KR20180019778A - 건축학적 애플리케이션들에서의 이용을 위한 디스플레이들 - Google Patents

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KR20180019778A
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Abstract

빌딩의 외부 표면에 주로 이용하기 위한 디스플레이 (100) 로서, 내후성 하우징 (310, 340); 하우징 내에 인클로즈되고 하우징을 통하여 가시성있는 쌍안정 전기-광학 매체 (326); 내후성 하우징 내에 인클로즈되고 전기-광학 매체를 구동시키도록 배열된 전극 (324, 330); 내후성 하우징 내에 인클로즈된 전력 생성 수단 (504; 832, 834); 내후성 하우징 내에 인클로즈되고 내후성 하우징의 외부의 소스로부터 데이터를 무선으로 수신하도록 배열된 데이터 수신 수단 (508); 및 데이터 수신 수단으로부터 데이터를 수신하고 전력 생성 수단으로부터 전력을 수신하고 그리고 전극의 전위를 제어하도록 배열된 디스플레이 구동 수단 (510) 을 포함한다.

Description

건축학적 애플리케이션들에서의 이용을 위한 디스플레이들
본 출원은 2015년 11월 6일 출원된 공동 계류중인 미국 출원 일련 번호 제14/934,662호 및 2016년 5월 26일 출원된 공동 계류중인 미국 출원 일련 번호 제15/165,795호에 관련된다.
본 발명은 건축학적 애플리케이션들에서의 이용을 위한 디스플레이들에 관한 것이고, 이러한 디스플레이를 통합한 빌딩 및 유사한 구조체에 관한 것이다.
중량이 가벼운 저전력 쌍안정 디스플레이의 최근 개발은 심미적 목적을 위하여 빌딩의 외관에서의 변경을 허용하거나 또는 에너지 흡수 및 반사를 제어하기 위하여 빌딩 및 유사한 구조물 상에 이러한 디스플레이의 사용을 고려할 수 있게 하였다. 그러나, 대형 빌딩의 외부 표면의 전체 또는 상당한 부분을 커버할 수 있는 디스플레이를 구성하는 것에는 많은 어려움들이 따른다. 빌딩의 길이가 수백 또는 수천 피트이면, 단일 엘리먼트로서 그 스케일로 디스플레이를 형성하는 것이 거의 불가능하며, 심지어 정적 디스플레이 또는 그 스케일의 예술 작품을 형성하는 것은 시간 소모가 크고 비용이 든다. 따라서, 이러한 대형 디스플레이는 섹션들로 분할될 필요가 있고 디스플레이의 상이한 섹션들 간의 협업과 함께 어셈블리될 필요가 있다. 대형 (빌보드 사이즈) LED 디스플레이들을 구성하는 데 있어서, 빌보드 디스플레이 섹션들의 동작을 조정하기 위해 각각의 디스플레이 섹션에 접속된 다수의 와이어들을 갖는 전체 빌보드 사이즈의 디스플레이를 생성하도록 대형 기계적 프레임 상에 어셈블리될 필요가 있는 더 작은 디스플레이 섹션을 형성하는 것이 알려져 있다. 대형 디스플레이를 생성하는 이 방법은 두껍고 무거운 디스플레이를 야기하여 전기 배선을 오랜 기간 행해야 하며 많은 전력을 소비한다. 빌딩과 같이, 수백, 수천 피트 길이이고, 많은 스토리들이 길고, 저해상도를 요구하는 건축 엘리먼트들을 커버하는 디스플레이들이 영숫자 정보 디스플레이가 아닌 패턴이 변화하는 컨텐츠를 보여주기 위하여, 복잡하고 고가의 전기 및 신호 배선을 요구하지 않고 무겁고 부피가 큰 구조적 부재들이 없는 아키텍처와 통합될 수 있는, 보다 얇고 경량인 구조체를 장착하는 것이 바람직할 것이다. 본 발명은 이러한 구조체를 제공하고자 한다.
따라서, 일 양태에서, 본 발명은 디스플레이를 제공하며, 디스플레이는:
내후성 하우징;
내후성 하우징 내에 인클로즈된 쌍안정 전기-광학 매체;
내후성 하우징 내에 인클로즈되고 전기장을 쌍안정 전기-광학 매체에 인가하도록 배열된 적어도 하나의 전극;
내후성 하우징 내에 인클로즈된 전력 생성 수단;
내후성 하우징 내에 인클로즈되고 내후성 하우징 외부의 소스로부터 무선으로 데이터를 수신하도록 배열된 데이터 수신 수단; 및
데이터 수신 수단으로부터 데이터를 수신하고 전력 생성 수단으로부터 전력을 수신하고 그리고 적어도 하나의 전극의 전위들을 제어하도록 배열된 디스플레이 구동 수단을 포함한다.
용어 "내후성 하우징"은 하우징의 외부의 기온 영향으로부터 하우징 내의 컴포넌트들을 분리시키는 하우징의 통상의 의미에서 본원에 이용된다. 내후성 하우징은 하우징 상에 진입하는 먼지 및 비의 영향으로부터 내부 컴포넌트들을 적어도 보호해야 한다. 디스플레이가 이용되는 기후에 따라, 내후성 하우징이 부가적인 특성들을 가질 수도 있으며; 예를 들어, 한랭기후에서는 내후성 하우징은, 하우징의 외부에 존재하는 안개, 눈, 또는 얼음의 영향으로부터 내부 컴포넌트들을 보호해야 하는 한편, 모래 폭풍을 받기 쉬운 기후에서는, 내후성 하우징은 바람이 몰아치는 모래의 침식 효과에 바람직하게 내성이 있어서 전기-광학 매체의 뷰가 하우징에 대한 데미지에 의해 불분명하게 되는 것을 피해야 한다.
용어 "쌍안정" 및 "쌍안정능력"은 본원에서는 당해 기술의 이들 통상의 의미에서, 적어도 하나의 광학 특성들에서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하고, 그리고 임의의 주어진 엘리먼트가 한정된 지속 기간의 어드레싱 펄싱에 의해 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태를 취하도록 구동된 후에, 어드레싱 펄스가 만료된 후, 그 상태가 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변화시키기 위해 이용되는 어드레싱 펄스의 최소 지속 기간을 적어도 수 회, 예를 들어, 적어도 4 회 동안 지속하도록 하는 디스플레이들을 지칭하는데 이용된다. 미국 특허 제7,170,670호에는 그레이 스케일이 가능한 일부 입자-기반의 전기 영동 디스플레이가, 극단적인 블랙 상태 및 화이트 상태에서 뿐만 아니라 중간 그레이 상태들에서도 안정적이며 일부 다른 유형의 전기-광학 디스플레이에서도 마찬가지임이 나타나있다. 이 유형의 디스플레이는 편의상 용어 "쌍안정"이 쌍안정 디스플레이 및 다중-안정 (multi-stable) 디스플레이를 모두 커버하는데 사용될 수 있지만 쌍안정보다는 "다중 안정"이라고 적절하게 지칭된다.
내후성 하우징의 외부 표면에는, 빌딩의 표면에 디스플레이를 부착가능한 접착제 층이 형성될 수도 있다. 광전지일 수도 있는 전력 생성 수단은 전력 저장 수단, 이를 테면, 충전가능 배터리를 포함하여, 전력 생성 수단이 디스플레이의 요건들에 충분한 전력을 생성하지 못할 때 디스플레이가 암흑기간 또는 다른 시간 동안 기능을 계속할 수 있게 한다.
다른 양태에서, 본 발명은 디스플레이 시스템이 탑재된 빌딩을 제공하며, 디스플레이 시스템은:
복수의 디스플레이들로서, 각각은 빌딩의 표면 상에 배치되고 각각은 쌍안정 전기-광학 매체; 쌍안정 전기-광학 매체에 전기장을 인가하도록 배열된 적어도 하나의 전극; 전력 생성 수단; 데이터를 무선으로 수신하도록 배열된 데이터 수신 수단; 및 데이터 수신 수단으로부터 데이터를 수신하고 전력 생성 수단으로부터 전력을 수신하고 그리고 적어도 하나의 전극의 전위들을 제어하도록 배열된 디스플레이 구동 수단을 포함하는, 복수의 디스플레이들; 및
상기 빌딩 상에 렌더링되는 이미지를 정의하는 데이터를 수신하고, 상기 이미지를 렌더링하기 위해 필요한 복수의 디스플레이들 각각의 상태를 결정하고, 그리고 상기 이미지를 렌더링하는데 필요한 상태를 적응시키도록 그 디스플레이에 대해 요구되는 데이터를 상기 복수의 디스플레이들 각각에 송신하도록 배열된 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
첨부한 도면 중 도 1 은 본 발명의 제 1 디스플레이의 정면도이다.
도 2 는 도 1 의 것과 유사한, 본 발명의 제 2 디스플레이의 정면도이다.
도 3 은 도 2 에 도시된 디스플레이의 일부분을 관통한 개략적 단면도이다.
도 4 는 도 3 에 도시된 프론트 보호 시트를 관통하는 확대된 단면도이다.
도 5 는 도 2 에 도시된 디스플레이의 전자 장치 부분의 확대된 정면도이다.
도 6 은 빌딩에 디스플레이를 부착하는데 이용되는 접착 패드를 예시하는, 도 1 에 도시된 디스플레이의 개략적 배면도이다.
도 7a 내지 도 7c 는 본 발명의 디스플레이 시스템들에서 개별적인 디스플레이들에 데이터를 전달하는데 이용될 수도 있는 3 개의 네트워크 배열체들의 개략적 예시들이다.
도 8 은 2-부분 내후성 엔벨로프를 이용하는 본 발명의 디스플레이의 정면도이다.
위에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 빌딩의 외관을 변경하는 것을 허용하기 위해 빌딩의 외부 표면에 부착될 수 있는 디스플레이를 제공한다. (본 발명의 디스플레이 시스템은 추가적으로 빌딩의 외부 표면들 상의 디스플레이들을 포함할 수도 있고; 예를 들어, 실내 주차장에 이용될 때 디스플레이 시스템은 가변의 교통 표지판들을 제공하도록 주차장의 내부 표면 상의 디스플레이를 포함할 수도 있다.)
본 발명의 디스플레이들 및 시스템들은 비배타적이기는 하지만, 전기영동 매체에 주로 이용하기 위한 것이다. 전기영동 매체는 아키텍처가 극도로 대형인 사이즈들의 건축학적 디스플레이들에 매우 적합하게 가능하게 상술한 문제들의 대부분을 해결하는 초대형 디스플레이들의 구성을 허용하는 일부 고유하고 유리한 특징부들을 제공한다. 전기영동 매체의 쌍안정성은 전기 아웃렛에 대한 유선 접속에 대한 필요성을 제거하고 저전력 동작을 허용한다. 디스플레이의 쌍안정성 및 결과적인 이미지 지속성은, 디스플레이 매체의 업데이트 레이트 및 디스플레이의 광학적 활성 부분에 대한, 태양 전지 또는 RF 수집 안테나의 면적 비에 의존하여, 디스플레이가 재생가능 전력 획득부, 이를 테면, 태양 전지, 또는 무선 주파수 (RF) 획득부에 의해 전력 공급받을 수 있을 정도로 디스플레이의 전력 소모를 매우 낮게 할 수 있다. 태양 전지는 디스플레이의 광학적으로 비활성 영역으로 되기 쉬우며, 요망되는 업데이트 레이트를 가능한 작게 제공받아야 한다. 매 10 초 이하마다 하나의 이미지 업데이트로 제한되는 업데이트들에 대해, 태양 전지는 태양 패널에 대한 광학적 활성 매체의 대략 20:1 의 비 또는 전기영동 매체 면적의 5% 이하일 수 있다. 이들이 아직 상업적이지는 않지만 전력 획득을 위하여 디스플레이의 전체 면적을 이용할 수 있는 UV 및 IR 을 획득하는 가시광 투광 태양 전지들을 제조하기 위한 일부 새로운 기술들이 있다.
전기 영동 디스플레이들의 다른 이점은 이들이 얇고 플렉시블한 기판들 상에 구성될 수 있다는 점이다. 얇은 플라스틱 기판들 상에 디스플레이들을 구성하는 능력은 매체가 또한 매우 얇고 발광 다이오드 (LED) 또는 액정 디스플레이 (LCD) 에 비해 경량으로 이루어질 수 있다는 것을 의미하며; 전기 영동 매체는 심지어 플렉시블하고 맞춤식으로 이루어질 수 있다. 매체가 얇고 경량으로 이루어질 수 있기 때문에, 이는 빌딩 정면에 간단한 건축용 접착제로 직접 제공될 수 있고, 개별적인 디스플레이를 더 대형의 디스플레이 시스템 내에 구축하는데 무거운 기계적 구조체들 또는 프레임들을 필요로 하지 않는다. 디스플레이 시스템에 대한 제어 신호들이 무선 통신, 예를 들어, wi-fi 를 이용하여 개별적인 디스플레이들 (이하, "타일들"이라고 지칭한다) 에 전달되면, 각각의 타일은 다른 타일들에 대한 다른 접속이나 또는 와이어들의 어떠한 필요 없이 완전하게 자동 방식으로 기능할 수 있다. 타일들이 부착되는 건축용 재료들에 따라, 무선 접속을 위한 송신기의 선택이 중요할 수도 있다. 예를 들어, 빌딩 재료가 메탈 강화 로드들 ("콘크리트 보강용 강철봉 (re-bar)") 을 갖는 콘크리트이면, 많은 양의 콘크리트 보강용 강철봉에 대한 타일의 근접도에도 불구하고 무선 통신이 정확하게 기능하도록 (도 7 에 예시된 바와 같이) 특수 반구상 안테나가 필요할 수도 있다. 무선 통신의 사용은 어떠한 침투도 없는 근접하게 밀봉된 내후성 엔벨로프를 허용한다. 이는 제어 전자기기들 또는 디스플레이 매체에 수분의 침투를 최소화하는데 매우 중요하다.
내후성 하우징이 그 내부의 컴포넌트들에 근접하게 맞추어져, 약 5 mm 보다 큰 어떠한 에어 갭도, 바람직하게는 약 1 mm 보다 큰 어떠한 에어 갭도 내후성 하우징과 그 내용물들 사이에 존재하지 않게 하는 것이 매우 바람직하다. 이들의 내용물들에 근접하게 맞추어지지 않는 내후성 하우징의 섹션들은 기계적 손상을 보다 받기 쉽게 된다. 그러나, 근접하게 맞추어진 하우징을 제공하는 것은 디스플레이 구동 수단 및 전력 저장 수단 (존재한다면) 에 대한 베이스로서 통상적으로 이용되는 인쇄 회로 기판이 디스플레이의 나머지 컴포넌트들보다 명목상 실질적으로 더 두껍다는 사실에 의해 복잡하게 되기 쉽다. 적어도 일부 경우들에서, 2 개의 섹션, 즉, 디스플레이 및 전력 생성 수단을 하우징하는 메인 (비교적 얇은) 섹션, 및 통상적으로 적어도 디스플레이 구동 수단을 하우징하는 인쇄 회로 기판의 형태인 더 두꺼운 섹션으로 내후성 하우징을 형성하는 것이 바람직하였다. 도 8 에 예시된 바와 같이, 이러한 하우징의 일 형태에서, 제한된 수의 노출된 컨택트들이 제 1 섹션에 제공되고 제 2 섹션은 노출된 콘택트들과 전기적으로 접촉하는 컨덕터들을 제공한다. 내후성 하우징의 제 2 섹션은 노출된 콘택트들을 커버하고, 인쇄 회로 기판을 (하드 커버링을 커버하도록 이후 경화되는 중합성 재료로 커버하는 관점에서) "폿팅하는" 형태를 가질 수도 있다. 안테나 또는 유사한 데이터 수신 디바이스는 타일에 의한 데이터의 수신을 강화하기 위해 폿팅 재료로부터 돌출될 수도 있다.
본 발명의 타일들은 광학적 활성 영역 (즉, 전기-광학 매체가 가시성있는 디스플레이의 부분) 에 대한 많은 상이한 사이즈들 및 형상들을 가질 수 있고 2 개의 예들이 도 1 내지 도 5 를 참조하여 이하 설명될 것이다. 도 1 은 정사각형의 광학적 활성 영역 (102) 및 광학적 활성 영역 (102) 의 (예시된 바와 같은) 하부 에지를 따라 배열된 소형의 광학적 비활성 전자 장치 영역 (104) 을 갖는 제 1 타일 (일반적으로 100 으로 지정됨) 의 정면도이다. 에지 밀봉 영역 (106) 은 광학적 활성 영역 (102) 및 전자 장치 영역 (104) 양쪽을 둘러싸며; 아래 보다 자세하게 설명된 바와 같이, 에지 밀봉 영역 (106) 에서, 프론트 및 리어 보호 스택들이 서로 밀봉되고, 따라서, 타일의 다른 컴포넌트들을 완전하게 둘러싸는 내후성 인클로저를 형성한다.
도 2 에 도시된 제 2 타일 (200) 은 광학적 활성 영역 (202) 이 정사각형 이외의 평행사변형의 형태를 갖고 전자 장치 영역 (204) 이 더 크며 광학적 활성 영역 (202) 의 (예시된 바와 같은) 상부 에지에 제공되는 점을 제외하고는 도 1 에 도시된 것과 일반적으로 유사하다. 또한, 에지 밀봉 영역 (206) 은 타일의 다른 컴포넌트들을 완전하게 둘러싸는 내후성 인클로저를 형성하기 위해 광학적 활성 영역 (202) 및 전자 장치 영역 (204) 양쪽을 둘러싼다.
타일들 (100 및 200) 의 전체적인 구조는 타일 (200) 의 광학적 활성 영역 (202) 의 중앙 부분을 관통하는 개략적 단면을 나타내는 도 3 으로부터 가장 쉽게 이해되며; 타일 (100) 은 동일한 일련의 층들을 포함한다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 각각의 타일은 3 개의 메인의 일련의 층들 ("스택들") 을 포함하며, 즉:
1.) 시인측 또는 프론트 보호 스택 (일반적으로 310 으로 지정됨) 은 다음을 포함하고,
a. 비 또는 수중으로의 침수로부터 타일의 내부 컴포넌트들을 보호하기 위한 투명한 시인측 내후성 층 (312);
b. UV 및 수분 배리어 층에 대한 내후성 층 (312) 의 적층을 위한 투명 접착제 층 (314);
c. 투명한 시인측 자외선 (UV) 및 수증기 배리어 층 (316); 및
d. 아래 설명된 전기영동 매체 스택에 대한 배리어 층 (316) 의 적층을 위한 투명 접착제 (318);
2.) 전기영동 매체 스택 (일반적으로 320 으로 지정됨) 은 다음을 포함하고,
a. 투명 프론트 기판 (322);
b. 투명 프론트 전극 (324);
c. 캡슐화된 전기영동 매체로서 예시된 고체 전기-광학 재료의 층 (326);
d. 적층 접착제의 층 (328);
e. 타일의 의도된 사용에 따라 투명할 수도 또는 투명하지 않을 수도 있는 백플레인 또는 리어 전극 (330); 및
f. 리어 투명 기판 (332);
3.) 백플레인 측 또는 리어 보호 스택 (일반적으로 340 으로 지정됨) 은 다음을 포함하고,
a. 전기영동 매체 스택 (320) 에 리어 보호 스택 (340) 을 부착하기 위한 접착제 층 (342);
b. 수증기 배리어 층 (344); 및
c. 비 또는 수중 침수로부터 타일을 보호하기 위한 내후성 필름 (346).
타일은 빌딩 정면 또는 다른 구조적 특징물에 타일을 부착하는데 이용된 접착제 섹션 (350) 을 더 포함하고, 이 접착제 섹션 (350) 은 도 6 을 참조하여 아래 보다 자세하게 설명될 것이다.
본 발명의 타일의 바람직한 실시형태에서, 도 3 에 도시된 여러 층들의 세부사항들은 다음과 같다. 프론트 보호 스택 (310) 은 전기 영동 매체 스택 (320) 보다 사이즈에 있어서 더 커, 에지 밀봉 영역 (206)(도 2) 을 제공하기 위하여 리어 보호 스택과 연계하여 핀치된 에지 밀봉부의 형성을 가능하게 한다. 도 2 및 도 3 에 도시된 타일 (200) 에서, 프론트 보호 스택 (310) 은 전기 영동 매체 스택 (320) 과 전자적 영역 (204) 양쪽의 주변영역들을 1 cm 너머 연장되고, 이는 도 1 에서 실제 그러하다. 대안의 실시형태에서, 내후성 층 (312) 및 그 연관된 접착제 층 (314) 은 배리어 층 (316) 의 에지들을 너머 연장되고, 이는 자체적으로 전기 영동 매체 스택 (320) 의 에지들을 너머 연장되어, 따라서 프론트 및 리어 내후성 필름들 (312 및 346) 사이에서의 제 1 핀치된 에지 밀봉부 및 프론트 및 리어 배리어 필름들 (316 및 344) 사이에서의 제 2 핀치된 밀봉부의 형성을 허용한다.
이 바람직한 실시형태에서, 프론트 내후성 층 (312) 은 폴리(에틸렌 테트라플루오로에틸렌)(ETFE) 의 50 μ 필름이며, (접착제 층 (314) 을 대면하는) 필름의 일 표면에는 접착 촉진 처리가 제공된다. 이러한 ETFE 는 예를 들어, St. Gobain 으로부터 상업적으로 입수가능하다. 접착제 층 (314) 은 3M Corporation 사로부터 8171 OCA 로부터의 감압 접착제 (pressure sensitive adhesive; PSA) 이다. 이 재료는 높은 투명도로 이루어지고, 실온에서 적층될 수도 있다. 대안으로서, 핫 멜트 접착제, 예를 들어, Bemis EVA 가 이용될 수 있고; 핫 멜트 접착제들은 PSA들보다 약간 더 저렴한 경향이 있지만 적층을 위해 보다 높은 온도를 요구한다.
프론트 배리어 층 (316) 자체는 다층 스택이며 그 개략적 단면이 도 4 에 도시된다. 그 도면에 도시된 바와 같이, 배리어 층 (316) 은 접착제 층 (314), 프론트 UV 배리어 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 필름 (402), 광학적 투명 접착제 (404), 스퍼터링된 배리어 층 (406), 통상적인 인듐 주석 산화물 (ITO), 및 리어 UV 배리어 PET 필름 (408) 의 순서로 포함한다. 대안으로서, 여러 다층의 독점적 재료들, 예를 들어, Konica Minolta KMBD07-07, 또는 3M Ultrabarrier 가 이용될 수도 있다. 다른 대안은 플루오르화 에틸렌 프로필렌 (FEP) 의 단일층이다. 접착제 층 (318) 은 접착제 층 (314) 에 이용하기 위하여 이미 설명된 재료들 중 어느 것을 이용할 수도 있다.
프론트 기판 (322) 및 프론트 전극 (324) 은 양쪽이 5 mil (127 μm) ITO-코팅된 PET 필름으로부터 형성되고; 다른 두께의 PET 및 가능한 다른 폴리머들도 이용될 수 있다. ITO 층은 통상적으로 약 5000 Ohm/스퀘어의 전도도를 가지며, 더 낮거나 더 높은 전도도들이 이용될 수 있다. 너무 낮은 전도도는 전도도의 신뢰성 및 연속성에서 문제들을 일으키기 쉬운 한편, 너무 높은 전도도 (즉, 너무 두꺼운 ITO 층) 는 ITO 층에서의 과도한 광 손실을 가져온다. 다른 투명한 컨덕터들, 이를 테면, PEDOT, CNT, 그라핀, 및 나노와이어들이 ITO 프론트 전극에 대체될 수도 있다. 전기 영동 층 (326) 은 아래 설명된 애플리케이션들 및 E Ink 특허들에 설명된 전기영동 매체의 어느 것일 수도 있다. 접착제 층 (330) 은 미국 특허 제8,446,664호에 설명된 본질적으로 설명된 바와 같이, 전기적 특성들을 제어하기 위해 이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트로 도핑된 통상의 폴리우레탄 라텍스 접착제이다. 리어 전극 (330) 및 리어 기판 (332) 은 동일한 PET/ITO 필름으로부터 프론트 기판 (322) 및 프론트 전극 (324) 으로서 형성될 수 있고; 대안으로서, 리어 전극 (330) 은 전체 디스플레이 영역을 단일의 픽셀이 커버링하는 것이 필요하면 프린팅된 카본 컨덕터들 또는 다른 저가의 투명성 또는 불투명성 컨덕터일 수 있다.
접착제 층 (342) 은 접착제 층들 (314 및 318) 에 이용하기 위하여 이미 설명된 재료들 중 어느 것을 이용할 수도 있다. 접착제 층 (342) 이 타일의 시인면 (프론트 내후성 층 (312) 의 표면) 으로부터 보았을 때 광학적 활성 층 뒤에 있기 때문에 접착제 층 (314) 은 전기-광학 층 (326) 이 반사성 타입으로 이루어지면 투명할 필요가 없다. 실제 실시에서, 도 3 에 도시된 배리어 층 (344) 및 내후성 층 (346) 의 기능들은 양쪽이 예를 들어, Nitto Denko 사에 의해 제조된 50 μm 의 금속화된 PET 배리어 재료의 형태로 된 단일의 상용 필름에 의해 처리될 수 있다. 이 필름은 불투명하지만, 전기-광학 층 (326) 이 반사성이고 층 (344 및 346) 이 전기-광학 층 뒤에 놓이는 경우에는 허용가능하다. 대안적으로, 많은 상용 플루오로폴리머 필름들이 이용될 수 있다.
도 5 는 도 2 에 도시된 타일 (200) 의 전자 장치 영역 (204) 의 확대된 정면도이다. 전자 장치 영역 (204) 은 단일의 인쇄 회로 기판 (PCB)(502) 상에 형성되며; 대안적으로 다수의 PCB들이 공간적 또는 신호적 품질 고려요건들을 위해 이용될 수도 있다. 전자 장치들의 모든 엘리먼트들은 내후성 층들 (312 및 346)(도 3) 에 의해 완전히 인클로즈된다. 도 5 에 도시된 바와 같이, PCB (502) 상에는, 태양 (광기전력) 전지 (504), 에너지 저장 디바이스 (506), 무선 데이터 수신기 및 송신기 (508) 및 디스플레이 드라이버/충전 펌프 (510) 가 탑재되어 있다.
태양 전지 (504) 는 바람직하게 플렉시블 태양 전지, 이를 테면, Power Film MP3-37 Flexible A-Si 전지이며, 이는 낮은 광 조건하에서도 높은 효율성을 제공한다. 태양 전지의 다수의 다른 사이즈들 및 형상들이 타일의 사이즈 및 형상에 의존하여 이용될 수 있다. 플렉시블 태양 전지를 선택하는 것은 또한 전자 장치 패키지를 포함하여 타일들이 플렉시블하게 허용한다. 플렉시블한 것들에 더하여 많은 상용의 태양 전지 옵션들이 선택가능하게 된다. 대안적으로, 다른 전력 획득 옵션들, 이를 테면, RF 획득이 이용될 수 있다.
에너지 저장 디바이스 (506) 는 고에너지 밀도, 고온 성능 및 (말하자면) 10 년 최소 수명에 대한 요구의 관점에서, 어려운 설계 고려요건들을 제기한다. 옵션들은 1차 배터리들, 충전가능한 배터리들, 및 슈퍼캐패시터들을 포함하며, 슈퍼캐패시터들이 특성들의 밸런스를 위하여 일반적이다. 슈퍼캐패시터는 전력 획득을 위한 최저 에너지이지만, 태양 전지와 커플링된 2-5 패러드 슈퍼캐패시터는 야간의 타일의 전력 요구들을 충족하기에 충분한 전력을 통상적으로 제공한다. 슈퍼캐패시터 옵션은 최상의 고온 성능을 가지며, 옵션들 모두의 최상의 충전 및 방전 사이클들을 가능하게 한다. 슈퍼캐패시터 및 태양 전지의 조합은 무한한 동작 수명을 가능성있게 제공한다. 태양 전지 및 슈퍼캐패시터의 조합이 특정 위치에서의 동작에 충분한 전력을 제공할 수 없으면, 충전가능 배터리가 대체될 수도 있다. 고에너지 밀도들을 갖는 재충전가능 배터리들, 이를 테면, 리튬 이온 배터리들은 고온에서 고밀도일 수도 있다. 1차 전자 배터리들은 타일들에 전력을 공급할 수 있지만, 타일의 동작 수명을 불가피하게 제한한다.
데이터 송신기/수신기 (508) 는 태양 전지 (502) 로부터 이용가능한 전력 버젯 내에서 동작하도록 저전력으로 이루어져야 한다. 많은 상용 트랜시버들이 이용될 수 있고, 예를 들어, Linear Technology 로부터의 Dust Networks 사에 의한 2.4GHz 시스템-온-칩 트랜시버가 이용될 수도 있다. 메시 네트워크 토폴로지를 구현하는 능력 및 낮은 송신/수신 전력으로 인하여, LTC5800 계열의 트랜시버들이 이용되었다. 저전력 메시 트랜시버들에 대해 다른 기술적 선택들이 존재하며, 이를 테면, Nordic Semiconductor; nRF51822 로부터의 블루투스 저 에너지 칩셋들이 존재한다.
디스플레이 드라이버/충전 펌프 (510) 는 예를 들어, 집적된 충전 펌프를 가진 Ultrachip UC8111, 96 세그먼트 드라이버일 수도 있다. 이 칩은 ±15V 및 0V 을 생성할 수 있다. 전기 영동 및 유사한 매체를 구동가능한 많은 대안의 드라이버 칩들이 상업적으로 이용가능하고 공지되어 있다. 다른 대안은 10단 개별 충전 펌프이지만 이 옵션은 고가인 경향이 있다.
도 6 은 도 1 에 도시된 타일 (100) 과 유사한 타일의 배면도이고, 도 3 에 도시된 접착제 섹션 (350) 에 유사한 접착제 섹션을 예시한다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 2 개의 개별적인 접착제 영역들이 타일의 배면에 존재한다. 타일의 주변부 둘레로 연장되는 2 인치 (51 mm) 보더 (602) 는 부틸 고무 제품 테이프 제품인 BITE Mastosplice 로 불리는 PSA 건축용 접착제로부터 형성된다. 이 테이프는 타일의 배면을 둘러싸는 접착제의 주연부를 생성하는데 이용되며, 최소 압력으로 실온에서 콘크리트 및 다른 빌딩 재료들에 양호하게 즉시 부착된다. 접착제의 중심 영역 (604) 은 매우 높은 접착 강도로 경화하지만 순간 자체 지지하지는 않고 자체 지지를 충분히 보장하도록 경화하는데 30 내지 60 분 소요하는 분산된 액상 건축용 접착제인 Sikaflex 11FC 로부터 형성된다. 602 에서의 PSA 접착제는 순간적으로 부착되고 타일의 중량을 지지하기에 자체적으로 충분히 강력할 수도 있는 한편, 604 에서의 접착제는 경화시 훨씬 더 강력하여 타일의 더욱 강력한 부착을 가져오기 때문에 이 접착제들의 조합이 바람직하다. 그러나, 일부 경우들에서, 액상 건축용 접착제의 부착은, 건축용 접착제가 경화된 후 타일의 제거가 시도되면 타일이 부착되는 표면에 심각한 데미지가 발생할 수도 있을 정도로 너무 강력할 수도 있다. 따라서, 적어도 일부 경우들에서, 액상 접착제를 생략하고, 빌딩 또는 다른 구조체에 타일을 부착하기 위해 접착제 테이프의 추가적인 영역들을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다.
타일들이 부착되는 건축용 재료들에 따라, 무선 안테나를 위한 송신기의 선택이 또한 중요하게 된다. 예를 들어, 빌딩 재료가 콘크리트 보강용 강철봉이 있는 콘크리트이면, 특수 반구형 안테나가 콘크리트 보강용 강철봉 모두와 매우 근접한 상태에서 적절히 기능하는 것이 필수적일 수도 있다. 적절한 안테나들이 상업적으로 이용가능하며, 예를 들어, Enniscorthy, County Wexford, Ireland 에 있는 Taoplas 사에 의해 제조된 Taoglas Model SWLP-12 안테나가 이용가능하며, 이 안테나에 대한 사양은 https://taoglas.com/images/product_images/original_images/- SWLP.2450.12.4.B.02%20SMD%202.4%20GHz%20Patch%20Antenna%20140110.pdf 에서 찾을 수 있다. 이러한 안테나들은 통상적으로 실질적으로 반구형 패턴으로 방사선이 방사되게 하도록 금속성 백플레인을 이용하여, 빌딩 구조체 내에 존재하는 금속에 의한 신호의 과도한 흡수를 회피한다.
본 발명의 디스플레이 시스템들은 통상적으로 빌딩 상에 렌더링될 이미지를 정의하는 데이터를 수신하도록 배열된 하나의 중앙 유닛 또는 코디네이터를 이용하며; 이는 디스플레이되는 복수의 이미지들 및 이미지가 디스플레이되는 횟수들을 저장하는 것을 간단히 포함할 수도 있다. 코디네이터는 디스플레이되는 이미지를 렌더링하는데 필요한 복수의 디스플레이들 각각의 상태를 결정하고, 이미지를 렌더링하는데 필요한 상태를 채택하기 위해 그 디스플레이에 대해 요구되는 데이터를 타일들 각각에 송신한다. 통상적으로, 필요한 데이터 전달은 네트워킹 또는 인터넷 기술과 친숙한 누구에게나 친숙한 방식으로 실시되고; 코디네이터는 각각의 패키지가 코디네이터가 의도하는 타일을 식별하는 어드레스 부분 및 그 타일 상에 디스플레이될 이미지를 규정하는 데이터 부분을 포함하는 일련의 정보 패키지를 송신한다. 놓여진 모든 패키지들에 대해 "리스닝"하는 각각의 타일은 자기 자신의 어드레스를 베어링하는 패키지에만 응답하여 작용한다. (일부 타일들이 다른 "스위칭" 타일들을 통해서만 코디네이터와 통신하는 아래 설명된 클러스터 트리 및 메시 토폴로지들의 경우에, 각각의 스위칭 타일은 물론 자체적인 데이터 뿐만 아니라 모든 타일들 중 이를 통하여 그들의 데이터를 수신하는 것을 수신해야 한다.) 각각의 패키지의 어드레스 부분은 특정 타일의 일련 번호 또는 유사한 고유 식별자일 수도 있고; 교체된 새로운 타일의 일련 번호 등을 코디네이터에게 통지하는 것만이 필요하기 때문에 이는 손상되거나, 파손되거나, 또는 오작동하는 타일의 비교적 쉬운 교체를 허용한다.
도 7a 내지 도 7c 에 예시된 바와 같이, 별, 메시 및 클러스터 트리와 같은 네트워크 기술들의 상이한 스타일들이 존재할 수도 있다. 메시 네트워크 기술은 일반적으로 높은 신뢰성의 제공으로 인해 바람직하다. 각각의 송신기는 그 수신기에 접속하기 위한 다수의 경로들을 가질 수 있다. 상술한 LTC5800 계열은 낮은 전력 소모 및 타이밍 동기화로 인한 메시 네트워크 토폴로지 양쪽을 가능하게 한다. 이는 각각의 송신기가 미리 기술된 시간 슬롯에서 데이터를 전송하고 나머지 시간에서 저전력 또는 슬립 모드로 실행하게 허용한다. 타이밍 정확도는 또한 동기화된 이벤트 관리에 대해 관련된다. 구체적으로, 업데이트 이벤트는 낮은 주파수 대역폭이 이용가능한 경우에도, 애그리게이트 업데이트가 발생하도록 하기 위해 다수의 트랜시버들로 사전 스케줄링될 수 있다. 통상적으로 블루투스 저에너지는 별형 네트워크 토폴로지에서 동작되지만, "와이어파스" 로부터 네트워킹된 펌웨어를 실행하면, 블루투스 저에너지 칩셋은 저전력 소모를 위하여 동기화된 슬립 상태에서 메시 토폴로지에서 실행할 수 있다. 또한, "ConTiki" 으로 지칭되는 "사물 인터넷 (internet of things)"(IoT) 개방 소스 애플리케이션이 있으며, 이는 Texas Instruments 사로부터의 CC2530 칩 셋을 포함하는 다수의 하드웨어 플랫폼들 상에서 실행할 수 있다. 이 네트워킹 스위트는 다수의 스타일들의 타이밍 동기화를 허용하여, 코디네이션된 슬립 시간들 전반에 걸쳐 저전력 메시 네트워킹을 허용한다.
도 8 은 2-부분 내후성 엔벨로프를 이용하는 본 발명의 디스플레이 (일반적으로 800 으로 지칭됨) 의 부분의 정면도이며, 도 8 에 도시된 디스플레이의 부분은 도 2 의 최상단 부분에 대응하지만 도 2 에 대해 반전되어 있다. 디스플레이 (800) 의 메인 부분은 도 3 에 도시된 것과 유사한 구조를 갖고 상위 및 하위 전극들 (도시 생략) 이 제공된 전기 영동 층 (826) 을 포함한다. 2 개의 상위 콘택트 패드들 (828) 은 상위 전극과 콘택하게 되고 2 개의 하위 콘택트 패드들 (830) 은 하위 전극과 접촉하게 된다. 2 개의 광기전 어레이들 (832, 834) 은 디스플레이의 전력 생성 수단을 형성한다. 디스플레이의 상술한 컴포넌트들 모두는 에지 밀봉부 (806) 를 형성하도록 결합되고 도 3 에 도시된 것들과 유사한 프론트 및 리어 보호 스택들에 의해 형성된 제 1 내후성 엔벨로프 내에 밀봉된다. 그러나, 프론트 보호 스택에는, 디스플레이 (800) 의 일 에지 근방에서 4 개의 콘택트 패드들 (840, 842, 844 및 846) 을 노출시키는 개구들이 제공된다. 개략적으로 표시된 바와 같이, 2 개의 광기전 어레이들 (832, 834) 은 콘택트 패드들 (840 및 842) 에 접속되고, 2 개의 상위 콘택트 패드들 (828) 은 콘택트 패드 (844) 에 접속되고, 2 개의 하위 콘택트 패드들 (830) 은 콘택트 패드 (846) 에 접속된다.
인쇄 회로 기판 (848)(도 8 에 개략적으로만 표시됨) 은 제어 회로부 및 슈퍼캐패시터 (어느 것도 도시되지 않음) 를 유지하며, 콘택트 패드들 (840, 842, 844 및 846) 을 오버레이한다. PCB (848) 의 하위 표면 상의 콘택트들 (도시 생략) 은 콘택트 패드들 (840, 842, 844 및 846) 과 전기적 접촉을 행한다. PCB (848) 는 프론트 보호 스택의 프론트면과 접촉하여 연장되는 경화된 수지를 이용하여 폿팅되고, 이에 따라 PCB (848) 주변에 내후성 인클로저를 형성하고 콘택트 패드들 (840, 842, 844 및 846) 에 인접한 개구들을 밀봉한다. 안테나 (850)(도 8 에 개략적으로만 표시됨) 는 제어 중앙부 (도시 생략) 로부터 데이터의 방해받지 않는 수신을 허용하도록 폿팅 재료를 통하여 연장된다.
본 발명의 디스플레이들 및 디스플레이 시스템들은 전기 영동의 전기-광학 매체를 참조하여 위에 대략 설명되었다. 복수의 하전된 입자들이 전기장의 영향 하에서 유체를 통하여 이동하는 입자 기반 전기 영동 디스플레이는 수년 동안 집중적인 연구 및 개발되어 왔다. 전기영동 디스플레이들은 액정 디스플레이들과 비교될 때, 양호한 휘도 및 콘트라스트, 넓은 시야각들, 상태 쌍안정성, 및 낮은 소비 전력의 속성들을 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이들 디스플레이들의 장기 이미지 품질에 대한 문제들이 이들의 폭넓은 용도를 방해하였다. 예를 들어, 일부 전기영동 디스플레이들을 구성하는 입자들은 침강하는 경향이 있어, 이들 디스플레이들에 부적절한 서비스 수명을 초래한다.
위에 주지된 바와 같이, 전기 영동 매체는 유체의 존재를 필요로 한다. 대부분의 종래 기술의 전기 영동 매체에서, 이 유체는 액체일 수도 있지만, 전기 영동 매체는 기체상 유체들을 이용하여 제조될 수 있다; 예를 들어, Kitamura, T 등의 "Electrical toner movement for electronic paper-like display", IDW Japan, 2001, Paper HCS l-1, 및 Yamaguchi, Y 등의 "Toner display using insulative particles charged triboelectrically", IDW Japan, 2001, Paper AMD4-4) 를 참조한다. 또한 미국 특허 번호 제 7,321,459 호 및 제 7,236,291 호를 참조한다. 일부 기체 기반 전기 영동 매체는 예를 들어, 수직 평면에 매체가 배치되는 표지판에서 이러한 침강을 허용하는 배향으로 매체가 이용될 때 입자 침강으로 인하여 액체 기반 전기 영동 매체와 동일한 유형의 문제들을 겪게 되기 쉬울 수도 있다. 실제로, 입자 침강은 액체 기반 전기 영동 매체 보다 기체 기반 전기 영동 매체에서 더 심각한 문제들을 나타내는데 그 이유는 액체의 것들에 비해 기체 부유 유체들의 보다 낮은 점도가 전기영동 입자들의 더 빠른 침강을 허용하기 때문이다.
MIT (Massachusetts Institute of Technology), E Ink Corporation, E Ink California, LLC 및 관련 회사들의 명의로 되어 있거나 이들에게 양도된 대부분의 특허들 및 출원들은 캡슐화되고 마이크로셀의 전기 영동 및 다른 전기-광학 매체에 이용된 여러 기술들을 설명한다. 캡슐화된 전기 영동 매체는 다수의 소형 캡슐들을 포함하고, 각각의 캡슐 자체는 유체 매체 내의 전기 영동적으로 이동성있는 입자들을 함유하는 내부 상태 및 내부 상태를 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로, 캡슐들은 2 개의 전극들 사이에 위치된 코히어런트 층을 형성하도록 폴리머 바인더 내에 자체적으로 담지되어 있다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에서, 하전된 입자들 및 유체는 마이크로캡슐들 내에 캡슐화되지 않고 그 대신에 캐리어 매체 내에, 통상적으로 폴리머 필름 내에 형성된 복수의 캐비티들 내에 유지된다. 이들 특허들 및 출원들에 설명된 기술들은 다음을 포함한다:
(a) 전기 영동 입자들, 유체들, 및 유체 첨가제들; 예를 들어, 미국 특허 제7,002,728호; 및 제7,679,814호를 참조한다;
(b) 캡슐들, 바인더들, 및 캡슐화 프로세스들; 예를 들어, 미국 특허 제6,922,276호; 및 제7,411,719호를 참조한다;
(c) 마이크로셀 구조들, 벽 재료들, 및 마이크로셀들을 형성하는 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,072,095호; 및 미국 특허 출원 공개 제2014/0065369호를 참조한다;
(d) 마이크로셀들을 충전하고 밀봉하는 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,144,942호; 및 미국 특허 출원 공개 제2008/0007815호;
(e) 전기-광학 재료들을 포함하는 필름들 및 서브어셈블리들; 예를 들어 미국 특허 제6,982,178호; 및 제7,839,564호를 참조한다;
(f) 백플레인들, 접착제 층들 및 다른 보조 층들 및 디스플레이들에 이용되는 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,116,318호; 및 미국 특허 제7,535,624호를 참조한다;
(g) 컬러 형성 및 컬러 조정; 예를 들어, 미국 특허 제7,075,502호; 및 제7,839,564호를 참조한다;
(h) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,012,600호; 및 제7,453,445호를 참조한다;
(i) 디스플레이들의 애플리케이션들; 예를 들어, 미국 특허 제7,312,784호; 및 제8,009,348호를 참조한다; 그리고
(j) 미국 특허 제6,241,921호 및 미국 특허 출원 공개 제2015/0277160호에 설명된 비-전기영동 디스플레이들; 및 디스플레이들 이외의 캡슐화 및 마이크로셀 기술의 애플리케이션들; 예를 들어, 미국 특허 제7,615,325호; 및 미국 특허 출원 공개 제2015/0005720호 및 제2016/0012710호를 참조한다.
위에 언급된 많은 특허들 및 출원들은 캡슐화된 전기영동 매체에서의 개개의 마이크로캡슐들을 둘러싸는 벽들이 연속하는 페이즈에 의해 대체될 수 있고, 이에 따라 전기영동 매체는 전기 영동 유체의 복수의 개별 액적들 (droplet), 및 폴리머 재료의 연속하는 페이즈를 포함하는 소위 폴리머-분산 전기영동 디스플레이를 제조하고 있고, 그리고 개별 캡슐 멤브레인이 각각의 개별적인 액적과 연관되어 있지 않은 경우에도, 이러한 폴리머-분산된 전기 영동 디스플레이 내의 전기 영동 유체의 각각의 개별 액적들이 캡슐들 또는 마이크로캡슐로서 간주될 수 있음을 인식하고 있으며; 예를 들어, 위에 언급한 미국 특허 제6,866,760호를 참조한다. 따라서, 본 출원의 목적을 위하여, 이러한 폴리머-분산된 전기 영동 매체는 캡슐화된 전기 영동 매체의 하위종들로서 간주된다.
전기 영동 매체가 종종 불투명하고 (그 이유는 예를 들어, 많은 전기 영동 매체에서, 입자들이 디스플레이를 통과하는 가시광의 투과를 실질적으로 차단하기 때문이다) 반사 모드에서 동작하고 있지만, 많은 전기 영동 디스플레이들은 소위 "셔터 모드" 에서 동작하도록 이루어질 수 있고, 여기에서 하나의 디스플레이 상태는 실질적으로 불투명하고 하나는 광 투과성이다. 예를 들어, 미국 특허 제5,872,552호; 제6,130,774호; 제6,144,361호; 제6,172,798호; 제6,271,823호; 제6,225,971호; 및 제6,184,856호를 참조한다. 전기 영동 디스플레이들과 유사한 유전영동 디스플레이들은 전기장 강도에서의 변동에 의존하지만 유사한 모드에서 동작할 수 있다; 미국 특허 번호 4,418,346 를 참조한다. 다른 유형들의 전기 영동 디스플레이들은 또한 셔터 모드에서 동작가능할 수도 있다. 셔터 모드에서 동작하는 전기-광학 매체는 풀 컬러 디스플레이를 위한 다층 구조체에 유용할 수도 있고; 이러한 구조체에서, 디스플레이의 시인면에 인접하는 적어도 하나의 층은 시인면으로부터 보다 멀리 떨어진 제 2 층을 노출 또는 은닉시키도록 셔터 모드에서 동작한다.
캡슐화된 전기 영동 디스플레이는 통상적으로, 통상의 전기영동 디바이스들의 클러스터링 및 침강 결함 모드를 겪지 않고 추가의 이점들, 이를 테면, 다양한 플렉시블한 그리고 강성의 기판들 상에 디스플레이를 코팅 또는 프린팅하는 능력을 제공한다. (단어 "프린팅" 의 사용은 제한 없이, 미리 계측된 코팅들, 이를 테면, 패치 다이 코팅, 슬롯 또는 압출 성형 코팅, 슬라이드 또는 캐스케이드 코팅, 커튼 코팅; 롤 코팅, 이를 테면, 나이프 오버 롤 코팅, 순방향 및 역방향 롤 코팅; 그라비어 코팅; 딥코팅; 스프레이 코팅; 메니스커스 코팅; 스핀 코팅; 브러쉬 코팅; 에어 나이프 코팅; 실크스크린 프린팅 프로세스들; 정전식 프린팅 프로세스들; 서멀 프린팅 프로세스들; 잉크젯 프린팅 프로세스들; 전기영동 데포지션 (미국 특허 제7,339,715호를 참조한다); 및 다른 유사한 기법들을 포함하는 프린팅 및 코팅의 모든 형태들을 포함하도록 의도된다.) 따라서, 결과적인 디스플레이는 플렉시블할 수 있다. 또한, 디스플레이 매체가 (여러 방법들을 이용하여) 프린팅될 수 있기 때문에, 디스플레이 자체가 저가로 이루어질 수 있다.
다른 유형들의 전기-광학 재료들이 또한 본 발명에 이용될 수도 있다. 일 유형의 전기-광학 디스플레이는 예를 들어, 미국 특허 제5,808,783호; 제5,777,782호; 제5,760,761호; 제6,054,071호; 제6,055,091호; 제6,097,531호; 제6,128,124호; 제6,137,467호; 및 제6,147,791호에 설명된 바와 같이 회전형 2색 부재 유형이다 (이 유형의 디스플레이는 종종 "회전형 2색 볼" 디스플레이로서 지칭되지만, 위에 언급된 특허들 일부에서 회전 부재들이 구형이 아니기 때문에 용어 "회전형 2색 부재"가 보다 정확한 것으로서 선호된다). 이러한 디스플레이는 상이한 광학 특징들을 갖는 둘 이상의 섹션들 및 내부 다이폴을 갖는 다수의 소형 바디부들 (이는 제한없이 구형 또는 원통형일 수도 있음) 을 이용한다. 이들 바디부들은 액체로 채워진 액포들 (vacuoles) 내에서 부유하며, 액포들은 액체로 채워져 바디부들이 자유롭게 회전한다. 디스플레이의 외관은 전기장을 디스플레이에 인가하는 것에 의해 변화되고, 이에 따라 바디부가 여러 위치들로 회전시키고 그 바디부들의 섹션들 중 그 뷰잉 표면을 통하여 보여지는 섹션을 변경시킨다. 이 유형의 전기-광학 매체는 쌍안정성일 수도 있다.
다른 유형의 전기-광학 디스플레이는 전기변색 매체 (electrochromic medium), 예를 들어, 반도체성 금속 산화물로부터 적어도 부분적으로 형성되는 전극 및 전극에 부착된 가역적 컬러 변화가 가능한 복수의 염료 분자들을 포함하는 나노크로믹 필름의 형태로 된 전기변색 매체를 이용한다; 예를 들어, O'Regan, B. 등의, Nature 1991 , 353, 737; 및 Wood, D., Information Display, 18(3), 24 (March 2002) 를 참조한다. 또한 Bach, U. 등의 Adv, Mater., 2002, 14(11), 845 를 참조한다. 이러한 유형의 나노크로믹 필름들은 예를 들어, 미국 특허 제6,301,038호; 제6,870,657호; 및 제6,950,220호에 설명되어 있다. 이 유형의 매체는 또한 통상적으로 쌍안정성이다.
전기-광학 디스플레이의 다른 유형은 Philips 사에 의해 개발된 전기 습윤 디스플레이이며, Hayes, R. A. 등의 "Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting" Nature, 425, 383-385 (2003) 에 설명되어 있다. 미국 특허 제7,420,549호에는 이러한 전기습윤 디스플레이들이 쌍안정성일 수 있음이 도시되어 있다.
재료들은 종종 내부 액체- 또는 기체-충전된 공간을 가질 수도 있고 그리고 종종 갖지만, 일부 전기 영동 재료들은 재료들이 고체 외부 표면을 갖는다는 점에서 고체이다. 고체 전기-광학 재료들을 이용하는 이러한 디스플레이들은 이하 편의를 위하여 "고체 전기-광학 디스플레이들" 이라 지칭된다. 따라서, 용어 "고체 전기-광학 디스플레이들" 은 회전형 2색 부재 디스플레이들, 캡슐화된 전기영동 디스플레이들, 마이크로셀 전기영동 디스플레이들, 및 캡슐화된 액정 디스플레이들을 포함한다.
앞에서부터, 본 발명은 LED 및 LCD 간판과 같은 다른 실외 디스플레이 매체에 경량이고 플렉시블하고 저전력인 대체물을 제공할 수 있다. 본 발명은 최소의 배선 비용 및 간단한 설치로 빌딩 정면 또는 다른 대형 엘리먼트의 동적 변화를 가능하게 한다.

Claims (11)

  1. 디스플레이 (100; 200; 800) 로서,
    하우징 (312, 346);
    상기 하우징 (312, 346) 내에 인클로즈되고 상기 하우징 (312, 346) 을 통하여 가시성있는 쌍안정 전기-광학 매체 (326); 및
    상기 하우징 (312, 346) 내에 인클로즈되고 전기장을 상기 쌍안정 전기-광학 매체 (326) 에 인가하도록 배열된 적어도 하나의 전극 (324, 330) 을 포함하고,
    상기 디스플레이 (100; 200; 800) 는,
    상기 하우징 (312, 346) 이 내후성 하우징인 것, 및
    상기 디스플레이 (100; 200; 800) 가:
    상기 내후성 하우징 (312, 346) 내에 인클로즈된 전력 생성 수단 (504; 832, 834);
    상기 내후성 하우징 (312, 346) 내에 인클로즈되고 상기 내후성 하우징 (312, 346) 외부의 소스로부터 무선으로 데이터를 수신하도록 배열된 데이터 수신 수단 (508); 및
    상기 데이터 수신 수단 (508) 으로부터 데이터를 수신하고 상기 전력 생성 수단 (504) 으로부터 전력을 수신하고 그리고 상기 적어도 하나의 전극 (324, 330) 의 전위들을 제어하도록 배열된 디스플레이 구동 수단 (510) 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 (100; 200; 800).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내후성 하우징 (312, 346) 의 외부 표면에는, 빌딩의 표면에 디스플레이를 부착가능한 접착제 층 (602, 604) 이 제공되는, 디스플레이 (100; 200; 800).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내후성 하우징 (312, 346) 은 내부에 인클로즈된 컴포넌트들에 근접하게 맞추어져, 약 5 mm 보다 큰 어떠한 에어 갭도 상기 내후성 하우징 (312, 346) 과 상기 컴포넌트들 사이에 존재하지 않게 하는, 디스플레이 (100; 200; 800).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 내후성 하우징 (312, 346) 은 내부에 인클로즈된 컴포넌트들에 완전하게 맞추어져, 약 1 mm 보다 큰 어떠한 에어 갭도 상기 내후성 하우징 (312, 346) 과 상기 컴포넌트들 사이에 존재하지 않게 하는, 디스플레이 (100; 200; 800).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 내후성 하우징은 상기 전기-광학 매체 (826) 및 상기 전력 생성 수단 (832, 834) 을 인클로즈하는 메인 섹션을 갖고, 상기 메인 섹션은 복수의 전기적 콘택트 패드들 (842, 842, 844, 846) 을 노출시키는 적어도 하나의 개구를 가지며, 상기 디스플레이는 상기 적어도 하나의 개구를 오버라이하는 적어도 하나의 회로 기판 (848) 을 더 포함하고, 회로는 상기 메인 섹션으로 연장된 내후성 재료에 커버되어 상기 내후성 재료가 상기 메인 섹션에서의 상기 적어도 하나의 개구를 밀봉하도록 하는, 디스플레이 (100; 200; 800).
  6. 제 1 항에 있어서,
    싱기 전력 생성 수단 (504) 이 상기 디스플레이의 요건들에 충분한 전력을 생성하지 못할 때 상기 디스플레이가 계속해서 기능할 수 있도록 전력 저장 수단 (506) 을 더 포함하는, 디스플레이 (100; 200; 800).
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전력 저장 수단 (506) 은 슈퍼캐패시터를 포함하는, 디스플레이 (100; 200; 800).
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 쌍안정 전기-광학 매체 (326) 는 유체에 분산되어 있고 상기 적어도 하나의 전극이 전기 영동 매체에 전기장을 인가할 때 상기 유체를 통하여 이동가능한 복수의 하전 입자들을 포함하는 상기 전기 영동 매체를 포함하는, 디스플레이 (100; 200; 800).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전기 영동 매체 (326) 는 캡슐화된, 마이크로셀 또는 폴리머 분산된 전기 영동 매체인, 디스플레이 (100; 200; 800).
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 쌍안정 전기-광학 매체는 회전형 2색 부재 (rotating bichromal member), 전기 변색 (electrochromic) 또는 전기습윤 (electro-wetting) 매체인, 디스플레이 (100; 200; 800).
  11. 디스플레이 시스템이 탑재된 빌딩으로서,
    상기 디스플레이 시스템은:
    복수의 디스플레이들 (100; 200; 800) 로서, 각각은 상기 빌딩의 표면 상에 배치되고 각각은 쌍안정 전기-광학 매체 (326); 상기 쌍안정 전기-광학 매체 (326) 에 전기장을 인가하도록 배열된 적어도 하나의 전극 (324, 330); 전력 생성 수단 (504); 데이터를 무선으로 수신하도록 배열된 데이터 수신 수단 (508); 및 상기 데이터 수신 수단 (508) 으로부터 데이터를 수신하고 상기 전력 생성 수단 (504) 으로부터 전력을 수신하고 그리고 상기 적어도 하나의 전극 (324, 330) 의 전위들을 제어하도록 배열된 디스플레이 구동 수단 (510) 을 포함하는, 상기 복수의 디스플레이들 (100; 200; 800);
    상기 빌딩 상에 렌더링되는 이미지를 정의하는 데이터를 수신하고, 상기 이미지를 렌더링하기 위해 필요한 상기 복수의 디스플레이들 각각의 상태를 결정하고, 그리고 상기 이미지를 렌더링하는데 필요한 상태를 적응시키도록 그 디스플레이에 대해 요구되는 데이터를 상기 복수의 디스플레이들 각각에 송신하도록 배열된 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템이 탑재된 빌딩.
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