입자들의 더욱 빠른 침강을 허용하기 때문이다.
매사추세츠 공과 대학 (Massachusetts Institute of Technology; MIT) 및 이 잉크 주식회사 (E Ink Corporation) 에 양도되거나 그 명의로 된 수많은 특허들 및 출원들은 캡슐화된 전기영동 (encapsulated electrophoretic) 및 다른 전기-광학 매체들에서 이용된 다양한 기술들을 설명한다. 이러한 캡슐화된 매체들은 수많은 작은 캡슐 (capsule) 들을 포함하고, 캡슐들의 각각은 자체적으로 유체 매체 내의 전기영동적으로-이동가능한 입자들을 포함하는 내부 상 (internal phase), 및 내부 상을 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 전형적으로, 캡슐들은 2 개의 전극들 사이에 위치된 코히어런트 층 (coherent layer) 을 형성하기 위하여 폴리머 바인더 (polymeric binder) 내에 자체적으로 유지된다. 이 특허들 및 출원들에서 설명된 기술들은 이하를 포함한다:
(a) 전기영동 입자들, 유체들, 및 유체 첨가물들; 예를 들어, 미국 특허들 제 7,002,728 호; 및 제 7,679,814 호를 참조함;
(b) 캡슐들, 바인더들, 및 캡슐화 프로세스들; 예를 들어, 미국 특허들 제 6,922,276 호; 및 제 7,411,719 호를 참조함;
(c) 전기-광학 재료들을 포함하는 막들 및 서브-어셈블리들; 예를 들어, 미국 특허들 제 6,982,178 호; 및 제 7,839,564 호를 참조함;
(d) 백플레인 (backplane) 들, 접착 층들, 및 다른 보조 층들과, 디스플레이들에서 이용된 방법들; 예를 들어, 미국 특허들 제 7,116,318 호; 및 제 7,535,624 호를 참조함;
(e) 컬러 형성 및 컬러 조절; 예를 들어, 미국 특허 제 7,075,502 호; 및 미국 특허 출원 공개 제 2007/0109219 호를 참조함;
(f) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허들 제 7,012,600 호; 및 제 7,453,445 호를 참조함;
(g) 디스플레이들의 응용들; 예를 들어, 미국 특허 제 7,312,784 호; 및 미국 특허 출원 공개 제 2006/0279527 호를 참조함; 및
(h) 미국 특허들 제 6,241,921 호; 제 6,950,220 호; 및 제 7,420,549 호; 및 미국 특허 출원 공개 제 2009/0046082 호에서 설명된 바와 같은 비-전기영동 디스플레이들.
상기 언급된 특허들 및 출원들의 다수는, 캡슐화된 전기영동 매체에서 개별 마이크로캡슐들을 둘러싸는 벽들이 연속적인 페이즈에 의해 대체될 수 있고, 이에 따라, 전기영동 매체가 전기영동 유체의 복수의 개별 액적들 및 폴리머 재료의 연속적인 페이즈를 포함하는 소위 폴리머-분산된 (polymer-dispersed) 전기영동 디스플레이를 제조한다는 것과, 이러한 폴리머-분산된 전기영동 디스플레이 내의 전기영동 유체의 개별 액적들은 개별 캡슐 멤브레인이 각각의 개별적인 액적과 연관되지 않더라도 캡슐들 또는 마이크로캡슐들로서 간주될 수도 있다는 것을 인식하고; 예를 들어, 상기 언급된 미국 특허 제 6,866,760 호를 참조한다. 따라서, 본 출원의 목적들을 위하여, 이러한 폴리머-분산된 전기영동 매체들은 캡슐화된 전기영동 매체들의 하위 종 (sub-species) 으로서 간주된다.
관련된 타입의 전기영동 디스플레이는 소위 "마이크로셀 전기영동 디스플레이" 이다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에서는, 대전 입자들 및 유체가 마이크로캡슐들 내에서 캡슐화되는 것이 아니라, 그 대신에, 캐리어 매체 (carrier medium), 전형적으로 폴리머 막 내에 형성된 복수의 공동 (cavity) 들 내에서 유지된다. 예를 들어, Sipix Imaging, Inc. 에 양자 모두 양도된 미국 특허들 제 6,672,921 호 및 제 6,788,449 호를 참조한다.
전기영동 매체들은 (예를 들어, 다수의 전기영동 매체들에서는, 입자들이 디스플레이를 통한 가시 광의 투과를 실질적으로 차단하므로) 종종 불투명하고 반사 모드에서 동작하지만, 다수의 전기영동 디스플레이들은, 하나의 디스플레이 상태가 실질적으로 불투명하고 하나는 광-투과성인 소위 "셔터 모드 (shutter mode)" 에서 동작하게 만들어질 수 있다. 예를 들어, 미국 특허들 제 5,872,552 호; 제 6,130,774 호; 제 6,144,361 호; 제 6,172,798 호; 제 6,271,823 호; 제 6,225,971 호; 및 제 6,184,856 호를 참조한다. 전기영동 디스플레이들과 유사하지만 전기장 강도에 있어서의 변동들에 의존하는 유전영동 (dielectrophoretic) 디스플레이들 또는 전기-삼투 (electro-osmotic) 디스플레이들은 유사한 모드에서 동작할 수 있고; 미국 특허 제 4,418,346 호를 참조한다. 다른 타입들의 전기-광학 디스플레이들은 또한, 셔터 모드에서 동작할 수 있을 수도 있다. 셔터 모드에서 동작하는 전기-광학 매체들은 전체 컬러 디스플레이들을 위한 다층 구조들에서 유용할 수도 있고; 이러한 구조들에서, 디스플레이의 관측 표면에 인접한 적어도 하나의 층은 관측 표면으로부터 더욱 먼 제 2 층을 노출하거나 숨기기 위하여 셔터 모드에서 동작한다. "개방" 및 "폐쇄" 에 추가하여, 투과의 중간 상태들을 허용하는 전기영동 매체들이 또한 포함될 수도 있다. 이러한 시스템들은 그 전체적으로 참조로 본원에 원용되는 미국 특허 제 7,492,497 호에서 개시되어 있다. 본원에서 설명된 바와 같은 층상화된 복합 전기영동 시스템들에서, 하나 이상의 층상화된 전기영동 디스플레이들은 2 개의 투명한 전극들을 포함할 수도 있음으로써, 하나 이상의 층들이 컬러를 변경시키는 것에 추가하여, 또는 이에 대안적으로, 전기영동 디스플레이를 통한 투과를 변화시키기 위한 능력을 부여할 수도 있다. 다른 타입들의 전기-광학 매체들이 본 발명의 디스플레이들에서 또한 이용될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 복합 디스플레이를 형성하기 위하여 이용된 하나 이상의 전기영동 디스플레이들은 전기영동 디스플레이일 수도 있다. 예시적인 전기영동 디스플레이 아키텍처의 단면도가 도 1 에서 도시되어 있다. 디스플레이 (100) 는 유체 및 유체에서 현탁된 전기영동 입자들 (105/106) 을 둘러싸는 캡슐 벽 각각 가지는 복수의 캡슐들 (104) 을 포함할 수도 있는 전기영동 매체 층 (101) 을 포함한다. 전기영동 매체 층 (101) 은 전극들 (102) 과 전극 (110) 사이에 있다. 전기영동 입자들 (105/106) 은 전기적으로 대전될 수도 있고, 전극 (102) 및 전극 (110) 에 의해 생성된 전기장에 응답할 수도 있다. 도 1 에서 도시된 바와 같이, 전기영동 입자들 (105 및 106) 은 상이하게 컬러화되고 반대의 전하를 가져, 전극들 (102 및 110) 사이의 전기장의 인가로, 흑색 전기영동 입자들 (105) 은 각각의 캡슐의 상부로 이동하는 반면, 백색 전기영동 입자들 (106) 은 각각의 캡슐의 하부로 이동한다. 유사한 전기영동 매체 층들의 예들은 그 전체적으로 참조로 본원에 포함되는 미국 특허 제 6,982,178 호 및 제 7,513,813 호에서 설명되어 있다.
여기에서 도시된 디스플레이들은 2-입자 시스템에 대하여 설명되지만, 오버레이된 전기영동 디스플레이들의 동일한 원리들은 그 전체적으로 본원에 참조로 원용되는 미국 특허 공개 제 2014/0340430 호에서 설명된 것들과 같은, 2 개를 초과하는 입자들 및 폭넓게 다양한 컬러들을 생성하기 위한 능력을 가지는 전기영동 디스플레이들을 포함하는 더 복잡한 전기영동 디스플레이들에 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 발명의 복합 전기영동 디스플레이들은 다양한 컬러 상태들을 달성하기 위하여 미국 특허 공개 제 2014/0340430 호에서 설명된 것들과 같은 복잡한 파형들을 이용할 수도 있다는 것이 추가적으로 이해된다.
2 개의 전극들에 대한 참조는 디스플레이의 관측 표면에 기초하여 설명될 수도 있다. 예를 들어, 전극 (102) 에 근접한 디스플레이 (100) 의 표면이 관측 표면일 경우, 전극 (102) 은 전면 전극으로서 지칭될 수도 있고, 전극 (110) 은 후면 전극으로서 지칭될 수도 있다. 전극 (102) 또는 전극 (110) 은 광학적으로 광-투과성일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 양자의 전극들은 광학적으로 광-투과성이다. 전극들 (102 및/또는 110) 은 디스플레이의 길이를 연장시키는 전기영동 매체 층 (101) 의 일 측 상의 단일 공통 광-투과성 전극일 수도 있다. 전극 (110) 은 전극 (102) 으로부터의 전기영동 매체 층 (101) 의 반대 면 상에 놓여 있다. 일부 실시형태들에서, 전극 (110) 은 또한, 디스플레이 (100) 의 길이를 연장시키는, 전극 (102) 과 같은 공통 전극일 수도 있다. 대안적으로, 전극 (110) 은 디스플레이의 픽셀들을 정의하도록 픽셀화 (pixelate) 될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전극 (110) 은 세그먼트화되거나, 능동 매트릭스, 예컨대, 박막 트랜지스터들의 어레이 (TFT 백플레인) 를 포함한다.
디스플레이 (100) 는 또한, 전극들 (102 및 110) 에 결합되고 구동 신호를 그 전극들에 제공하도록 구성된 전압원 (108) 을 포함한다. 그 다음으로, 제공된 전압은 전극들 (102 및 110) 사이에서 전기장을 생성한다. 이에 따라, 전기영동 매체 층 (101) 에 의해 경험된 전기장은 전극들 (102 및 110) 에 인가된 전압을 변동시킴으로써 제어될 수도 있고, 그 전극들의 하나 또는 양자가 픽셀화되는 시나리오에서, 희망하는 픽셀들에 인가된 전압들을 변동시키는 것은 디스플레이의 픽셀들에 대한 제어를 제공할 수도 있다. 전기영동 매체 층 (101) 내의 입자들 (105/106) 은 전극들 (102 및 110) 사이의 전압에 의해 생성된 인가된 전기장에 응답하여 그 개개의 캡슐들 (104) 내에서 이동할 수도 있다.
전극들 (102 또는 110) 은 가요적일 수도 있어서, 가요성을 디스플레이 (100) 에 제공할 수도 있다. 예를 들어, 전극들 (102 또는 110) 은 인듐 주석 옥사이드 (indium tin oxide; ITO) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate; PET) 로부터 형성될 수도 있다. 적당하게 얇은 치수들에서, ITO/PET 전극은 가요적이다. 기판은 기계적 지지를 디스플레이에 제공하면서 가요성을 최적화하도록 선택될 수도 있다. 전극들을 위한 임의의 기판들은 희망하는 가요성을 제공하는 재료 및 치수로 형성될 수도 있다. 이에 따라, 일부 실시형태들에서, 전극 (102) 및/또는 전극 (110) 은 예를 들어, 15 밀 (mil) 미만, 10 밀 미만, 또는 그 범위들 내의 임의의 값, 또는 가요적 디스플레이가 희망되는 그 상황들에서 희망하는 가요성을 제공하는 임의의 다른 값일 수도 있다. 또한, 위에서 설명된 바와 같이, 전극 (102) 은 디스플레이 (100) 의 관측 측을 나타낼 수도 있고, 이에 따라, ITO 로 코팅된 광 투과성 기판의 이용이 유익할 수도 있다. 또한, 다른 전극 재료들이 대안들로서 이용될 수도 있다. 예시의 용이함을 위하여, 기판들은 도 1 에서 별도로 예시되어 있지 않다.
도 1 은 마이크로캡슐 타입 전기영동 디스플레이를 예시하지만, 다양한 타입들의 전기영동 디스플레이들은 본 출원 또는 이전에 인용된 것들에서 설명된 기법들에 따라 이용될 수도 있다. 발명과의 이용을 위하여 적당한 전기영동 디스플레이들은 캡슐화된 전기영동 디스플레이들, 마이크로셀-타입 전기영동 디스플레이들, 및 폴리머-분산된 전기영동 이미지 디스플레이 (polymer dispersed electrophoretic image display; PDEPID) 들을 포함한다. 발명의 복합 전기영동 디스플레이는 또한, 회전 볼 디스플레이 (rotating ball display) 들, 전기변색 디스플레이 (electrochromic display) 들, 액정 디스플레이 (liquid crystal display; LCD) 들, 폴리머-분산된 액정 디스플레이 (polymer-dispersed liquid crystal display; PDLCD) 들, 발광 다이오드 (light emitting diode; LED) 들, 및 유기 발광 다이오드 (organic light emitting diode; OLED) 들과 같은 다른 전기-광학 매체들을 포함할 수도 있다는 것이 상상가능하다.
본원에서 설명된 전기영동 디스플레이들은 임의의 적당한 전체적인 두께를 가질 수도 있고, 일부 실시형태들에서, 작을 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 (100) 는 적어도 일부 실시형태들에서 작을 수도 있고, 이것은 그 가요적 특질에 기여할 수도 있다. 예를 들어, 전극들 (102 및 110) 은 각각 1 밀 (인치의 1/1000) 내지 10 밀 사이, 이를테면 5 밀, 또는 0.1 mm 내지 0.5 mm 사이일 수도 있다. 전기영동 매체 층은 0.5 밀 내지 5 밀 사이, 이를테면 1 밀, 또는 대략 0.03 mm 내지 0.06 mm 사이일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 디스플레이 (100) 는 대략 10 내지 15 밀, 또는 대략 0.2 mm 내지 0.4 mm 사이의 총 두께를 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전기영동 디스플레이의 전체적인 두께는 구조 및 지지를 디스플레이에 제공하기 위하여 더 두꺼울 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 접착제 내에 내장된 웨빙 (webbing) 과 같은 추가적인 층들은 구조 및 지지를 제공하기 위하여 디스플레이에 추가될 수도 있다. 다른 치수들이 이용될 수도 있으므로, 치수들의 열거된 예들은 비-제한적이다.
이전에 설명된 바와 같이, 본 출원의 양태들은 복합 디스플레이를 형성하기 위하여 다수의 전기영동 디스플레이들을 적층하는 것에 관한 것이다. 개별적인 디스플레이들은 복합 디스플레이 내에서의 크기 및/또는 형상에 있어서 변동될 수도 있다. 복합 디스플레이를 형성하는 디스플레이들은 임의의 적당한 치수들을 가질 수도 있고, 그 예들은 디스플레이 (100) 에 대하여 위에서 설명되었다. 일부 실시형태들에서, 복합 디스플레이를 구성하는 개별적인 디스플레이들의 에지들은 결과적인 복합 디스플레이에서 정렬되지 않을 수도 있다. 즉, 개별적인 디스플레이들은 의도적으로, 상이하게 성형될 수도 있거나, 개별적인 디스플레이들의 각각의 디스플레이의 적어도 일부가 복합 디스플레이의 관측 측으로부터 보이는 것을 허용하는 방식으로 위치될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 개별적인 디스플레이들의 에지들은 정렬되고 접촉하여 디스플레이들 사이에 심을 생성한다. 디스플레이들은 전형적으로, 디스플레이 당 적어도 하나의 광-투과성 전극을 포함할 것이지만, 그러나, 일부 실시형태들에서, 전면 전기영동 디스플레이의 양자의 전극들 (212 및 220) 은 관측자가 전면 전기영동 디스플레이 (211) 를 통해 후면 전기영동 디스플레이 (201) 까지 보는 것을 허용하기 위하여 광-투명성일 것이다. 일부 실시형태들에서, 전극들 (202, 212, 및 220) 은 광-투명성이다.
도 2 는 z-방향으로 함께 적층된 상이한 크기들의 2 개의 전기영동 디스플레이들 (201 및 211) 을 포함하는 예시적인 복합 디스플레이 (200) 를 예시한다. 복합 디스플레이 (200) 는 2 개의 개별적인 전기영동 디스플레이들을 포함하지만, 임의의 적당한 수의 전기영동 디스플레이들이 복합 디스플레이를 형성하기 위하여 적층될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 도 2 에서 도시된 바와 같이, 전기영동 디스플레이 (201) 는 전기영동 디스플레이 (211) 보다 x-방향으로 더 길고, 2 개의 전기영동 디스플레이들의 에지들은 정렬되지 않는다. 전기영동 디스플레이들 (201 및 211) 은 디스플레이 (201) 의 전극 (210) 이 디스플레이 (211) 의 전극 (212) 에 근접하도록 함께 접착된다. 도 2 에서 도시되어 있지 않지만, 추가적인 재료들의 하나 이상의 층들이 이웃하는 디스플레이들로부터 전극들을 절연시키기 위하여, 또는 예컨대, 접착제로 서로에 대한 그 위치들을 고정하기 위하여 디스플레이들 사이에서 제공될 수도 있다. 이러한 재료들은 또한, 이웃하는 디스플레이들을 함께 접착하기 위한 라미네이션 접착제들을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 층은 2 개의 전기영동 디스플레이들 사이의 접착 및 전기적 절연 속성 양자 모두를 제공할 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 재료들은 희망하는 레벨의 가요성을 복합 디스플레이에 제공하기 위하여 복합 디스플레이에 제공될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 추가적인 재료들은 하나 이상의 디스플레이들이 적당한 형상으로 순응될 수도 있도록 전기영동 디스플레이를 위한 지지 층들로서 제공될 수도 있다.
복합 디스플레이 내의 전기영동 디스플레이들은 상이한 타입들의 전기영동 매체들을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전기영동 매체들은 개별 디스플레이들 사이에서 컬러에 있어서 변동될 수도 있다. 예시의 목적들을 위하여, 디스플레이들 (201 및 211) 은 도 1 을 참조하여 이전에 설명된 타입의 전기영동 디스플레이들인 것으로서 양자 모두 예시되어 있다. 즉, 전기영동 매체 층은 전기영동 입자들 (디스플레이 (201) 를 위한 205/206 및 디스플레이 (211) 를 위한 215/216) 을 포함하는 캡슐들 (디스플레이 (201) 를 위한 204 및 디스플레이 (211) 를 위한 214) 을 포함한다. 복합 디스플레이의 더 많은 개별적인 전기영동 디스플레이들 중의 2 개가 컬러에 있어서 상이한 그 실시형태들에서, 컬러에 있어서의 차이는 포함된 전기영동 디스플레이들의 타입에 따라 임의의 적당한 방식으로 제공될 수도 있다. 예를 들어, 캡슐들 (204) 내의 입자들 (205/206) 은 캡슐들 (214) 내의 입자들 (215/216) 과는 상이한 컬러 및/또는 색조 (hue) 일 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 복합 디스플레이 내의 전기영동 디스플레이는 다수의 컬러들 및/또는 색조의 입자들과 같은 하나를 초과하는 타입의 입자를 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 하나의 타입의 입자는 전기영동 디스플레이들 (201 및 211) 사이에서 동일한 반면, 제 2 타입의 입자는 상이하다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 입자들 (205 및 215) 은 동일한 반면, 입자들 (206 및 216) 은 서로 상이하고 입자들 (205 및 215) 과는 상이하다. 추가적으로, 전기영동 매체 자체는 희망하는 시각적 효과들을 제공하기 위하여 예컨대, 염료 (dye) 로 컬러화될 수도 있다.
복합 디스플레이의 각각의 전기영동 디스플레이에 접속된 구동 회로부는 복합 디스플레이 내의 다른 전기영동 디스플레이들과는 별도로 각각의 개별적인 디스플레이를 구동하기 위하여 이용될 수도 있다. 도 2 에서 예시된 바와 같이, 디스플레이 (201) 를 위한 구동 회로부는 전극들 (202 및 210) 에 결합된 전압원 (208) 을 포함할 수도 있고, 디스플레이 (211) 를 위한 구동 회로부는 전극들 (212 및 220) 에 결합된 전압원 (218) 을 포함할 수도 있다. 이 구성에서, 각각의 전기영동 디스플레이를 위한 구동 신호들은 희망하는 시각적 효과를 달성하기 위하여 개별적으로 선택될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 디스플레이 (201 및 211) 는 동일한 구동 회로부를 이용할 수도 있지만, 디스플레이 (201 및 211) 상의 전압들은 디지털 스위치와 같은 별도의 엘리먼트로 제어된다. 다른 실시형태들에서, 전압원들 (208 및 211) 은 제어기 (도시되지 않음) 로 조정된다.
복합 디스플레이는 복합 디스플레이의 임의의 각도 및/또는 표면으로부터 관측되도록 구성될 수도 있고, 일부 실시형태들에서는, 복합 디스플레이가 아키텍처 피스 (architectural piece) 로서 이용될 때와 같이, 다수의 각도들로부터 관측되도록 의도될 수도 있다. 예로서, 도 2 에서 도시된 복합 디스플레이 (200) 는 양자의 디스플레이들 (201 및 211) 의 부분들이 관측자에게 가시적이도록 전극 (212) 에 근접한 표면으로부터 관측될 수도 있다. 디스플레이들 (201 및 211) 이 상이한 컬러들을 갖는 입자들을 가질 경우, 관측자는 이 상이한 디스플레이들로부터 구성된 패턴을 볼 수도 있다. 복합 디스플레이 (200) 는 또한, 관측자가 디스플레이 (211) 를 볼 수 없을 전극 (210) 에 근접한 표면으로부터 관측되도록 구성될 수도 있다. 그러나, 일부 실시형태들에서, 디스플레이 (201) 는 디스플레이의 어느 하나의 면 상에서 상이한 시각적 효과들을 달성하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 (201) 는 2 개의 상이한 컬러들을 포함할 수도 있고, 디스플레이 (201) 의 하나의 면 (예를 들어, 관측 전극 (202)) 이 다른 면 (예를 들어, 관측 전극 (210)) 과는 상이한 컬러를 가지도록 구동되어, 전극 (210) 에 근접한 관측자는 전극 (212) 에 근접한 측으로부터 복합 디스플레이 (200) 를 관측하는 관측자와는, 디스플레이 (201) 에 대한 상이한 컬러를 볼 수도 있다.
본 출원의 양태들은 본원에서 설명된 타입들의 복합 디스플레이를 형성하는 방식에 관한 것이다. 도 3 은 본 출원의 양태들에 따라 복합 디스플레이를 형성하기 위한 예시적인 방법 (300) 을 예시한다. 방법 (300) 은 복합 디스플레이에서 이용되어야 할 전기영동 디스플레이들을 구성하는 행위 (act) (302) 와 함께 시작한다. 단일 전기영동 디스플레이를 고려하면, 디스플레이는 2 개의 전극들 (전면 및 후면 전극들) 을 전기영동 층으로 라미네이팅함으로써 제조될 수도 있다. 예를 들어, 전면 전극 및 전기영동 층은 서로에 대해 부착될 수도 있고, 그것에 부착된 백킹 라미네이션 접착제 (backing lamination adhesive) 를 가질 수도 있다. 라미네이션 접착제는 제거될 수도 있고, 전면 평면 라미네이트는 후면 전극에 부착될 수도 있다. 일부 실시형태들에서는, 전면 전극 및 전기영동 층이 후면 전극 상으로 롤링되는 롤-투-롤 (roll-to-roll) 프로세스가 이용될 수도 있다. 이 타입의 프로세싱의 예들은 그 전체적으로 참조로 본원에 원용되는 미국 특허 제 6,982,178 호 및 제 7,513,813 호에서 설명되어 있다. 이 기법들은 도 1 의 디스플레이 (100) 및 도 2 의 디스플레이들 (201 및 211) 과 같은 디스플레이들을 제조하기 위하여 이용될 수도 있다. 디스플레이를 만들기 위한 대안적인 프로세스들이 이용될 수도 있다. 또한, 전기영동 디스플레이들은 캡슐화된 전기영동 디스플레이들, 마이크로셀-타입 전기영동 디스플레이들, 또는 폴리머-분산된 전기영동 디스플레이들일 수도 있다.
전기영동 디스플레이들은 희망되는 바와 같은 임의의 적당한 형상 및/또는 치수를 가지도록 행위 (304) 에서 성형될 수도 있다. 레이저 절단, 가위들을 이용하는 것, 또는 다른 절단 도구들을 이용하는 것과 같은, 디스플레이를 성형하기 위한 임의의 적당한 기법이 이에 따라 이용될 수도 있다. 이러한 상황들에서, 임의적인 장벽 층 또는 보호 시트, 또는 에지 밀봉부는 습기를 피하기 위하여 및/또는 디스플레이로부터의 전기영동 재료들의 누설을 방지하기 위하여 디스플레이에 적용될 수도 있다. 이러한 밀봉부들의 예들은 그 전체적으로 참조로 본원에 원용되는 미국 특허 제 7,649,674 호에서 설명되어 있다.
개별적인 전기영동 디스플레이들은 결과적인 복합 디스플레이내에 결합될 때, 희망하는 전체적인 시각적 효과가 달성되도록 성형될 수도 있다. 전기영동 디스플레이들의 성형은 개별적인 디스플레이들을 구동 회로부에 결합하기 위하여 전기적 접속 영역들을 제공하는 것을 포함할 수도 있다. 결과적인 복합 디스플레이의 형상 및 각각의 디스플레이 내에서의 전기적 접속 영역들의 배치는 개별적인 전기영동 디스플레이들을 성형할 때에 고려될 수도 있다. 전기적 접속 영역들은 복합 디스플레이의 시각적 미학을 개선시키기 위하여 간결하고 및/또는 두드러지지 않은 방식으로 위치될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 다수의 디스플레이들의 전기적 접속 영역들은 복합 디스플레이의 하나의 부분 내에 위치될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 2 개 이상의 전기영동 디스플레이들은 개별적인 디스플레이들을 구동 회로부에 결합하는 용이함을 개선시키기 위하여 오프셋 전기적 접속 영역들을 가질 수도 있다.
복합 디스플레이는 적층된 구성으로 전기영동 디스플레이들을 함께 접착함으로써 형성될 수도 있다. 방법 (300) 의 행위 (306) 를 참조한다. 접착제 속성들을 갖는 재료는 디스플레이들을 함께 접착하기 위하여 디스플레이들 사이에서 제공될 수도 있다. 점착제 (pressure sensitive adhesive) 층들은 디스플레이들을 함께 접착하기 위하여 이용될 수도 있다. 접착제 재료들은 개별적인 디스플레이를 희망하는 형상으로 절단하기 전에 개별적인 디스플레이 상에서 라미네이팅될 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 접착제 재료들의 적용은 복합 디스플레이에서 노출된 접착제 층의 양을 감소시키기 위하여 복합 디스플레이의 구성 동안에 제공될 수도 있다. 예를 들어, 접착제 재료들은 디스플레이의 어떤 영역들이 접착제 재료를 가지도록 디스플레이의 표면 상에서 패턴화될 수도 있다. 별도의 전기영동 디스플레이들은 또한, 파스너, 테이프들 등으로 결합될 수도 있다.
그 다음으로, 복합 디스플레이의 개별적인 전기영동 디스플레이들은 행위 (308) 에서 구동 회로부에 접속될 수도 있다. 본 출원의 양태들에 따르면, 개별적인 디스플레이들 상의 전기적 접속 영역들은 납땜 (soldering), 전도성 접착제, 핀 접속들, 및/또는 다른 타입들의 전기적 접속들을 통한 것과 같이, 임의의 적당한 기법을 이용하여 구동 회로부에 결합될 수도 있다. 일부 실시형태들은 디스플레이의 2 개의 전극들 및 전기영동 층에서의 개구부를 통해 전도성 커넥터를 삽입함으로써 형성된 리벳 접속들을 이용할 수도 있다. 이러한 실시형태들에서, 커넥터는 2 개의 전극들 중의 하나를 기계적으로 그리고 전기적으로 접촉시키기 위하여 위치될 수도 있다. 일부 실시형태들에서는, 복합 디스플레이에서 하나 이상의 전기영동 디스플레이들을 위한 구동 회로부를 유지하는 인쇄 회로 기판 (printed circuit board; PCB) 이 하나 이상의 디스플레이들의 전극에 결합된다. 이에 따라, 이전에 설명된 바와 같이, 복합 디스플레이의 개별적인 전기영동 디스플레이들의 제어가 제공될 수도 있다.
본 출원의 양태에 따른 복합 전기영동 디스플레이의 예는 이제 도 4a 내지 도 5 에 대하여 설명된다. 이 실시형태는 3 개의 개별적인 전기영동 디스플레이들을 포함한다. 즉, 꽃의 형상으로 예시적인 복합 디스플레이를 형성하는 상이한 전기영동 디스플레이들 (400, 410, 및 420) 이 도 4a, 도 4b, 도 4c, 및 도 5 에 예시되어 있다. 디스플레이들 (400, 410, 및 420) 은 변동되는 형상들을 가지고, 상이한 컬러들을 디스플레이하도록 구성될 수도 있지만, 그러할 필요가 없을 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 (400) 는 황색 및 백색을 디스플레이할 수도 있고, 디스플레이 (410) 는 청색 및 백색을 디스플레이할 수도 있고, 디스플레이 (420) 는 적색 및 백색을 디스플레이하여, 조합될 때, 그것들은 꽃의 3 차원 형상과 함께 상이한 컬러들을 가지는 복합 디스플레이를 생성할 수도 있다. 상이한 컬러 상태들은 흑색, 백색, 적색, 오렌지색, 황색, 녹색, 청색, 남색 (indigo), 보라색 (violet), 청록색 (cyan), 또는 자홍색 (magenta) 과 같은 임의의 컬러뿐만 아니라, 그 그레이 상태들 (즉, 위에서 설명된 바와 같은 중간 광학적 상태) 및/또는 광-투과성 상태들 (즉, 위에서 설명된 바와 같은 셔터 모드) 을 포함할 수도 있다. 디스플레이 (400) 내의 개구부들 (402) 은 디스플레이 (400) 아래의 디스플레이의 부분들이 동일한 표면으로부터 관측되는 것을 허용할 수도 있다. 이 예에서, 도 5 에서 도시된 바와 같이, 디스플레이 (410) 는 디스플레이 (410) 의 부분 (412) 이 디스플레이 (400) 의 개구부들 (402) 을 통해 관측될 수도 있도록, 디스플레이 (400) 아래에 위치될 수도 있다.
추가적으로, 디스플레이들 (400, 410, 및 420) 은 각각 전기적 접속 영역들 (404, 414, 및 424) 을 가진다. 전기적 접속 영역들 (404, 414, 및 424) 은 꽃 형상의 중심 영역에 위치되고, 완전히 중첩하지 않도록 서로로부터 오프셋된다. 이 예에서, 전기적 접속 영역들 (404, 414, 및 424) 은 상이한 각도들만큼 서로로부터 오프셋된다.
도 5 는 적층된 구성으로 도 4a 내지 도 4c 에서 예시된 디스플레이들 (400, 410, 및 420) 을 오버레이함으로써 형성된 예시적인 복합 디스플레이 (500) 를 예시한다. 이 예에서, 복합 디스플레이는 디스플레이들이 420, 400, 및 410 으로서 순서화되도록, 디스플레이 (410) 상에 디스플레이 (400) 를 오버레이하고, 디스플레이 (400) 상에 디스플레이 (420) 를 오버레이함으로써 형성될 수도 있다. 디스플레이들 (400 및 410) 은 디스플레이 (410) 의 부분들이 디스플레이 (400) 에서의 개구부들 (402) 을 통해 관측되도록 위치된다. 이러한 방식으로, 디스플레이들 (400, 410, 및 420) 의 각각의 적어도 일부 부분은 동일한 표면으로부터 관측될 수도 있다. 도 7 은 컬러들을 스위칭할 수 있는 각각의 전기영동 층을 갖는 꽃으로서 성형되는 결과적인 복합 디스플레이 (500) 의 사진을 도시한다.
디스플레이들 (400, 410, 및 420) 은 전기적 접속 영역들이 복합 디스플레이의 간결한 영역 (506) 내에 있도록 위치된다. 도 6 은 복합 디스플레이 (500) 의 506 과 같은 전기적 접속 영역의 예시적인 단면도를 예시하고, 여기서, 다수의 디스플레이들 (602, 604, 및 606) 은 인쇄 회로 기판 (608) 상의 구동 회로부에 결합된다. 디스플레이들 (602, 604, 및 606) 은 전기적 접속들이 각각의 디스플레이와 PCB (608) 사이에서 형성될 수 있도록 오프셋된다. 디스플레이들 (602, 604, 및 606) 의 양자의 전면 및 후면 전극들은, 그 예들이 본원에서 이전에 설명되었고 리벳들, 와이어들, 에이블 커넥터 (able connector) 들, 또는 다른 가요성 또는 강성 전도성 접속들을 포함하는 임의의 적당한 타입의 접속을 이용하여 인쇄 회로 기판 (608) 에 결합된다. 이 예에서, 디스플레이 (602) 의 전기적 접속 영역은 좌측으로부터 연장되고, 디스플레이 (604) 의 전기적 접속 영역은 우측으로부터 연장되고, 디스플레이 (606) 의 전기적 접속 영역은 관측의 평면으로부터 외부로 연장된다. 이러한 방식으로, 각각의 디스플레이의 부분들은 인쇄 회로 기판 (608) 에 의해 제공된 구동 회로부에 결합하기 위하여 액세스가능하다.
도 5 의 복합 디스플레이 (500) 의 형상은 제한적이지 않다. 본 출원의 기법들에 따라 상이한 전기영동 디스플레이들을 조합함으로써 형성될 수도 있는 복합 디스플레이들의 대안적인 예들은 도 8a 및 도 8b 에서 예시되어 있다. 도 8a 는 복합 디스플레이 (800) 를 예시하고, 도 8b 는 복합 디스플레이 (806) 를 예시한다. 이 2 개의 복합 디스플레이들의 각각은 줄기 또는 가지 상의 나뭇잎들의 형상을 가지고, 2 개의 개별적인 전기영동 디스플레이들을 포함할 수도 있다. 즉, 복합 디스플레이 (800 및 806) 의 각각은 나뭇잎들의 형상을 가지는 제 1 전기영동 디스플레이 및 개별적인 나뭇잎들의 세부사항들 (예컨대, 나뭇잎 잎맥들) 을 예시하기 위한 제 2 전기영동 디스플레이를 조합함으로써 형성될 수도 있다.
예를 들어, 복합 디스플레이 (800) 는 제 2 디스플레이 상에서 개구부들 (804) 을 가지는 디스플레이 (802) 를 위치시킴으로써 형성될 수도 있다. 디스플레이 (802) 는 줄기 상의 나뭇잎들을 나타내는, 도시된 바와 같은 주변부를 가질 수도 있다. 복합 디스플레이 (800) 의 제 2 전기영동 디스플레이는 디스플레이 (802) 의 개구부들 (804) 을 통해 가시적일 수도 있다. 이러한 방식으로, 디스플레이 (802) 의 개별적인 나뭇잎들 상의 잎맥들의 시각적 효과가 제공될 수도 있다.
유사하게, 복합 디스플레이 (800) 와는 상이한 타입의 나뭇잎 형상을 제공하는 복합 디스플레이 (806) 는 제 2 디스플레이 상에 개구부들 (810) 을 가지는 디스플레이 (808) 를 위치시킴으로써 형성될 수도 있다. 이에 따라, 제 2 디스플레이는 개구부들 (810) 을 통해 가시적일 수도 있다. 이러한 방식으로, 복합 디스플레이 (800) 에서와는 상이한 타입의 나뭇잎 잎맥들의 시각적 효과가 제공될 수도 있다.
도 8a 및 도 8b 의 복합 디스플레이들은 단일 전기영동 디스플레이 (예를 들어, 디스플레이들 (800 및 806) 의 아래에 놓인 디스플레이) 가 복합 디스플레이의 다수의 공간적 로케이션들에서 미학적 세부사항들 (예컨대, 나뭇잎 잎맥들) 을 제공하는 것을 허용한다. 이러한 방식으로, 전기적 접속들의 수는 각각의 나뭇잎 위치에서 세부사항들을 제공하기 위해 별도의 전기영동 디스플레이들이 있는 경우보다 더 작을 수 있다.
인식되어야 하는 본원에서 설명된 복합 디스플레이들의 특징은 그것들이 텍스처 효과 (textural effect) 들을 디스플레이들에 제공하는 것이다. 개별적인 전기영동 디스플레이들을 적층함으로써, 보여질 수도 있고 느껴질 수도 있는 물리적 특징들 (예컨대, 릿지 (ridge) 들, 그루브 (groove) 들, 범프들 등) 을 생성할 수도 있는 3D 디스플레이가 생성된다. 예를 들어, 디스플레이들은 사용자들에 의해 핸들링될 수도 있고, 3D 텍스처들은 오직 시각적인 디스플레이들과는, 사용자와의 상호작용의 상이한 차원을 제공한다. 또한, (예컨대, 꽃, 동물 등을 나타내기 위하여) 불규칙적인 윤곽들을 갖는 디스플레이들을 성형하기 위한 능력은 기존의 디스플레이들과는 상이한 사용자들과의 상호작용의 차원을 제공할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 예를 들어, 도 9 에서 도시된 바와 같이, 추가적인 전기영동 디스플레이 엘리먼트들 (908) 은 진정으로 3 차원 구조, 즉, 모든 3 차원들에서 연장되는 구조를 달성하기 위하여 전기영동 디스플레이 (900) 에 결합될 수 있다. 추가적인 전기영동 디스플레이 엘리먼트들 (908) 은 또한, 공통 접속 (904) 또는 공통 인쇄 회로 기판을 통해 구동 회로부에 결합될 수도 있다. 필요할 경우, 추가적인 디스플레이 엘리먼트들은 배선과 같은 구조적인 엘리먼트들에 의해 지지될 수도 있다.
추가적인 시각적 또는 촉각적 차원들을 복합 디스플레이들에 추가하기 위하여, 전기영동 부분들은 다른 "기존의" 미학적 또는 구조적 엘리먼트들과 조합될 수 있다. 이 엘리먼트들은 예를 들어, 목재, 금속, 석재, 유리, 직물, 플라스틱, 또는 세라믹일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전기영동 디스플레이들은 그 전체적인 외관이 시간에 따라 변동될 수 있는 구조를 생성하기 위하여 기존의 엘리먼트들로 조정될 수 있다. 예로서, 도 10 은 도 8a 및 도 8b 에서 도시된 것들과 유사한 중첩하는 전기영동 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 나뭇잎들 (1010) 을 가지는 나무 (1000) 를 도시한다. 나무 (1000) 는, 실제의 목재 (예컨대, 죽은 몸통 및 가지들) 로부터 구성되고 전기영동 나뭇잎들 (1010) 을 위한 구조적 지지뿐만 아니라, 전기영동 나뭇잎들 (1010) 을 구동하기 위한 배선들 및 회로부를 감추기 위한 구조를 제공하는 몸통 (1020) 및 가지들 (1030) 을 포함한다. 이러한 구조들은 계절들이 변화함에 따라 컬러들의 범위를 띠기 위하여, 건물의 로비에서의 나무와 같은 예술 설치를 창작하기 위하여 이용될 수 있다. 이러한 구조들은 또한, 장면 동안 또는 장면들 사이에서 계절들에서의 변화를 묘사하는 것이 바람직할 수도 있는 연극의 세트에 이용될 수 있다.
예술 작품들을 창작하는 것에 추가하여, 전기영동 디스플레이들을 층상화하는 것은 더 대형의 디스플레이들 상에서 심들, 베젤 (bezel) 들, 또는 결함들을 감추는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 도 11a 에서 도시된 바와 같이, 대형 디스플레이들 (1110) 은 전형적으로, 디스플레이 (1120) 의 둘레 주위에 비-활성 영역을 가진다. 이에 따라, 2 개의 대형 디스플레이들이 평면에서 정렬될 때, 가시적인 심이 디스플레이들 사이에 형성된다. 비-활성 영역 (1120) 은 픽셀들을 제어하기 위한 회로부를 유지하기 위한 추가적인 공간에 대한 필요성으로 인해 능동 매트릭스 디스플레이에서 특히 두드러질 수 있다. 중첩하는 전기영동 디스플레이 (1130) 를 이용하면, 도 11b 에서 도시된 바와 같이, 비-활성 영역들 (1120) 을 감추는 것이 가능하다. 중첩하는 전기영동 디스플레이 (1130) 는 대면적 디스플레이들 (1110) 과 비교하여 유사한 컬러 세트 또는 상이한 컬러 세트를 가질 수도 있다. 도 11b 에서 도시된 바와 같이, 중첩하는 전기영동 디스플레이 (1130) 는 복합 디스플레이가 단일의 연속 디스플레이인 것으로 보이도록 아래에 놓인 심들을 완전히 커버하는 패턴에서 전기영동 디스플레이의 단일의 연속 롤로부터 절단될 수 있다. 대형 디스플레이들 (1110) 및 중첩하는 전기영동 디스플레이 (1130) 는 또한 가요적일 수도 있고, 이것은 복합 디스플레이가 버스 또는 기차 차량의 몸체와 같은 굴곡된 표면 상에 싸여지는 것을 허용한다.
그러나, 도 11a 및 도 11b 에서 도시된 예는 제한적인 것으로서 보이지 않아야 한다. 다양한 층상화된 전기영동 디스플레이들은 희망하는 효과를 만들기 위하여 이용될 수 있다. 도 12a 및 도 12b 는 중첩하는 전기영동 디스플레이 (1230) 가 벽돌 패턴으로 절단될 수 있고 디스플레이들의 비-활성 영역들 (1220) 을 감추기 위하여 인접하는 디스플레이들 (1210) 상에 놓여질 수 있다는 것을 도시한다. 도 12b 의 복합 디스플레이는 벽돌들 사이의 "모르타르 (mortar)" 가 흑색과 백색뿐만 아니라, 그 사이의 그레이 레벨간에 변화하는 것을 허용할 수도 있다. 인접한 디스플레이들 (1210) 은 능동 매트릭스 디스플레이들일 수 있고, 다양한 컬러들 또는 전체-컬러를 포함할 수 있음으로써, 도 12b 에서 도시된 복합 디스플레이의 아키텍처 외관을 변화시킬 목적들을 위하여 광범위한 색조 및 패턴들을 제공한다. 다른 실시형태들에서, 인접한 디스플레이들 (1210) 은 인접한 디스플레이들 (1210) 이 예컨대, 짙은 적색 및 백색 뿐만 아니라, 그 사이의 그레이 레벨간에 스위칭하는 것을 허용하는 간단한 2-컬러 변화 막들일 수도 있다. 물론, 중첩하는 전기영동 디스플레이 (1230) 는 정사각형들, 오각형들, 육각형들, 헤링본 (herringbone), 다이아몬드들, 원들 등과 같은, 비-활성 영역들(1220) 을 감추기 위하여 유용하였던 임의의 패턴일 수 있다.
이 출원의 기술의 몇몇 양태들 및 실시형태들을 이와 같이 설명하였지만, 다양한 변경들, 수정들, 및 개선들이 당해 분야의 당업자들에게 용이하게 발생할 것이라는 것이 인식되어야 한다. 이러한 변경들, 수정들, 및 개선들은 출원에서 설명된 기술의 사상 및 범위 내에 있도록 의도된다. 예를 들어, 당해 분야의 당업자들은 기능을 수행하고 및/또는 결과들 및/또는 본원에서 설명된 장점들 중의 하나 이상을 획득하기 위한 다양한 다른 수단들 및/또는 구조들을 용이하게 구상할 것이고, 이러한 변동들 및/또는 수정들의 각각은 본원에서 설명된 실시형태들의 범위 내에 있도록 간주된다. 당해 분야의 당업자들은 본원에서 설명된 특정 실시형태들에 대한 다수의 등가물들을 인식할 것이거나, 또는 이 등가물들을 단지 일상적인 실험을 이용하여 확인할 수 있을 것이다. 그러므로, 상기한 실시형태들은 단지 예로서 제시되고, 첨부된 청구항들 및 그것에 대한 등가물들의 범위 내에서, 발명의 실시형태들은 구체적으로 설명된 것 외에 이와 다르게 실시될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 게다가, 본원에서 설명된 2 개 이상의 특징들, 시스템들, 물품들, 재료들, 키트들, 및/또는 방법들의 임의의 조합은, 이러한 특징들, 시스템들, 물품들, 재료들, 키트들, 및/또는 방법들이 상호 불일치하지 않을 경우, 본 개시내용의 범위 내에 포함된다.

Claims (23)

  1. 복합 전기영동 디스플레이로서,
    서로에 대해 물리적으로 적층된 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들로서, 각각의 전기영동 디스플레이는 전면 전극, 후면 전극, 및 상기 전면 전극과 상기 후면 전극 사이의 전기영동 매체를 포함하는, 상기 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들; 및
    상기 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들에 결합되고, 구동 신호들을 상기 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들에 제공함으로써 상기 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들을 별도로 구동하도록 구성된 구동 회로부를 포함하는, 복합 전기영동 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들은 면적 또는 형상에 있어서 실질적으로 상이한, 복합 전기영동 디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들 중의 하나는 다른 디스플레이보다 적어도 50 % 더 큰, 복합 전기영동 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 개의 전기영동 디스플레이들은 상기 구동 회로부와 결합하도록 구성된 전기적 접속 영역들을 가지고, 상기 접속 영역들은 서로로부터 오프셋되는, 복합 전기영동 디스플레이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각각의 개별 전기영동 디스플레이의 적어도 일부는 상기 복합 전기영동 디스플레이의 전방에서 관측자에 의해 가시적인, 복합 전기영동 디스플레이.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전면 또는 후방 전극은 세그먼트화된 전극들을 포함하는, 복합 전기영동 디스플레이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전면 또는 후방 전극은 전극들의 능동 매트릭스를 포함하는, 복합 전기영동 디스플레이.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들은 각각 가요성인, 복합 전기영동 디스플레이.
  9. 제 1 항에 있어서,
    제 1 개별 전기영동 디스플레이는 불규칙적인 윤곽을 갖는 디스플레이 표면을 포함하는, 복합 전기영동 디스플레이.
  10. 제 1 항에 있어서,
    제 1 개별 전기영동 디스플레이는 제 1 컬러와 제 2 컬러 사이를 스위칭하도록 구성되고, 제 2 개별 전기영동 디스플레이는 제 3 컬러와 제 4 컬러 사이를 스위칭하도록 구성되는, 복합 전기영동 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 컬러 및 상기 제 3 컬러는 동일한 컬러인, 복합 전기영동 디스플레이.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 컬러, 상기 제 2 컬러, 상기 제 3 컬러, 및 상기 제 4 컬러는 모두 상이한 컬러들인, 복합 전기영동 디스플레이.
  13. 제 1 항에 있어서,
    목재, 금속, 유리, 세라믹, 석재, 직물, 또는 플라스틱을 포함하는 구조적 엘리먼트를 더 포함하는, 복합 전기영동 디스플레이.
  14. 제 1 항에 있어서,
    제 1 개별 전기영동 디스플레이에 대하여 물리적으로 적층되고 제 2 개별 전기영동 디스플레이에 인접한 제 3 개별 전기영동 디스플레이를 더 포함하고, 상기 제 3 개별 전기영동 디스플레이는 전면 전극, 후면 전극, 및 상기 전면 전극과 상기 후면 전극 사이의 전기영동 매체를 포함하고, 상기 제 3 개별 전기영동 디스플레이는 상기 구동 회로부에 결합되고, 상기 구동 회로부는 상기 제 1 개별 전기영동 디스플레이 및 상기 제 2 개별 전기영동 디스플레이와는 별도로 상기 제 3 개별 전기영동 디스플레이를 구동하도록 구성되는, 복합 전기영동 디스플레이.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 개별 전기영동 디스플레이 및 상기 제 3 개별 전기영동 디스플레이는 양자 모두 능동 매트릭스 전극들을 포함하는, 복합 전기영동 디스플레이.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 개별 전기영동 디스플레이는 상기 제 2 개별 전기영동 디스플레이 및 상기 제 3 개별 전기영동 디스플레이 사이에 형성된 심을 커버하는, 복합 전기영동 디스플레이.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 개별 전기영동 디스플레이 또는 상기 제 3 개별 전기영동 디스플레이는 상기 제 1 개별 전기영동 디스플레이를 통해 관측될 수 있는, 복합 전기영동 디스플레이.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 개별 전기영동 디스플레이는 복수의 개구부들을 포함하고, 상기 복수의 개구부들을 통해, 상기 제 2 개별 전기영동 디스플레이 또는 상기 제 3 개별 전기영동 디스플레이가 관측될 수 있는, 복합 전기영동 디스플레이.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 개별 전기영동 디스플레이는 제 1 컬러와 제 2 컬러 사이를 스위칭하도록 구성되고, 상기 제 2 개별 전기영동 디스플레이는 제 3 컬러와 제 4 컬러들 사이를 스위칭하도록 구성되고, 상기 제 3 개별 전기영동 디스플레이는 제 5 컬러와 제 6 컬러들 사이를 스위칭하도록 구성되는, 복합 전기영동 디스플레이.
  20. 제 1 항에 있어서,
    제 1 개별 전기영동 디스플레이 및 제 2 개별 전기영동 디스플레이에 대하여 물리적으로 적층된 제 3 개별 전기영동 디스플레이를 더 포함하고, 상기 제 3 개별 전기영동 디스플레이는 전면 전극, 후면 전극, 및 상기 전면 전극과 상기 후면 전극 사이의 전기영동 매체를 포함하고, 상기 제 3 개별 전기영동 디스플레이는 상기 구동 회로부에 결합되고, 상기 구동 회로부는 상기 제 1 개별 전기영동 디스플레이 및 상기 제 2 개별 전기영동 디스플레이와는 별도로 상기 제 3 개별 전기영동 디스플레이를 구동하도록 구성되는, 복합 전기영동 디스플레이.
  21. 제 1 항에 있어서,
    제 1 개별 전기영동 디스플레이 및 제 2 개별 전기영동 디스플레이의 상기 전면 전극은 투명한, 복합 전기영동 디스플레이.
  22. 복합 전기영동 디스플레이로서,
    서로를 물리적으로 터치하는 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들로서, 각각의 전기영동 디스플레이는 전면 전극, 후면 전극, 및 상기 전면 전극과 상기 후면 전극 사이의 전기영동 매체를 포함하고, 그리고 제 1 개별 전기영동 디스플레이는 제 1 평면을 정의하고, 제 2 개별 전기영동 디스플레이는 제 2 평면을 정의하고, 상기 제 1 평면 및 상기 제 2 평면은 평행하지 않은, 상기 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들; 및
    상기 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들에 결합되고, 구동 신호들을 상기 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들에 제공함으로써 상기 2 개의 개별 전기영동 디스플레이들을 별도로 구동하도록 구성된 구동 회로부를 포함하는, 복합 전기영동 디스플레이.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 개별 전기영동 디스플레이 또는 상기 제 2 개별 전기영동 디스플레이는 가요성인, 복합 전기영동 디스플레이.
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