KR20230142801A - 다양한 불투명도의 영역들을 갖는 스위칭가능한 광 변조기 - Google Patents
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Abstract
필름들일 수도 있는 스위칭가능한 광 변조기들은 전기영동 매체들과 같은 전기광학 매체들로 충전되는 챔버들을 포함하며, 여기서, 일부 챔버들은 상이한 체적의 전기광학 매체들을 가져서, 전기광학 매체들이 "개방" 상태와 "폐쇄" 상태 사이에서 스위칭될 때, 더 큰 체적의 챔버들을 갖는 광 변조기의 일부 영역들은, 더 작은 체적들을 가진 챔버들을 갖는 영역들보다 광학 밀도에서의 더 큰 변화를 겪는다. 그러한 스위칭가능한 광 변조기들은, 오직 뷰잉 영역의 일부만이 어두워지는 것이 바람직한 윈드실드들, 안경들, 윈도우들, 렌즈들, 또는 바이저들로의 통합을 위해 유용하다. 설계가 오직 2개의 (통상적으로, 광 투과성) 전극들만을 요구하기 때문에, 개별적으로 작동가능한 픽셀 전극들에 비해, 동작이 단순화되고 비용들이 감소된다.
Description
관련 출원들
본 출원은 2021년 3월 15일자로 출원된 미국 가특허출원 제63/161,432호를 우선권 주장한다. 본 명세서에서 개시된 모든 특허들 및 공개들은 전부 참조에 의해 통합된다.
발명의 기술분야
본 발명은 스위칭가능한 광 변조 디바이스들, 즉, 통과하는 광 또는 다른 전자기 방사선의 양을 변조하도록 설계된 가변 투과 필름 디바이스들에 관한 것이다. 전기변색 디바이스들, 부유 입자 디스플레이 (suspended particle display; SPD) 디바이스들 및 전기영동 디바이스들과 같은 수개의 상이한 타입들의 전자-작동가능 광 변조 디바이스들은 상업적으로 이용가능하고, 에너지 소비, 콘트라스트 비, 및 투명한, 즉, "개방" 상태의 명료성과 같은 다양한 비용들 및 이점들을 갖는다. [편의상, 용어 "광" 이 일반적으로 본 명세서에서 사용될 것이지만, 이 용어는 넓은 의미에서 가시 파장 및 비가시 파장 양자 모두에서의 전자기 방사선을 포함하는 것으로 이해되어야 함. 예를 들어, 하기에서 언급되는 바와 같이, 본 발명은 온도를 제어하기 위해 또는 외부 적외선 방사선에 대한 노출을 차단하기 위해 적외선 방사선을 변조할 수 있는 표면들을 제공하기 위해 기판들에 적용될 수도 있음.]
더 구체적으로, 본 발명은 입자 기반 전기영동 매체들과 같은 전기광학 재료들을 사용하여 오직 뷰잉 (viewing) 매체의 일부에만 걸쳐 광 변조를 제어하는 스위칭가능한 광 변조 디바이스들에 관련된다. 그러한 디바이스들은, 인커밍 광을 차단하기 위해 또는 이미지를 프로젝션하기 위한 어두운 배경을 제공하기 위해 뷰잉 평면의 오직 특정 미리결정된 영역에서만 광 투과율을 감소시키도록 소망되는 경우에 유리할 수도 있다. 본 발명의 다양한 실시형태들에 통합될 수도 있는 전기영동 매체들의 예들은, 예를 들어, 미국 특허 제10,809,590호 및 제10,983,410호에 기술된 전기영동 매체들을 포함하며, 그 양자 모두의 내용들은 전부 본 명세서에서 참조에 의해 통합된다.
본 발명의 실시형태들은, 2개의 평행한 병치된 기판들의 표면들 사이에 배치된 전기광학 유체 층을 갖는 스위칭가능한 광 변조기 디바이스를 제공한다. 기판들의 대향 표면들은 실시형태들의 뷰잉면들을 형성한다. 전기광학 유체 층에 의한 실시형태들의 (뷰잉면들의) 뷰잉 영역의 커버리지는 균일하지 않아서, 유체 층에서의 단계적 변화(step change)들에 따라 상이한 영역들에 대한 상이한 레벨들의 광 조절을 초래한다. 일 실시형태에서, 상이한 영역들 사이의 유체 층에서의 단계적 변화들은 엠보싱된 (또는 몰딩된) 투명 폴리머 구조체의 체적에서의 단계적 변화들에 의해 달성된다. 엠보싱된 고체 폴리머 구조체는 뷰잉 영역에 임베딩되고, 또한, 디바이스의 유체 층을, 캐비티들에 대응하는 별개의 체적들의 단일층으로 분할하는 벽 피처 (wall feature) 를 통합한다. 이들 캐비티들 내에서, 엠보싱된 폴리머 구조체는, 고체 투명 폴리머에 의해 점유되는 체적의 퍼센티지, 및 연관하여, 유체의 체적의 퍼센티지를 변경함으로써 인접한 영역 또는 캐비티에 대한 유체 층에서의 단계적 변화를 달성한다. 다른 실시형태에서, 캐비티들의 체적들은, 일부 캐비티들이 캐비티들 사이의 얇은 분리 영역들 (즉, 벽들) 만을 포함하도록 캐비티들의 개방 폭을 감소시킴으로써 변경될 수 있으며, 여기서, 다른 영역들에서, 캐비티들은 훨씬 더 두꺼운 분리들을 갖는다.
캐비티의 체적은 그 벽 구조체의 내부 표면 및 그 병치된 기판들의 내부 표면들에 의해 정의된다. 2개의 극단적인 또는 제한적인 영역들이 있으며, 하나는 캐비티의 체적이 유체만으로 (100% 유체로) 충전되는 것이고, 다른 하나는 캐비티의 체적이 고체 폴리머만으로 (0% 유체로) 충전되는 것이다. 후자의 영역에서, 광 변조기는, 그 영역이 중앙 뷰잉 영역에 있을 수도 있더라도 광 투과율을 조절할 수 없다. 하지만, 동작의 편의성 및 단순성을 위해, 이들 상이한 캐비티들 모두는 오직 2개의 기판들로부터 어셈블리될 수도 있고, 최종 디스플레이는 오직, 바람직하게는 인듐-주석-산화물 (ITO) 과 같은 광 투과성 재료로부터 구성된 상부 및 하부 전극 층을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 대부분의 캐비티들은 2개의 극단들의 중간일 것이다. 이에 따라, 일부 캐비티들은 체적 X 를 가질 수도 있고, 일부 캐비티들은 2X 와 3X 사이의 체적을 가지며, 일부 다른 캐비티들은 적어도 3X 의 체적을 가질 것이다. X 는 대략 1 nL 일 수도 있지만, 또한, 1 과 10 nL 사이와 같이 더 클 수도 있고, 0.1 과 1 nL 사이와 같이 더 작을 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 뷰잉 영역에서의 캐비티들은 0 체적% 의 유체를 갖지 않을 것이다. 실시형태들에서, 각각 유체를 함유하는 적어도 2개 이상의 인접한 캐비티들 사이의 유체 층의 퍼센티지 체적, 단계적 변화는 적어도 1%, 더 바람직하게는 적어도 1.5%, 가장 바람직하게는 적어도 1.75% 이고, 각각 유체를 함유하는 적어도 2개 이상의 이웃한 캐비티들 사이의 유체 층의 퍼센티지 체적, 단계적 변화는 적어도 10%, 더 바람직하게는 적어도 15%, 가장 바람직하게는 적어도 17.5% 이다. 의심의 회피를 위해, 이웃한 캐비티들은 광 변조기의 뷰잉 영역에서의 임의의 2개의 캐비티들을 지칭하고, 이웃한 영역들은 임의의 2개의 영역들을 지칭하며, 여기서, 각각의 영역은, 유체의 동일한 퍼센티지 체적을 각각 갖지만 2개의 영역들에 대한 퍼센티지 값이 상이한 다중의 캐비티들을 포함한다.
실시형태들에서, 유체 층의 퍼센티지 체적, 단계적 변화는 캐비티에 대해, 및 더 나아가, (동일한 퍼센티지 체적의 유체를 갖는 캐비티들을 갖는) 영역에 대해, 선택가능한 광 투과율의 범위에서의 단계적 변화와 일치한다. 이전과 같이, 2개의 극단적인 또는 제한적인 경우들이 있으며, 하나는 캐비티의 체적이 오직 유체만으로 (100% 유체로) 충전되는 것이고, 이 경우에 스위칭가능한 (즉, 선택가능한) 광 투과율의 실시형태의 범위는 광 변조기가 임의의 캐비티에 대해 달성할 수 있는 가장 낮은 최소 투과율 값으로부터 가장 낮은 최대 투과율 값까지이다. 다른 극단에서, 유체에 대한 0% 체적에서의 또는 그에 가까운 캐비티는 변조기의 최대 투과율 값을 가질 것이지만, 그 최대치로부터 눈에 의해 구별할 수 없는 최소 투과율 값을 갖는 무시할 수 있는 스위칭 범위를 가질 것이다.
실시형태들에서, 광 상태들은 선택가능하며, 제 1 광 상태는 캐비티의 최대 광 투과율에 대응하고, 제 2 광 상태는 그 최소 투과율에 대응한다. 디바이스들은, 제 1 및 제 2 광 상태들의 각각에 대한 광 투과율 값에서의 차이들을 갖는, 캐비티들에 의해 그리고 확장 영역들에 의해 특징지어진다. 동일한 광 상태에서 동작되는, 각각 유체를 함유하는 적어도 2개 이상의 인접한 캐비티들은 적어도 1%, 더 바람직하게는 적어도 1.5%, 가장 바람직하게는 적어도 1.75% 의 광 투과율 값의 차이를 가지며, 각각 유체를 함유하는 적어도 2개 이상의 이웃한 캐비티들 사이의 차이는 적어도 10%, 더 바람직하게는 적어도 15%, 가장 바람직하게는 적어도 17.5% 이다.
일부 실시형태들에서, 동일한 유체는 캐비티들의 적어도 66% 를 충전하고 (그러나 동일한 퍼센티지 체적을 갖지는 않음), 더 바람직하게는 동일한 유체는 유체를 갖는 캐비티들의 100% 를 충전한다. 일부 실시형태들에서, 유체는, 유체 층을 사이에 두고, 하부 기판 상에 이전에 형성된 (및 하부 기판에 접합된) 엠보싱된 폴리머 구조체를 상부 기판에 적용하는 라미네이팅 단계에서 캐비티들을 충전한다. 바람직하게는, 라미네이팅 단계는 기판들이 롤러들 사이에서 수직으로 이동하도록 배향된 NIP 롤러들의 쌍을 사용하며, 유체는 NIP 포인트 위의 기판들 사이의 레이크 (lake) 에 유지되고, 기판들이 NIP 포인트를 통과할 때 엠보싱된 폴리머에서의 캐비티들 내로 롤러에 의해 충전되고 라미네이팅된다. 기판들의 평행면들 사이의 직교 거리는, 기판들이 NIP 포인트를 통과할 때 폴리머 벽 구조체들에 의해 결정된다. 바람직하게는, 폴리머 벽 구조체들의 상부들은, 라미네이팅 이후에 또는 라미네이팅과 동시에 UV 광 (또는 다른 방사선) 경화 스테이지에서 상부 기판에 접합된다.
일 양태에서, 스위칭가능한 광 변조기가 본 명세서에서 설명되며, 그 스위칭가능한 광 변조기는, 제 1 광 투과성 기판, 복수의 피처들을 포함하는 제 2 광 투과성 기판으로서, 피처들은 제 1 광 투과성 기판에 실질적으로 평행하고, 피처들 중 적어도 일부는 피처들과 제 1 광 투과성 기판 사이의 상이한 직교 거리들을 갖는, 상기 제 2 광 투과성 기판, 제 1 광 투과성 기판과 제 2 광 투과성 기판 사이에 배치되어 복수의 챔버들을 생성하는 복수의 벽들, 복수의 챔버들 내에 배치된 전기광학 매체, 제 1 광 투과성 기판에 커플링된 제 1 전극, 및 제 2 광 투과성 기판에 커플링된 제 2 전극을 포함하고, 여기서, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 구동 전압의 인가는 전기광학 매체로 하여금 제 1 광 흡수 상태와 제 2 광 투과 상태 사이에서 스위칭하게 한다. 일부 실시형태들에서, 전기광학 매체는 비극성 용매에 분산된 하전된 안료 입자들을 포함하고, 전기광학 매체는 분산된 입자 상태와 어셈블리된 입자 상태 사이에서 이동함으로써 제 1 광 흡수 상태와 제 2 광 투과 상태 사이에서 스위칭한다. 일부 실시형태들에서, 전기광학 매체는 쌍안정적이다. 일부 실시형태들에서, 제 1 광 투과성 기판 또는 제 2 광 투과성 기판은 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 비닐벤젠, 비닐에테르, 또는 다관능성 에폭시드를 포함하는 폴리머들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 제 2 광 투과성 기판의 적어도 일부는 제 1 광 투과성 기판과 접촉한다. 일부 실시형태들에서, 제 1 광 투과성 기판과 제 2 광 투과성 기판의 피처들 중 적어도 일부 사이의 직교 거리는 적어도 60 ㎛ 이상이다. 일부 실시형태들에서, 제 1 광 투과성 기판과 제 2 광 투과성 기판의 피처들 중 적어도 일부 사이의 직교 거리는 60 ㎛ 미만이다. 그러한 스위칭가능한 광 변조기들은 윈드실드, 윈도우, 안경, 구글, 또는 바이저에 통합될 수 있다. 그러한 스위칭가능한 광 변조기들은, 투명 기판, 스위칭가능한 광 변조기, 및 스위칭가능한 광 변조기 상에 정보를 프로젝션하도록 구성된 프로젝터를 포함하는 정보 디스플레이 시스템에 통합될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 프로젝터는 근안 (near-to-eye) 프로젝터이다.
다른 양태에서, 스위칭가능한 광 변조기가 본 명세서에서 설명되며, 그 스위칭가능한 광 변조기는, 제 1 광 투과성 기판, 복수의 웰(well)들을 포함하는 제 2 광 투과성 기판으로서, 웰들은 벽들 및 바닥을 가지며 제 1 광 투과성 기판에 커플링될 때 복수의 챔버들을 생성하고, 웰들은 개방 폭 (open width) 을 가지며 웰들 중 적어도 일부는 다른 웰들의 폭보다 절반 미만인 개방 폭을 갖는, 상기 제 2 광 투과성 기판, 복수의 챔버들 내에 배치된 전기광학 매체, 제 1 광 투과성 기판에 커플링된 제 1 전극, 및 제 2 광 투과성 기판에 커플링된 제 2 전극을 포함하고, 여기서, 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 구동 전압의 인가는 전기광학 매체로 하여금 제 1 광 흡수 상태와 제 2 광 투과 상태 사이에서 스위칭하게 한다. 일부 실시형태들에서, 전기광학 매체는 비극성 용매에 분산된 하전된 안료 입자들을 포함하고, 전기광학 매체는 분산된 입자 상태와 어셈블리된 입자 상태 사이에서 이동함으로써 제 1 광 흡수 상태와 제 2 광 투과 상태 사이에서 스위칭한다. 일부 실시형태들에서, 전기광학 매체는 쌍안정적이다. 일부 실시형태들에서, 제 1 광 투과성 기판 또는 제 2 광 투과성 기판은 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 비닐벤젠, 비닐에테르, 또는 다관능성 에폭시드를 포함하는 폴리머들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 제 2 광 투과성 기판의 적어도 일부는 제 1 광 투과성 기판과 접촉한다. 일부 실시형태들에서, 웰들 중 적어도 일부의 개방 폭은 150 ㎛ 이상이다. 일부 실시형태들에서, 웰들 중 적어도 일부의 개방 폭은 150 ㎛ 미만이다. 그러한 스위칭가능한 광 변조기들은 윈드실드, 윈도우, 안경, 구글, 또는 바이저에 통합될 수 있다. 그러한 스위칭가능한 광 변조기들은, 투명 기판, 스위칭가능한 광 변조기, 및 스위칭가능한 광 변조기 상에 정보를 프로젝션하도록 구성된 프로젝터를 포함하는 정보 디스플레이 시스템에 통합될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 프로젝터는 근안 프로젝터이다.
본 발명의 이들 및 다른 양태들은 다음의 설명의 관점에서 명백할 것이다.
도 1a 및 도 1b 는 뷰잉 렌즈들의 내부 평면 상에 직접 정보를 디스플레이하기 위한 단초점(short-throw)/근안 프로젝터들을 포함하는 예시적인 증강 현실 안경의 전방 (외부) 및 후방 (내부) 뷰들을 도시한다.
도 2a 및 도 2b 는 윈드스크린의 내부 평면 상에 직접 정보를 디스플레이하기 위한 단초점 프로젝터들을 포함하는 예시적인 비히클 윈드스크린 (이 예에서는, 여객기) 의 외부 및 내부 뷰들을 도시한다.
도 3 은 증강 현실 안경용 렌즈의 형상에서의 좌측 광 변조 필름 (10) 및 우측 변조 필름 (20) 을 갖는 증강 현실 안경 실시형태 (101) 를 도시한다.
도 4a 는 스위칭가능한 광 변조기 실시형태의 제 1 실시형태를 통한 원형 컷아웃 (cut-out) 또는 섹션의 확대도를 도시한다.
도 4b 는 도 4a 에서의 라인 AA 로부터 취한 단면, 및 상이한 심도들과 그에 따른 상이한 체적들을 갖는 상세화 챔버들을 도시한다.
도 5a 및 도 5b 는, 챔버들의 개방 폭이 상이한 체적들의 전기광학 매체들을 제공하도록 변경되는 광 변조 필름 실시형태의 제 2 실시형태를 통한 원형 컷아웃 또는 섹션의 확대도를 도시한다.
도 6a 및 도 6b 는 스위칭가능한 광 변조기들을 생성하기 위한 엠보싱 프로세스를 예시한다. 일부 실시형태들에서, 엠보싱된 구조체들은 열 경화되거나 광 경화된다.
도 7 은 상부 및 하부 투명 전극들을 갖는 스위칭가능한 광 변조기들을 어셈블리하기 위한 방법을 예시한다.
도 8a 및 도 8b 는 어두운 (도 8a) 및 밝은 (도 8b) 상태들에서의 개별 광 변조 캐비티들을 예시한다.
도면들은 제한을 위한 것이 아닌 오직 예로서, 본 개념들에 따른 하나 이상의 구현들을 도시한다.
도 2a 및 도 2b 는 윈드스크린의 내부 평면 상에 직접 정보를 디스플레이하기 위한 단초점 프로젝터들을 포함하는 예시적인 비히클 윈드스크린 (이 예에서는, 여객기) 의 외부 및 내부 뷰들을 도시한다.
도 3 은 증강 현실 안경용 렌즈의 형상에서의 좌측 광 변조 필름 (10) 및 우측 변조 필름 (20) 을 갖는 증강 현실 안경 실시형태 (101) 를 도시한다.
도 4a 는 스위칭가능한 광 변조기 실시형태의 제 1 실시형태를 통한 원형 컷아웃 (cut-out) 또는 섹션의 확대도를 도시한다.
도 4b 는 도 4a 에서의 라인 AA 로부터 취한 단면, 및 상이한 심도들과 그에 따른 상이한 체적들을 갖는 상세화 챔버들을 도시한다.
도 5a 및 도 5b 는, 챔버들의 개방 폭이 상이한 체적들의 전기광학 매체들을 제공하도록 변경되는 광 변조 필름 실시형태의 제 2 실시형태를 통한 원형 컷아웃 또는 섹션의 확대도를 도시한다.
도 6a 및 도 6b 는 스위칭가능한 광 변조기들을 생성하기 위한 엠보싱 프로세스를 예시한다. 일부 실시형태들에서, 엠보싱된 구조체들은 열 경화되거나 광 경화된다.
도 7 은 상부 및 하부 투명 전극들을 갖는 스위칭가능한 광 변조기들을 어셈블리하기 위한 방법을 예시한다.
도 8a 및 도 8b 는 어두운 (도 8a) 및 밝은 (도 8b) 상태들에서의 개별 광 변조 캐비티들을 예시한다.
도면들은 제한을 위한 것이 아닌 오직 예로서, 본 개념들에 따른 하나 이상의 구현들을 도시한다.
스위칭가능한 광 변조기들이 본 명세서에서 상술되며, 이들은 필름들일 수도 있지만, 또한, 윈도우, 윈드실드, 또는 안경과 같은 뷰잉 기판에 직접 통합될 수도 있다. 스위칭가능한 광 변조기들은 전기영동 매체들과 같은 전기광학 매체들로 충전되는 다수의 챔버들을 포함하며, 여기서, 일부 챔버들은 상이한 체적의 전기광학 매체들을 가져서, 광 변조기의 모든 전기광학 매체들이 "개방" 상태와 "폐쇄" 상태 사이에서 스위칭될 때, 광 변조기의 일부 영역들, 즉, 더 큰 체적의 챔버들을 갖는 영역들은 다른 영역들, 즉, 더 작은 체적들을 가진 챔버들을 갖는 영역들에 비해 광학 밀도에서의 더 큰 변화를 겪는다. 설계가 오직 2개의 (통상적으로, 광 투과성) 전극들만을 요구하기 때문에, 개별적으로 작동가능한 픽셀 전극들에 비해, 동작이 단순화되고 비용들이 감소된다. 본 명세서에서 설명된 광 변조기들은, 2개 이상의 광 상태들을 제공하기 위해 전기 신호들 및 스위치들에 응답하여 광 감쇠, 컬러, 경면 투과율 (specular transmittance), 또는 확산 반사 중 하나 이상을 변경한다. 바람직하게, 광 상태들은, 가시광에 투명한 하나의 극한 상태 (제 1 광 상태) 및 광을 강하게 감쇠시키는 다른 상태 (제 2 광 상태) 를 포함한다. 그러한 스위칭가능한 광 변조기들은, 오직 뷰잉 영역의 일부만이 어두워지는 것이 바람직한 윈드실드들, 안경들, 윈도우들, 렌즈들, 또는 바이저들로의 통합을 위해 유용하다.
본 명세서에서 설명된 디바이스들은 임의의 전기광학 매체와 함께 사용될 수도 있고, 이에 의해, 매체의 투과는 매체에 걸친 전기장 (즉, 구동 전압) 의 인가로 변경될 수 있다. 그러한 전기광학 매체들은 전기변색 매체들, 액정 매체들, 회전하는 부유 입자들 (SPD), 또는 전기영동 매체들을 포함할 수도 있고, 이에 의해, 하전된 입자들은 광학 상태를 변경하기 위해 특정 전극을 향해 또는 특정 전극으로부터 멀리 이동한다. 전기영동 매체들이 특히 선호되고, 디스플레이들에 통합될 경우, 결과적인 디스플레이들은 액정 디스플레이들과 같은 다른 전기광학 매체들과 비교할 때 양호한 밝기 및 콘트라스트, 넓은 시야각들, 상태 쌍안정성, 및 낮은 전력 소비의 속성들을 가질 수 있다.
용어들 "쌍안정" 및 "쌍안정성" 은 적어도 하나의 광학 특성에 있어서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 디스플레이들을 지칭하도록 당업계에서의 그 종래의 의미로 본 명세서에서 사용되며, 그에 따라, 임의의 주어진 엘리먼트가 그 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태 중 어느 하나를 가정하기 위해 유한한 지속기간의 어드레싱 펄스에 의해 구동된 이후, 어드레싱 펄스가 종료된 후, 그 상태는 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변경하는데 요구된 어드레싱 펄스의 최소 지속기간의 적어도 수배, 예를 들어, 적어도 4배 동안 지속될 것이다. 공개된 미국 특허 제7,170,670호에서, 그레이 스케일이 가능한 일부 입자 기반 전기영동 디스플레이들은 그 극단적인 블랙 및 화이트 상태들에서 뿐만 아니라 그 중간의 그레이 상태들에서도 안정적이고, 동일한 것이 일부 다른 타입들의 전기광학 디스플레이들에도 마찬가지임이 나타나 있다. 이러한 타입의 디스플레이는 쌍안정적이라기 보다는 "멀티-안정적" 으로 적절히 지칭되지만, 편의상, 용어 "쌍안정" 은 쌍안정 및 멀티-안정 디스플레이들 양자 모두를 커버하도록 본 명세서에서 사용될 수도 있다.
MIT (Massachusetts Institute of Technology), E Ink Corporation, E Ink California, LLC 및 관련 회사들에 양도되거나 또는 이들 명의의 다수의 특허들 및 출원들은, 캡슐화된 및 마이크로셀 전기영동 및 다른 전기광학 매체들에서 사용된 다양한 기술들을 설명한다. 캡슐화된 전기영동 매체들은 다수의 소형 캡슐들을 포함하고, 그 각각은 자체가 유체 매체에 전기영동적으로 이동가능한 입자들을 함유하는 내부 상, 및 그 내부 상을 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로, 캡슐들은 자체가, 2개의 전극들 사이에 포지셔닝된 코히어런트 층을 형성하기 위해 폴리머 바인더 내에 유지된다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에 있어서, 하전된 입자들 및 유체는 마이크로캡슐들 내에 캡슐화되지 않지만, 대신 캐리어 매체, 통상, 폴리머 필름 내에 형성된 복수의 캐비티들 내에 보유된다. 이들 특허들 및 출원들에서 설명된 기술들은 다음을 포함한다:
(a) 전기영동 입자들, 유체들 및 유체 첨가제들; 예를 들어, 미국 특허 제7,002,728호 및 제7,679,814호 참조;
(b) 캡슐들, 바인더들 및 캡슐화 프로세스들; 예를 들어, 미국 특허 제6,922,276호 및 제7,411,719호 참조;
(c) 마이크로셀 구조체들, 벽 재료들 및 마이크로셀 형성 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,072,095호 및 제9,279,906호 참조;
(d) 마이크로셀 충전 및 밀봉 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,144,942호 및 제7,715,088호 참조;
(e) 전기광학 재료들을 함유하는 필름들 및 서브어셈블리들; 예를 들어, 미국 특허 제6,982,178호 및 제7,839,564호 참조;
(f) 백플레인들, 접착제층들 및 다른 보조층들 및 디스플레이들에서 사용되는 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,116,318호 및 제7,535,624호 참조;
(g) 컬러 형성 및 컬러 조정; 예를 들어 미국 특허 제7,075,502호 및 제7,839,564호 참조;
(h) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,012,600호 및 제7,453,445호 참조;
(i) 디스플레이들의 어플리케이션들; 예를 들어, 미국 특허 제7,312,784호 및 제8,009,348호 참조; 및
(j) 미국 특허 제6,241,921호 및 미국 특허 출원 공개 제2015/0277160호에 설명된 바와 같은 비-전기영동 디스플레이들; 및 디스플레이들 이외의 캡슐화 및 마이크로셀 기술의 어플리케이션들; 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제2015/0005720호 및 제2016/0012710호 참조.
관련 타입의 전기영동 디스플레이는 소위 "마이크로셀 전기영동 디스플레이" 이다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에 있어서, 하전된 입자 및 부유하는 유체는 마이크로캡슐들 내에 캡슐화되지 않지만, 대신 캐리어 매체, 통상, 폴리머 필름 내에 형성된 복수의 캐비티(cavity)들 내에 보유된다. 예를 들어, 양자 모두가 Sipix Imaging, Inc., 현재 E Ink California, LLC 에 양도된 국제 출원 공개 WO 02/01281호, 및 공개된 미국 특허 제6,788,449호를 참조한다.
전기영동 매체들은 (예를 들어, 다수의 전기영동 매체들에서, 입자들이 디스플레이를 통한 가시광의 투과를 실질적으로 차단하기 때문에) 종종 불투명하고, 반사 모드에서 동작한다. 하지만, 전기영동 디바이스들은 또한, 하나의 디스플레이 상태가 실질적으로 불투명하고 하나가 광 투과성인 소위 "셔터 모드" 에서 동작하도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 전술된 미국 특허 제6,130,774호 및 제6,172,798호, 및 미국 특허 제5,872,552호; 제6,144,361호; 제6,271,823호; 제6,225,971호; 및 제6,184,856호를 참조한다. 전기영동 디스플레이들과 유사하지만 전기장 강도에서의 변동들에 의존하는 유전영동 디스플레이들이 유사한 모드에서 동작할 수 있다; 미국 특허 제4,418,346호 참조. 전력 소스 및 제어기 (도시 안됨) 를 사용하는 디바이스의 전극들을 통해 매체에 DC 필드가 인가될 경우, 어두운 입자 또는 밝은 입자가 뷰잉 표면을 향해 이동하고, 그에 의해, 광학 상태를 어두운 상태로부터 밝은 상태로 변경한다. 교류 전기장이 전극들 중 하나에 인가될 경우, 하전된 안료 입자들은 캡슐의 벽들로 구동되어, 광의 투과를 위한 캡슐을 통한 애퍼처, 즉, 개방 상태를 야기한다. 양자 모두의 실시형태들에서, 용매가 비극성이고 전하 조절제들 및/또는 안정화제들을 포함하기 때문에, 광학 상태 (블랙/화이트; 개방/폐쇄) 는 전기장을 유지할 필요 없이 장시간 기간 (수 주) 동안 유지될 수 있다. 결과적으로, 디바이스들은 하루에 몇 번만 "스위칭"될 수도 있으며 매우 적은 전력을 소비할 수도 있다.
상기에서 논의된 바와 같이, 본 발명의 스위칭가능한 광 변조기들은, 요구에 따라 어두워지는 뷰잉 영역의 일부만을 갖는 능력을 제공한다. 그러한 스위칭가능한 광 변조기들에 대한 중요한 어플리케이션은 증강 현실 (AR) 및 소위, 헤드 업 디스플레이들이다. AR 안경 (101) 에 대한 기본 설계가 도 1a 및 도 1b 에 도시된다. 도 1a 에 도시된 바와 같이, 외부 (즉, 전방) 로부터, AR 안경 (101) 은 좌측 렌즈 (110), 우측 렌즈 (120), 및 프레임 (115) 을 포함하여, 다소 전형적이게 보이도록 제조될 수 있다. 도 1b 에 도시된 안경의 내부를 살펴보면, AR 안경 (101) 은, 도 1b 에 도시된 바와 같이, 메시지들 (122) 또는 이미지들을 렌즈의 표면 상에 프로젝션하도록 구성된 소형 단초점 프로젝터, 즉, 근안 프로젝터 (118) 를 추가로 포함할 수도 있다. 적합한 근안 프로젝터는 Osram (캘리포니아주 서니베일 소재) 으로부터 입수가능하다. 예컨대, 렌즈 표면 상의 특수 코팅을 사용하여 투명한 표면 상에 프로젝션된 바와 같은 메시지 (122) 를 뷰잉하는 것이 가능하지만, 도 1b 에 도시된 바와 같이, 프로젝션된 메시지 (122) 의 배경이 어두워질 때 전체 뷰잉 경험이 개선된다.
Google Glass™ 과 같은 일부 상업적 실시형태들에서, 이미지는 렌즈의 외부 표면 상의 별도의 뷰잉 표면 상에 프로젝션되지만, 이는 유용한 뷰잉 영역을, 고정된 뷰 표면의 뷰잉 영역으로만 제한한다. 뷰잉 표면이 고정된 포지션에 있고 그리고 다소 광학적으로 불투명하기 때문에, 사용자는 실제로, 전체 뷰잉 표면 (즉, 외부 이미지 뷰잉 표면을 갖는 눈을 향하는 전체 렌즈) 을 통해 볼 수 없다. 부가적으로, 뷰잉 영역의 오직 하나의 부분에서의 가까운 거리에서의 반복된 뷰잉은 또한, 오직 하나의 눈만이 근거리 포커싱의 거의 전부를 수행하고 있기 때문에 눈의 피로를 유발한다. 대조적으로, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 상이한 불투명도의 구역들 (또는 영역들) 및 가변 투과율의 추가로, 프로젝션된 메시지 (122) 는 뷰잉 영역 주위로 이동될 수 있고, 심지어, 뷰 내의 실제 오브젝트들 위에 부분적 투명도로 오버레이될 수 있다.
하지만, 본 명세서에서 설명된 설계들 및 기법들은 AR 안경으로 제한되지 않는다. 도 2a 및 도 2b 에 예시된 바와 같이, 동일한 타입들의 광 변조 필름들이 또한 자동차들, 모터사이클들, 비행기들, 헬리콥터들, 선박들, 보트들, 버스들, 기차들 등과 같은 비히클용 윈드스크린들에 통합될 수 있다. 도 2a 에서, 윈드스크린 (즉, 조종석 윈도우, 즉, 윈드실드, 즉, 캐노피) 의 좌측 부분 (210) 및 우측 부분 (220) 을 정면으로 도시한 제트 여객기의 외부가 뷰잉된다. 도 2a 에서의 내부를 살펴보면, 예컨대, Epson (캘리포니아주 로스 알라미토스 소재) 으로부터 입수가능한 바와 같은 단거리 프로젝터 (218) 가 사용자, 예컨대, 파일럿에게 정보를 디스플레이하는데 사용될 수 있다. 유사한 단초점 방법들이 일정 시간 동안 "헤드-업-디스플레이들" 에 의해 항공기들 및 자동차들에서 사용되었지만, 그러한 헤드-업-디스플레이 시스템들은 통상적으로, 별도의 뷰잉 표면을 요구하고, 사용자는 오직 그 뷰잉 표면을 통해 뷰잉하는 동안 기능성을 갖는다. 대안적으로, 윈드스크린의 영역은 프로젝션된 정보의 가시성을 개선하기 위해 특수 부분 반사 코팅을 가질 수도 있지만, 그 영역을 이동시킬 방법이 없으며, 이는 윈드스크린에 사각 지대를 생성할 수 있다.
전반적으로, 본 명세서에서 설명된 발명은, 그러한 단초점 정보 디스플레이들이 표준 광학 및 윈도우 재료들 상에서 가능하게 하는 한편 또한 "정상" 뷰잉 조건으로 리턴하는 옵션을 제공하는 광 변조 필름들을 제공한다. 예를 들어, 일부 실시형태들은 광 변조 필름들을 안경 렌즈에 통합할 수도 있다. 디바이스는 다른 활성 층들 또는 광 가이드를 포함하는 광학 스택의 하나의 활성 층일 수 있다. AR 안경 실시형태들에서, 디바이스들은 2개 이상의 광 상태들을 사용하여 장면으로부터 눈으로 진입하는 광의 양을 선택적으로 조절하고, 결과적으로, AR 안경에 의해 생성된 디지털 이미지의 인지된 밝기를 선택적으로 변경한다. 장면으로부터 눈으로 진입하는 광 투과의 상이한 레벨들 사이에서 선택적으로 스위칭하기 위해, 실시형태 층은 디지털 이미지의 형성을 담당하는 층(들)보다 장면에 더 가깝게 (또는 착용자의 눈으로부터 멀리) 광학 스택에 위치되어야 한다.
일부 실시형태들에서, 스위칭가능한 광 변조기는 가요성 기판들을 갖고, 완성된 어셈블리는 렌즈의 만곡된 표면에 순응하고 접합하기에 충분히 가요성이다. 필름 디바이스는 상당한 구조적 강도를 가지며 캐비티들에서 유체 층을 구획화하며, 각각의 캐비티는, 자체 밀봉되고 인접한 캐비티들로부터 격리되는 별개의 유체 체적을 보유한다. 실시형태들의 구조적 강도는 그 폴리머 구조체 및 폴리머 밀봉 재료들의 선택으로부터 도출된다. 구조적 강도는 렌즈에 영구적으로 라미네이팅되는 것을 견디는데 필요한 강도, 및 정상 사용에 있어서 기계적 충격들 및 환경적 극한들 (일광 및 실외 온도) 에 대한 저항을 갖는데 필요한 강도를 포함한다.
필름에 대한 다른 실시형태들은 광 셔터, 광 감쇠기, 가변 광 투과율 시트, 가변 광 흡수율 시트, 가변 광 반사율 시트, 일방향 미러, 비히클 내의 투명 개구들, 또는 선바이저로서의 사용을 포함한다.
도 3 은 AR 안경에서의 사용을 위해 적합한 실시형태 (101) 를 도시한다. 디바이스는 좌측 (LHS) 광 변조 필름 (10) 및 우측 (RHS) 필름 (20) 을 포함한다. LHS 필름 (10) 은 제 1 광 상태로 도시되고 RHS 필름 (20) 은 제 2 광 상태로 있다. 디바이스 (101) 는 상이한 광 투과율 범위들을 갖는 4개의 영역들을 갖는다. 이들은 1050, 1051, 1052, 및 1053 에 의해 표시된다. 영역들 (1050) 에서, 캐비티들은 투명한 고체 폴리머 (60) 로 충전된 100 체적% 이고, 유체가 없다 (또는 무시할 수 있음). 광 투과율이 최대이며 스위칭가능한 범위가 없다. 그 영역은, 각각, 필름들 (10 및 20) 에 의해 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 광 상태들에서 동일한 외관을 갖는다. 영역 (1050) 의 광 투과율은 양자 모두의 광 상태들에서 90% 내지 95% 만큼 높을 수 있다.
영역들 (1051) 에서, 캐비티들은 투명한 고체 폴리머 (60) 로 75 체적% 충전되고, 전기광학 유체 (50) 로 25 체적% 충전된다. 광 투과율 범위는, 필름 (20) 에 나타낸 제 2 광 상태의 투과율 값 (및 스위칭 범위의 폭) 을 희생하여 필름 (10) 에 나타낸 바와 같은 그 제 1 광 상태에 대해 높은 값을 갖는 것을 선호한다. 광 투과율에서의 변화에도 불구하고, 그 영역은 제 1 및 제 2 광 상태들에서 유사한 외관을 갖는데, 이는 눈이 루미넌스 (즉, 밝기) 에서의 변화들에 상대적으로 둔감하기 때문이다. 일 예로서, 영역 (1051) 의 광 투과율은 그 제 1 광 상태에서 약 80% 일 수 있고 제 2 광 상태에서 약 50% 일 수 있다.
영역들 (1052) 에서, 캐비티들은 투명한 고체 폴리머 (60) 로 50 체적% 충전되고, 전기광학 유체 (50) 로 50 체적% 충전된다. 광 투과율 범위는, 영역 (1051) 에 대해 전술된 것보다 적을 뿐, 필름 (20) 에 나타낸 제 2 광 상태의 투과율 값 (및 스위칭 범위의 폭) 을 희생하여 필름 (10) 에 나타낸 바와 같은 그 제 1 광 상태에 대해 높은 값을 갖는 것을 여전히 선호한다. 제 1 광 상태로부터 제 2 광 상태로의 스위칭 시, 광 투과율에서의 변화는 장면의 루미넌스 (즉, 밝기) 에서의 변화 및 AR 안경에 의해 생성되고 영역 (1052) 에 대응하는 시야 내에 위치되는 디지털 이미지의 인지된 밝기에서의 변화로서 AR 안경의 착용자의 눈에 명백할 것이다. 일 예로서, 영역 (1052) 의 광 투과율은 그 제 1 광 상태에서 약 70% 일 수 있고 제 2 광 상태에서 약 30% 일 수 있다.
영역들 (1053) 에서, 캐비티들은 투명한 고체 폴리머 (60) 로 거의 0 체적% 충전되고, 전기광학 유체 (50) 로 거의 100 체적% 충전된다. 광 투과율 범위는 필름 (10) (LHS) 에 나타낸 제 1 광 상태의 투과율 값을 희생하여 필름 (20) (RHS) 에 나타낸 바와 같은 그 제 2 광 상태에 대해 최소 값을 갖는 것을 선호하지만, 전체 동적 범위 (제 1 광 상태들에 대한 제 2 광 상태들에 대한 투과율 값들의 비율) 는 영역 (1053) 에 대해 최적일 수 있다. 제 1 광 상태로부터 제 2 광 상태로의 스위칭 시, 광 투과율에서의 변화는 장면의 루미넌스 (즉, 밝기) 에서의 변화 및 AR 안경에 의해 생성되고 영역 (1053) 에 대응하는 시야 내에 위치되는 디지털 이미지의 인지된 밝기에서의 변화로서 AR 안경의 착용자의 눈에 가장 명백할 것이다. 영역 (1053) 은, 안경을 통해 뷰잉되는 장면과 디지털 이미지 사이에 최상의 콘트라스트를 생성한다. 일 예로서, 영역 (1053) 의 광 투과율은 그 제 1 광 상태에서 약 60% 일 수 있고 제 2 광 상태에서 약 5% 일 수 있다.
실시형태들의 AR 안경을 통해 뷰잉되는 장면으로부터 눈으로 진입하는 광의 양에서의 임의의 감소는, 착용자의 시야에서 프로젝션되거나 형성되는 디지털 이미지와의 콘트라스트를 개선할 것임이 인식될 것이다. 결과적으로, 디바이스 (101) 에서 제 2 광 상태를 선택하는 것은, 그 광 투과율이 제 1 및 제 2 광 상태들에서 동일하더라도, 영역 (1050) 의 시야 내에 형성된 디지털 이미지의 콘트라스트를 개선할 것이다.
도 4a 는 실시형태 (102) 를 도시하며, 평행하고 병치된 하부 및 상부 기판들 (82, 92) 을 각각 갖는 광 변조 필름의 원형 컷아웃 또는 섹션의 확대도이다. 양자 모두의 기판들의 내부면은 투명한 전극 층을 갖는다 (도 4a 에는 별도로 도시되지 않음; 도 7 참조). 전기광학 층 (32) 은 기판들의 내부면들 사이에 모든 엘리먼트들을 포함한다. 그 셀 갭은 그 면들 사이의 직교 거리 (d) 이다. 층 (32) 은 전기광학 유체 (50) 및 엠보싱된 투명한 고체 폴리머 (60) 를 포함한다. 유체 (50) 는 고체 폴리머 (60) 에서의 벽 피처들 (65) 에 의해 별개의 캐비티들로 분할되며, 각각의 캐비티는 투명한 고체 폴리머 구조체에 의해 충전된 그 체적의 미리정의된 퍼센티지를 갖는다. 퍼센티지는 하부 기판 (82) 상의 엠보싱 (또는 몰딩) 프로세스 단계에서 설정된다. 결과적으로, 엠보싱 단계, 또는 더 정확하게는, 엠보싱 도구 표면은 전기광학 유체 (50) 에 대한 체적에 의한 후속 퍼센티지 충전을 결정한다.
도 4a 는 엠보싱 프로세스 단계에서 고체 폴리머 구조체 (60) 로 충전된 약 50 체적% 를 갖는 캐비티들 (42) 의 예를 도시한다. 후속적으로, 필름 (102) 의 어셈블리 및 유체 라미네이팅 단계에서 유체 (50) 는 나머지 캐비티의 체적 (50 체적%) 을 충전하고, 도 4a 에서의 (기판들의 면들에 대한) 그 직교 치수는 1042 에 의해 표시된다. 캐비티들 (43) 은 고체 폴리머 구조체 (60) 를 거의 갖지 않는다. 유체 (50) 는 캐비티의 체적 (100 체적%) 을 충전하고, 도 4a 에서의 (기판들의 면들에 대한) 그 직교 치수는 1043 에 의해 표시된다. 캐비티들 (41) 은 엠보싱 프로세스 단계에서 고체 폴리머 구조체 (60) 로 충전된 거의 100 체적% 를 갖는다. 캐비티들 내의 고체 폴리머의 최상부 표면은 벽 (65) 의 상부와 동일한 레벨에 있다. 후속적으로, 필름 (102) 의 어셈블리 및 유체 라미네이팅 단계에서 유체 (50) 는 캐비티들 (41) 에 의해 점유된 영역으로부터 NIP 롤러들에 의해 배출된다. NIP 롤러들에 의해 인가된 압축력은 하부 기판 (82) 상의 엠보싱된 폴리머 (60) 의 최상부 표면들을 상부 기판 (92) 의 내부면과 밀접하게 접촉시키고, 이들 접촉 영역들로부터 전기광학 유체 (50) 를 압착한다.
도 4a (및 실시형태 (102)) 는 도 3 의 광 변조기 (101) 가 어떻게 구성되는지를 도시한다. 캐비티들 (41) 은 도 3 에서의 영역 (1050) 을 정의하는데 사용되고 (또는 영역 (1050) 은 캐비티들 (41) 을 포함함); 유사하게, 캐비티들 (42) 은 영역 (1052) 을 정의하는데 사용되고, 캐비티들 (43) 은 영역 (1053) 을 정의하는데 사용된다. 연속적인 캐비티들의 직교 높이의 더 상세한 내용은 라인 A-A 를 따른 실시형태 (102) 의 횡방향 슬라이스를 도시한 도 4b 에서 볼 수 있다. 도 4b 에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시형태 (102) 의 일부 부분들은 하부 기판 (82) 과 상부 기판 (92) 사이에 전기광학 체적을 갖지 않는다. 도 4a 에서 볼 수 있는 바와 같이, 캐비티들 (43) 은 다양한 심도 (d1, d2, d3) 를 갖는다. 물론, 3개 초과의 상이한 심도들이 가능하다. 통상적으로, 하부 기판 (82) 의 상부 피처 (86) 와 상부 기판 (92) 사이의 직교 거리 (d) 는 100 ㎛ 미만이고, 일부 영역들에서, 상부 기판 (92) 과 하부 기판 (82) 사이에 체적이 없다. 일부 영역들에서, 하부 기판 (82) 의 상부 피처 (86) 와 상부 기판 (92) 사이의 직교 거리 (d) 는 100 ㎛ 와 5 ㎛ 사이, 예컨대, 80 ㎛ 와 10 ㎛ 사이, 예컨대, 60 ㎛ 와 15 ㎛ 사이, 예컨대, 50 ㎛ 와 20 ㎛ 사이이다.
유리하게는, 실시형태 (101) (도 3 참조) 에서, 가장 높은 광 투과율을 갖는 영역 (1050) 은 렌즈 면 중앙에 위치되고, 일반적으로, 실시형태 (101) 를 포함하는 AR 안경을 착용한 사람의 관찰자들이 눈 접촉을 갖기 위해 보게 될 곳에 대응한다. 유사하게, 가장 높은 제 1 광 상태 투과율을 갖는 영역 (1051) 은 중앙에 위치되고, 멀리 있는 오브젝트들에서 직선으로 (또는 측면으로) 볼 때 최대 가시성을 갖도록 뷰어의 필요 (또는 소망) 에 의해 정의된다. 중앙의 뷰잉 영역이 항상 명확한 뷰잉 경로를 제공하지만, 투과 상태를 스위칭할 영역들이 뷰잉 영역의 주변부에 있고 등급이 매겨진다는 점에 있어서, 동일한 피처들이, 예를 들어, 윈드실드에 통합될 수 있다. 영역 (1050 또는 1051) 중 어느 하나를 갖는 실시형태들에서, 광 변조기는 유리하게, 임계 뷰잉 영역들에서 최소의 헤이즈를 갖도록 최적화된다.
대조적으로, 실시형태 (101) 에서의 영역 (1053) 은 장면에서 멀리 있는 오브젝트들을 뷰잉하는데 중요하지 않으며, 유리하게는, 착용자의 시야의 이 영역에 위치된 디지털 오브젝트들의 밝기와의 콘트라스트를 최대화하기 위해 제 1 광 상태에서도 광 투과가 최소화될 수 있다. 영역 (1052) 은, 판독할 때와 같이 오브젝트들 근처에서 뷰잉하는 것에 관한 것이다. 디지털 오브젝트들은, 착용자에 의한 재-포커싱을 요구하지 않고도 컨텍스트를 추가하기 위해 가까운 오브젝트들 상에 수퍼임포즈된다. 다수의 시나리오들에서, 가까운 오브젝트들의 밝기는 실내에 있을 때 디지털 오브젝트들의 밝기와 유사할 수 있고, 따라서, 이 영역 (1053) 에 대한 제 1 광 상태 투과가 이들 조건들에 대해 최적화된다. 실외일 때, 제 2 광 상태는 장면에서 가까운 오브젝트들의 밝기를 감소시키는데 사용될 수 있다.
사용에 있어서, 제 2 광 상태는, 디지털 이미지의 인식을 유리하게 하고 착용자의 시야에서 내부 환경으로부터의 주의산만을 감소시키기 위해 실내에서 사용될 수 있다. 실외 사용에 있어서, 제 1 광 상태는, 디지털 이미지가 요구되지 않을 때 또는 디지털 이미지가 1053 을 통해 뷰잉한 것과 같은 로컬 영역으로 국한될 때, 사용될 수 있다.
도 3 및 도 4a 에서, 실시형태들 (101 및 102) 은 상이한 영역들 (1050, 1051, 1052, 및 1053) 의 광 투과율들에서 인지가능한 차이들을 갖는 것으로 도시된다. 선호된 실시형태들에서, 2개의 영역들 사이에서 트랜지션 영역이 구현되기 때문에, 일 영역으로부터 다른 영역으로의 트랜지션은 덜 인지가능하며, 여기서, (1051 및 1053 과 같은) 개별 영역들 사이의 체적 퍼센티지에서의 단계적 변화는, 예를 들어, 1 내지 5 mm 에 걸쳐 점진적인 단계 변화들에서 달성된다. 트랜지션 영역에서, 하나의 캐비티로부터 다른 캐비티로의 체적 퍼센티지에서의 단계적 변화는 개별 영역들 사이의 차이의 1/10 이하일 수 있다.
도 4a 에서, 캐비티들 (41, 42, 및 43) 은 동일한 형상 (육각형) 및 동일한 사이즈인 것으로서 도시되지만, 일부 실시형태들은 상이한 사이즈들, 또는 형상들, 또는 체적들과 같은 랜덤화도로 형상화된 캐비티들을 갖는다. 실시형태들에서, 기판들의 내부 표면들 사이의 직교 거리만이 모든 캐비티들에 대해 동일하다. 캐비티들 (42) 내의 엠보싱된 폴리머 (60) 의 상부 표면은, 기판들의 면에 평행한 것으로서 도 4a 에 도시된다. 다른 실시형태들에서, 캐비티 (42) 와 유사한 체적 퍼센티지 (즉, 50%) 를 갖는 캐비티 내의 폴리머 (60) 는 비-평면 돌출부의 형태이다. 그러한 실시형태에서, 인접한 또는 이웃한 캐비티들 사이의 체적 퍼센티지의 단계적인 변화는 개별 돌출부들의 체적에서의 차이들에 의해 구현된다. 예를 들어, 원추형 형상의 돌출부를 갖는 캐비티는 반구형 형상의 돌출부를 갖는 캐비티 (동일한 반경 및 반경과 동일한 직교 높이를 가정함) 의 체적 퍼센티지의 절반을 갖는다.
도 5a 및 도 5b 는, 캐비티들 (72 및 73) 이 개방 폭들 (w) 에 의해 정의된 바와 같이 다양한 단면적들을 갖지만 모든 캐비티들이 동일한 심도를 갖는 대안적인 실시형태 (700) 를 도시한다. 예를 들어, 캐비티 (73) 는 개방 폭 (w1) 을 갖는 반면, 캐비티 (72) 는 개방 폭 (w2) 을 갖는다. 일부 영역들에서, 웰 (73/72) 에 걸친 개방 폭 (w) 은 500 ㎛ 와 25 ㎛ 사이, 예컨대, 300 ㎛ 와 40 ㎛ 사이, 예컨대, 200 ㎛ 와 50 ㎛ 사이, 예컨대, 150 ㎛ 와 60 ㎛ 사이이다. 캐비티들 (72 및 73) 이, 예컨대, 상기에서 설명된 바와 같이, 전기영동 매체들로 충전될 경우, 광 변조 디바이스는 어두운 상태에 있을 때 디바이스에 걸쳐 다양한 양의 불투명도를 제공한다. 중앙 영역 (710) 은 캐비티들을 갖지 않고 베이스 투명 폴리머 재료뿐이며, 따라서, AR 안경용으로 사용될 경우, 중심 시야는 방해받지 않는다. 일부 실시형태들에서, 디바이스의 주변부 (74) 는, 도 5a 및 도 5b 에 도시된 바와 같이, 캐비티들이 어두운 상태에 있을 때 캐비티들의 음영과 매칭하도록 사전 착색된다. 주변부 (74) 가 더 어둡기 때문에, 디바이스가 어두운 상태로 스위칭될 때 더 적은 광 누설이 존재한다. 주변부는, 예컨대, 페인트, 착색 필름, 및 오버레이 등으로 착색될 수 있다.
도 5a 및 도 5b 의 실시형태에서, 폐쇄 상태에서의 광학 밀도가 시야에 걸쳐 변하도록 다양한 농도들의 전기영동 입자들을 사용하는 것이 유리할 수도 있다. 예를 들어, 시야의 중심을 향해, 전기영동 매체는 더 적은 안료 로딩을 가질 수도 있는 반면, 주변부를 향해서는 안료 로딩이 더 크다. 부가적으로, 영역 및 심도를 변경하는, 즉, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 및 도 5b 에 예시된 원리들을 조합하는 캐비티들을 사용하는 것이 가능하다. 일부 사례들에서, 캐비티들이 충분히 작고 충분히 서로 가까우면, 눈은 전기영동 매체의 광학 심도에서의 차이를 인식하지 않을 것이지만, 더 작은 캐비티들 사이에 진입하는 광의 증가된 양 때문에 불투명도의 그래디언트를 인지할 것이다.
상기 나타낸 바와 같이, 본 발명은 쌍안정 전기영동 유체들의 캐비티들을 포함하는 광 변조 필름을 제공한다. 광 변조 필름은 스위칭가능하기 때문에, 사용자가 요구에 따라 인커밍 광의 강도를 허용한다. 부가적으로, 매체가 쌍안정적이기 때문에, 광 감쇠 상태는 광 변조 필름에 추가 에너지를 제공할 필요없이 어떤 시간 동안, 예컨대, 수분 동안, 예컨대, 수시간 동안, 예컨대, 수일 동안, 예컨대, 수개월 동안 안정적일 것이다.
더욱이, 본 발명은 롤-투-롤 (roll-to-roll) 프로세싱을 사용하여 스위칭가능한 광 변조 필름의 비용 효율적인 제조를 가능케 한다. 이에 따라, 다른 어셈블리 프로세스들 동안 디바이스들에 통합될 수 있는 스위칭가능한 광 변조 필름의 큰 시트들을 생성하는 것이 가능하다. 그러한 필름들은 보조의 광학적으로 투명한 접착제층 및 릴리스 시트를 포함할 수도 있고, 이에 의해, 광 변조 필름이 완제품으로서 선적 및 배포되게 할 수도 있다. 광 변조 필름은 또한, 예를 들어, 회의실 윈도우들, 건물들에서의 외부 윈도우들, 및 선루프들 및 채광창들에 대한 애프터 마켓 광 제어를 위해 사용될 수도 있다.
전기영동 디스플레이는 일반적으로, 전기영동 재료의 층 및 전기영동 재료의 대향측들 상에 배치된 적어도 2개의 다른 층들을 포함하며, 이들 2개의 층들 중 하나는 전극층이다. 대부분의 그러한 디스플레이들에 있어서, 그 층들 양자 모두는 전극층들이고, 전극층들 중 하나 또는 양자 모두는 디스플레이의 픽셀들을 정의하도록 패터닝된다. 예를 들어, 하나의 전극층은 세장형 로우 전극들로 패터닝되고 다른 전극층은 로우 전극들에 직각으로 이어지는 세장형 컬럼 전극들로 패터닝될 수도 있으며, 픽셀들은 로우 및 컬럼 전극들의 교차점들에 의해 정의된다. 대안적으로 및 더 일반적으로, 하나의 전극층은 단일의 연속 전극의 형태를 갖고, 다른 전극층은 픽셀 전극들의 매트릭스로 패터닝되며, 그 매트릭스의 각각은 디스플레이의 하나의 픽셀을 정의한다. 일부 실시형태들에 있어서, 2개의 광 투과성 전극층들이 사용되고, 이에 의해, 광이 전기영동 디스플레이를 통과하게 한다.
용어들 "쌍안정" 및 "쌍안정성" 은 적어도 하나의 광학 특성에 있어서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 디스플레이들을 지칭하도록 당업계에서의 그 종래의 의미로 본 명세서에서 사용되며, 그에 따라, 임의의 주어진 엘리먼트가 그 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태 중 어느 하나를 가정하기 위해 유한한 지속기간의 어드레싱 펄스에 의해 구동된 이후, 어드레싱 펄스가 종료된 후, 그 상태는 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변경하는데 요구된 어드레싱 펄스의 최소 지속기간의 적어도 수배, 예를 들어, 적어도 4배 동안 지속될 것이다.
필름의 광 변조 특성들을 변경하기 위하여, 제 1 광 투과성 전극층 및 제 2 광 투과성 전극층 은 전위의 소스에 커플링될 수도 있다. 소스는, 예컨대, 배터리, 전력 공급부, 광기전, 또는 전위의 기타 다른 소스일 수도 있다. 소스는 단순 DC 전위를 제공할 수도 있거나, 시변 전압들, 예컨대, 하기에서 설명된 바와 같은 "파형들" 을 제공하도록 구성될 수도 있다. 제 1 광 투과성 전극층 및 제 2 광 투과성 전극층은 전극들, 와이어들, 또는 트레이스들을 통해 소스에 커플링될 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 트레이스들은, 예컨대, 트랜지스터 스위치일 수도 있는 스위치로 차단될 수도 있다. 제 1 광 투과성 전극층 및 제 2 광 투과성 전극층 사이의 전위는 통상적으로 적어도 1 볼트, 예를 들어, 적어도 2 볼트, 예를 들어, 적어도 5 볼트, 예를 들어, 적어도 10 볼트, 예를 들어, 적어도 15 볼트, 예를 들어, 적어도 18 볼트, 예를 들어, 적어도 25 볼트, 예를 들어, 적어도 30 볼트, 예를 들어, 적어도 30 볼트, 예를 들어, 적어도 50 볼트이다.
쌍안정 전기영동 유체가 쌍안정적이기 때문에 전기영동 입자들은 전기장의 인가없이도 그 분포를 유지할 것이다. 이러한 특징은 본 명세서에서 나열된 E Ink Corporation 특허들에 잘 기술되어 있지만, 대부분, 쌍안정 전기영동 유체에서 분산된 폴리머들 (예컨대, 폴리이소부틸렌 또는 폴리라우릴메타크릴레이트) 의 특정 혼합물을 갖는 것으로부터 기인하여, 전기영동 입자들이 감손 응집을 통해 안정화되게 한다. 이에 따라, 제 1 상태에서, 전기영동 입자들은, 어떠한 전위도 제 1 광 투과성 전극층과 제 2 광 투과성 전극층 사이에 인가되지 않음에도 불구하고, 분산된 상태에서 안정적이다. 적합한 전위의 인가로, 전기영동 입자들은 적합하게 바이어싱된 전극층을 향해 이동하여, 캐비티들의 높이를 따라 광 투과 그래디언트를 생성한다. 일단 전기영동 입자들이 원하는 전극층으로 구동되면, 소스는 전극층들로부터 디커플링되어 전위를 턴오프할 수 있다. 하지만, 쌍안정 전기영동 유체의 쌍안정성 때문에, 전기영동 입자들은 장시간 기간, 예컨대, 수 분, 예컨대, 수시간, 예컨대, 수 일의 제 2 상태로 유지될 것이다. 광 변조 필름의 상태는, 수집된 전기영동 입자들로 하여금 반전 극성 전압으로 전극으로부터 멀어지게 함으로써 반전될 수 있다.
전기영동 매체의 내부상은 현탁 유체에 하전된 안료 입자들을 포함한다. 본 발명의 가변 투과 매체들에서 사용되는 유체들은 통상적으로 낮은 유전 상수 (선호가능하게는 10 미만, 및 바람직하게는 3 미만) 일 것이다. 특히 선호된 용매들은 헵탄, 옥탄과 같은 지방족 탄화수소, 및 Isopar® (엑손 모빌) 또는 Isane® (토탈) 과 같은 석유 증류제; 리모넨, 예컨대, l-리모넨과 같은 테르펜; 및 톨루엔과 같은 방향족 탄화수소를 포함한다. 특히 선호된 용매는, 낮은 유전 상수 (2.3) 와 상대적으로 높은 굴절률 (1.47) 을 결합하기 때문에, 리모넨이다. 내부 상의 굴절률은 Cargille-Sacher Laboratories Inc.(Cedar Grove, NJ) 로부터 입수가능한 Cargille® 인덱스 매칭 유체들과 같은 인덱스 매칭제들의 추가로 수정될 수도 있다. 본 발명의 캡슐화된 매체들에 있어서, 입자들의 분산제의 굴절률은 헤이즈를 감소시키기 위해 캡슐화 재료의 굴절률과 가능한 한 근접하게 매칭하는 것이 선호된다. 이러한 인덱스 매칭은, 용매의 굴절률이 캡슐화제의 굴절률에 근접할 때 (일반적으로 입수가능한 폴리머 캡슐화제를 채용할 때) 가장 잘 달성된다. 대부분의 사례들에 있어서, 굴절률이 550 nm 에서 1.51 과 1.57 사이, 바람직하게는 550 nm 에서 약 1.54 인 내부상을 갖는 것이 유리하다.
하전된 안료 입자들은 다양한 컬러들 및 조성들일 수도 있다. 부가적으로, 하전된 안료 입자들은 상태 안정성을 개선하기 위해 표면 폴리머들로 관능화될 수도 있다. 그러한 안료들은 미국 특허 제9,921,451호에서 기술되며, 이는 전부 참조에 의해 통합된다. 예를 들어, 하전된 입자들이 화이트 컬러이면, 그 입자들은 TiO2, ZrO2, ZnO, Al2O3, Sb2O3, BaSO4, PbSO4 등과 같은 무기 안료로부터 형성될 수도 있다. 그 입자들은 또한, 화이트 컬러를 나타내기 위해 높은 굴절률 (>1.5) 및 특정 사이즈 (>100 nm) 를 갖는 폴리머 입자들이거나, 또는 원하는 굴절률을 갖도록 조작된 복합 입자들일 수도 있다. 블랙 하전된 입자들, 이들은 CI 피그먼트 블랙 26 또는 28 등 (예컨대, 망간 페라이트 블랙 스피넬 또는 구리 크로마이트 블랙 스피넬), 또는 카본 블랙으로부터 형성될 수도 있다. 다른 컬러들 (비-화이트 및 비-블랙) 이 CI 피그먼트 PR 254, PR122, PR149, PG36, PG58, PG7, PB28, PB15:3, PY83, PY138, PY150, PY155 또는 PY20 과 같은 유기 안료들로부터 형성될 수도 있다. 다른 예들은 Clariant Hostaperm 레드 D3G 70-EDS, Hostaperm 핑크 E-EDS, PV 패스트 레드 D3G, Hostaperm 레드 D3G 70, Hostaperm 블루 B2G-EDS, Hostaperm 옐로우 H4G-EDS, Novoperm 옐로우 HR-70-EDS, Hostaperm 그린 GNX, BASF Irgazine 레드 L 3630, Cinquasia 레드 L 4100 HD 및 Irgazin 레드 L 3660 HD; Sun Chemical 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 디아릴라이드 옐로우 또는 디아릴라이드 AAOT 옐로우를 포함한다. 컬러 입자들은 또한, CI 피그먼트 블루 28, CI 피그먼트 그린 50, CI 피그먼트 옐로우 227 등과 같은 무기 안료들로부터 형성될 수 있다. 하전된 입자들의 표면은 미국 특허 제6,822,782호, 제7,002,728호, 제9,366,935호, 및 제9,372,380호 뿐 아니라 미국 공개 제2014-0011913호 (이들 모두의 내용들은 본 명세서에서 참조로 전부 통합됨) 에서 기술된 바와 같이, 요구된 입자들의 전하 극성 및 전하 레벨에 기초하여 공지된 기법들에 의해 수정될 수도 있다.
입자들은 고유 전하를 나타낼 수도 있거나, 또는 전하 조절제를 사용하여 명시적으로 하전될 수도 있거나, 또는 용매 또는 용매 혼합물에서 현탁될 때 전하를 포착할 수도 있다. 적합한 전하 조절제들은 당업계에 널리 공지되어 있으며; 본질적으로 중합성 또는 비중합성일 수도 있거나 이온성 또는 비이온성일 수도 있다. 전하 조절제의 예들은 Solsperse 17000 (활성 폴리머 분산제), Solsperse 9000 (활성 폴리머 분산제), OLOA 11000 (숙신이미드 무회 분산제), Unithox 750 (에톡실레이트), Span 85 (소르비탄 트리올리에이트), Petronate L (나트륨 술포네이트), Alcolec LV30 (소이 레시틴), Petrostep B100 (페트롤리움 술포네이트) 또는 B70 (바륨 술포네이트), 에어로졸 OT, 폴리이소부틸렌 유도체 또는 폴리(에틸렌 코부틸렌) 유도체 등을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 현탁 유체 및 하전된 안료 입자들에 부가하여, 내부상들은 안정제들, 계면 활성제들 및 전하 조절제들을 포함할 수도 있다. 안정화 재료는, 하전된 안료 입자들이 용매에 분산될 때 그 하전된 안료 입자들 상에 흡착될 수도 있다. 이러한 안정화 재료는 입자들을 서로 분리된 채로 유지하여, 입자들이 분산된 상태에 있을 때 가변 투과 매체가 실질적으로 비투과성이 되게 한다. 당업계에 공지된 바와 같이, 낮은 유전 상수의 용매에 하전된 입자들 (통상적으로, 상기 설명된 바와 같은 카본 블랙) 을 분산시키는 것은 계면 활성제의 사용에 의해 보조될 수도 있다. 그러한 계면 활성제는 통상적으로, 용매와 상용성이거나 용해성인 극성 "헤드 기" 및 비극성 "테일 기" 를 포함한다. 본 발명에 있어서, 비극성 테일 기는 포화 또는 불포화 탄화수소 모이어티, 또는 예를 들어 폴리(디알킬실록산) 과 같이 탄화수소 용매에 용해성인 다른 기인 것이 선호된다. 극성기는 암모늄, 술포네이트 또는 포스포네이트 염, 또는 산성 또는 염기성 기와 같은 이온성 재료들을 포함하는 임의의 극성 유기 관능성일 수도 있다. 특히 선호된 헤드 기는 카르복실산 또는 카르복실레이트 기이다. 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 안정제들은 폴리이소부틸렌 및 폴리스티렌을 포함한다. 일부 실시형태들에 있어서, 폴리이소부틸렌 숙신이미드 및/또는 소르비탄 트리올리에이트, 및/또는 2-헥실데칸산과 같은 분산제들이 추가된다.
본 발명의 쌍안정 전기영동 매체들은 통상적으로, 전하 조절제 (CCA) 를 포함할 것이고, 전하 디렉터를 포함할 수도 있다. 이들 전기영동 매체 성분들은 통상적으로, 저 분자량 계면 활성제들, 폴리머 제제들, 또는 하나 이상의 성분들의 블렌드들을 포함하고, 전기영동 입자들 상의 전하의 부호 및/또는 크기를 안정화시키거나 그렇지 않으면 수정하도록 작용한다. CCA 는 통상적으로, 이온성 또는 다른 극성 기를 포함한 분자이고, 이하, 헤드 기로서 지칭된다. 양이온성 또는 음이온성 헤드 기 중 적어도 하나는 바람직하게, 이하, 테일 기로서 지칭되는 비극성 사슬 (통상적으로, 탄화수소 사슬) 에 부착된다. CCA 는 내부상에서 역미셀(reverse micell)들을 형성하는 것으로 사료되고, 통상적으로 전기영동 유체들로서 사용되는 매우 비극성 유체들에서 전기 전도도를 유발하는 하전된 역미셀들의 작은 집단인 것으로 사료된다.
본 발명의 매체들에서 유용한 전하 조절제들의 비한정적인 부류들은 유기 설페이트 또는 술포네이트, 금속 비누, 블록 또는 콤 코폴리머, 유기 아미드, 유기 양성이온, 및 유기 포스페이트 및 포스포네이트를 포함한다. 유용한 유기 설페이트 및 술포네이트는 나트륨 비스(2-에틸헥실) 술포숙시네이트, 칼슘 도데실벤젠술포네이트, 칼슘 페트롤리움 술포네이트, 중성 또는 염기성 바륨 디노닐나프탈렌 술포네이트, 중성 또는 염기성 칼슘 디노닐나프탈렌 술포네이트, 도데실벤젠술폰산 나트륨 염, 및 암모늄 라우릴 설페이트를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 유용한 금속 비누는 염기성 또는 중성 바륨 페트로네이트, 칼슘 페트로네이트, 나프텐산, 옥탄산, 올레산, 팔미트산, 스테아르산 및 미리스트산 등과 같은 카르복실산의 코발트염, 칼슘염, 구리염, 망간염, 마그네슘염, 니켈염, 아연염, 알루미늄염 및 철염을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 유용한 블록 또는 콤 코폴리머는 (A) 메틸 p-톨루엔술포네이트로 4급화된 2-(N,N-디메틸아미노)에틸 메타크릴레이트의 폴리머들 및 (B) 폴리(2-에틸헥실 메타크릴레이트) 의 AB 디블록 코폴리머들, 및 폴리(메틸 메타크릴레이트-메타크릴산)의 유용성 앵커기 상에 펜던트된 약 1800 의 분자량을 갖고 폴리(12-하이드록시스테아르산) 의 유용성 테일을 갖는 콤 그래프트 코폴리머를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 유용한 유기 아미드/아민은 폴리이소부틸렌 숙신이미드, 예컨대, OLOA 371 또는 1200 (텍사스 주 휴스턴 소재의 Chevron Oronite Company LLC 로부터 입수가능) 또는 Solsperse 17000 (오하이오주 위클리프 소재의 Lubrizol 로부터 입수가능; "Solsperse" 는 등록상표임), 및 N-비닐피롤리돈 폴리머들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 유용한 유기 양성이온은 레시틴을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 유용한 유기 포스페이트 및 포스포네이트는 포화 및 불포화 산 치환체들을 갖는 포스페이트화 모노- 및 디-글리세라이드의 나트륨 염을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. CCA 에 유용한 테일 기는 200 - 10,000 범위인 분자량의 폴리(이소부틸렌)과 같은 올레핀들의 폴리머들을 포함한다. 헤드 기는 술폰산, 인산 또는 카르복실산 또는 아미드일 수도 있거나, 대안적으로, 1차, 2차, 3차 또는 4차 암모늄 기와 같은 아미노 기일 수도 있다.
본 발명의 매체들에서 사용된 전하 보조제들은, 하기에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 전기영동 입자 표면들 상에 전하를 바이어싱시킬 수도 있다. 그러한 전하 보조제들은 브론스테드 또는 루이스 산 또는 염기일 수도 있다.
입자 분산 안정제들이 캡슐 또는 다른 벽들 또는 표면들에의 부착 또는 입자 응집을 방지하기 위해 추가될 수도 있다. 전기영동 디스플레이들에서 유체들로서 사용되는 통상적인 고 저항률 액체들에 대해, 비-수성 계면 활성제들이 사용될 수도 있다. 이들은 글리콜 에테르, 아세틸렌 글리콜, 알칸올아미드, 소르비톨 유도체, 알킬 아민, 4급 아민, 이미다졸린, 디알킬 옥사이드, 및 술포숙시네이트를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
미국 특허 제7,170,670호에 기술된 바와 같이, 전기영동 매체들의 쌍안정성은 약 20,000 을 초과하는 수 평균 분자량을 갖는 폴리머를 유체에 포함시킴으로써 개선될 수 있으며, 이 폴리머는 전기영동 입자들에 대해 본질적으로 비-흡수성이고; 폴리(이소부틸렌) 이 이러한 목적으로 선호된 폴리머이다.
부가적으로, 예를 들어, 미국 특허 제6,693,620호에 기술된 바와 같이, 표면 상에 고정된 전하를 갖는 입자는 주변 유체에서 반대 전하의 전기 이중층을 셋업한다. CCA 의 이온 헤드 기는 전기영동 입자 표면 상에서 하전된 기와 이온 쌍을 이루어, 고정된 또는 부분적으로 고정된 하전된 종들의 층을 형성할 수도 있다. 이 층의 외부에는, 유체에 CCA 분자들을 포함하는 하전된 (역)미셀들을 포함하는 확산층이 있다. 종래의 DC 전기영동에 있어서, 인가된 전기장은 고정형 표면 전하들에 대한 힘 및 이동형 카운터-전하들에 대한 반대 힘을 가하여, 확산층 내에서 슬립피지 (slippage) 가 발생하고 입자가 유체에 대하여 이동한다. 슬립 평면에서의 전위는 제타 전위로서 공지된다.
본 발명의 광 변조기들에서, 투명 상태는 전기영동 입자들의 필드 의존적 응집에 의해 야기되며; 그러한 필드 의존적 응집은 액적의 측벽들로의 전기영동 입자들의 유전영동 움직임 (도 8a 및 도 8b 참조), 또는 액적 내에서 또는 가능하게는 다른 방식으로 전기영동 입자들의 "연쇄화", 즉, 스트랜드들의 형성의 형태를 취할 수도 있다. 달성된 응집의 정확한 타입에 관계없이, 전기영동 입자들의 그러한 필드 의존적 응집은, 관찰자가 전기영동 매체를 뷰잉하는 뷰잉 표면에 수직인 방향에서 볼 때, 입자들로 하여금 각각의 액적의 뷰잉가능 영역의 작은 비율만을 점유하게 한다. 광 투과성 또는 개방 상태에서, 각각의 액적의 뷰잉가능 영역의 대부분은 전기영동 입자들이 없고 광이 자유롭게 통과할 수 있다. 대조적으로, 비-광 투과성 또는 폐쇄 상태에서, 전기영동 입자들은 각각의 액적의 전체 뷰잉가능 영역 전반에 걸쳐 분포되어 (입자들은 현탁 유체의 체적 전반에 걸쳐 균일하게 분포되거나 또는 전기영동 층의 하나의 주면에 인접한 층에 집중될 수도 있음), 어떠한 광도 통과할 수 없다.
전기영동 입자들의 필드 의존적 응집/어셈블리, 및 이에 따른, 개방 상태의 형성이 전기영동 매체에 대한 고주파수 필드들 (통상적으로, 적어도 10 Hz) 의 인가에 의해, 그리고 불규칙한 형상의 액적들, 고 전도성의 전기영동 입자들, 및 저 전도성의 저 유전 상수의 현탁 유체의 사용에 의해 증진된다는 것이 종래의 이론에 의해 보여질 수 있다. 역으로, 전기영동 입자들의 현탁 유체로의 분산 또는 전기영동 층의 하나의 주면에 인접한 그들의 집중, 및 이에 따른, 폐쇄 상태의 형성은, 전기영동 매체에 대한 저주파수 필드들 (통상적으로, 10 Hz 미만) 의 인가에 의해, 그리고 고도로 하전된 전기영동 입자들, 고 전도성의 고 유전상수의 현탁 유체, 및 하전된 액적 벽들의 사용에 의해 증진된다.
즉, 유전영동 디스플레이 (즉, 유전영동 이동으로부터의 회복) 또는 스트랜딩 디스플레이 (즉, 입자들이 전기유변 유체에서와 같이 응집하는 디스플레이) 에서 폐쇄 시간을 감소시키기 위해, 변조기를 개방하기 위한 고주파수, 고전압 파형 및 변조기를 폐쇄하기 위한 저주파수, 저전압 파형을 사용하여 동작 전압 및 파형 양자 모두를 변경하는 것이 유리하다. 파형에서의 이러한 변경들은, 미국 특허 제7,327,511호에서 설명된 것들과 같은 도핑된 금속성 또는 반-전도성 재료들과 같이 패터닝된 전극들 또는 다양한 전도성 입자 재료 중 어느 하나와 커플링되어, 양 방향들에서 응답을 최적화할 수 있다.
본 발명의 광 변조 필름들은 엠보싱, 포토리소그래피, 또는 삭마 (ablation) 를 포함한 다양한 방법들을 사용하여 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 예컨대, 하나 이상의 기판들을 포함하는 스택 전체가 에지 밀봉부 (edge seal) 로 밀봉될 수 있다. 에지 밀봉부는 하기에서 설명되는 임의의 밀봉 조성물들을 포함할 수도 있다. 에지 밀봉부는 광 변조 층 및 기판 주위에서 연속적일 수도 있거나, 또는 에지 밀봉부는 스택의 일부분만, 예컨대, 광 변조 층의 외부 에지만을 커버할 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 에지 밀봉부는 추가의 보호 층, 예컨대, 물에 대해 불침투성인 층, 예컨대, 투명한 폴리에틸렌을 포함할 수도 있다. 보호층은 습기 또는 가스 배리어 특성들을 제공할 수도 있다. 보호층 및또는 에지 밀봉부의 에지는, 습기 또는 가스 배리어 특성들을 제공하는 열 또는 UV 경화성 또는 열 활성화 에지 밀봉 재료로 밀봉될 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 에지 밀봉부는 2개의 보호 기판들에 의해 샌드위치된다. 일부 실시형태들에 있어서, 에지 밀봉부는 실제로 전체 스택을 둘러싸고, 이에 의해, 밀봉된 어셈블리를 생성할 것이다. 도시되지 않았지만, 하나 이상의 전기 연결부들이 제 1 전극 및 제 2 전극에 대한 전기 연결을 제공하기 위해 에지 밀봉부를 횡단해야 할 수도 있음이 이해된다. 그러한 연결부들은 가요성 리본 커넥터에 의해 제공될 수도 있다.
도 6a 및 도 6b 는 표면 상에 3차원 미세 구조 (원형) 를 갖는 엠보싱 도구 (611) 로의 엠보싱 프로세스를 예시한다. 도 6a 및 도 6b 에 도시된 바와 같이, 엠보싱 도구 (611) 는 적어도 20 ㎛ 두께, 예컨대, 적어도 40 ㎛ 두께, 예컨대, 적어도 50 ㎛ 두께, 예컨대, 적어도 60 ㎛ 두께, 예컨대, 적어도 80 ㎛ 두께, 예컨대, 적어도 100 ㎛ 두께, 예컨대, 적어도 150 ㎛, 예컨대, 적어도 200 ㎛ 두께, 예컨대, 적어도 250 ㎛ 두께의 엠보싱 조성물 (612) 에 적용된다. 엠보싱 조성물이 (예컨대, 방사선에 의해) 경화되거나 고온 엠보싱가능 재료가 열 및 압력에 의해 엠보싱된 이후, 엠보싱된 재료가 엠보싱 도구로부터 해제되어 (도 6b 참조), 필요한 치수들의 웰들 (세장형 챔버들) 을 남기며, 예컨대, 여기서, 웰의 높이는 광 변조 층 (엠보싱 조성물) 의 두께 이하이고, 웰의 심도는 5 ㎛ 와 150 ㎛ 사이이고, 챔버들의 개방 폭은 50 ㎛ 와 5 mm 사이이다.
종래의 엠보싱 도구를 사용하여, 경화된 또는 고온 엠보싱된 재료는 종종, 경화된 또는 고온 엠보싱된 재료와 엠보싱 도구의 표면 간의 원치않는 강한 접착 때문에 그 도구로부터 완전히 해제되지 않는다. 이 경우, 엠보싱 도구의 표면으로 이송되거나 그 표면 상에 부착된 일부 경화된 또는 고온 엠보싱된 재료가 존재하여, 그 프로세스로부터 형성된 오브젝트 상에 불균일한 표면을 남길 수도 있다.
상기 기술된 문제들은 경화된 엠보싱 조성물 또는 고온 엠보싱된 재료가 특정 지지층들에 잘 부착되지 않을 때 특히 우려된다. 예를 들어, 지지층이 폴리머층이면, 폴리머층과 경화된 또는 고온 엠보싱된 엠보싱 조성물 사이의 접착은, 이들 중 하나가 친수성이고 다른 하나가 소수성인 경우, 약하다. 따라서, 엠보싱 조성물 및 지지층의 양자 모두 중 어느 하나가 소수성이거나 양자 모두가 친수성인 것이 선호된다.
엠보싱층 또는 지지층을 형성하기 위한 적합한 친수성 조성물들은 극성 올리고머 또는 폴리머 재료를 포함할 수도 있다. 미국 특허 제7,880,958호에 기술된 바와 같이, 그러한 극성 올리고머 또는 폴리머 재료는 니트로 (-NO2), 하이드록실 (-OH), 카르복실 (-COO), 알콕시 (-OR, 여기서 R 은 알킬기임), 할로 (예컨대, 플루오로, 클로로, 브로모 또는 요오도), 시아노 (-CN), 술포네이트 (-SO3) 등과 같은 기 중 적어도 하나를 갖는 올리고머들 또는 폴리머들로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 극성 폴리머 재료의 유리 전이 온도는 바람직하게는 약 100 ℃ 미만이고, 더 바람직하게는 약 60 ℃ 미만이다. 적합한 극성 올리고머 또는 폴리머 재료들의 특정 예들은 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴산, 폴리(2-하이드록실에틸 메타크릴레이트), 폴리하이드록시 관능화된 폴리에스테르 아크릴레이트 (예컨대, BDE 1025, Bomar Specialties Co, Winsted, CT) 또는 알콕실화된 아크릴레이트, 예컨대, 에톡실화된 노닐 페놀 아크릴레이트 (예컨대, SR504, Sartomer Company), 에톡실화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (예컨대, SR9035, Sartomer Company) 또는 에톡실화된 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 (예컨대, Sartomer Company 로부터의 SR494) 를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다.
엠보싱 도구 (611) 가 조성물 (612) 을 엠보싱하기 위해 직접 사용될 수도 있다. 더 통상적으로, 엠보싱 도구 (611) 는 엠보싱 조성물 (612) 위에 엠보싱 슬리브의 회전을 허용하도록 평편한 드럼 상에 장착된다. 엠보싱 드럼 또는 슬리브는 일반적으로, 금속 (예컨대, 알루미늄, 구리, 아연, 니켈, 크롬, 철, 티타늄, 코발트 등), 전술된 금속들 중 임의의 금속으로부터 도출된 합금, 또는 스테인리스 스틸과 같은 전도성 재료로 형성된다. 상이한 재료들이 드럼 또는 슬리브를 형성하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 드럼 또는 슬리브의 중심은 스테인리스 스틸로 형성될 수도 있고, 니켈 층은 구리층일 수도 있는 최외층과 스테인리스 스틸 사이에 샌드위치된다.
광 변조 층을 형성하기 위한 조성물에서의 성분들의 예들은 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 알릴, 비닐벤젠, 비닐에테르, 다관능성 에폭시드 및 올리고머 또는 그 폴리머 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다관능성 비닐과 같은 열가소성 또는 열경화성 재료 또는 그 전구체를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 다관능성 아크릴레이트 및 그 올리고머들이 종종 사용된다. 다관능성 에폭시드와 다관능성 아크릴레이트의 조합은 또한, 광 변조 층의 바람직한 물리-기계적 특성들을 달성하는데 유용하다. 우레탄 아크릴레이트 또는 폴리에스테르 아크릴레이트와 같은, 가요성을 부여하는 저 Tg (유리 전이 온도) 바인더 또는 가교성 올리고머가 또한, 엠보싱된 프라이버시 층들의 만곡 저항성을 개선하기 위해 추가될 수도 있다.
광 변조 층을 위한 조성물들의 추가의 예들은 극성 올리고머 또는 폴리머 재료를 포함할 수도 있다. 그러한 극성 올리고머 또는 폴리머 재료는 니트로 (-NO2), 하이드록실 (-OH), 카르복실 (-COO), 알콕시 (-OR, 여기서 R 은 알킬기임), 할로 (예컨대, 플루오로, 클로로, 브로모 또는 요오도), 시아노 (-CN), 술포네이트 (-SO3) 등과 같은 기 중 적어도 하나를 갖는 올리고머들 또는 폴리머들로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 극성 폴리머 재료의 유리 전이 온도는 바람직하게는 약 100 ℃ 미만이고, 더 바람직하게는 약 60 ℃ 미만이다. 적합한 극성 올리고머 또는 폴리머 재료들의 특정 예들은 폴리하이드록시 관능화된 폴리에스테르 아크릴레이트 (예컨대, BDE 1025, Bomar Specialties Co, Winsted, Conn.) 또는 알콕실화된 아크릴레이트, 예컨대, 에톡실화된 노닐 페놀 아크릴레이트 (예컨대, SR504, Sartomer Company), 에톡실화된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (예컨대, SR9035, Sartomer Company) 또는 에톡실화된 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 (예컨대, Sartomer Company 로부터의 SR494) 를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다.
대안적으로, 광 변조 층 조성물은 (a) 적어도 하나의 이관능성 UV 경화성 성분, (b) 적어도 하나의 광개시제, 및 (c) 적어도 하나의 이형제를 포함할 수도 있다. 적합한 이관능성 성분들은 약 200 보다 높은 분자량을 가질 수도 있다. 이관능성 아크릴레이트가 선호되고, 우레탄 또는 에톡실화된 골격을 갖는 이관능성 아크릴레이트가 특히 선호된다. 더 구체적으로, 적합한 이관능성 성분들은 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 SR230), 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 SR272), 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 SR268), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 SR295, SR344 또는 SR610), 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 SR603, SR644, SR252 또는 SR740), 에톡실화된 비스페놀 A 디아크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 CD9038, SR349, SR601 또는 SR602), 에톡실화된 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 CD540, CD542, SR101, SR150, SR348, SR480 또는 SR541) 및 우레탄 디아크릴레이트 (예컨대, Sartomer 로부터의 CN959, CN961, CN964, CN965, CN980 또는 CN981; Cytec 로부터의 Ebecryl 230, Ebecryl 270, Ebecryl 8402, Ebecryl 8804, Ebecryl 8807 또는 Ebecryl 8808) 를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 적합한 광개시제는 비스-아실-포스핀 옥사이드, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부타논, 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐 포스핀 옥사이드, 2-이소프로필-9H-티오크산텐-9-온, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드 및 1-하이드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온, 1-[4-(2-하이드록시에톡시)-페닐]-2-하이드록시-2-메틸-1-프로판-1-온, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온 또는 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 적합한 이형제는 실리콘 아크릴레이트 (예컨대, Cytec 로부터의 Ebercryl 1360 또는 Ebercyl 350), 실리콘 폴리에테르 (예컨대, Momentive 로부터의 Silwet 7200, Silwet 7210, Silwet 7220, Silwet 7230, Silwet 7500, Silwet 7600 또는 Silwet 7607) 와 같은 유기변형 실리콘 코폴리머들을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 조성물은 추가로 옵션적으로, 다음의 성분들, 공개시제, 단관능성 UV 경화성 성분, 다관능성 UV 경화성 성분 또는 안정제 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
스위칭가능한 광 변조기들은 다른 방식들로 형성될 수 있음이 이해되어야 한다. 도 7 에 예시된 실시형태에서, 캐비티들 (900) 은 별도로 제조된 다음, 예를 들어, 도 7 에 도시된 바와 같이, 투명 전극들 사이에 포지셔닝된다. 예를 들어, 마이크로셀 구조체가, 상기에서 설명된 바와 같이, 기판 (920) 을 엠보싱함으로써 제조될 수도 있다. 일단 형성되면, 마이크로셀들은 안료 입자들, 유체, 및 폴리머 바인더로 충전된다. 그 다음, 충전된 마이크로셀들은 상부 기판 (930), 또는 다음에 제 1 기판 (930) 으로 오버코팅되는 적합한 밀봉 층으로 밀봉되고, 샌드위치된 캐비티들 (900) 은, 도 7 에 도시된 바와 같이, 투명 전극들 (940/950) 사이에 배치된다. 일부 사례들에서, 상부 기판 (930) 및 상부 전극 (950) 은 Saint Gobain (프랑스 쿠르브부아 소재) 으로부터 입수가능한 것과 같은 상업적 PET-ITO 와 같은 단일 필름에 통합된다. 마이크로셀들을 전기영동 재료들로 충전하고 그리고 전극들을 부착하는 다른 방법들이 본 발명의 가변 투과 구조들을 구성하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 투명 전극이 마이크로셀들의 하부에 부착될 수도 있고, 전도성 투명 밀봉 재료가 충전된 마이크로셀들 위에 확산되어 제 2 투명 전극을 형성할 수도 있다. 대안적인 구성에서, 벽들의 개방 벌집형 구조가 형성될 수 있고, 벽들의 상부 및 하부가 밀봉되어 전기광학 매체들로 충전되는 챔버들을 생성할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 밀봉 조성물은, 캐비티들이 전기영동 유체로 충전된 이후에 오버코팅될 수도 있으며, 그 결과, 충전된 캐비티들은 밀봉 조성물을, 예를 들어, UV 방사선으로 경화시킴으로써, 또는 열, 또는 수분에 의해 밀봉된다. 일부 실시형태들에서, 밀봉된 세장형 캐비티들은 제 2 투명 전도성 필름에 라미네이팅되며, 이는 감압 접착제, 핫 멜트 접착제, 열, 습기, 또는 방사선 경화형 접착제일 수도 있는 광학적으로 투명한 접착제 층으로 사전-코팅될 수도 있다. [광학적으로 투명한 접착제를 위한 선호된 재료들은 아크릴, 스티렌-부타디엔 코폴리머, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 코폴리머, 폴리비닐부티랄, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리아미드, 에틸렌-비닐아세테이트 코폴리머, 에폭시드, 다관능성 아크릴레이트, 비닐, 비닐에테르 및 이들의 올리고머, 폴리머 및 코폴리머를 포함함]. 스위칭가능한 광 변조 필름의 완성된 시트들이 예를 들어 칼날로 또는 레이저 커터로 절단될 수도 있다. 절단된 시트들은 다른 광학적으로 투명한 접착제를 사용하여 기판, 예컨대, 렌즈에 라미네이팅될 수도 있고, 릴리스 시트가 완성된 스위칭가능한 광 변조 필름에 대해 수행될 수도 있어서, 필름이 단면 시트 또는 롤로 선적되고 그리고 예컨대 디스플레이, 윈도우, 또는 다른 디바이스/기판으로의 통합을 위해 사용되어야 될 경우 사이징하도록 절단될 수 있다.
개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 전기영동 입자들의 모션이 도 8a 및 도 8b 에 예시된다. 상기에서 설명된 바와 같이, 캐비티들 (901) 은 다관능성 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 다관능성 비닐에테르, 다관능성 에폭시드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PETE) 또는 다른 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 개질된 폴리비닐 클로라이드 (PVC) 와 같은 가요성 폴리머로부터 구성될 수도 있다. 캐비티들 (901) 은 엠보싱, 포토리소그래피, 접촉 인쇄, 진공 형성, 또는 다른 적합한 방법들로 제조될 수도 있다. 이 구성에서, 캐비티들 (901) 은 투명 재료들로부터 제조된 전면 전극과 후면 전극 사이에 샌드위치된다. 하전된 안료 입자들은, 전기영동 입자들 (903) 이 캐비티 전반에 걸쳐 분포되는 폐쇄 상태 (도 8a) 와 전기영동 입자들 (903) 이 셀들을 통해 이동하는 광에 대한 자유 경로를 증가시키도록 어셈블리되는 개방 상태 (도 8b) 사이의 전기장에 의해 구동될 수 있다. 입자들은 클럼프들 또는 사슬들로 어셈블리될 수 있거나, 입자들은 전기영동 입자들 (903) 이 입사광을 차단하지 않도록 캐비티의 벽들에 대해 구동될 수 있거나, 또는 입자들은 예컨대, (도 8a 및 도 8b 에 도시되지 않은) 셀들의 하부에서 캡처 영역들로 수집될 수 있다. 캐비티들 (901) 이 도 8a 및 도 8b 에서 정사각형으로서 도시되지만, 캐비티들 (901) 은 육각형, 원뿔, 반구, 정사각형, 또는 다른 다면체와 같은 다른 형상들을 취하도록 형성될 수 있음이 이해된다. 도 8a 및 도 8b 에 도시된 바와 같이, 캐비티들 (901) 은 다양한 심도들로 형성될 수도 있고, 따라서, 폐쇄 상태 (도 8a) 와 개방 상태 (도 8b) 사이의 감쇠에서의 총 변화는, 더 짧은 심도 (1042) 를 갖고 따라서 폐쇄 상태에서 살펴볼 더 적은 양의 안료를 갖는 캐비티들에 대해 덜 두드러질 것이다.
Claims (20)
- 스위칭가능한 광 변조기로서,
제 1 광 투과성 기판;
복수의 피처들을 포함하는 제 2 광 투과성 기판으로서, 상기 피처들은 상기 제 1 광 투과성 기판에 실질적으로 평행하고, 상기 피처들 중 적어도 일부는 상기 피처들과 상기 제 1 광 투과성 기판 사이의 상이한 직교 거리들을 갖는, 상기 제 2 광 투과성 기판;
상기 제 1 광 투과성 기판과 상기 제 2 광 투과성 기판 사이에 배치되어 복수의 챔버들을 생성하는 복수의 벽들;
상기 복수의 챔버들 내에 배치된 전기광학 매체;
상기 제 1 광 투과성 기판에 커플링된 제 1 전극; 및
상기 제 2 광 투과성 기판에 커플링된 제 2 전극을 포함하고,
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 구동 전압의 인가는 상기 전기광학 매체로 하여금 제 1 광 흡수 상태와 제 2 광 투과 상태 사이에서 스위칭하게 하는, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 1 항에 있어서,
상기 전기광학 매체는 비극성 용매에 분산된 하전된 안료 입자들을 포함하고, 상기 전기광학 매체는 분산된 입자 상태와 어셈블리된 입자 상태 사이에서 이동함으로써 제 1 광 흡수 상태와 제 2 광 투과 상태 사이에서 스위칭하는, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 2 항에 있어서,
상기 전기광학 매체는 쌍안정적인, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광 투과성 기판 또는 상기 제 2 광 투과성 기판은 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 비닐벤젠, 비닐에테르, 또는 다관능성 에폭시드를 포함하는 폴리머들을 포함하는, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 광 투과성 기판의 적어도 일부는 상기 제 1 광 투과성 기판과 접촉하는, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광 투과성 기판과 상기 제 2 광 투과성 기판의 상기 피처들 중 적어도 일부 사이의 직교 거리는 적어도 60 ㎛ 이상인, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 광 투과성 기판과 상기 제 2 광 투과성 기판의 상기 피처들 중 적어도 일부 사이의 직교 거리는 60 ㎛ 미만인, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 1 항에 기재된 스위칭가능한 광 변조기를 포함하는 윈드실드, 윈도우, 안경, 구글, 또는 바이저.
- 투명 기판, 제 1 항에 기재된 스위칭가능한 광 변조기, 및 상기 스위칭가능한 광 변조기 상에 정보를 프로젝션하도록 구성된 프로젝터를 포함하는, 정보 디스플레이 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 프로젝터는 근안 프로젝터인, 정보 디스플레이 시스템. - 스위칭가능한 광 변조기로서,
제 1 광 투과성 기판;
복수의 웰들을 포함하는 제 2 광 투과성 기판으로서, 상기 웰들은 벽들 및 바닥을 가지며 상기 제 1 광 투과성 기판에 커플링될 때 복수의 챔버들을 생성하고, 상기 웰들은 개방 폭을 가지며 상기 웰들 중 적어도 일부는 다른 웰들의 폭보다 절반 미만인 개방 폭을 갖는, 상기 제 2 광 투과성 기판;
상기 복수의 챔버들 내에 배치된 전기광학 매체;
상기 제 1 광 투과성 기판에 커플링된 제 1 전극; 및
상기 제 2 광 투과성 기판에 커플링된 제 2 전극을 포함하고,
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 구동 전압의 인가는 상기 전기광학 매체로 하여금 제 1 광 흡수 상태와 제 2 광 투과 상태 사이에서 스위칭하게 하는, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 11 항에 있어서,
상기 전기광학 매체는 비극성 용매에 분산된 하전된 안료 입자들을 포함하고, 상기 전기광학 매체는 분산된 입자 상태와 어셈블리된 입자 상태 사이에서 이동함으로써 제 1 광 흡수 상태와 제 2 광 투과 상태 사이에서 스위칭하는, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 12 항에 있어서,
상기 전기광학 매체는 쌍안정적인, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 광 투과성 기판 또는 상기 제 2 광 투과성 기판은 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 비닐벤젠, 비닐에테르, 또는 다관능성 에폭시드를 포함하는 폴리머들을 포함하는, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 광 투과성 기판의 적어도 일부는 상기 제 1 광 투과성 기판과 접촉하는, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 11 항에 있어서,
상기 웰들 중 적어도 일부의 상기 개방 폭은 150 ㎛ 이상인, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 16 항에 있어서,
상기 웰들 중 적어도 일부의 상기 개방 폭은 150 ㎛ 미만인, 스위칭가능한 광 변조기. - 제 11 항에 기재된 스위칭가능한 광 변조기를 포함하는 윈드실드, 윈도우, 안경, 구글, 또는 바이저.
- 투명 기판, 제 1 항에 기재된 스위칭가능한 광 변조기, 및 상기 스위칭가능한 광 변조기 상에 정보를 프로젝션하도록 구성된 프로젝터를 포함하는, 정보 디스플레이 시스템.
- 제 19 항에 있어서,
상기 프로젝터는 근안 프로젝터인, 정보 디스플레이 시스템.
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