KR20210019568A - Tir-기반 이미지 디스플레이용 컬러 필터 어레이 - Google Patents

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KR1020217002836A
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그라함 빌즈
석진 한
로버트 제이. 플레밍
엘리엇 캔디스 헬렌 브라운
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콩코드 (에이치케이) 인터내셔널 에듀케이션 리미티드
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Abstract

컬러는 TIR-기반 이미지 디스플레이에서 서브-픽셀 컬러 필터 어레이 (CFA) 부가에 의해 달성될 수 있다. 컬러는 서브-픽셀 컬러 필터의 CFA에서 크기, 형상, 배열 및 색상을 조정함으로써 증강될 수 있다. 1 내지 4개 이상의 상이한 반복 서브-픽셀 컬러 필터를 추가로 포함하는 픽셀로 구성된 CFA는 디스플레이가능한 컬러의 광범위한 색역을 생성할 수 있다. 서브-픽셀은, 반복 셀 내의 서브-픽셀이 하나 이상의 픽셀에 매핑될 수 있는 반복 셀에 배열될 수 있다. 서브-픽셀 렌더링은 TIR-기반 디스플레이의 구동 동안 사용될 수 있다. 서브-픽셀 렌더링은, 단일 서브-픽셀이 디스플레이되는 이미지에 의존하여 하나 이상의 픽셀에서 사용될 수 있는, 논리적 동적 픽셀을 이용한다.

Description

TIR-기반 이미지 디스플레이용 컬러 필터 어레이
본 개시내용은 2018년 7월 3일 출원된 미국 가출원 시리얼 번호 62/693,449 (발명의 명칭: "Color Filter Arrays for TIR-Based Image Displays")를 우선권 주장하며, 상기 가출원의 명세서는 그 전문이 본원에서 참조로 포함된다.
분야
본 개시된 실시양태는 일반적으로 반사 이미지 디스플레이에 관한 것이다. 한 실시양태에서, 본 개시내용은 복수의 형상에 의존하는 볼록형 돌출부(convex-protrusion) 및 컬러 필터 어레이 (color filter array; CFA)로 구성된 내부 전반사 (TIR) 이미지 디스플레이에 관한 것이다.
배경
선행 기술의 내부 전반사 (TIR) 기반 디스플레이는 특히 굴절률이 낮은 유체와 접촉하는 투명한 높은 굴절률 전방 시트를 포함한다. 전방 시트와 유체는 임계각 θ c 를 특징으로 할 수 있는 상이한 굴절률을 가질 수 있다. 임계각은 투명한 전방 시트(transparent front sheet) (굴절률 η 1)의 표면과 굴절률이 낮은 유체 (굴절률 η 3) 사이의 계면을 특징으로 한다. θ c 미만의 각도로 계면에 입사되는 광선은 계면을 통해 투과될 수 있다. θ c 보다 큰 각도로 계면에 입사되는 광선은 계면에서 TIR을 겪을 수 있다. 작은 임계각 (예컨대, 약 50° 미만)이 TIR이 발생할 수 있는 넓은 범위의 각도를 제공하기 때문에, 작은 임계각이 TIR 계면에서 바람직하다. 바람직하게는 가능한 작은 굴절률 (η 3)을 갖는 유체 매질을 갖고, 바람직하게는 가능한 큰 굴절률 (η 1)을 갖는 물질로 구성되는 투명한 전방 시트를 갖는 것이 현명할 수 있다. 임계각 θ c 는 하기 방정식 (방정식 1)으로 계산된다:
Figure pct00001
.
선행 기술의 TIR-기반 반사 이미지 디스플레이는 전기영동 이동, 광 흡수 입자를 추가로 포함한다. 전기영동 이동 입자는 두 대향 전극 사이의 바이어스(bias)에 반응하여 이동한다. 입자가 전압 바이어스원(voltage bias source)에 의해 전방 시트의 표면으로 이동하면, 입자는 소멸파 구역 (깊이 최대 약 1 ㎛)으로 들어가서 TIR을 방해할 수 있다. 소멸파 구역의 깊이는 입사광의 파장, 입사광의 각도, 및 전방 시트 및 매질의 굴절률과 같은 변수에 기인하여 달라질 수 있다. 입사광은 전기영동 이동 입자에 의해 흡수되어 뷰어(viewer)에 의해 관찰되는 어둡거나, 회색이거나, 또는 유색인 상태를 생성할 수 있다. 상기 상태는 소멸파 구역 내의 입자 개수 및 그의 위치에 의존할 수 있다. 어둡거나, 유색인 상태는 입자의 색상일 수 있다. 상기 조건하에서, 디스플레이 표면은 뷰어에게 어둡거나, 검은색으로 나타날 수 있다. 입자가 소멸파 구역으로부터 멀리 밖으로 이동하면 (예컨대, 역방향 바이어싱에 의해), 광은 TIR에 의해 반사될 수 있다. 이는 뷰어에 의해 관측될 수 있는 흰색, 밝은 상태, 유색인 상태 또는 회색 상태를 생성한다. 밝거나, 또는 유색인 상태는 입사광의 색상 또는 컬러 필터일 수 있다. 픽셀화된 전극의 어레이는 입자를 개별 픽셀에서 소멸파 구역 안팎으로 구동하여 예컨대, 컬러 필터의 표면 인근에서와 같이, 흰색, 검은색 및 및 유색인 상태의 조합을 형성하는 데 사용될 수 있다. 흰색, 검은색 및 유색인 상태 조합은 이미지를 생성하거나, 또는 뷰어에게 정보를 전달하는 데 사용될 수 있다.
선행 기술의 TIR-기반 디스플레이의 전방 시트는 전형적으로 굴절률이 낮은 매질과 전기영동 이동 입자를 향하는 내측 (즉, 뷰어 반대쪽 전방 시트의 표면)에 복수의 굴절률 더 높은, 밀집되게 패킹된 볼록형 구조를 포함한다. 볼록형 구조는 반구형일 수 있지만, 다른 형상도 사용될 수 있다. 선행 기술의 TIR-기반 디스플레이 (100)는 도 1a에 도시되어 있다. 디스플레이 (100)는 뷰어 (106)와 마주하는 외부 표면 (104)을 구비한 투명한 전방 시트 (102)로 도시되어 있다. 디스플레이 (100)는 복수 (108)의 볼록형 돌출부 (110), 후방 지지 시트 (112), 복수 (108)의 개별 볼록형 돌출부 (110)의 표면 상의 투명한 전방 전극 (114) 및 후방 전극 (116)을 추가로 포함한다. 후방 전극 (116)은 전극의 수동 매트릭스 어레이, 박막 트랜지스터 (TFT) 어레이 또는 전극의 직접 구동 어레이를 포함할 수 있다. 전극의 후방 어레이는 각 픽셀이 TFT에 의해 구동될 수 있는 픽셀 어레이로 형성될 수 있다. 도 1a는 또한 돌출부 (108)의 표면과 후방 지지 시트 (112) 사이에 형성된 공동 또는 갭(gap) (120) 내에 배치되는 굴절률이 낮은 유체 (118)를 보여주는 것이다. 유체 (118)는 복수의 광 흡수 전기영동 이동 입자 (122)를 포함한다. 디스플레이 (100)는 공동 (120)을 가로질러 바이어스를 생성할 수 있는 전압 바이어스원 (124)을 추가로 포함한다. 디스플레이 (100)는 전방 전극 (114) 또는 후방 전극 (116) 상에, 또는 전방 및 후방 전극, 두 상 모두에 하나 이상의 유전체 층 (126), (128), 및 컬러 필터 층 (130)을 추가로 포함할 수 있다. 디스플레이 전방 표면 위에 컬러 필터 어레이 (CFA) 층을 부가하는 것이 흑백 반사 디스플레이를 풀 컬러 디스플레이로 변환시키는 방법이다.
종래 컬러 필터 층은 전형적으로 하나 이상의 서브-픽셀(sub-pixel) 컬러 필터를 포함한다. 서브-픽셀 컬러 필터는 적색, 녹색, 청색, 흰색, 검은색, 투명, 청록색, 자홍색 또는 황색 중 하나 이상의 색상을 포함할 수 있다. 서브-픽셀 컬러 필터는 전형적으로 2개 이상의 색상으로 그룹화되고, 반복가능한 패턴으로 어레이된다. 반복가능한 패턴은 예컨대, 예를 들어, 종래 디스플레이에서 RGB (적색-녹색-청색) 서브-픽셀 또는 RGBW (적색-녹색-청색-흰색) 서브-픽셀과 같은 픽셀을 구성한다. 예시 목적으로, 도 1a의 선행 기술의 디스플레이 (100)의 일부는 적색 서브-픽셀 컬러 필터 (132), 녹색 서브-픽셀 컬러 필터 (134), 및 청색 서브-픽셀 컬러 필터 (136)를 추가로 포함하는 컬러 필터 층 (130)을 포함한다. 다른 서브-픽셀 컬러 필터 조합이 사용될 수 있다.
입자 (122)가 전방 전극 (114)을 향해 및 소멸파 구역으로 전기영동으로 이동될 때, 입자는 TIR을 방해할 수 있다. 이는 점선 (138)의 오른쪽에 표시되고, 입자 (122)에 의해 흡수되는 입사 광선 (140) 및 (142)에 의해 예시된다. 픽셀에서와 같은, 디스플레이의 이 영역은 뷰어 (106)에게 어둡거나, 유색 또는 회색 상태로 나타날 수 있다.
입자가 전방 시트 (102)로부터 멀어지고, 후방 전극 (116)을 향해 (점선(138)의 왼쪽에 도시된 바와 같이) 소멸파 구역 밖으로 이동하면, 입사 광선이 볼록형 돌출부 어레이 (108) 및 매질 (118) 상의 유전체 층 (126) 표면의 계면에서 내부 전반사될 수 있다. 이는 입사 광선 (144)으로 표시되며, 이 입사 광선은 내부 전반사되고, 반사 광선 (146)으로서 뷰어 (106)를 향해 디스플레이를 빠져나간다. 디스플레이 픽셀은 뷰어에게 흰색, 밝은색, 유색 또는 회색으로 보일 수 있다.
선행 기술의 TIR-기반 디스플레이 (100)는 전방 시트(102)를 후방 시트 (112)에 연결하는 측벽 (148)을 추가로 포함할 수 있다. 측벽은 적어도 하나의 유전체 층 (150)을 포함할 수 있다. 디스플레이 (100)는 지향성 전방 조명 시스템 (152)을 추가로 포함할 수 있다. 전방 조명 시스템 (152)은 광원 (154) 및 도파관 (156)을 추가로 포함할 수 있다.
도 1b는 소멸파 구역의 대략적인 위치를 보여주는 선행 기술의 TIR-기반 디스플레이의 일부의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1b의 도면 (180)은 도 1a의 도면 (100)의 일부의 확대도이다. 소멸파 구역은 유전체 층 (126)과 매질 (118)의 계면에 위치한다. 이 위치는 도면 (180)에 도시되어 있으며, 여기서, 소멸파 구역 (182)은 점선 (184)과 유전체 층 (126) 사이에 위치한다. 소멸파는 전형적으로 돌출부 (108)의 표면에 대해 정합성(conformal)이다. 소멸파 구역의 깊이는 앞서 언급한 바와 같이 약 1 ㎛이다.
도 1c는 볼록형 돌출부의 시트의 평면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1c의 도면은 시트 (102)의 표면 (104)을 내려다본 조감도이다. 이는 도 1a-b에서 뷰어 (106)가 본 도면이다. 볼록형 돌출부 (110)은 시트 (102)의 반대쪽에 있는 층 (108)에 배열되고, 밀집 패킹된 어레이로 배열된 반구를 나타내는 점선 원으로 도시되어 있다. 볼록형 돌출부 (110)의 다른 배열도 가능할 수 있다. 돌출부 (110)는 비-밀집 패킹된 행으로 배열될 수 있다.
도면의 간단한 설명
본 개시내용의 상기 실시양태 및 다른 실시양태는 하기의 예시적이고, 비-제한적인 예를 참조하여 논의될 것이며, 여기서, 유사한 요소는 유사한 번호로 표시되고, 여기서:
도 1a는 선행 기술의 TIR-기반 디스플레이의 일부의 단면을 개략적으로 도시한 것이고;
도 1b는 소멸파 구역의 대략적인 위치를 보여주는, 선행 기술의 TIR-기반 디스플레이의 일부의 단면을 개략적으로 도시한 것이고;
도 1c는 볼록형 돌출부의 시트의 평면도를 개략적으로 도시한 것이고;
도 2a는 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 TIR-기반 디스플레이의 전방 시트의 일부의 단면을 개략적으로 도시한 것이고;
도 2b는 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 TIR-기반 디스플레이에서 사용하기 위한 서브-픽셀 반복 셀(repeat cell) 어레이 디자인 실시양태를 개략적으로 도시한 것이고;
도 2c는 본 개시내용의 또 다른 실시양태에 따른 TIR-기반 디스플레이에서 사용하기 위한 서브-픽셀 반복 셀 어레이 디자인 실시양태를 개략적으로 도시한 것이고;
도 2d는 본 개시내용의 또 다른 실시양태에 따른 TIR-기반 디스플레이에서 사용하기 위한 서브-픽셀 반복 셀 어레이 디자인 실시양태를 개략적으로 도시한 것이고;
도 2e는 본 개시내용의 또 다른 실시양태에 따른 TIR-기반 디스플레이에서 사용하기 위한 서브-픽셀 반복 셀 어레이 디자인 실시양태를 개략적으로 도시한 것이고;
도 2f는 본 개시내용의 한 측면에 따른 TIR-기반 디스플레이의 예시적인 실시양태의 작동을 개략적으로 도시한 것이고;
도 3은 가요성 또는 정합성 TIR-기반 디스플레이를 구동하기 위한 능동 매트릭스 박막 트랜지스터 어레이의 일부의 실시양태를 개략적으로 도시한 것이고;
도 4는 본 개시내용의 실시양태를 실행하기 위한 예시적인 시스템을 개략적으로 도시한 것이고;
도 5는 내부 전반사 이미지 디스플레이에서 본 개시내용의 실시양태를 실행하기 위한 흐름도이다.
상세한 설명
하기 설명 전반에 걸쳐, 당업자에게 더욱 철저한 이해를 제공하기 위해 구체적인 상세한 설명이 기재된다. 그러나, 널리 공지된 요소는 본 개시내용을 불필요하게 모호하게 하는 것을 막기 위해 상세하게 제시되거나, 설명되지 않았을 수 있다. 따라서, 설명 및 도면은 제한적이라는 의미보다는 예시적인 의미로 간주되어야 한다.
종래 컬러 필터 어레이는 전형적으로 일반 픽셀 어레이에 상이한 색상의 서브-픽셀의 조합을 포함한다. 각 픽셀은, 각 서브-픽셀이 픽셀에 1:1로 매핑되는 수개의 서브-픽셀로 구성된다. 역광 디스플레이와 비교하였을 때, 반사광의 양이 제한되기 때문에, 반사 디스플레이에 대해 CFA를 최적화하는 것이 중요하다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 서브-픽셀 렌더링(sub-pixel rendering)을 이용한 것이다. 서브-픽셀 렌더링은 반복가능한 패턴으로 서브-픽셀을 이용한다. 반복가능한 패턴은, 반드시 단일 픽셀과 1:1 방식으로 매핑되어야 할 필요가 없는 반복 셀로 지칭된다. 서브-픽셀은 디스플레이되는 이미지에 의존하여 동적 방식으로 다중 픽셀로 매핑될 수 있다. 이러한 픽셀은 서브-픽셀 렌더링에서 논리적 픽셀로 지칭된다.
특정 실시양태에서, 본 개시내용은 CFA를 조정하여 풀 컬러 TIR-기반 반사 디스플레이의 색 영역 및 휘도를 최적화시키는 방법을 제공한다. CFA는 서브-픽셀 하나씩 그에 기초하여 조정될 수 있다. 이는 컬러 필터 서브-픽셀의 크기, 형상, 및 색상 점을 변화시킴으로써 수행될 수 있다. 예시적인 실시양태에서, CFA는 픽셀에 1:1로 매핑되는 하나 이상의 서브-픽셀을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 하나 이상의 서브-픽셀은 서브-픽셀 렌더링으로 다중 픽셀에 동적으로 매핑되어 논리적 픽셀을 형성할 수 있다. 매핑은 디스플레이 구동 동안 실행될 수 있다. 본원에서 사용되는 바, 픽셀이 하나 이상의 반복 셀의 인접 서브-픽셀로부터 형성되는 것인, "논리적 픽셀"라는 용어가 사용될 수 있다. 따라서, 본원에서 사용되는 바, 서브-픽셀 렌더링이란, 인근 반복 셀로부터 하나 이상의 서브-픽셀을 선택하여 이미지 (즉, 이미지 픽셀)로서 디스플레이되는 픽셀을 형성하는 것을 지칭한다. 예시적인 실시양태에서, TIR-기반 반사 이미지 디스플레이는 서브-픽셀 렌더링을 사용하여 구동될 수 있다. 서브-픽셀은 CFA 전반에 걸쳐 어레이되는 반복 셀을 반복가능한 패턴으로 형성한다. 인접 반복 셀로부터 다중 서브-픽셀을 이용하여 원하는 색상 및 이미지를 형성함으로써 디스플레이를 구동하는 데 덜 복잡한 전자장치가 요구될 수 있다. 이로써, 더욱 저렴하고, 더 낮은 전력의 디스플레이가 유도된다. 본 개시된 실시양태의 이점 중에 비용, 에너지 효율 및 제조의 용이함이 있다.
언급된 바와 같이, 반복 셀은 서브-픽셀의 그룹이다. 반복 셀은 적색 (R), 녹색 (G), 및 청색 (B) 또는 다른 색사의 서브-픽셀 컬러 필터를 포함할 수 있다. 동일한 색상의 서브-픽셀을 구별하기 위해, 아래첨자가 사용된다. 따라서, R1 및 R2는 동일한 적색 색상 또는 상이한 색조의 적색일 수 있는 서브-픽셀이다. 예시적인 실시양태에서, 서브-픽셀 반복 셀은 G1 및 G2가 동일하거나, 또는 상이한 색조를 갖는 녹색-기반 서브-픽셀인 것인, RG1BG2 서브-픽셀을 포함할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 제1 서브-픽셀은 동일한 서브-픽셀 반복 셀 내에서 제2, 제3, 또는 제4 서브-픽셀과 상이한 크기를 가질 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 서브-픽셀은 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 마스크가 서브-픽셀 반복 셀 중 적어도 하나의 서브-픽셀을 둘러쌀 수 있다. 다른 실시양태에서, 서브-픽셀 컬러 필터가 바로 옆에 인접해 있고, 서로 맞닿아 있도록 서브-픽셀 사이에 마스크가 없을 수도 있다. 추가의 다른 실시양태에서, 서브-픽셀 반복 셀의 하나 이상의 측면 둘레에 마스크가 존재할 수 있다. 추가의 다른 실시양태에서, 서브-픽셀 반복 셀 내의 서브-픽셀 컬러 필터가 인접 반복 셀의 서브-픽셀 컬러 필터와 맞닿아 있을 수 있도록 픽셀 어레이 내에 마스크가 없을 수도 있다. 추가의 다른 실시양태에서, 서브-픽셀 반복 셀은 바둑판 방식으로 배열될 수 있다. 추가의 다른 실시양태에서, 서브-픽셀은 반복 셀 내의 적어도 하나의 서브-픽셀의 너비에 의해 인접 서브-픽셀과 오프셋될 수 있다.
도 2a는 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 TIR-기반 디스플레이의 전방 시트의 일부의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 디스플레이 실시양태 (200)는 선행 기술의 디스플레이 (100)와 유사하되, 논의된 논리에 따라 동적 서브-픽셀 렌더링을 이용한다. 디스플레이 실시양태 (200)는 뷰어 (206)와 마주하는 외부 표면 (204)을 갖는 투명한 전방 시트 (202)를 포함한다. 예시적인 실시양태에서, 시트 (202)는 가요성 유리를 포함할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 시트 (202)는 두께가 약 20-250 (마이크로미터) ㎛ 범위인 유리를 포함할 수 있다. 시트 (202)는 가요성 유리, 예컨대, SCHOTT AF 32® 에코(eco) 또는 D 263® T 에코 초박형(eco ultra-thin) 유리를 포함할 수 있다. 시트 (202)는 중합체, 예컨대, 폴리카르보네이트를 포함할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 시트 (202)는 가요성 중합체를 포함할 수 있다.
실시양태 (200)는 전방 시트 (202)와 볼록형 돌출부 (212)의 내부 어레이 층 (210) 사이에 위치하는 컬러 필터 어레이 층 (208)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 컬러 필터 어레이 층 (208)은 뷰어 (206)와 마주하는 시트 (202)의 외부 표면 (204) 상에 위치할 수 있다.
컬러 필터 층 (208)은 적색, 녹색, 청색, 검은색, 투명, 흰색 (W), 청록색, 자홍색 또는 황색 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 컬러 필터 층 (208)은 국제조명위원회(International Commission on Illumination) (CIE) 1931 색 공간 내에 임의의 색점을 포함하는 적어도 하나의 서브-픽셀 컬러 필터를 포함할 수 있다. 컬러 필터 층 (208)은 서브-픽셀 반복 셀 내의 하나 이상의 컬러 필터 서브-픽셀 또는 컬러 필터 서브-픽셀의 군 둘레에 검은색, 흰색 또는 투명한 마스크 또는 경계 중 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 컬러 필터 어레이 층 (208)은 서브-픽셀 컬러 필터 반복 셀의 펜타일(PenTile)™ 어레이를 포함할 수 있다. 컬러 필터 어레이 층 (208)은 서브-픽셀 반복 셀의 펜타일™ RGBG (이는 또한 다카하시(Takahashi)로도 공지) 어레이 또는 서브-픽셀 반복 셀의 펜타일™ RGBW 어레이 중 하나, 또는 그 둘 모두를 포함할 수 있다.
종래 컬러 필터는, 각 서브-픽셀이 전형적으로 구동 동안 한 픽셀로 매핑되는, 픽셀로 그룹화되는, 정해진 개수의 서브-픽셀 컬러 필터 (전형적으로 3 또는 4개)로부터 형성된다. 서브-픽셀을 포함하는 픽셀은 CFA 전반의 반복된 패턴이다. 서브-픽셀 렌더링에서, 서브-픽셀 반복 패턴 또한 존재한다. 그러나, 서브-픽셀은 이미지 구성을 위해 픽셀을 형성하기 이전에 동적으로 선택되기 때문에, 각 서브-픽셀은 종래 CFA에서와 같이 단일 픽셀로 매핑될 수 없다. 논의된 원리에 따르면, 차이는 서브-픽셀 렌더링 동안 반복 셀 내의 각 서브-픽셀이 디스플레이 구동 동안 동적 방식으로 최대 10개의 픽셀로 매핑될 수 있다는 점이다. 즉, 동일한 서브-픽셀이 제1 이미지 그라이브 동안 하나 이상의 픽셀로, 및 제2 이미지 드라이브(image drive) 동안 하나 이상의 픽셀로 지정될 수 있다. 이는 논리적 픽셀로 명명된다. 논리적 픽셀은 공유되고, 중복된 서브-픽셀을 사용하였다. 논리적 픽셀은 동적이지만, 고정된 것은 아니다. 예를 들어, 동일한 녹색 서브-픽셀이 중심이 되는 두 논리적 픽셀 또한 렌더링된되는 이미지에 의존하여 인접하고,상이한 반복 셀의 적색 및 청색 서브-픽셀을 공유할 수 있다. 이를 통해 평균적으로 한 논리적 픽셀당 단 2개의 서브-픽셀을 사용하며 완전한 발광 해상도로 이미지를 렌더링할 수 있다. 이를 통해 더 적은 개수의 드라이브 전자장치가 가능하고, 이는 디스플레이 비용을 감소시키고, 디스플레이에 의한 소비 전략을 감소시킨다. 따라서, 본 개시내용 전반에 걸쳐 "서브-픽셀 반복 셀"이라는 용어는 TIR-기반 이미지 디스플레이와 함께 조합하여 사용될 수 있는 각종의 신규한 서브-픽셀 배열을 기술하는 데 사용된다.
도 2b는 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 TIR-기반 디스플레이에서 사용하기 위한 서브-픽셀 반복 셀 어레이 디자인 실시양태를 개략적으로 도시한 것이다. 예시적인 실시양태에서, 층 (208)은 디스플레이 (200)에 서브-픽셀 반복 셀 어레이 (208B)를 포함할 수 있다. CFA 실시양태 (208B)는 4개의 서브-픽셀 반복 셀 (214B)의 어레이를 예시한다. 간소화하기 위해, 단 하나의 서브-픽셀 반복 셀 어레이가 확인되며, 여기서, 이는 파선으로 표시되어 있다 (214B). 각 서브-픽셀 어레이 반복 셀 (214B)은 F1, F2, F3 및 F4로 표시된 4개의 서브-픽셀 (즉, 서브-픽셀 필터 1, 2, 3 또는 4)을 추가로 포함한다.
예시적인 실시양태에서, CFA 층 (208)은 서브-픽셀 반복 셀 (214B)의 반복 어레이를 포함한다. 한 실시양태에서, 반복 서브-픽셀 반복 셀 (214B) (파선으로 표시된 박스로 제시)은 어레이 (208B)에서 기본 반복 단위이다. 반복 서브-픽셀 반복 셀 (214B)은 서브-픽셀 컬러 필터가 일렬로 배열되어 F1 서브-픽셀 열(column), F2 서브-픽셀 열, F3 서브-픽셀 열 및 F4 서브-픽셀 열을 형성하도록 다른 반복 셀과 관련하여 정렬될 수 있다. F2 서브-픽셀의 열이 도 2b에서 파선으로 표시된 박스 (270)로 강조 표시되어 있다. 비록 각 서브-픽셀 반복 셀 (214B)에서 4개의 서브-픽셀 컬러 필터가 제시되지만, 각 서브-픽셀 반복 셀 (214B)은 1 내지 4개의 컬러 필터 서브-픽셀을 포함할 수 있다. 논의된 원리에서 벗어나지 않으면서, 더 적거나 또는 더 많은 서브-픽셀 (임의적으로 필터)이 반복 셀에 포함될 수 있다. 일부 실시양태에서, CFA 어레이 (208B)는 임의의 경계 또는 마스크 (216b)를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, CFA 어레이 (208B)는 서브-픽셀 F1, F2, F3 및 F4의 에지가 실질적으로 접촉하여 (맞닿아) 연속 어레이를 형성하도록 경계 또는 마스크 (216B)를 포함하지 않을 수 있다. 마스크 (216B)는 흰색, 검은색 또는 투명 중 하나 이상의 것일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, CFA (208B)에서 각 서브-픽셀은 실질적으로 TFT와 함께 정렬될 수 있다. 하기 표 1은 가능한 CFA (208B) 서브-픽셀 컬러 필터/마스크 실시양태를 예시한 것이다:
Figure pct00002
일부 실시양태에서, CFA (208B)는 하나 이상의 서브-픽셀 컬러 필터 둘레에 검은색, 흰색 또는 투명 마스크 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 한 예시적인 실시양태에서, F2 및 F4 (도 2b)는 CIE 1931 색도도 내에서 상이한 좌표의 녹색일 수 있다. 예를 들어, 표 1의 디자인 13-16에서, F2는 녹색-청색일 수 있는 반면, F4는 녹색-황색일 수 있다. 조합될 때, 이는 실제 정확한 녹색 색상을 형성할 수 있지만, 별개로 이는 F2 및 F4 둘 모두 실제 정확한 녹색 색상일 때와 비교하여 더 우수하고, 실제로 더 정확한 황색 및 남색 색상을 형성할 수 있다.
도 2c는 본 개시내용의 또 다른 실시양태에 따른 TIR-기반 디스플레이에서 사용하기 위한 서브-픽셀 반복 셀 어레이 디자인 실시양태를 개략적으로 도시한 것이다. 예시적인 실시양태에서, 층 (208)은 디스플레이 (200)에 CFA 디자인 (208C)을 포함할 수 있다. CFA 실시양태 (208C)는 각 반복 셀 (214C)에 적어도 하나의 서브-픽셀 컬러 필터를 추가로 포함하는 서브-픽셀 반복 셀 (214C)를 예시한다.
예시적인 실시양태에서, 각 서브-픽셀 반복 셀 (214C)은 4개의 서브-픽셀을 포함한다. 비록 반복 셀 (214C)에서 4개의 서브-픽셀 컬러 필터가 제시되지만 (파선으로 표시된 박스로 표시), 각 반복 셀 (214C)은 1 내지 4개의 컬러 필터 서브-픽셀을 포함할 수 있다. 파선으로 표시된 박스로 강조 표시된 서브-픽셀 반복 셀이 컬러 필터 어레이 실시양태 (208C)에서 기본 반복 단위이다. 서브-픽셀 컬러 필터는 F1, F2, F3 및 F4로 표시된다 (즉, 서브-픽셀 필터 1, 2, 3 또는 4). 반복 셀 (214C)은 동일한 색상의 서브-픽셀 컬러 필터가 도 2b에서와 같이 하나의 열에 존재하지 않도록 정렬된다. 도 2c의 실시양태 (208C)에서, 제1 색상의 각 서브-픽셀은 동일한 색상의 인접 서브-픽셀에 의해 2개 위치만큼 오프셋된다. 도 2c에서, F1 서브-픽셀은 인접 픽셀의 F3 서브-픽셀과 함께 정렬된다. 다른 실시양태에서, F1 서브-픽셀은 인접 F1, F2, F3 또는 F4 서브-픽셀과 함께 정렬될 수 있다. 실시양태 (208C)에서 서브-픽셀은 바둑판 패턴으로 배열될 수 있다
일부 실시양태에서, CFA 실시양태 (208C)는 임의적 경계 또는 마스크 (216C)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, CFA 실시양태 (208C)는 서브-픽셀 컬러 필터 F1, F2, F3 및 F4의 에지가 실질적으로 접촉하여 디스플레이 어레이를 형성하도록 임의적 경계 또는 마스크 (216C)를 포함하지 않을 수 있다. 마스크 (216C)는 흰색, 검은색 또는 투명 중 하나 이상의 것일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, CFA (208C)에서 각 서브-픽셀은 실질적으로 TFT와 함께 정렬될 수 있다.
Figure pct00003
일부 실시양태에서, CFA (208C)는 하나 이상의 서브-픽셀 컬러 필터 둘레에 검은색, 흰색 또는 투명 마스크 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, F2 및 F4는 CIE 1931 색도도 내에서 상이한 좌표의 녹색일 수 있다는 점에 주의하여야 한다. 예를 들어, 표 2의 디자인 29-32에서, F2는 녹색-청색일 수 있는 반면, F4는 녹색-황색일 수 있다. 조합될 때, 이는 실제 정확한 녹색 색상을 형성할 수 있지만, 별개로 이는 F2 및 F4 둘 모두 실제 정확한 녹색 색상일 때와 비교하여 더 우수하고, 실제로 더 정확한 황색 및 남색 색상을 형성할 수 있다.
도 2d는 본 개시내용의 또 다른 실시양태에 따른 TIR-기반 디스플레이에서 사용하기 위한 서브-픽셀 반복 셀 어레이 디자인 실시양태를 개략적으로 도시한 것이다. 예시적인 실시양태에서, 층 (208)은 디스플레이 (200)에 CFA 디자인 (208D)을 포함할 수 있다. CFA 실시양태 (208D)는 각각의 것이 4개의 서브-픽셀 컬러 필터를 추가로 포함하는 것인 두 서브-픽셀 반복 셀 (214D)의 어레이를 예시한다. 서브-픽셀 컬러 필터는 F1, F2, F3 및 F4로 표시된다 (즉, 서브-픽셀 필터 1, 2, 3 또는 4). 반복 셀 (214D)은 서브-픽셀 컬러 필터가 예컨대, (208B)에서와 같이 일 패턴으로 배열되도록 정렬된다. 이는 한 픽셀의 F1 서브-픽셀이 위 또는 아래에 있는 인접 반복 셀 중의 또 다른 F1 서브-픽셀과 함께 정렬된 것이 도 2d에 도시되어 있다. 비록 각 반복 셀 (214D)에서 4개의 서브-픽셀 컬러 필터가 제시되지만 (파선으로 표시된 박스로 제시), 각 반복 셀 (214D)은 1 내지 4개 (또는 그 초과)의 컬러 필터 서브-픽셀을 포함할 수 있다. 파선으로 강조 표시된 서브-픽셀 (214D)은 컬러 필터 어레이 디자인 실시양태 (208D)의 기본 반복 단위 (즉, 서브-픽셀 반복 셀)이다. 예시적인 실시양태에서, 서브-픽셀 (임의적 컬러 필터 포함) F1-F4는 상이한 크기 (즉, 높이, 너비)를 포함할 수 있다. 도 2D에서, F1은 F2 너비의 대략 2배이고, F3은 F4 너비의 대략 2배이다. 예시적인 실시양태에서, 적어도 하나의 서브-픽셀은 동일한 반복 셀 내의 또 다른 서브-픽셀보다 더 크다. 도 2c의 예시적인 실시양태에서, 서브-픽셀 모두 실질적으로 동일한 크기이다. 서브-픽셀 컬러 필터의 크기는 인접 서브-픽셀 컬러 필터 기준으로 임의 크기의 것일 수 있다. 일부 실시양태에서, CFA 어레이 (208D)는 임의적 경계 또는 마스크 (216D)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, CFA 어레이 (208D)는 서브-픽셀 컬러 필터 F1, F2, F3 및 F4의 에지가 실질적으로 접촉하여 연속 어레이를 형성하도록 임의적 경계 또는 마스크 (216D)를 포함하지 않을 수 있다. 마스크 (216D)는 흰색, 검은색 또는 투명 중 하나 이상의 것일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, CFA (208D)에서 각각의 컬러 필터 서브-픽셀은 실질적으로 TFT와 함께 정렬될 수 있다.
Figure pct00004
일부 실시양태에서, CFA 실시양태 (208D)는 하나 이상의 서브-픽셀 컬러 필터 둘레에 검은색, 흰색 또는 투명 마스크 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, F2 및 F4는 CIE 1931 색도도 내에서 상이한 좌표의 녹색일 수 있다는 점에 주의하여야 한다. 예를 들어, 표 3의 디자인 실시양태 45-48에서, F2는 녹색-청색일 수 있는 반면, F4는 녹색-황색일 수 있다. 조합될 때, 이는 실제 정확한 녹색 색상을 형성할 수 있지만, 별개로 이는 F2 및 F4 둘 모두 실제 정확한 녹색 색상일 때와 비교하여 더 우수하고, 실제로 더 정확한 황색 및 남색 색상을 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 서브-픽셀 F1 및 F3은 실질적으로 동일한 녹색 색상일 수 있다.
도 2e는 본 개시내용의 또 다른 실시양태에 따른 TIR-기반 디스플레이에서 사용하기 위한 서브-픽셀 반복 어레이 셀 디자인 실시양태를 개략적으로 도시한 것이다. 예시적인 실시양태에서, 층 (208)은 디스플레이 실시양태 (200)에 CFA 디자인 실시양태 (208E)를 포함할 수 있다. (208E)의 CFA 실시양태는 F1, F2, F3 및 F4로 표시된 (즉, 서브-픽셀 필터 1, 2, 3 또는 4) 8개의 서브-픽셀 컬러 필터를 갖는 서브-픽셀 반복 셀 (214E)를 예시한다. 반복 셀 (214E)은 예컨대, (208C)에서와 같이 바둑판-유사 패턴으로 배열된 서브-픽셀 컬러 필터를 포함한다. 파선으로 강조 표시된 반복 셀 (214E)이 컬러 필터 어레이 디자인 실시양태 (208E)에서 기본 반복 단위이다. 비록 각 반복 셀 (214E)에서 8개의 서브-픽셀 컬러 필터가 제시되지만, 반복 셀 (214E)은 1 내지 8개 이상의 컬러 필터 서브-픽셀을 포함할 수 있다. 서브-픽셀 컬러 필터 F1-F4는 상이한 크기를 포함할 수 있다. 도 2e에서, F1은 F2 너비의 대략 2배이고, F3은 F4 너비의 대략 2배이다. 반복 셀에서 서브-픽셀 컬러 필터의 크기는 동일한 반복 셀 내의 인접 서브-픽셀 컬러 필터 기준으로 임의 크기의 것일 수 있다. 일부 실시양태에서, CFA 어레이 (208E)는 임의적 경계 또는 마스크 (216E)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, CFA 어레이 (208E)는 서브-픽셀 컬러 필터 F1, F2, F3 및 F4의 에지가 실질적으로 접촉하여 연속 어레이를 형성하도록 임의적 경계 또는 마스크 (216E)를 포함하지 않을 수 있다. 마스크 (216E)는 흰색, 검은색 또는 투명 중 하나 이상의 것일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, CFA (208E)에서 각 서브-픽셀 컬러 필터은 실질적으로 TFT와 함께 정렬될 수 있다.
Figure pct00005
일부 실시양태에서, CFA (208E)는 하나 이상의 서브-픽셀 컬러 필터 둘레에 검은색, 흰색 또는 투명 마스크 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, F2 및 F4는 CIE 1931 색도도 내에서 상이한 좌표의 녹색일 수 있다는 점에 주의하여야 한다. 예를 들어, 표 4의 반복 셀 디자인 61-64에서, F2는 녹색-청색일 수 있는 반면, F4는 녹색-황색일 수 있다. 조합될 때, 이는 실제 정확한 녹색 색상을 형성할 수 있지만, 별개로 이는 F2 및 F4 둘 모두 실제 정확한 녹색 색상일 때와 비교하여 더 우수하고, 실제로 더 정확한 황색 및 남색 색상을 형성할 수 있다.
예시 목적으로, 208B-E에서 서브-픽셀 컬러 필터 F1-4는 직사각형 형상이다. CFA 실시양태 208B-E 중 임의의 것에서, 서브-픽셀 컬러 필터는 정사각형, 삼각형, 육각형, 마름모형, 원형 또는 임의의 다른 형상일 수 있다. 다른 실시양태에서, 서브-픽셀 컬러 필터는 정사각형, 삼각형, 육각형, 마름모형 또는 원형 형상 중 하나 이상의 것의 조합일 수 있다. 층 (208)의 두께 및 층 (208)에서 컬러 필터 중 염료의 농도는 채도를 제어하기 위해 조정될 수 있다.
다시 도 2a를 참조하면, 전방 시트 (202) 및 돌출부 층 (210)은 동일한 물질로 이루어진 연속 시트일 수 있으며, 여기서, 컬러 필터 어레이 (208)가 뷰어 (106)와 마주하는 시트 (202)의 외부 표면 (104) 위에 위치할 수 있다. 다른 실시양태에서, 전방 시트 (202) 및 돌출부 층 (210)은 별개의 층일 수 있고, 상이한 물질로 구성될 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 시트 (202) 및 돌출부 (210)는 상이한 굴절률을 포함할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 적어도 하나의 돌출부 (210)는 굴절률이 높은 중합체를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 볼록형 돌출부 (210)는 반구형 형상일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 돌출부 (210)는 밀집 패킹된 어레이로 배열될 수 있다. 돌출부 (210)는 임의의 형상 또는 크기 또는 형상 및 크기의 혼합의 것일 수 있다. 돌출부 (210)는 세장형 반구형 또는 육각형 형상 또는 그의 조합일 수 있다. 다른 실시양태에서, 볼록형 돌출부 (210)는 시트 (202)에 매립된 마이크로비드일 수 있다. 돌출부 (210)의 굴절률은 약 1.4 이상일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 돌출부 (210)의 굴절률은 약 1.5-1.9 범위일 수 있다. 특정 실시양태에서, 돌출부는 굴절률이 약 1.5 내지 2.2 범위인 물질을 포함할 수 있다. 특정의 또 다른 실시양태에서, 굴절률이 높은 돌출부는 굴절률이 약 1.6 내지 약 1.9인 물질일 수 있다. 돌출부 직경은 적어도 약 0.5 ㎛일 수 있다. 돌출부 직경은 적어도 약 2 ㎛일 수 있다. 일부 실시양태에서, 돌출부 직경은 약 0.5-5,000 ㎛ 범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 돌출부 직경은 약 0.5-500 ㎛ 범위일 수 있다. 추가의 다른 실시양태에서, 돌출부 직경은 약 0.5-100 ㎛ 범위일 수 있다. 추가의 다른 실시양태에서, 돌출부 직경은 약 0.5-20 ㎛ 범위일 수 있다. 돌출부 (210) 높이는 적어도 약 0.5 ㎛일 수 있다. 일부 실시양태에서, 돌출부 높이는 약 0.5-5000 ㎛ 범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 돌출부 높이는 약 0.5-500 ㎛ 범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 돌출부 높이는 약 0.5-50 ㎛ 범위일 수 있다. 추가의 다른 실시양태에서, 돌출부 높이는 약 0.5-15 ㎛ 범위일 수 있다. 볼록형 돌출부 (210)를 형성하는 데 사용될 수 있는 굴절률이 높은 중합체는 굴절률이 높은 첨가제, 예컨대, 금속 산화물을 포함할 수 있다. 금속 산화물은 SiO2, ZrO2, ZnO2, ZnO 또는 TiO2 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 볼록형 돌출부 (210)는 도 1a-c에 도시된 바와 같이 반구형 형상일 수 있다. 돌출부 (210)는 임의의 형상 또는 크기 또는 형상 및 크기의 혼합의 것일 수 있다. 돌출부 (210)는 세장형 반구형 또는 육각형 형상 또는 그의 조합일 수 있다. 일부 실시양태에서, 볼록형 돌출부는 무작위적인 크기 및 형상일 수 있다. 일부 실시양태에서, 돌출부는 기저부는 면체일 수 있고, 상부에서 매끄러운 반구형 또는 원형으로 변형될 수 있다. 다른 실시양태에서, 돌출부 (210)는 한 평면은 반구형 또는 원형이고, 또 다른 평면은 세장형일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 볼록형 돌출부 (210)는 미세 복제에 의해 제조될 수 있다. 다른 실시양태에서, 볼록형 돌출부 (210)는 프린트될 수 있다. 일부 실시양태에서, 볼록형 돌출부 (210)는 컬러 필터 층 (208) 상에 직접 프린트될 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 시트 (202)는 강성, 가요성, 신축성 또는 내충격 물질일 수 있는 반면, 돌출부 (210)는 강성의, 굴절률이 높은 물질을 포함할 수 있다.
디스플레이 실시양태 (200)는 후방 지지 층 (218)을 포함할 수 있다. 디스플레이 (200)는 강성, 가요성 또는 정합성 후방 지지 층 (218)을 포함할 수 있다. 후방 지지 층 (218)은 금속, 중합체, 목재 또는 다른 물질 중 하나 이상의 것일 수 있다. 층 (218)은 유리, 폴리카르보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리우레탄, 아크릴, 폴리비닐클로라이드 (PVC), 폴리이미드 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 중 하나 이상의 것일 수 있다. 후방 지지 (218)는 볼록형 돌출부 (210)의 층과 그 사이에 갭 또는 공동 (220)을 형성할 수 있다.
후방 지지 (218)에는 후방 전극 층 (222)이 추가로 장착될 수 있다. 후방 전극 층 (222)은 강성, 가요성 또는 정합성일 수 있다. 층 (222)은 투명한 전도성 물질 또는 비-투명한 전도성 물질, 예컨대, 알루미늄, 금 또는 구리를 포함할 수 있다. 후방 전극 층 (222)은 기상 증착 또는 전기도금될 수 있다. 후방 전극 (222)은 연속형 또는 패턴화된 것일 수 있다. 후방 전극 (222)은 후방 지지 층 (218)과 함께 통합될 수 있다. 대안적으로, 후방 전극 (222)은 후방 지지 (218)에 인접하게 배치될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 후방 전극 (222)은 후방 지지 층 (218)에 적층 또는 부착될 수 있다. 후방 전극 층 (222)은 적어도 하나의 박막 트랜지스터 (TFT)를 포함할 수 있다. 후방 전극 층 (222)은 TFT 어레이 또는 수동 매트릭스 어레이를 포함할 수 있다. 후방 전극 층 (222)은 전극의 직접 구동 패턴화된 어레이, 또는 전극의 분할된 어레이를 포함할 수 있다. 후방 전극 층 (222)은 유기 전계 효과 트랜지스터 (FET)의 능동 매트릭스를 포함할 수 있다. 유기 FET는 접합된 중합체 또는 작은 접합된 분자의 능동 반도체화 층을 포함할 수 있다. 유기 FET는 용액 프로세싱된 유전체 또는 화학 기상 증착 유전체 형태의 유기 유전체 층을 포함할 수 있다. 층 (222)은 알루미늄, ITO, 구리, 금 또는 다른 전기 전도성 물질을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 층 (222)은 유기 TFT를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 후방 전극 층 (222)은 인듐갈륨 아연 산화물 (IGZO) TFT를 포함할 수 있다. 층 (222)은 저온 폴리실리콘, 폴리이미드 "리프트-오프(lift-off)" 프로세스에 의해 제조된 저온 폴리실리콘, 강성 또는 가요성 기판 상의 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 후방 전극 층 (222)의 각 TFT는 실질적으로 컬러 필터 어레이 층 (208) 중 적어도 하나의 서브-픽셀 필터와 함께 레지스터링될 수 있다.
디스플레이 (200)는 볼록형 돌출부 (210)의 층의 표면 상에 전방 전극 층 (224)을 추가로 포함할 수 있다. 전방 전극 층 (224)은 강성, 가요성 또는 정합성일 수 있다. 전방 전극 층 (224)은 투명한 전도성 물질, 예컨대, 산화인듐주석 (ITO), 베이트론(Baytron)™, 또는 전도성 나노입자, 은 와이어, 금속 나노와이어, 그래핀, 나노튜브, 또는 다른 전도성 탄소 동소체 또는 실질적으로 투명한 중합체 중에 분산된 상기 물질들의 조합을 포함할 수 있다. 전방 전극 층 (224)은 C3나노(C3Nano: 미국 캘리포니아주 헤이워드)에 의해 제조된 은 나노와이어를 추가로 포함하는 투명한 전도성 물질을 포함할 수 있다. 전방 전극 층 (224)은 C3나노 액티브그리드(C3Nano ActiveGrid)™ 전도성 잉크를 포함할 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 디스플레이 (200)는 평탄화 층 (226)을 포함할 수 있다. 평탄화 층 (226)은 백플레인 드라이브 전자장치의 표면을 평탄화하는 데 사용될 수 있다. 이를 통해 완전한 측벽 또는 부분 측벽이 평탄화 층 상부에 배치되거나, 또는 그의 형성될 수 있다. 평탄화 층 (226)은 중합체를 포함할 수 있다. 평탄화 층 (226)은 슬롯 다이 코팅 프로세스 또는 플렉소-프린트 프로세스를 이용하여 증착될 수 있다. 평탄화 층 (226)은 포토레지스트를 포함할 수 있다. 평탄화 층 (226)은 또한 유전체 층으로서 작용할 수 있다. 평탄화 층 (226)은 폴리이미드를 포함할 수 있다.
디스플레이 (200)는 전방 전극 (224), 후방 전극 층 (222) 또는 평탄화 층 (226) 중 하나 이상의 것 상에 적어도 하나의 임의적 유전체 층을 추가로 포함할 수 있다. 단지 예시 목적으로, 디스플레이 (200)는 평탄화 층 (226) 상에 층 (228)을 나타내고 있지만, 층 (228)은 기술된 바와 같이 다른 곳에도 위치할 수 있다. 일부 실시양태에서, 전방 전극 (224) 상의 유전체 층은 후방 전극 (222) 상의 유전체 층 (228)과는 상이한 조성을 포함할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 임의적 유전체 층은 유전체 물질의 2개 이상의 서브-층을 포함할 수 있다. 서브-층은 상이한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전방 유전체 층 또는 후방 유전체 층 (228)은 SiO2의 서브-층 및 폴리이미드의 제2 서브-층을 포함할 수 있다. 유전체 층은 실질적으로 균질하고, 연속적이고, 실질적으로 표면 결함이 없을 수 있다. 유전체 층 두께는 적어도 약 0.05 nm 이상일 수 있다 (즉, 대략 단일층). 일부 실시양태에서, 유전체 층 두께는 약 1-300 nm 범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 유전체 층 두께는 약 1-200 nm 범위일 수 있다. 추가의 다른 실시양태에서, 유전체 층 두께는 약 1-100 nm일 수 있다. 추가의 다른 실시양태에서, 유전체 층 두께는 약 1-50 nm일 수 있다. 추가의 다른 실시양태에서, 유전체 층 두께는 약 1-20 nm일 수 있다. 추가의 다른 실시양태에서, 유전체 층 두께는 약 1-10 nm일 수 있다. 유전체 층은 적어도 하나의 핀 홀을 포함할 수 있다. 유전체 층은 정합성 코팅을 정의할 수 있고, 핀 홀이 없을 수 있거나, 최소 핀 홀을 가질 수 있다. 유전체 층은 또한 구조화된 층일 수 있다. 유전체 층은 또한 습기 또는 가스 유입을 방지하기 위한 배리어 층으로서 작용할 수 있다. 유전체 층은 높거나, 낮은 유전 상수를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 유전체 층의 유전 상수는 약 1-30 범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 유전체 층의 유전 상수는 약 1-15 범위일 수 있다. 유전체 화합물은 유기 또는 무기 타입일 수 있다. 가장 일반적인 무기 유전체 물질은 집적 칩에 일반적으로 사용되는 SiO2이다. 유전체 층은 SiOx, SiN, SiNx 또는 SiON 중 하나 이상의 것일 수 있다. 하나 이상의 유전체 층은 Al2O3, AlOx, CaO, CuO, Er2O3, Ga2O3, HfO2, HfOx, InZnO, InGaZnO, La2O3, MgO, Nb2O5, Sc2O3, SnO2, Ta2O5, TiO2, VXOY, Y2O3, Yb2O3, ZnSnOx, ZnO, ZrO2, AlN, BN, GaN, SiN, SiNx, TaN, TaNX, TiAlN, TiN, WN 또는 TiNX 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 유전체 층은 세라믹일 수 있다. 유기 유전체 물질은 전형적으로 중합체, 예컨대, 폴리이미드, 플루오로중합체, 폴리노르보르넨 및 극성 기가 없는 탄화수소계 중합체일 수 있다. 중합체 또는 중합체의 조합일 수 있다. 유전체 층은 중합체, 금속 산화물, 및 세라믹의 조합일 수 있다. 유전체 층은 하기 폴리이미드계 유전체 달톤(Dalton) DL-5260T, TC-139, DL-2193, 닛산(Nissan) SE-150, SE-410, SE-610, SE-3140N, SE-3310, SE-3510, SE-5661, SE-5811, SE-6414, SE-6514, SE-7492, SE-7992 또는 JSR AL-1054, AL-3046, AL22620, AL16301, AL60720 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 유전체 층은 파릴렌(Parylene)을 포함한다. 다른 실시양태에서, 유전체 층은 할로겐화된 파릴렌을 포함할 수 있다. 유전체 층은 파릴렌 C, 파릴렌 N, 파릴렌 F, 파릴렌 HT 또는 파릴렌 HTX를 포함할 수 있다. 다른 무기 또는 유기 유전체 물질 또는 그의 조합 또한 유전체 층에 사용될 수 있다. 유전체 층 중 하나 이상의 것은 CVD, PECVD 또는 스퍼터 코팅된 것(sputter coated)일 수 있다. 유전체 층 중 하나 이상의 것은 용액 코팅된 중합체, 기상 증착된 유전체, 또는 스퍼터 증착된 유전체일 수 있다. 유전체 층 (228)은 후방 전극 구조에 대해 정합성일 수 있거나, 또는 전극 구조를 평탄화하는 데 사용될 수 있다. 표면을 더 평탄하게 만들고, 더 고르게 만드는 전극 구조의 평탄화를 통해 높이 및 두께가 더욱 균일한 측벽을 증착시킬 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 디스플레이 (200)에서 하나 이상의 유전체 층은 화학 기상 증착 (CVD), 플라즈마 증강 화학 기상 증착 (PECVD) 또는 열 또는 플라즈마 증강 원자 층 증착 (ALD) 중 하나 이상의 방법에 의해 증착될 수 있다.
디스플레이 실시양태 (200)는 갭 (220) 중 전방 전극 층 (224)과 후방 전극 층 (222) 사이에 위치하는 굴절률이 낮은 매질 (230)을 추가로 포함할 수 있다. 매질 (230)은 대기 또는 액체일 수 있다. 매질 (230)은 불활성인, 굴절률이 낮은 유체 매질일 수 있다. 매질 (230)은 탄화수소일 수 있다. 일부 실시양태에서, 매질 (230)의 굴절률은 약 1 내지 1.5 범위일 수 있다. 추가의 다른 실시양태에서, 매질 (230)의 굴절률은 약 1.1 내지 1.4일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 매질 (230)은 불소화된 탄화수소일 수 있다. 또 다른 예시적인 실시양태에서, 매질 (230)은 과불소화된 탄화수소일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 매질 (230)의 굴절률은 볼록형 돌출부 (212)의 굴절률보다 더 낮다. 다른 실시양태에서, 매질 (230)은 탄화수소 및 불소화된 탄화수소의 혼합물일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 매질 (230)은 프루오리너트(Fluorinert)™, 노벡(Novec)™ 7000, 노벡™ 7100, 노벡™ 7300, 노벡™ 7500, 노벡™ 7700, 노벡™ 8200, 전기습윤 물질, 테플론(Teflon)™ AF, CYTOP™ 또는 플루오로펠(Fluoropel)™ 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다.
매질 (230)은 점도 개질제 또는 전하 제어제 중 하나 이상의 것을 추가로 포함할 수 있다. 종래 점도 개질제로는 올리고머 또는 중합체를 포함한다. 점도 개질제는 스티렌, 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 다른 올레핀계 중합체 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 점도 개질제은 폴리이소부틸렌이다. 또 다른 실시양태에서, 점도 개질제는 할로겐화된 폴리이소부틸렌이다.
매질 (230)은 제1 복수의 광 흡수 전기영동 이동 입자 (232)를 추가로 포함할 수 있다. 이동 입자 (232)는 제1 전하 극성 및 제1 광학적 특징 (즉, 색상 또는 광 흡수 특징)을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 매질 (230)은 제2 복수의 전기영동 이동 입자를 추가로 포함할 수 있고, 제2의 반대 극성의 전하 및 제2 광학적 특징을 포함할 수 있다. 입자 (232)는 유기 물질 또는 무기 물질, 또는 유기 및 무기 물질의 조합으로 형성될 수 있다. 입자 (232)는 염료 또는 안료 또는 그의 조합일 수 있다. 입자 (232)는 카본 블랙, 금속 또는 금속 산화물 적어도 하나일 수 있다. 입자는 중합체 코팅을 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 입자 (232)는 양전하 극성 또는 음전하 극성 또는 그의 조합을 포함할 수 있다. 입자 (232)는 약하게 하전된 또는 비하전된 입자를 포함할 수 있다. 입자 (232)는 광 흡수 또는 광 반사 또는 그의 조합일 수 있다.
다른 실시양태에서, 디스플레이 실시양태 (200)는 복수의 광 흡수 입자 (232) 및 제2 복수의 광 반사 입자를 포함할 수 있다. 광 반사 입자은 흰색 반사 입자, 예컨대, 이산화티타늄 (TiO2)를 포함할 수 있다. 광 반사 입자는 약 200-300 nm일 수 있다. 이는 광 반사 특성을 최대화시키기 위해서 페인트 산업에서 사용되는 TiO2 입자의 전형적인 크기이다. 더 크거나, 또는 더 작은 크기의 입자 또한 사용될 수 있다. 광 반사 입자는 코팅 (제시되지 않음)을 추가로 포함할 수 있다. 코팅은 매질 (230)의 굴절률과 실질적으로 유사한 유효 굴절률로 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 광 반사 입자 상의 코팅의 굴절률과 매질 (230)의 굴절률 사이의 차이는 약 40% 이하일 수 있다. 다른 실시양태에서, 광 반사 입자 상의 코팅의 굴절률과 매질 (230)의 굴절률 사이의 차이는 약 0.5-40%일 수 있다.
다른 실시양태에서, 전기습윤 유체는 갭 (220)에 위치할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 전기습윤 유체는 염료를 포함할 수 있다. 전기습윤 유체는 돌출부 (210)의 층을 향해 및 소멸파 구역 내로 이동하여 TIR을 방해할 수 있다. 전기습윤 유체는 돌출부 (210)의 층으로부터 멀어지고, 소멸파 구역 밖으로 이동함으로써 TIR을 허용할 수 있다. 전기습윤 유체는 작은 채널을 통해 측벽에 의해 형성된 벽 내로 및 벽 밖으로 펌핑될 수 있는 실리콘 오일일 수 있다.
디스플레이 실시양태 (200)는 전압 바이어스원 (234)을 포함할 수 있다. 바이어스원 (234)은 전방 전극 (224)과 후방 전극 (222) 사이에 형성된 갭 (220) 중 전자기 플럭스를 생성할 수 있다. 플럭스는 갭에 배치된 임의의 매질 (230)까지 이어질 수 있다. 플럭스는 하나 이상의 서브-픽셀에서 입자 (232) 중 적어도 하나를 한 전극을 향해, 및 대향 전극으로부터 멀리 이동시킬 수 있다.
바이어스원 (234)은 미리 결정된 방식 및/또는 미리 결정된 기간 동안 인가된 바이오스를 변경하거나 전환하도록 구성된 하나 이상의 프로세서 회로 및 메모리 회로에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 회로(processing circuitry)는 디스플레이 (200) 상에 문자를 디스플레이하도록 인가된 바이어스를 전환할 수 있다.
일부 실시양태에서, 도 2에서 디스플레이 (200)는 적어도 하나의 투명한 배리어 층 (236)을 포함할 수 있다. 배리어 층 (236)은 시트 (202)의 외부 표면 (204) 상에 위치할 수 있다. 배리어 층 (236)은 본원에 기술된 TIR-기반 디스플레이 실시양태 내에서 다양한 위치에 위치할 수 있다. 배리어 층 (236)은 가스 배리어 또는 습기 배리어 중 하나 이상의 것으로 작용할 수 있고, 가수분해적으로 안정할 수 있다. 배리어 층 (236)은 강성, 가요성 또는 정합성 중합체 중 하나 이상의 것일 수 있다. 배리어 층 (236)은 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 또는 공중합체, 또는 폴리에틸렌 중 하나 이상의 것일 수 있다. 배리어 층 (236)은 중합체 기판 상에 화학 기상 증착 (CVD)되거나, 또는 스퍼터 코팅된 세라믹 박막 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 세라믹은 Al2O3, SiO2 또는 다른 금속 산화물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 배리어 층 (236)은 비트리플렉스(Vitriflex)배리어 필름, 인비스타(Invista) 옥시클리어(OXYCLEAR)® 배리어 수지, 톱판(Toppan) GL™ 배리어 필름 GL-AEC-F, GX-P-F, GL-AR-DF, GL-ARH, GL-RD, 셀플라스트(Celplast) 세라미스(Ceramis)® CPT-036, CPT-001, CPT-022, CPA-001, CPA-002, CPP-004, CPP-005 산화규소(SiOx) 배리어 필름s, 셀플라스트 캄플리어(CAMCLEAR)® 산화알루미늄 (AlOx) 코팅된 클리어 배리어 필름, 셀플라스트 캄쉴드(CAMSHIELD)® T AlOx-폴리에스테르 필름, 토레이판(Torayfan)® CBH 또는 토레이판® CBLH 2축-지향 클리어 배리어 폴리프로필렌 필름 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 디스플레이 (200)는 확산기 층 (238)을 포함할 수 있다. 확산기 층 (238)은 입사광 또는 반사광을 부드럽게하거나, 눈부심을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 확산기 층 (238)은 강성 또는 가요성 중합체 또는 유리를 포함할 수 있다. 확산기 층 (238)은 가요성 중합체 매트릭스에 분쇄된 유리를 포함할 수 있다. 층 (238)은 미세 구조 또는 텍스처 중합체를 포함할 수 있다. 확산기 층 (238)은 3M™ 스파클 방지 또는 눈부심 방지 필름을 포함할 수 있다. 확산기 층 (238)은 3M™ GLR320 필름 (미국 미네소타주 메이플우드) 또는 AGF6200 필름을 포함할 수 있다. 확산기 층 (238)은 디스플레이 실시양태 (200) 내의 하나 이상의 다양한 위치에 위치할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 확산기 층 (238)은 시트 (202)와 뷰어 (206) 사이에 위치할 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 디스플레이 (200)는 하나 이상의 측벽을 포함할 수 있다. 디스플레이 (200)에서 측벽 (240)은 도 1a에 도시된 디스플레이 (100) 중의 측벽 (148)과 유사하다. 측벽 (240)은 또한 횡단-벽, 격벽 또는 픽셀 벽으로도 또한 지칭될 수 있다. 측벽 (240)은 디스플레이 성능 및 쌍안정성 개선을 위해 입자 침강, 드리프트 및 확산을 제한할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 측벽 (240)은 전방 전극 (224)과 후방 전극 층 (222) 사이의 일정한 갭 거리를 실질적으로 유지시킬 수 있다. 측벽 (240)은 또한 디스플레이 내로의 습기 및 산소 유입을 막는 데 도움을 주는 배리어로서 작용할 수 있다. 측벽 (240)은 입자 (232) 및 매질 (230)을 포함하는 광 변조 층 내에 위치할 수 있다. 측벽 (240)은 전방 전극으로부터, 후방 전극으로부터, 또는 전방 및 후방 전극, 둘 모두로부터 완전히 또는 부분적으로 연장될 수 있다. 측벽 (240)은 중합체, 금속 또는 유리 또는 그의 조합을 포함할 수 있다. 측벽 (240)은 임의의 크기 또는 형상일 수 있다. 측벽 (240)은 둥근 횡단면을 가질 수 있다. 측벽 (240)의 굴절률은 볼록형 돌출부 (210)의 굴절률의 약 0.01-0.2 이내일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 측벽은 광학 활성일 수 있다. 측벽 (240)은 매질 (230) 중에 현탁화된 전기영동 이동 입자 (232) 를 국한시키는 웰 또는 구획을 생성할 수 있다. 측벽 (240)은 예를 들어, 정사각형-유사, 삼각형, 오각형 또는 육각형 형상 또는 그의 조합의 웰 또는 구획을 생성하도록 구성될 수 있다. 측벽 (240)은 중합체 물질을 포함할 수 있고, 포토리소그래피, 엠보싱 또는 몰딩을 비롯한 하나 이상의 종래 기술에 의해 패턴화될 수 있다. 특정 실시양태에서, 디스플레이 (200)는 갭 (220)을 완전히 연결하는 측벽을 포함한다. 다른 실시양태에서, 디스플레이 실시양태 (200)는 갭 (220)을 오직 부분적으로만 연결하는 부분 측벽을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 반사 이미지 디스플레이 (200)는 갭 (220)을 완전히 또는 부분적으로 연결하는 측벽 및 부분 측벽의 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 측벽 (240)은 강성, 가요성 또는 정합성 중합체로 구성될 수 있다. 다른 실시양태에서, 측벽 (240)은 실질적으로 컬러 필터 층 (208)의 컬러 필터 서브-픽셀과 함께 정렬될 수 있다.
일부 실시양태에서, 측벽 (240)은 후방 유전체 층 (228), 후방 전극 층 (222), 평탄화 층 (226) 또는 후방 기판 (218) 위에 형성될 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 디스플레이 (200)는 후방 유전체 층 (228) 바로 위에 측벽 (240)을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 측벽 (240)은 볼록형 돌출부 (210)의 어레이 층의 일부로서 형성될 수 있다. 측벽 (240) 및 볼록형 돌출부 (210)는 동일한 미세 복제 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 이어서, 유전체 층은 전방 전극 층 (224) 및 측벽 (240), 둘 모두 위에 형성될 수 있다. 측벽 (240)은 평탄화 층 (226) 위에 형성될 수 있다.
일부 실시양태에서, 측벽은 구역을 둘러쌀 수 있고, 한 서브-픽셀 반복 셀에 대해 광을 조정하는 전기영동 이동 입자 (232)를 포함하는 갭 (220) 내의 적어도 하나의 구획 (즉, 웰)을 형성할 수 있다. 구획은, 각 구획이 실질적으로 한 서브-픽셀 반복 셀과 함께 정렬되는 어레이를 형성할 수 있다. 반복 셀은 도 2b-e에 214B-E로 도시되어 있다. 다른 실시양태에서, 측벽은 구역을 둘러쌀 수 있고, 한 서브-픽셀에 대해 광을 조정하는 전기영동 이동 입자 (232)를 포함하는 갭 (220) 내의 구획 (즉, 웰)을 형성할 수 있다 (서브-픽셀은 도 2b-e에서 F1, F2, F3 및 F4로 표지되어 있다). 구획은 실질적으로 서브-픽셀 반복 셀 내의 개별 서브-픽셀과 함께 정렬되는 어레이를 형성할 수 있다.
일부 실시양태에서, 도 2a에서 디스플레이 (200)는 측벽 (240)의 표면 상에 위치하는 하나 이상의 유전체 층을 포함할 수 있다. 유전체 층 (242)은 본원에서 앞서 유전체 층 (228)에 대해 기술된 것과 유사한 물질로 구성될 수 있다. 측벽 (240)의 표면 상의 유전체 층 (242)은 예컨대, CVD, PECVD, 스퍼터 코팅, 용액 코팅, 기상 증착, 열 또는 플라즈마 증강 ALD와 같은 방법에 의해 형성될 수 있다. 유전체 층은 개 이상의 유전체 서브-층을 포함할 수 있다. 서브-층은 동일하거나, 또는 상이한 물질로 구성될 수 있다. 서브-층은 상이한 증착 프로세스에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시양태에서, 디스플레이 (200)는 도 2a에 전도성 크로스-오버(cross-over) (제시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있다. 전도성 크로스-오버는 전방 전극 층 (224)에, 및 예컨대, TFT와 같은 후방 전극 층 (222) 상의 트레이스에 본딩될 수 있다. 이는 드라이버 집적 회로 (IC)가 전방 전극 (224)의 전압을 제어할 수 있게 한다. 예시적인 실시양태에서, 전도성 크로스-오버는 가요성 또는 정합성인 전기 전도성 접착제를 포함할 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 디스플레이 (200)는 지향성 전방 조명 시스템을 포함할 수 있다. 지향성 전방 조명 시스템 (244)은 뷰어 (206)와 마주하는 외부 표면을 포함할 수 있다. 지향성 전방 조명 시스템 (244)은 광 가이드 (248)의 에지를 통해 광을 방출하는 광원 (246)을 포함할 수 있다. 광원 (246)은 발광 다이오드 (LED), 냉 음극 형광 램프 (CCFL) 또는 표면 실장 기술 (SMT) 백열 램프 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 광원 (246)은 광 가이드 (248)의 에지까지 집광된 각도 범위에서 상기 다이오드의 출력 방출을 집중시키는 굴절 또는 반사 광학 요소로부터 방출되는 출력 광을 갖는 LED를 정의할 수 있다. 일부 실시양태에서, 광원 (246)은 광 가이드 (248)에 광학적으로 커플링될 수 있다.
광 가이드 (248)는 강성, 가요성 또는 정합성 중합체 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 광 가이드 (248)는 1 초과의 층을 포함할 수 있다. 광 가이드 (248)는 서로 평행한 하나 이상의 연속적인 광 가이드 층을 포함할 수 있다. 광 가이드 (248)는 투명한 바닥 표면을 형성하는 적어도 제1 광 가이드 층을 포함할 수 있다. 광 가이드 (248)는 투명한 상부 또는 외부 표면을 형성하는 제2 층을 포함할 수 있다. 광 가이드 (248)는 중앙 투명 코어를 형성하는 제3 층을 포함할 수 있다. 광 가이드 (248) 층의 굴절률은 적어도 0.05만큼 다를 수 있다. 다중 층은 광학적으로 커플링될 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 광 가이드 (248)는 광 추출기 요소의 어레이를 포함할 수 있다. 광 추출기 요소는 광 산란 입자, 분산된 중합체 입자, 기울어진 프리즘면, 평행 프리즘 홈, 곡선 프리즘 홈, 곡선형 원통 표면, 원추형 오목부, 구형 오목부, 비구면 오목부 또는 에어 포켓 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 광 추출기 요소는 비-램버시안 협각 분포(non-Lambertian narrow-angle distribution)와 실질적으로 수직인 방향으로 반-역반사 디스플레이 시트를 향해 광을 재지향시키도록 배열될 수 있다. 광 가이드 (248)는 확산 광학 헤이즈를 포함할 수 있다. 광 가이드 (248)는 투명한 시트 (202)의 전방 표면 (204)으로 광을 지향시키도록 구성될 수 있는 반면, 광 추출기 요소는 전방 시트 (202)를 향해 예를 들어, 약 30 ° 원뿔각을 중심으로 하는 협각 범위 내에서 수직 방향으로 광을 지향시킨다. 광 가이드 시스템 (244)은 FLEx 라이팅(FLEx Lighting: 미국 일리노이주 시카고)에서 제조된 FLEx 프론트 라이트 패널(FLEx Front Light Panel)을 포함할 수 있다. 광 가이드 (248)는 나노콤 Oy, 리미티드(Nanocomp Oy, Ltd.: 핀란드 레모)에 의해 제조된 초박형 가요성 광 가이드 필름을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 도 2a에서 디스플레이 (200)는 주변광 센서 (ALS) (250) 및 전방 조명 컨트롤러 (252)를 추가로 포함할 수 있다. ALS (250)는 존재하는 주변광의 양을 검출하고, 이러한 정보를 전방 조명 컨트롤러 (252)로 전송하는 데 사용될 수 있다. 이어서, 전방 조명 컨트롤러 (252)는 전방 조명 시스템 (244)을 제어하여 이용가능한 주변광의 양에 의존하여 시스템 (244)의 방출광의 양을 조정할 수 있다. 예를 들어, 불빗이 흐릿한 실내에서 전방 조명 컨트롤러 (252)는 조명 전방 비행 시스템 (244)으로부터 방출되는 양을 증가시킬 것이다. 예를 들어, 맑은 날 해변에서, 전방 조명 컨트롤러 (252)는 전방 조명 시스템 (244)의 전원을 완전히 끌 수 있다.
일부 실시양태에서, 도 2a에서 디스플레이 (200)는 적어도 하나의 광학용 투명 접착제 (OCA) 층 (254)을 포함할 수 있다. OCA는 디스플레이 층을 함께 점착시키고, 디스플레이 전반에 걸쳐 층을 광학적으로 커플링시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, OCA (254) 층은 시트 (202)의 외부 표면 (204), 확산기 층 (238) 또는 배리어 층 (236) 중 하나 이상의 것에 전방 조명 시스템 (244)을 점착시키고, 광학적으로 커플링시키는 데 사용될 수 있다. 디스플레이 실시양태 (200)는 3M™ 광학용 투명 접착제 3M™ 8211, 3M™ 8212, 3M™ 8213, 3M™ 8214, 3M™ 8215, 3M™ OCA 8146-X, 3M™ OCA 817X, 3M™ OCA 821X, 3M™ OCA 9483, 3M™ OCA 826XN 또는 3M™ OCA 8148-X, 3M™ CEF05XX, 3M™ CEF06XXN, 3M™ CEF19XX, 3M™ CEF28XX, 3M™ CEF29XX, 3M™ CEF30XX, 3M™ CEF31, 3M™ CEF71XX, 린테크(Lintec) MO-T020RW, 린테크 MO-3015UV 시리즈, 린테크 MO-T015, 린테크 MO-3014UV2+, 린테크 MO-3015UV 중 하나 이상의 것으로 추가로 구성된 광학용 투명 접착제 층을 포함할 수 있다.
도 2f는 TIR-기반 디스플레이 실시양태 (200)가 어떻게 작동할 수 있는지를 도시한 것이다. 도 2f에서 디스플레이 (270)은 도 2a의 디스플레이 (200)의 변형된 버전으로서, 여기서, 일부 성분은 명확성을 위해 생략되었고, 서브-픽셀 반복 셀의 더욱 자세한 상세도가 도시되어 있다. CFA 층 (208)은 적색 R 서브-픽셀 (272), 제1 녹색 서브-픽셀 G1 (274), 청색 B 서브-픽셀 (276) 및 제2 녹색 서브-픽셀 G2 (278)를 추가로 포함하는 반복 셀을 포함한다. 전기영동 이동 입자 (232)는 전방 전극 (224) 근처 또는 그로부터 멀리 이동할 수 있다. 도 2f에서, 단지 예시 목적으로, 입자 (232)는 음전하 극성을 갖는 것으로 가정한다. 일부 실시양태에서, 입자 (232)는 양전하 극성을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 입자 (232)는 음전하 및 양전하를 포함할 수 있다. 바이어스원 (234)에 의해 전방 전극 (224)에 양전압 바이어스가 인가되면, 음으로 하전된 입자 (232)는 전방 전극 (224) 가까이 있는 소멸파 구역 내로 이동할 수 있다. 이는 입자 (232)가 각각 적색 및 청색 서브-픽셀 (272) 및 (276) 뒤로 전방 전극 (224)에 가까이 오도록 이동되는 것인 도 2f에 도시되어 있다. 입자 (232)가 소멸파 구역에 위치할 때, 입자는 입사광을 흡수하고, TIR을 방해하여 종래 CFA 디자인을 사용하는 TIR-기반 디스플레이, 또는 서브-픽셀 렌더링을 사용하는 TIR-기반 디스플레이에서의 서브-픽셀에서 어두운 상태를 생성할 수 있다. 이는 도 2f에서 대표 입사 광선 (280), (282)에 의해 도시된다. 광선 (280), (282)은 디스플레이 (270)를 통과하고, 여기서, 광선은 적색 (272) 및 청색 (276) 서브-픽셀에서 입자 (232)에 의해 흡수될 수 있다.
양전압 바이어스는 후방 전극 (222)에서 바이어스원 (234)에 의해 인가될 수 있다. 음으로 하전된 입자 (232)는 후방 전극 층 (222) 인근으로 이동될 수 있다. 입자 (232)가 인간 전방 전극 (224) 으로부터 멀리 및 소멸파 구역 밖에 위치할 때, 광은 돌출부 층 (210)과 굴절률이 낮은 매질 (230)의 계면에서 내부 전반사될 것이다. 이를 통해 입사광은 다시 뷰어 (206)를 향해 반-역반사 방식으로 반사될 수 있다. 이는 뷰어 (206)에 의해 관찰되는 편광 또는 밝은 상태를 생성한다. 이는 다시 뷰어 (206)를 향해 TIR에 의해 반사되는 입사 광선 (284), (286)으로 제시된다. 반사 광선은 광선 (288) 및 (290)으로 제시된다. 본원에 기술된 디스플레이 실시양태의 밝은 상태 및 어두운 상태는 바이어스원 (234)에 의해 매질 (230) 중 입자 (232) 이동에 의해 조정될 수 있다.
종래 CFA 디자인에서, 서브-픽셀이 픽셀에 1:1로 매핑되는, 서브-픽셀 (272), (274), (276), (278)을 포함하는 픽셀은 뷰어 (206)에게 녹색으로 보일 것이다. 서브-픽셀 렌더링에서, 서브-픽셀이 반복 셀에 1:1로 매핑되고, 이미지 구동 동안 한 픽셀로 간주된다면, 도 2f에서 반복 셀은 또한 뷰어 (206)에게 녹색으로 보일 것이다. 서브-픽셀 (272), (274), (276), (278) 또한 생성되는 이미지에 따라 하나 이상의 인접 픽셀로 매핑될 수 있다. 예를 들어, 녹색 서브-픽셀 (274)은 서브-픽셀은 서브-픽셀 렌더링된 구동 동안 하나 이상의 논리적 픽셀로 매핑될 수 있는 반면, 녹색 서브-픽셀 (278)은 동일한 반복 셀로부터의 녹색 서브-픽셀 (274)을 공유할 수 있거나, 또는 공유하지 않을 수 있는 하나 이상의 논리적 픽셀로 매핑될 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 본원에 기술된 디스플레이 실시양태 중 임의의 것은 전형적으로 액정 디스플레이 (LCD)에서 사용되는 능동 매트릭스 박막 트랜지스터 어레이를 포함하는 백플레인 전자장치에 의해 구동될 수 있다. 백플레인 전자장치는 도 3과 관련하여 논의된다.
도 3은 강성, 가요성 또는 정합성 TIR-기반 디스플레이를 구동하기 위한 능동 매트릭스 박막 트랜지스터 (TFT) 어레이의 일부의 실시양태를 개략적으로 도시한 것이다. 백플레인 전자장치 실시양태 (300)는 가요성 TIR-기반 디스플레이를 구동하는 데 사용될 수 있는 서브-픽셀 (302)의 어레이로 구성된다. 단일 서브-픽셀 (302)이 도 3에서 파선으로 표시된 박스 (302)로 강조 표시되어 있다. 서브-픽셀 (302)은 도 3에 도시된 바와 같이 행 (304) 및 열 (306)로 배열될 수 있지만, 다른 배열도 가능할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 각 서브-픽셀 (302)은 단일 TFT (308)를 포함할 수 있고, 단일 서브-픽셀 컬러 필터과 함께 추가로 정렬될 수 있다. 어레이 실시양태 (300)에서, 각 TFT (308)는 각 픽셀 (302)의 좌측 상부에 위치한다. 다른 실시양태에서, TFT (308)는 각 픽셀 (302) 내의 다른 위치에 배치될 수 있다. 각 픽셀 (302)은 도 2a-2e와 관련하여 논의된 바와 같이, 디스플레이의 각 서브-픽셀을 어드레싱하기 위해 전도성 전극 (310)을 추가로 포함할 수 있다. 전극 (310)은 ITO, 알루미늄, 구리, 금, 베이트론™, 또는 전도성 나노입자, 은 와이어, 금속 나노와이어, 그래핀, 나노튜브, 또는 다른 전도성 탄소 동소체 또는 중합체 중에 분산된 상기 물질들의 조합을 포함할 수 있다. 백플레인 전자장치 실시양태 (300)는 열 (312) 및 행 (314) 와이어를 추가로 포함할 수 있다. 열 와이어 (312) 및 행 와이어 (314)는 금속, 예컨대, 알루미늄, 구리, 금 또는 다른 전기 전도성 금속을 포함할 수 있다. 열 (312) 및 행 (314) 와이어는 ITO를 포함할 수 있다. 열 (312) 및 행 (314) 와이어는 TFT (308)에 부착될 수 있다. 픽셀 (302)은 행 및 열로 어드레싱될 수 있다. TFT (308)는 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘을 사용하여 형성될 수 있다. TFT (308)용 실리콘 층은 플라즈마-증강 화학 기상 증착 (PECVD)을 사용하여 증착될 수 있다. 각 전극 (310)은 실질적으로 층 (208), 208B-E (하기에서 논의)에서 단일 서브-픽셀 컬러 필터와 함께 정렬될 수 있다. 열 와이어 (312) 및 행 와이어 (314)는 디스플레이를 구동하기 위해 집적 회로 및 드라이브 전자장치에 추가로 연결될 수 있다.
예시적인 실시양태에서, 본원에서 논의된 반사 이미지 디스플레이 실시양태 중 임의의 것은 강성, 가요성 또는 정합성일 수 있다. 일부 실시양태에서, 본원에서 논의되는 반사 이미지 디스플레이 실시양태의 성분은 가요성일 수 있고, 본원에서 논의된 상기 반사 이미지 디스플레이 실시양태에 강성 및 안정성을 제공할 수 있다.
다른 실시양태에서, 본원에서 논의된 반사 이미지 디스플레이 실시양태 중 임의의 것은 적어도 하나의 스페이서 구조를 추가로 포함할 수 있다 (제시되지 않음). 스페이서 구조는 전방 전극과 후방 전극 사이의 갭을 제어하는 데 사용될 수 있다. 스페이서 구조는 디스플레이에서 다양한 층을 지지하는 데 사용될 수 있다. 스페이서 구조는 원형 또는 타원형 비드, 블록, 원통형 또는 다른 기하학적 형상 또는 그의 조합인 형상일 수 있다. 스페이서 구조는 유리, 금속, 플라스틱 또는 다른 수지를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 에지 시일(edge seal) (제시되지 않음)이 논의된 디스플레이 실시양태와 함께 사용될 수 있다. 에지 시일은 습기 유입을 방지하거나, 또는 다른 환경 오염원이 디스플레이 내로 유입되는 것을 막을 수 있다. 에지 시일은 열적, 화학적 또는 방사선 경화된 물질 또는 그의 조합일 수 있다. 에지 시일은 에폭시, 실리콘, 폴리이소부틸렌, 아크릴레이트 또는 다른 중합체 기반 물질 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 에지 시일은 금속화된 호일을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 에지 시일은 예컨대, SiO2 또는 Al2O3과 같은 충전제를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 다공성 반사 층 (제시되지 않음)이 논의된 디스플레이 실시양태와 함께 조합하여 사용될 수 있다. 다공성 반사 층은 전방 전극 층과 후방 전극 층 사이에 개재될 수 있다. 다른 실시양태에서, 후방 전극은 다공성 전극 층의 표면에 위치할 수 있다.
특정 실행에서, 이미지 프로세싱 회로 (상호교환적으로, 프로세서, 드라이버 또는 컨트롤러)는 외부 인자, 예컨대, 비-사용자 설정가능 속성 (예컨대, 이용가능한 주변 조명, 디스플레이하고자 하는 이미지의 휘도) 및 사용자-설정가능 속성 (예컨대, 휘도, 디스플레이 크기 등)에 기초하여 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 반복 단위를 형성할 수 있다. 컨트롤러는 각 프레임에 대해 동일한 반복 단위를 선택할 수 있거나, 또는 반복 단위에 대해 서브-픽셀을 동적으로 선택하고, 상이한 그룹화를 형성할 수 있다.
본 발명에 대한 다양한 제어 메커니즘은 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어에서 완전히 또는 부분적으로 실행될 수 있다. 예를 들어, 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 반복 단위를 형성하는 함수는 하드웨어 (예컨대, 프로세서 회로), 소프트웨어 (예컨대, 가상 프로세서) 또는 펌웨어 (하드웨어와 소프트웨어의 조합)를 통해 해제될 수 있는 하나 이상의 컨트롤러에 의해 실행될 수 있다. 컨트롤러(들)는 비-일시적 컴퓨터-판독가능 저장 매체(non-transitory computer-readable storage medium)에 또는 그 위에 포함되거나, 또는 상기 기술된 바와 같은 하드웨어 상에 포함된 명령어 세트에 의해 실행될 수 있다. 이어서, 상기 명령어는 하나 이상의 프로세서 (실제 또는 가상)에 의해 판독 및 실행됨에 따라 본원에 기술된 작동이 실행될 수 있다. 명령어는 예컨대, 제한하는 것은 아니지만, 소스 코드, 컴파일된 코드, 해석된 코드, 실행가능한 코드, 정적 코드, 동적 코드 등과 같은 임의의 적한한 형태일 수 있다. 상기 컴퓨터 판독가능한 매체는 예컨대, 제한하는 것은 아니지만, 읽기 전용 메모리 (ROM); 랜덤 액세스 메모리 (RAM); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 등과 같은, 하나 이상의 컴퓨터에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하기 위한 임의의 유형의 비-일시적 매체를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 명령어를 포함하는 유형의 기계-판독가능한 비-일시적 저장 매체는 논의된 디스플레이 실시양태와 함께 조합하여 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 유형의 기계-판독가능한 비-일시적 저장 매체는 추가로 하나 이상의 프로세서와 함께 조합하여 사용될 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 디스플레이를 제어하기 위한 예시적인 시스템 (예컨대, 드라이버 회로)을 보여주는 것이다. 도 4에서, 디스플레이 (200)는 프로세서 (430) 및 메모리 (420)를 갖는 컨트롤러 (440)에 의해 제어된다. 다른 제어 메커니즘 및/또는 장치는 논의된 원리에서 벗어나지 않으면서, 컨트롤러 (440)에 포함될 수 있다. 컨트롤러 (440)는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 정의할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 (440)는 명령어 (예컨대, 펌웨어)로 프로그래밍된 프로세서를 정의할 수 있다. 프로세서 (430)는 실제 프로세서 또는 가상 프로세서일 수 있다. 유사하게, 메모리 (420)는 실제 메모리 (즉, 하드웨어) 또는 가상 메모리 (즉, 소프트웨어) 일 수 있다.
메모리 (420)는 디스플레이 (200)를 구동하기 위해 프로세서 (430)에 의해 실행되는 명령어를 저장할 수 있다. 예시적인 명령어 세트는 도 5와 관련하여 하기에서 논의된다. 명령어는 디스플레이 (200)를 작동하도록 구성될 수 있다. 한 실시양태에서, 명령어는 전원 (450)을 통해 디스플레이 (200)와 연관된 바이어싱 전극을 포함할 수 있다. 바이어스될 때, 전극은 전방 투명한 시트의 내부 표면에서 복수의 돌출부의 표면에 근접한 구역을 향해 또는 그로부터 멀리 전기영동 입자를 이동시켜 전방 투명한 시트의 내부 표면에서 수신된 광을 흡수 또는 반사할 수 있다. 전극을 적절하게 바이어싱함으로써, 입사광을 실질적으로 또는 선택적으로 흡수 또는 반사하기 위해, 입자 (예컨대, 도 2에서 입자 (232))는 전방 투명한 시트의 내부 표면에서 복수의 돌출부의 표면에 근접하게 소멸파 구역 내로 또는 그 근처로 이동될 수 있다. 입사광 흡수는 어둡거나 유색인 상태를 생성한다. 전극을 적절하게 바이어싱함으로써, 입사광을 반사 또는 흡수하기 위해, 입자 (예컨대, 도 2에서 입자 (232))는 전방 투명한 시트의 내부 표면에서 복수의 돌출부의 표면으로부터 멀리 및 소멸파 구역 밖으로 이동될 수 있다. 입사광 반사는 편광 상태를 생성한다.
도 5는 내부 전반사 이미지 디스플레이에서 본 개시내용의 실시양태를 실행하기 위한 흐름도이다. 도 5의 흐름도는 소프트웨어에서 이미지 드라이버에서 알고리즘으로서 실행될 수 있다. 이미지 드라이버는 도 4와 관련하여 기술된 프로세서 회로와 통신하는 메모리 회로를 포함할 수 있다. 흐름도 단계 또한 전적으로 소프트웨어에서 예컨대, 예를 들어, 하나 이상의 가상 프로세서에서 실행될 수 있다.
도 5의 흐름도는 높은 수준의 알고리즘을 기술한다. 예시적인 알고리즘의 코딩 및 그의 세부사항은 당업자의 기술 범위 내에 있을 것이다. 도 5의 프로세스는 단계 (502)에 제시된 바와 같이, 디스플레이하고자 하는 이미지의 다음 (또는 후속) 프레임의 하나 이상의 속성을 확인함으로써 시작된다. 속성은 프레임 속성, 몇 가지만 열거하면, 예컨대, 휘도, 색역학 및 프레임율을 포함할 수 있다. 속성 은 또한 외부 속성, 예컨대, 디스플레이 주위의 주변 조건을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 주변 조명을 검출하여 그에 따라 픽셀 휘도를 조정하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다 (또는 그와 통신할 수 있다). 속성은 또한 사용자-정의된 속성, 예컨대, 휘도 또는 디스플레이 틴트를 포함할 수 있다.
단계 (504)에서, 이미지 드라이버는 하나 이상의 반복 셀로부터 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 논리적 픽셀을 형성한다. 서브-픽셀은 원하는 광학 디스플레이 조건을 제공하기 위해 논리적으로 선택된다. 이를 위해, 드라이버는 인접하게 배치되는 서브-픽셀 그룹 (즉, 동일한 행 또는 동일한 열에 속하는 서브-픽셀)을 선택할 수 있거나, 또는 드라이버는 비인접하게 배치되는 서브-픽셀 그룹 (즉, 다른 행 및/또는 다른 열에 속하는 서브-픽셀)을 선택할 수 있다. 논의된 바와 같이, 서브-픽셀은 최적의 색상, 휘도 및 채도 조건을 제공하는 것에 기초하여 선택될 수 있다. 일단 서브-픽셀이 확인되고 나면, 어레이의 서브-픽셀은 그룹화되어 다수의 픽셀을 정의할 수 있다.
단계 (506)에서, 프레임을 디스플레이 하기 위해 TIR 디스플레이가 관여된다. 즉, 상부 및 하부 전극 (예를 들어, 도 2a 참조)은 바이어싱되어 매질 (230) 중 전기영동 입자의 이동이 이루어질 수 있다. 동적으로 선택된 서브-픽셀과 함께 조합된 전기영동 입자의 이동이 다음 프레임을 디스플레이하는 데 도움을 줄 것이다.
단계 (508)에서, 후속 프레임의 디스플레이 여부에 관하여 질의가 진행된다. 질의 응답이 예일 경우, 후속 프레임에 대해 도 5의 프로세스가 반복된다. 이러한 방식으로, 후속 반복 단위는 후속 프레임을 수용하는 서브-픽셀의 상이한 그룹화를 포함할 수 있다. 후속 반복 단위는 선행 반복 단위와 하나 이상의 서브-픽셀을 공유할 수 있거나, 또는 그렇지 않을 수 있다. 선택된 서브-픽셀은 어레이의 불연속 부분으로부터 및/또는 유사한 크기로 조정된 것이 아닌 서브-픽셀로부터의 것인 서브-픽셀의 그룹일 수 있다. 상이한 서브-픽셀을 동적으로 선택함으로써, 디스플레이 에너지 및 제조 비용은 보존하면서, 최적의 이미지를 디스플레이할 수 있다.
질의 응답이 아니오일 경우, 흐름도는 단계(510)으로 진행하고, 알고리즘은 종료된다. 도 5의 흐름도는 각 프레임에 대해, 또는 프레임 군에 대해 반복될 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 도 5의 프로세스는 초당 30회 반복되에 따라 이미지 디스플레이 1초당 30개의 프레임을 수용한다. 논의된 원리에서 벗어나지 않으면서, 반복 단위를 더 빠르게 또는 더 느리게 실행할 수 있다.
본원에 기술된 예시적인 디스플레이 실시양태에서, 이들은 사물 인터넷(Internet of Thing: IoT) 장치에서 사용될 수 있다. IoT 장치는 하나 이상의 IoT 허브 또는 클라이언트 장치와의 로컬 무선 또는 유선 통신 링크를 설정하기 위해 로컬 무선 또는 유선 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. IoT 장치는 로컬 무선 또는 유선 통신 링크를 사용하여 인터넷을 통해 IoT 서비스를 사용하는 보안 통신 채널을 추가로 포함할 수 있다. 본원에 기술된 디스플레이 장치 중 하나 이상의 것을 포함하는 IoT 장치는 센서를 추가로 포함할 수 있다. 센서는 온도, 습도, 광, 소리, 움직임, 진동, 근접, 가스 또는 열 센서 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 본원에 기술된 디스플레이 장치를 포함하는 IoT 장치는 예컨대, 냉장고, 냉동고, 텔레비전 (TV), 폐쇄 캡션 TV(close captioned TV; CCTV), 스테레오 시스템, 난방, 환기, 공기 조절 시스템 (HVAC) 시스템, 로봇 진공 청소기, 공기 청정기, 조명 시스템, 세탁기, 건조기, 오븐, 화재 경보기, 가정 보안 시스템, 수영장 설비, 제습기 또는 식기 세척기와 같은 가전 제품과 인터페이싱될 수 있다. 본원에 기술된 디스플레이 장치를 포함하는 IoT 장치는 예컨대, 심장 모니터링, 당뇨병 모니터링, 온도 모니터링, 바이오칩 응답기 또는 만보계와 같은 건강 모니터링 시스템과 인터페이싱될 수 있다. 본원에 기술된 디스플레이 장치를 포함하는 IoT 장치는 예컨대, 자동차, 오토바이, 자전거, 스쿠터, 해양 차량, 버스, 또는 비행기와 같은 운송 모니터링 시스템과 인터페이싱될 수 있다. IoT 장치는 터치 스크린을 포함할 수 있다. IoT 장치는 음성 인식 시스템을 추가로 포함할 수 있다.
본원에 기술된 예시적인 디스플레이 실시양태에서, 이들은 예컨대, 제한하는 것은 아니지만, 전자책 리더, 휴대용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 이동 전화기, 스마트 카드, 간판, 시계, 스마트 시계, 건강 추적기 (즉, 피트비트(Fitbit)™), 웨어러블, 군사 디스플레이 애플리케이션, 자동차 디스플레이, 자동차 번호판, 선반 라벨, 플래시 드라이브, 및 디스플레이를 포함하는 옥외 광고판 또는 옥외 표지판과 같은 IoT 및 비-IoT 애플리케이션에 사용될 수 있다. 자동차 디스플레이는 계기판, 주행 기록계, 속도계, 가스 게이지, 오디오 시스템 또는 후방 백업 카메라를 포함할 수 있다. 디스플레이는 배터리, 태양 전지, 풍력, 발전기, 전기 콘센트, AC 전원, DC 전원 또는 다른 수단 중 하나 이상의 것에 의해 전력을 공급받을 수 있다.
하기 예는 논의된 원리의 상이한 실시양태를 추가로 예시하기 위해 제공된다. 이들 예는 비-제한적인 것이다.
예 1은 제1 및 제2 표면을 갖는 투명한 전방 시트; 투명한 전방 시트의 제1 표면 상에 배치된 복수의 볼록형 돌출부; 각각의 컬러 필터가 반복 셀의 부분을 정의하는 것인, 투명한 전방 시트의 제2 표면 상에 배치된 복수의 컬러 필터 서브-픽셀; 볼록형 돌출부 상에 형성된 하나 이상의 전방 전극; 전방 전극과 갭을 형성하도록 배치된 하나 이상의 후방 전극; 갭에 배치된 복수의 전기영동 입자; 서브 픽셀의 어레이로부터 복수의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 하나 이상의 논리적 픽셀을 형성하도록 구성된 이미지 드라이버를 포함하는, 내부 전반사 ("TIR") 디스플레이에 관한 것이다.
예 2는 동적으로 선택된 서브-픽셀 중 적어도 2개가 동일한 열 또는 동일한 행에서 서로 인접해 있지 않는 것인, 예 1의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 3은 논리적 픽셀의 동적으로 선택된 서브-픽셀이 동일한 열 또는 동일한 행에서 서로 인접해 있는 것인, 예 1의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 4는 서브-픽셀 반복 셀이 프레임 속성, 주변 조건 또는 사용자-선택된 속성 중 적어도 하나에 대한 반응으로 선택되는 것인, 예 1의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 5는 반복 셀 중 적어도 2개가 상이한 서브-픽셀의 크기를 갖는 것인, 예 1의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 6은 2개의 인접 서브-픽셀 사이에 배치된 마스크를 추가로 포함하는, 예 1의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 7은 이미지 드라이버가 하나 이상의 반복 셀로부터 제1 복수의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 이미지의 제1 프레임의 제1 논리적 픽셀을 형성하고, 하나 이상의 반복 셀로부터 제2 복수의 서브-픽셀을 선택하여 제2 논리적 픽셀을 형성함으로써 이미지의 제2 프레임을 디스플레이하도록 구성된 것인, 예 1의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 8은 제1 논리적 픽셀 및 제2 논리적 픽셀이 적어도 하나의 서브-픽셀을 공유하는 것인, 예 7의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 9는 제1 논리적 픽셀 및 제2 논리적 픽셀이 서브-픽셀을 공유하지 않는 것인, 예 7의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 10은 디스플레이가 서브-픽셀 렌더링을 이용하여 구동되는 것인, 예 1의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 11은 서브-픽셀 어레이로서, 서브-픽셀 어레이 중의 각 서브-픽셀은 하나 이상의 볼록형 돌출부 상에 배치된 상부 전극, 이 사이에 갭을 형성하도록 상부 전극으로부터 분리되어 있는 하부 전극, 갭 중에 배치된 복수의 전기영동 입자, 및 컬러 필터를 추가로 포함하는 것인 서브-픽셀 어레이; 프로세싱 회로; 프로세싱 회로와 통신하는 메모리 회로로서, 메모리 회로는 프로세싱 회로가 서브-픽셀 어레이로부터 복수의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 논리적 픽셀을 형성하도록 지시하는 명령어를 추가로 포함하는 것인 메모리 회로를 포함하는 내부 전반사 (TIR) 디스플레이로서; 여기서, 논리적 픽셀의 서브-픽셀은 서브-픽셀의 불연속 군으로부터 선택되는 것인, 내부 전반사 (TIR) 디스플레이에 관한 것이다.
예 12는 메모리 회로가, 프로세싱 회로가 하나 이상의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 주변 조건의 함수로서 논리적 픽셀을 형성하도록 지시하는 명령어를 추가로 포함하는 것인, 예 11의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 13은 메모리 회로가, 프로세싱 회로가 하나 이상의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 다음 프레임 속성의 함수로서 논리적 픽셀을 형성하도록 지시하는 명령어를 추가로 포함하는 것인, 예 11의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 14는 메모리 회로가, 프로세싱 회로가 하나 이상의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 다음 프레임 속성의 함수로서 논리적 픽셀을 형성하도록 지시하는 명령어를 추가로 포함하는 것인, 예 11의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 15는 메모리 회로가, 프로세싱 회로가 서브 픽셀의 어레이로부터 제1 복수의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 이미지의 프레임의 제1 논리적 픽셀을 형성하고, 제2 복수의 서브-픽셀을 선택하여 제2 논리적 픽셀을 형성함으로써 이미지의 제2 프레임을 디스플레이하도록 지시하는 명령어를 추가로 포함하는 것인, 예 11의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 16은 논리적 픽셀 중 서브-픽셀이 실질적으로 동일한 크기를 갖는 것인, 예 11의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 17은 논리적 픽셀 중 적어도 2개가 상이한 서브-픽셀의 크기를 갖는 것인, 예 11의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 18은 2개의 인접 서브-픽셀 사이에 배치된 마스크를 추가로 포함하는, 예 11의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 19는 디스플레이가 서브-픽셀 렌더링을 이용하여 구동되는 것인, 예 11의 TIR 디스플레이에 관한 것이다.
예 20은 디스플레이하고자 하는 제1 프레임에 대한 하나 이상의 디스플레이 속성을 확인하는 단계; 서브-픽셀 어레이로부터 제1 복수의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 제1 논리적 픽셀을 형성하는 단계; 및 제1 전극에서 제2 전극으로 복수의 전기영동 입자를 구동하여 제1 프레임의 논리적 픽셀을 디스플레이하는 단계를 포함하고; 여기서, 제1 논리적 픽셀의 제1 복수의 서브-픽셀은 서브-픽셀의 불연속 군으로부터 선택되는 것인, 내부 전반사 (TIR) 디스플레이에서 복수의 프레임을 갖는 이미지를 디스플레이하기 위한 명령어를 포함하는, 적어도 하나의 비-일시적 기계-판독가능한 매체에 관한 것이다.
예 21은 디스플레이하고자 하는 제2 프레임에 대한 하나 이상의 디스플레이 속성을 확인하는 단계; 서브-픽셀 어레이로부터 제2 복수의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 제2 논리적 픽셀을 형성하는 단계; 및 제1 전극과 제2 전극 사이의 복수의 전기영동 입자를 구동하여 제1 프레임의 제2 논리적 픽셀을 디스플레이하는 단계를 추가로 포함하는, 예 20의 매체에 관한 것이다.
예 22는 제1 논리적 픽셀 및 제2 논리적 픽셀이 적어도 하나의 서브-픽셀을 공유하는 것인, 예 21의 매체에 관한 것이다.
예 23은 제1 논리적 픽셀 및 제2 논리적 픽셀이 상이한 서브-픽셀을 포함하는 것인, 예 21의 매체에 관한 것이다.
예 24는 제1 논리적 픽셀이 서브-픽셀 어레이 전반에 걸쳐 실질적으로 복제되어 제1 프레임의 픽셀을 디스플레이하는 것인, 예 20의 매체에 관한 것이다.
예 25는 제1 논리적 픽셀 중의 서브-픽셀이 실질적으로 동일한 크기를 갖는 것인, 예 20의 매체에 관한 것이다.
예 26은 제1 논리적 픽셀 중 적어도 2개가 상이한 서브-픽셀의 크기를 갖는 것인, 예 20의 매체에 관한 것이다.
본 개시내용의 원리가 본원에 제시된 예시적인 실시양태와 관련하여 예시되었지만, 본 개시내용의 원리는 이에 제한되지 않고, 그의 임의의 수정, 변형 또는 치환을 포함한다.

Claims (26)

  1. 제1 및 제2 표면을 갖는 투명한 전방 시트(transparent front sheet);
    투명한 전방 시트의 제1 표면 상에 배치된 복수의 볼록형 돌출부(convex-protrusion);
    각각의 컬러 필터가 반복 셀(repeat cell)의 부분을 정의하는 것인, 투명한 전방 시트의 제2 표면 상에 배치된 복수의 컬러 필터 서브-픽셀(sub-pixel);
    볼록형 돌출부 상에 형성된 하나 이상의 전방 전극;
    전방 전극과 갭(gap)을 형성하도록 배치된 하나 이상의 후방 전극;
    갭에 배치된 복수의 전기영동 입자;
    서브-픽셀의 어레이(array)로부터 복수의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 하나 이상의 논리적 픽셀을 형성하도록 구성된 이미지 드라이버(image driver)를 포함하는, 내부 전반사 ("TIR") 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 동적으로 선택된 서브-픽셀 중 적어도 2개가 동일한 열(column) 또는 동일한 행(row)에서 서로 인접해 있지 않는 것인 TIR 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서, 논리적 픽셀의 동적으로 선택된 서브-픽셀이 동일한 열 또는 동일한 행에서 서로 인접해 있는 것인 TIR 디스플레이.
  4. 제1항에 있어서, 반복 셀 중 서브-픽셀이 프레임 속성, 주변 조건 또는 사용자-선택된 속성 중 적어도 하나에 대한 반응으로 선택되는 것인 TIR 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서, 반복 셀 중 적어도 2개가 상이한 서브-픽셀의 크기를 갖는 것인 TIR 디스플레이.
  6. 제1항에 있어서, 2개의 인접 서브-픽셀 사이에 배치된 마스크(mask)를 추가로 포함하는 TIR 디스플레이.
  7. 제1항에 있어서, 이미지 드라이버가 하나 이상의 반복 셀로부터 제1 복수의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 이미지의 제1 프레임의 제1 논리적 픽셀을 형성하고, 하나 이상의 반복 셀로부터 제2 복수의 서브-픽셀을 선택하여 제2 논리적 픽셀을 형성함으로써 이미지의 제2 프레임을 디스플레이하도록 구성된 것인 TIR 디스플레이.
  8. 제7항에 있어서, 제1 논리적 픽셀 및 제2 논리적 픽셀이 적어도 하나의 서브-픽셀을 공유하는 것인 TIR 디스플레이.
  9. 제7항에 있어서, 제1 논리적 픽셀 및 제2 논리적 픽셀이 서브-픽셀을 공유하지 않는 것인 TIR 디스플레이.
  10. 제1항에 있어서, 디스플레이가 서브-픽셀 렌더링(sub-pixel rendering)을 이용하여 구동되는 것인 TIR 디스플레이.
  11. 서브-픽셀 어레이로서, 서브-픽셀 어레이 중의 각 서브-픽셀은 하나 이상의 볼록형 돌출부 상에 배치된 상부 전극, 이 사이에 갭을 형성하도록 상부 전극으로부터 분리되어 있는 하부 전극, 갭 중에 배치된 복수의 전기영동 입자, 및 컬러 필터를 추가로 포함하는 것인 서브-픽셀 어레이;
    프로세싱 회로(processing circuitry);
    프로세싱 회로와 통신하는 메모리 회로로서, 메모리 회로는 프로세싱 회로가 서브-픽셀 어레이로부터 복수의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 논리적 픽셀을 형성하도록 지시하는 명령어를 추가로 포함하는 것인 메모리 회로를 포함하는 내부 전반사 (TIR) 디스플레이로서;
    여기서, 논리적 픽셀의 서브-픽셀은 서브-픽셀의 불연속 군으로부터 선택되는 것인, 내부 전반사 (TIR) 디스플레이.
  12. 제11항에 있어서, 메모리 메모리 회로가, 프로세싱 회로가 하나 이상의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 주변 조건의 함수로서 논리적 픽셀을 형성하도록 지시하는 명령어를 추가로 포함하는 것인 TIR 디스플레이.
  13. 제11항에 있어서, 메모리 회로가, 프로세싱 회로가 하나 이상의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 다음 프레임 속성의 함수로서 논리적 픽셀을 형성하도록 지시하는 명령어를 추가로 포함하는 것인 TIR 디스플레이.
  14. 제11항에 있어서, 메모리 회로가, 프로세싱 회로가 하나 이상의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 다가오는 프레임 속성(upcoming frame attribute)의 함수로서 논리적 픽셀을 형성하도록 지시하는 명령어를 추가로 포함하는 것인 TIR 디스플레이.
  15. 제11항에 있어서, 메모리 회로가, 프로세싱 회로가 서브 픽셀의 어레이로부터 제1 복수의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 이미지의 프레임의 제1 논리적 픽셀을 형성하고, 제2 복수의 서브-픽셀을 선택하여 제2 논리적 픽셀을 형성함으로써 이미지의 제2 프레임을 디스플레이하도록 지시하는 명령어를 추가로 포함하는 것인 TIR 디스플레이.
  16. 제11항에 있어서, 논리적 픽셀 중 서브-픽셀이 실질적으로 동일한 크기를 갖는 것인 TIR 디스플레이.
  17. 제11항에 있어서, 논리적 픽셀 중 적어도 2개의 서브-픽셀이 상이한 크기를 갖는 것인 TIR 디스플레이.
  18. 제11항에 있어서, 2개의 인접 서브-픽셀 사이에 배치된 마스크를 추가로 포함하는 TIR 디스플레이.
  19. 제11항에 있어서, 디스플레이가 서브-픽셀 렌더링을 이용하여 구동되는 것인 TIR 디스플레이.
  20. 디스플레이하고자 하는 제1 프레임에 대한 하나 이상의 디스플레이 속성을 확인하는 단계;
    서브-픽셀 어레이로부터 제1 복수의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 제1 논리적 픽셀을 형성하는 단계; 및
    제1 전극에서 제2 전극으로 복수의 전기영동 입자를 구동하여 제1 프레임의 논리적 픽셀을 디스플레이하는 단계를 포함하고;
    여기서, 제1 논리적 픽셀의 제1 복수의 서브-픽셀은 서브-픽셀의 불연속 군으로부터 선택되는 것인, 내부 전반사 (TIR) 디스플레이에서 복수의 프레임을 갖는 이미지를 디스플레이하기 위한 명령어를 포함하는, 적어도 하나의 비-일시적 기계-판독가능한 매체(non-transitory machine-readable medium).
  21. 제20항에 있어서,
    디스플레이하고자 하는 제2 프레임에 대한 하나 이상의 디스플레이 속성을 확인하는 단계;
    서브-픽셀 어레이로부터 제2 복수의 서브-픽셀을 동적으로 선택하여 제2 논리적 픽셀을 형성하는 단계; 및
    제1 전극과 제2 전극 사이의 복수의 전기영동 입자를 구동하여 제1 프레임의 제2 논리적 픽셀을 디스플레이하는 단계를 추가로 포함하는 매체.
  22. 제21항에 있어서, 제1 논리적 픽셀 및 제2 논리적 픽셀이 적어도 하나의 서브-픽셀을 공유하는 것인 매체.
  23. 제21항에 있어서, 제1 논리적 픽셀 및 제2 논리적 픽셀이 상이한 서브-픽셀을 포함하는 것인 매체.
  24. 제20항에 있어서, 제1 논리적 픽셀이 서브-픽셀 어레이 전반에 걸쳐 실질적으로 복제되어 제1 프레임의 픽셀을 디스플레이하는 것인 매체.
  25. 제20항에 있어서, 제1 논리적 픽셀 중의 서브-픽셀이 실질적으로 동일한 크기를 갖는 것인 매체.
  26. 제20항에 있어서, 제1 논리적 픽셀 중 적어도 2개의 서브-픽셀이 상이한 크기를 갖는 것인 매체.
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