KR101519609B1 - 가변 공통 전극 - Google Patents

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햘마르 엣제르 아이코 하위테마
?마르 엣제르 아이코 하위테마
바르트 피터스
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Abstract

디스플레이 기기(100)는 로우 전압을 제공하도록 구성된 로우 구동기(520), 로우 구동기(520)에 연결된 로우 전극(320)을 포함한다. 칼럼 구동기(530)는 N개의 칼럼 전압 레벨들을 칼럼 전극(330)으로 제공하도록 구성된다. 또한 공통 전극 구동기(570)는 공통 전극(170)으로 M개의 공통 전압 레벨들을 제공하도록 구성된다. 픽셀(CDE)은 칼럼 전극(330)과 공통 전극(170) 사이에 연결되고 ; 그리고 컨트롤러(515)는 픽셀(CDE)에 걸친 NM개의 유효한 픽셀(effective) 전압 레벨들을 제공하기 위해 M개의 공통 전압 레벨에 대하여 N개의 칼럼(column) 전압 레벨들의 인가 타이밍을 제어하도록 구성된다.

Description

가변 공통 전극{Variable common electrode}
본 발명은, 가변 공통 전극 전압들을 갖는 디스플레이 기기들과 같은, 디스플레이 기기들에 관련된다.
LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 디스플레이들 및 전기영동 디스플레이들은 구동(drive) 또는 픽셀 전극과 공통 전극 사이에 끼워진 매체 내에 부유되는(suspended) 입자들을 포함한다. 픽셀 전극은, 디스플레이 상에 이미지를 형성하기 위해 스위치 온 및 스위치 오프하도록 제어되는 TFT(thin film transistor)들의 어레이와 같은, 픽셀 구동기(driver)들을 포함한다. TFT(들) 또는 픽셀 전극(들)과 공통(common) 전극[디스플레이의 뷰어 쪽에 있음] 사이의 전압 차 (VDE = VEink = VCE -Vpx 도 3 및 도 5a에 도시됨)는 부유되는 입자들의 이동을 일으켜서 이미지를 형성한다. 개별적으로 제어되는 TFT들 또는 픽셀들의 어레이를 갖는 디스플레이들은 액티브-매트릭스 디스플레이들로 지칭된다.
전기영동 디스플레이 [예컨대 E Ink Corporation의 제품] 상의 이미지 콘텐츠를 변경하기 위해서, 새로운 이미지 정보가 500 ms 내지 1000 ms와 같은 일정 시간 동안 기록된다. 액티브-매트릭스의 리프레시(refresh) 레이트(rate)가 더 높아 짐에 따라, 50 Hz의 프레임 레이트에서, 25 내지 50개의 프레임들과 같은, 다수개의 프레임들 동안 동일 이미지 콘텐츠를 어드레싱하게되는 결과를 낳는다. 전기영동(electrophoretic) 디스플레이들뿐만 아니라, 액티브(active) 또는 패시브(passive) 디스플레이들과 같은, 구동 디스플레이들에 대한 회로설계가, 각각이 그 전체로서 여기에 참조 병합된 예컨대, 미국특허번호 제5,617,111호 발명자 Saitoh; 국제공개번호 WO 2005/034075 발명자 Johnson; 국제공개번호 WO 2005/055187 발명자 Shikina; U.S. 미국특허번호 제6,906,851호 발명자 Yuasa; 미국특허출원공개번호 제2005/0179852호 발명자 Kawai; 미국특허출원공개번호 제2005/0231461호 발명자 Raap; 미국특허번호 제 4,814,760 호 발명자 Johnston; 국제공개번호 WO 01/02899 발명자 Albert; 및 일본특허출원공개번호 제 2004-094168호;에 서술된 것과 같이 잘 알려져 있다.
도 1은 E-ink 원리의 개략적 표현(100)이다. 이 경우에 매체(130) 내에 부유하는 검정색 마이크로 입자들(110) 및 흰색 마이크로 입자들(120)과 같이, 서로 다른 칼라 입자들이 E-ink 캡슐(140)의 벽(wall)으로 캡슐화된다. 전형적으로 E-ink 캡슐(140)은 약 200 마이크론 직경을 갖는다. 전원(150)은 픽셀 전극(160) 및 뷰어(180)가 보는 디스플레이 쪽에 위치된 공통 전극(160)을 통해 연결된다. 픽셀 전극(160)의 전압은 픽셀 전압 Vpx으로 지칭되고, 공통 전극(170)의 전압은 공통 전극 전압 VCE으로 지칭된다. 픽셀 또는 캡슐(140)을 통하는 전압 - 즉 공통 전압과 픽셀 전압 간의 차 -가 도 5a에서 VEink로 도시된다.
검정색에서 흰색으로의 E-ink(140)의 어드레싱은 도 3 및 도 5a에서 디스플레이 효과(display effect) 또는 픽셀 커패시터 CDE로서 표현되고, 500 ms 내지 1000 ms 동안 -15V로 충전되도록, 픽셀 전극들(160)과 공통 전극(170) 사이에서 연결된 픽셀을 요구한다. 즉 픽셀 전극(160)에서 픽셀 전압 Vpx (또한 노드 P의 전압으로 도 5a에서 도시됨)이 -15V로 충전되며, VEink = VCE - Vpx = 0 - (-15) = +15V. 이 시간 동안에, 흰색 입자들(120)이 공통 전극(170) 상부로 흐르고, 검정색 입자들(110)이 픽셀 패드(pad)로서 지칭되는, 픽셀 전극(160) 하부(액티브-매트릭스, 예컨대 TFT, 백 플레인(back plane))로 흐른다.
검정색 입자들(110)이 공통 전극(170)으로 이동하는 블랙 스크린으로의 전환(switching)은 공통 전극 전압 VCE에 대하여 픽셀 전극(160)에서 양의 픽셀 전압 Vpx를 요구한다. VCE=0V 및 Vpx=+15V인 경우에, 픽셀(도 5a의 CDE)을 통한 전압은 VEink = VCE-Vpx = 0-(+15) = -15V. 픽셀을 통한 전압 VEink이 0인 경우에, 예컨대 픽셀 전극(160)에서의 픽셀 전압 Vpx 과 공통 전극 전압 VCE 모두가 0V일 때, E-ink 입자들(110, 120)은 전환되거나 이동하지 않는다.
도 2의 그래프(200)에서 보이는 것과 같이, 픽셀 VDE 또는 VEink에 걸친 전압이 증가할 때 검정색 상태와 흰색 상태 사이에서 전환하는 E-ink(140)(또는 도 3 및 도 5a의 CDE)의 전환 시간이 감소한다(즉 전환 속도가 증가하거나 또는 빨라진 다). 시간(sec) 대 y축(volts) 상의 픽셀 VEink에 걸친 전압을 보여주는 그래프(200)는 95% 검정색 스크린 상태로부터 95% 흰색 스크린 상태로의 전환 또는 그 반대 모두에 유사하게 적용된다. 구동 전압이 2배가 될 때 전환 시간이 인수(factor) 2 이상 감소하는 것을 주목해야 한다. 따라서 인가되는 구동 전압과 함께 전환 속도는 슈퍼-리니어하게(super-linear) 증가한다.
도 3은 도 4에 도시된 셀 또는 픽셀(예컨대 픽셀 커패시터 CDE) 당 하나의 트랜지스터(310)를 포함하는 셀들의 매트릭스 또는 어레이(400)를 포함하는 액티브-매트릭스 디스플레이 내의 하나의 픽셀(예컨대 도 1의 캡슐(140))을 구동하기 위한 등가 회로(300)를 보여준다. TFT 게이트들을 연결하는 라인 또는 로우 전극(320)을 선택하기 위해 적절한 선택 전압을 픽셀들의 로우에 대해 인가시켜서 픽셀들의 로우(row)가 선택된다. 픽셀들의 로우가 선택되었을 때, 바람직한 전압이 그 데이터 라인 또는 칼럼 전극(330)을 통해 각각의 픽셀이 인가될 수 있다. 픽셀이 선택되었을 때, 주어진 전압을 그 픽셀에만 인가시키고 임의의 비-선택된 픽셀들에는 인가하지 않는 것이 바람직하다. 선택된 픽셀들에 대해 어레이를 통해 순환하는 전압으로부터 비-선택된 픽셀들이 충분히 분리되어야 한다. 외부 컨트롤러(들) 및 구동 회로소자가 셀 매트릭스(400)로 또한 연결된다. 외부 회로들은 플렉스 프린트된(flex-printed) 회로 보드 연결들, 엘라스토머 상호연결들(elastomeric interconnects), 테이프-자동화된(tape-automated) 본딩(bonding), 칩-온-글래스(chip-on-glass), 칩-온-플라스틱(chip-on-plastic) 및 다른 적합한 기술들에 의 해 셀 매트릭스(400)로 연결될 수 있다. 물론 컨트롤러들 및 구동 회로소자는 액티브 매트릭스 자체와 함께 또한 집적될 수 있다.
도 4에서, 공통 전극들(170)이 VCE를 제공하는 전원 대신에 접지로 연결된다. 트랜지스터들(310)은 도 3에 도시된 것과 같이 MOSFET 트랜지스터들(310)일 수 있는 TFT들일 수 있고, Vrow 또는 Vgate로 지칭되는, 게이트들 G에 연결된 로우 전극들(320)에 인가되는 전압 레벨들로 온/오프를 바꾸도록 제어된다(즉 전류 Id가 소스 S와 드레인 D 사이에서 흐르는, 전도성 상태와 비-전도성 상태 사이의 전환). TFT들(310)의 소스들 S이 칼럼 전압 Vcol로 지칭되는 데이터 또는 이미지 전압 레벨들이 인가되는 칼럼 전극들(330)로 연결된다.
도 3에 도시되는 것과 같이, 다양한 커패시터들이 TFT(310)의 드레인, 즉 픽셀 커패시터로서 또한 지칭되는 디스플레이 효과를 담고 있는 디스플레이 효과 커패시터 CDE, 및 TFT 게이트 G 및 드레인 D 사이의 기생 커패시터 Cgd [도 3의 대시 선으로 도시]로 연결된다. 2개의 선택 또는 TFT-ON 상태들(도 6a의 참조 번호 616에 의해 도시됨) 사이의 픽셀 전압 Vpx(칼럼 전압 Vcol의 레벨에 근접하게 남기 위해 노드 P에 위치됨)의 레벨을 유지하거나 전하를 유지하도록, TFT 드레인 D와 스토리지 커패시터(storage capacitor) 라인(340) 사이에서 스토리지 커패시터 Cst가 제공된다. 별개의 스토리지 커패시터 라인(340) 대신에, 스토리지 커패시터 라인으로 다음 로우 전극 또는 이전 로우 전극을 사용하는 것 또한 가능하다.
디스플레이들이 높은 그레이 레벨 정확도(accuracy)와 그레이 레벨 분배(distribution)를 갖는 것이 바람직하다. 이는 더 많은 칼럼 전압 Vcol 레벨들로, 도 3에 도시된 칼럼 전극(330)을 어드레싱하는 것을 요구한다. 그러나 더 많은 전압 레벨들을 쓰는 칼럼 구동기 IC(integrated chip), 또는 추가의 칼럼 구동기 IC들은 비싸다. 또한 IC들의 비용이 그것이 공급할 수 있는 전압 레벨들의 개수와 함께 선형 이상으로 증가한다. 따라서 높은 그레이 레벨 정확도와 그레이 레벨 분배를 갖는 효율적이고 비용절감적인 디스플레이에 대한 필요가 존재한다.
본 발명의 기기들 및 방법들의 하나의 목적은 종래의 디스플레이들이 갖는 단점들을 극복하는 것이다.
로우 전압을 제공하도록 구성된 로우 구동기, 및 로우 구동기에 연결된 로우 전극을 포함하는 디스플레이 기기들 및 방법들에 의해 이런 그리고 다른 목적들이 달성된다. 칼럼 구동기는 칼럼 전극에 N개의 칼럼 전압 레벨들을 제공하도록 구성된다. 또한 공통 전극 구동기는 공통 전극에 M개의 공통 전압 레벨들을 제공하도록 구성된다. 픽셀이 칼럼 전극과 공통 전극 사이에 연결되고; 그리고 컨트롤러가 픽셀에 걸친 NM개의 유효한(effective) 픽셀 전압 레벨들을 제공하기 위해 M개의 공통 전압 레벨들에 대하여 N개의 칼럼 전압 레벨들의 인가(application) 타이밍을 제어하도록 구성된다.
본 발명의 시스템들 및 방법들이 적용가능한 또 다른 영역들이 이후에 제공되는 세부적인 설명으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 특정 예들이 디스플레이들 및 방법들의 예시적인 예들을 나타내고 있지만 설명을 위한 목적만이고 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아님을 이해해야 한다.
본 발명의 장치들, 시스템들, 및 방법들의 이런 그리고 다른 특징들, 양상들, 및 이점들이 아래의 설명, 첨부된 청구항들, 및 첨부된 도면들로부터 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 종래의 E-ink 디스플레이 기기를 보여주며;
도 2는 어드레싱 전압의 함수로서 E-ink의 전환 속도를 보여주며;
도 3은 종래의 액티브-매트릭스 디스플레이 내의 픽셀 등가 회로를 보여주며;
도 4는 액티브-매트릭스 디스플레이의 셀들의 어레이를 보여주며;
도 5a는 도 3에 도시된 액티브 매트릭스 픽셀 회로에 대한 간이화된 회로를 보여주며;
도 5b는 하나의 실시 예에 따른 전환하는 전압들용 타이밍 다이어그램을 보여주며;
도 6a 내지 도 6c는 E-ink를 어드레싱하는 액티브-매트릭스 구동 스킴(scheme)을 사용하여 3개의 프레임 동안 다양한 전압 펄스들을 보여주며; 그리고
도 7a-7b는 각각 ±15V 및 ±7.5V의 유효한 디스플레이 효과(effective display effect) 전압들 VEink에서의 전환(switching) 커브를 도시한다.
일정 예시적인 실시 예에 대한 다음의 설명은 단지 예시일 뿐이고 본 발명, 그 응용, 또는 사용에 제한을 둘 의도는 아니다. 본 발명의 시스템들, 기기들, 및 방법들의 실시 예들에 대한 다음의 상세한 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 설명된 기기들 및 방법들이 실행될 수 있는 특정된 실시 예들이 도해로서 보여지는, 첨부된 도면들에 대한 참조가 주어진다. 이런 실시 예들이 당업자로 하여금 현재 개시된 시스템들 및 방법들을 실행할 수 있도록 충분히 서술되고, 다른 실시 예들이 이용될 수 있고 본 발명의 시스템의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 구조적 및 논리적 변경들이 있을 수 있다는 것을 알아야 한다.
따라서 다음의 상세한 설명은 제한으로서 여겨져서는 안 되고, 본 발명의 시스템의 범위는 첨부된 청구항들에 의해서만 정의된다. 여기 도면들의 첫 자리 숫자는 전형적으로 도면 번호와 일치하고, 다수의 도면들에서 나타나는 동일한 컴포넌트들은 동일한 참조 번호들에 의해 식별된다. 또한 명확화 목적을 위해 잘 알려진 기기들, 회로들, 및 방법들의 상세한 설명이 본 발명의 시스템의 설명을 불명확하게 하지 않도록 생략되었다.
도 5a는 도 3에 도시된 액티브 매트릭스 픽셀 회로(300)와 유사한 단순화된 회로(500)를 보여주며, 여기서 TFT(310)은 로우 전극(320)으로부터의 신호에 의해 제어되는 스위치(510)로 표현되고, 픽셀 또는 E-ink는 TFT 스위치(510)의 한 단부와 공통 전극(170) 사이에 연결된 픽셀 커패시터 CDE에 의해 표현된다. TFT 스위치(510)의 다른 단부는 칼럼 전극(330)으로 연결된다.
로우 전극으로부터의 전압, 예컨대 음의 전압이 TFT 게이트 G에 인가되어서, 전류 Id가 TFT(310)(또는 스위치(510))을 통해 그 소스 S와 드레인 D 사이에서 흐르는 때, TFT(310) 또는 스위치(510)는 닫히거나 전도된다. 전류 Id가 TFT(310)를 통해 흐르기 때문에, TFT 드레인 D에서의 픽셀 노드 P의 퍼텐셜이 TFT 소스 S에 연결된, 칼럼 전극의 퍼텐셜과 동등할 때까지 스토리지 커패시터 Cst가 충전되거나 방전된다. 예컨대 양의 전압으로 로우 전극 퍼텐셜이 변하면, TFT(310) 또는 스위치(510)가 닫히거나 혹은 비 전도적이되고, 그리고 픽셀 노드 P에서의 전하 또는 전압이 스토리지 커패시터 Cst에 의해 유지 및 보유될 것이다. 즉 TFT 드레인 D에서의 픽셀 전압 Vpx로 지칭되는 픽셀 노드 P의 퍼텐셜은 이 순간에서 실질적으로 불변이다. 왜냐면 열린 또는 비-전도성 상태에서 TFT(310) 또는 스위치(510)를 통해 흐르는 전류가 없기 때문이다.
스토리지 커패시터 Cst 상의 전하의 양은 픽셀 커패시터 CDE의 픽셀 노드 P와 스토리지 커패시터 라인(340) 사이의 일정 퍼텐셜 또는 전압 차를 제공하거나 유지한다. 설명될 것처럼
Figure 112012087294445-pct00001
를 가정할 때, 스토리지 커패시터 라인(340)의 퍼텐셜이 5V 증가하면, 픽셀 노드 P의 퍼텐셜은 약 5 V 증가한다. 그 이유는 전하가 어디론가 갈 수 없기 때문에 스토리지 커패시터 Cst 의 양 노드들의 전하 양이 동일하기 때문이다.
간이화를 위해서, 픽셀 커패시터 CDE에 걸친 픽셀 전압의 변화
Figure 112012087294445-pct00002
가 스토리지 커패시터 Cst에 걸친 스토리지 커패시터 전압의 변화
Figure 112012087294445-pct00003
와 대략 같다 [즉
Figure 112012087294445-pct00004
]것을 알아야 한다. Cst가 지배적인 커패시터일 때 이 근사가 특히 진실이다. Vpx와 Vst 간의 더 정확한 관계가 수학식 1에 의해 주어진다:
[수학식 1]
Figure 112009033355743-pct00005
Figure 112009033355743-pct00006
일 때
Figure 112009033355743-pct00007
이고, 따라서
Figure 112009033355743-pct00008
이다.
총 픽셀 커패시턴스 CTOTAL가 모든 커패시턴스의 합으로서 정의된다, 즉:
[수학식 2]
Figure 112009033355743-pct00009
Figure 112009033355743-pct00010
는 픽셀 내의 모든 다른 커패시턴스 ( 기생 커패시턴스도 포함)의 합이다.
또한 수학식(1)에서 보여지는 것과 같이 (스토리지 커패시턴스 Cst에 걸친) 전압의 변화
Figure 112012087294445-pct00011
에 대한 픽셀 전압의 변화
Figure 112012087294445-pct00012
(도 5a의 노드 P에서임)를 나타내는 것에 더하여,
Figure 112012087294445-pct00013
가 수학식 (3)에서 보여지는 것과 같이 공통 전압의 변화
Figure 112012087294445-pct00014
에 대해서 표현될 수 있다. :
[수학식 3]
Figure 112009033355743-pct00015
CDE는 디스플레이 효과 또는 픽셀의 커패시턴스이다.
픽셀 VEink에 걸친 전압에 영향을 주지 않고 따라서 전압이 변경될 때 디스플레이되는 이미지에 영향을 주지 않는 것이 바람직하다. 디스플레이 효과들 또는 픽셀 전압 변화를 갖지 않는 것은
Figure 112009033355743-pct00016
를 의미한다.
Figure 112009033355743-pct00017
이기 때문에,
[수학식 4]
Figure 112009033355743-pct00018
수학식 4는 전압들이 변경될 때 디스플레이 효과들에 실질적으로 어떤 변경도 갖지않는 디스플레이되는 이미지의 바람직한 보존(maintenance)을 나타낸다. 즉, 예컨대 픽셀에 걸친 전압 변화
Figure 112012087294445-pct00019
가 0이 되도록 요구되어서, 흰색 상태 또는 검정색 상태가 실질적으로 어떤 변화도 없이 보존되는 것이다.
수학식 (3)의
Figure 112009033355743-pct00020
를 수학식 (4)로 치환하면:
[수학식 5]
Figure 112009033355743-pct00021
수학식 (5)로부터
Figure 112009033355743-pct00022
와
Figure 112009033355743-pct00023
간의 관계가 수학식 (6)과 수학식 (7)에 의해 주어질 수 있다는 것을 알 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112009033355743-pct00024
[수학식 7]
Figure 112009033355743-pct00025
따라서 공통 전극 전압이
Figure 112009033355743-pct00026
만큼 변할 때 스토리지 라인상의 전압을 수학식 (7)을 충족시키는
Figure 112009033355743-pct00027
만큼 변경시키는 것이 바람직하다.
수학식 (6) 및 수학식 (7)로부터 알 수 있듯이 픽셀 CDE에 걸친 임의의 전압 변화
Figure 112009033355743-pct00028
를 방지하도록, 즉
Figure 112009033355743-pct00029
를 보장해서, 실질적으로 디스플레이되는 이미지의 어떤 변화도 없는 동일한 디스플레이 효과를 실질적으로 보전하도록, 공통 전압 VCE 및 스토리지 커패시터 전압 Vst는 실질적으로 동시에 그리고 수학식 (6) 및 수학식 (7)에서 보여지는 것과 같이 서로 간에 대하여 적절한 양만큼 변경된다. 특히 VST 및 VCE가 수학식 (6) 및 수학식 (7)을 충족시키는 양만큼 실질적으로 동시에 변경될 때, 픽셀 CDE에 걸친 전압 변화가 없을 것이다. 즉
Figure 112009033355743-pct00030
픽셀 커패시터 CDE에 걸친 전압 - 즉 공통 전극(170)과 픽셀 노드 P 사이의 전압 차(즉, VEink)-이 디스플레이를 전환시키고, 그리고 남은 픽셀 매트릭스 어레이에 따라 이미지를 형성한다. 공통 전극(170) 상의 퍼텐셜과 스토리지 커패시터 라인(340)이 실질적으로 동시에(예컨대 그 둘이 가능하게는 스케일러(scaler)를 통해 서로 연결되거나 동일 컨트롤러(515)의 제어하에 있음) 수학식 (6) 및 수학식 (7)을 충족시키는 양만큼 변경된다면, 픽셀 노드 P 에서의 퍼텐셜은 공통 전극 전압의 퍼텐셜 변화와 실질적으로 동일한 양만큼 그리고 실질적으로 동시에 변할 것이다. 실제로 이것은 픽셀 커패시터 CDE에 걸친 전압 VEink가 일정하게 남아있다는 것을 의미한다(즉, VEink = 0).
반면에 공통 전극(170)과 스토리지 커패시터 라인(340)이 서로 간에 연결되 지 않으면, 공통 전극(170)의 전압 VCE 변화가 픽셀 커패시터 CDE에 걸친 전압 VEink에 또한 영향을 미치거나 변경할 것이다. 즉 공통 전극 퍼텐셜 VCE의 변화가 전체 디스플레이에 영향을 미칠 것이다. 또한 로우가 선택될 때 공통 전극 퍼텐셜 VCE이 변화되면(즉, TFT(310)이 닫히거나 전도되면), 그 선택된 로우에 대한 다른 움직임(behavior)과 이미지 아티팩트(artifact)가 생길 수 있다.
E-ink( 또는 픽셀/디스플레이 효과 커패시터 CDE)를 구동하기 위해 설계된 액티브-매트릭스 회로 내의 스토리지 커패시터 Cst가 디스플레이 효과 커패시터 CDE와 게이트-드레인 커패시터 Cgd의 20 내지 60배라는 것을 주목해야 한다. 전형적으로 E-ink의 큰 셀 갭과 E-ink 물질의 상대적으로 큰 누설(leakage) 전류 때문에 디스플레이 효과 커패시터 CDE의 값은 작다. 그 누설 전류는 디스플레이 효과 커패시터 CDE와 병렬인 저항 때문이다. 그 누설 전류와 연결된 디스플레이 효과 커패시터 CDE의 작은 값은 상대적으로 큰 스토리지 커패시터 Cst를 요구한다.
로우 전극(320), 칼럼 전극(330), 및 공통 전극(170)에 각각 연결된 참조 부호(520), 참조 부호(530), 참조 부호(570)에 도시된, 다양한 전압 공급원들 및/또는 구동기들을 제어하는 컨트롤러(515)가 제어할 수 있는 전압 공급원들 및/또는 구동기들에 다양한 전극들이 연결될 수 있다. 컨트롤러(515)는 예컨대 등가 회로(500)에 도시되고 픽셀 셀과 같은 다양한 디스플레이 전극들 또는 라인들을 앞으로 설명될 서로 다른 전압 레벨들을 갖는 펄스들을 이용하여 구동한다
스토리지 커패시터 전압 Vst와 공통 전압 VCE의 전압 변화들의 적절한 양과 타이밍을 실현하기 위해서, 수학식 7에 도시된 것과 같이 동시에 실질적으로 적절한 양 [즉,
Figure 112012087294445-pct00032
] 만큼 스토리지 전압 VST 및 공통 전압 VCE 모두를 변화시키기 위해서, 공통 전극 구동기(570)가 컨트롤러(515)에 의해 프로그램되거나 제어될 수 있는 스토리지 구동기(580)를 통해 스토리지 커패시터 라인(340)에 연결될 수 있다. 이 경우에 스토리지 구동기(580)는 공통 전압 VCE에 상응하는 출력 신호 Vst를 생성하는 스케일러(scaler)이다. 환언하면 출력 신호의 전압 Vst가 비례적으로 변하고, 바람직하게는 공통 전극 VCE와 비례하여 리니어하게 변한다. 대안적으로 스토리지 구동기(580)는 컨트롤러(515)와 분리된 구동기일 수 있다. 이 경우에 공통 전극 구동기(570)와 스토리지 구동기(580) 간의 연결이 불필요하다. 컨트롤러(515)는 실질적으로 동시에 스토리지 전압 Vst 및 공통 전압 VCE를 변경하고, 그리고 스토리지 구동기(580)를 제어해서 스토리지 및 공통 전압 변경이 상응하도록 한다 [ 예컨대 수학식 (6)과 수학식(7)에서 보여지는 관계를 충족한다].
스토리지 전압 Vst 및 공통 전압 VCE이 실질적으로 동시에 전환되지 않는다면 아티팩트들의 결과로 디스플레이된 이미지가 생길 수 있다. 또한 도 5b에 도시되는 것과 같이 스토리지 전압 Vst 및 공통 전압 VCE이 실질적으로 동시에 전환될 뿐만 아니라, 로우들 중 어느 것도 선택되지 않을 때 또한 전환된다.
대안적으로 VCE 및 VST는 실질적으로 동시에 전환된다. : (1) 어떤 로우들도 선택되지 않으면; 또는 (2) 임의의 로우 선택 시간의 시작에서; 또는 (3) 로우 선택 시간 동안 [ 그 이후에 선택된 로우가 칼럼 전압 레벨로 픽셀들을 충전하기 위해 적어도 총(full) 로우 선택 주기가 걸림]. 특히 바람직게는 Vce와 Vst의 전환으로 하나 이상의 픽셀들이 부정확한 전압(칼럼 전압과 다른 전압)으로 충전되는 결과를 낳지 않을 것이다. 특히 도 5b는 액티브 매트릭스 내의 임의의 로우 중 로우들 1, 2 및 N의 로우 또는 게이트 전압들을 도시하고, 여기서 낮은(low) 레벨 590 Vrow-select는 예컨대 로우를 선택하거나 TFT(510)을 턴온시키고(전도성 상태, 스위치가 닫힘), 및 높은(high) 레벨 592 Vrow non-select은 TFT(510)을 턴오프시킨다(비-전도성 상태, 스위치가 열림). 로우에 적절한 전압 레벨을 인가함으로써 연속으로 로우들은 한번에 하나 선택되고, 여기서 제1 단계(596) 및 제2 단계(598)를 각각 분리시키는 전환 시간 주기(594) 동안 로우들의 어떤 것도 선택되지 않는다. 공통 전압들 Vst, VCE에서의 변경의 타이밍 관점에서 관련 없지만, 설명 목적을 위해 도 5b에 칼럼 전압이 또한 도시된다. 예컨대 모든 로우들이 어드레싱된 후, 로우들의 반(half)이 어드레싱된 후, 또는 로우들의 임의의 개수가 어드레싱된 후와 같이, 원하는 대로 순차적 로우 어드레싱이 방해되는 임의의 원하는 시간 동안 전환(switch) 시간 주기(590)가 생길 수 있다는 것을 주목해야 한다. 전환 주기(590) 이후에, 다음 로우가 어드레싱되고 순차적 로우 어드레싱이 다시 시작된다.
컨트롤러(515)는, 설명될 것과 같이 서로 다른 전압 레벨들 및 타이밍을 갖는 펄스들로 디스플레이(500)를 구동하기 위해 다양한 전압 전원 및/또는 구동기들(520, 530, 570, 580)을 제어하는 것과 같이, 본 발명의 시스템들, 디스플레이들, 및 방법들에 따르는 오퍼레이션 동작들을 수행하도록 구성된 컨트롤러 및/또는 프로세서의 임의 유형일 수 있다. 메모리(517)는 컨트롤러/프로세서(515)의 일부이거나 연결되어 동작될 수 있다. 다양한 구동기들(520, 530, 570, 580)이 하나 이상의 전원들에 연결될 수 있거나, 또는 그 전원들에 연결된 버스들에 연결될 수 있다는 것을 주목해야 한다.
메모리(517)는 데이터가 저장되는 모든 적합한 유형의 메모리(예를 들어, RAM, ROM, 분리형(removable) 메모리, CD-ROM, 하드 드라이브들, DVD, 플로피 디스크들 또는 메모리 카드들)일 수 있거나 전송 매체일 수 있거나 네트워크(섬유광학들(fiber-optics),월드와이드웹(world-wide web), 케이블들, 시간 분할 다중 접속(time-division multiple access) 방식, 코드 분할 다중 액세스(code-division multiple access) 방식을 사용하는 무선 채널, 또는 다른 무선 주파수 채널로 연결된 네트워크)를 통해 액세스가능할 수 있다. 컴퓨터 시스템에서 사용하기 적합한 정보를 저장하고/또는 전송할 수 있는 알려지거나 개발된 매체가 컴퓨터 판독가능 매체 및/또는 메모리로서 사용될 수 있다. 메모리(517) 또는 추가 메모리는 본 발명의 시스템들, 디스플레이들, 및 방법들에 따른 오퍼레이션 동작들을 수행하도록 컨트롤러/프로세서(515)가 액세스할 수 있는 다른 바람직한 데이터는 물론 애플리 케이션 데이터 또한 저장할 수 있다.
추가 메모리들이 사용될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체(517) 및/또는 임의의 다른 메모리들은 장기, 단기, 또는 장기와 단기의 조합 메모리들일 수 있다. 이런 메모리들은 여기서 개시된 방법들 연산 동작들, 및 기능들을 실행하도록 프로세서(515)를 환경설정할(configure) 수 있다. 메모리들은 분산되거나 국부적일 수 있고, 그리고 추가적인 프로세서들이 제공될 수 있는 프로세서(515)가 또한 분산될 수 있거나, 또는 단독일 수 있다. 메모리들은 전기적, 자기적 또는 광학적 메모리, 또는 스토리지 기기들의 이런 또는 다른 유형들의 조합으로 구현될 수 있다. 또한 용어 "메모리"는 프로세서가 액세스하는 어드레싱가능한 공간 안의 주소로부터 판독되거나 그 주소로 기록될 수 있는 임의의 정보를 포괄하기 충분하도록 넓게 해석되어야 한다. 이 정의로서, 예컨대 네트워크에 대한 정보가 여전히 메모리(517) 내에 있고 그 이유는 예컨대 프로세서(515)가 본 발명의 시스템에 따른 오퍼레이션을 위해 네트워크로부터 정보를 검색할 수 있기 때문이다.
프로세서(515)는 디스플레이(500)를 구동하기 위해 전압 전원들 및/또는 구동기들(520, 530, 570, 580)을 제어하는 제어 신호들을 제공할 수 있고, 그리고/또는 기술될 다양한 어드레싱 구동 스킴들에 따라 오퍼레이션들을 수행할 수 있다. 프로세서(515)는 애플리케이션-특정 또는 범용(general-use) 집적 회로들일 수 있다. 또한 프로세서(515)는 본 발명의 시스템에 따라 수행하기 위한 전용 프로세서일 수 있거나, 많은 기능들 중 하나만이 본 발명의 시스템에 따라 수행하기 위해 동작하는 범용 프로세서일 수 있다. 프로세서(515)는 프로그램 일부(portion), 다수의 프로그램 세그먼트들을 사용하여 동작할 수 있거나, 전용 집적 회로(들) 또는 멀티-목적 집적회로들을 이용하는 TV, DVD 플레이어/리코더, PDA(personal digital assistant), 이동 전화 기타 등등과 같은 렌더러, 디코더, 또는 디모듈레이터와 같이 하드웨어 기기일 수 있다.
프로세서의 어떤 유형도 전용으로 또는 공유로 사용될 수 있다. 프로세서는 마이크로-프로세서들, CPU(central processing unit)들, DSP(digital signal processor)들, ASIC들, 또는 동일한 기능들을 수행하고 전자 테크닉들 및 아키텍처들을 사용하는 디지털 광학 기기들, 또는 아날로그 전자 회로들과 같은 임의의 다른 프로세서(들) 또는 컨트롤러(들)일 수 있다. 프로세서는 예컨대 소프트웨어 제어하에 있는 것이 전형적이고, 소프트웨어와 다른 데이터를 저장하는 메모리를 갖거나 통신한다.
명백하게 컨트롤러/프로세서(515), 메모리(517), 및 디스플레이(500)는, 모두 또는 부분적으로 플렉시블(flexible), 롤러블(rollable), 랩퍼블한(wrapable) 디스플레이 기기들과 같은 디스플레이, 전화들, 전기영동 디스플레이들, 또는 디스플레이이 있는 다른 기기들(PDA, 텔레비전, 컴퓨터 시스템, 또는 다른 전자 기기들을 포함)을 갖는 임의의 기기와 같은 단일 (전체적 또는 부분적인) 집적 유닛의 일부일 수 있다. 또한 단일 기기에 집적되는 대신에, 프로세서는 하나의 전자 기기 또는 하우징과, 픽셀 셀들의 매트릭스(500)를 구비한 부착가능한 디스플레이 기기들 사이에서 분산될 수 있다.
액티브-매트릭스 디스플레이들이 한 번에 하나의 로우 씩 구동된다. 하나의 프레임 시간 동안에, TFT들을 턴온하는 전압을 인가함으로써 - 즉 TFT들을 비-전도성 상태로부터 전도성 상태로 변경함으로써- 모든 로우들이 순차적으로 선택된다. 도 6a 내지 도 6c는 등가 회로(도 3의 300, 도 5a의 500)의 다양한 노드들에서 시간 대 전압 레벨들을 도시한다.
특히 도 6a는 E-ink를 어드레싱하기 위한 액티브-매트릭스 구동 스킴을 사용하여 4개의 포개놓은 전압 펄스들을 보여주는 3개의 프레임들(610, 612, 614)의 그래프(600)를 도시한다. 실선 커브(620)는 도 3 및 도 5a의 로우 전극(320)에서의 로우 전압 Vrow를 나타내고, 또한 4개의 전압 펄스들 중 2개만을 도시한 도 6b(나머지 2개의 전압 펄스들은 명확성을 위해 도 6c에 도시됨)에 도시된다. 도 6a에서, 대시선(650)은 도 1, 도 3, 및 도 5a에 도시된 공통 전극(170)에서의 전압 VCE를 나타내고, 또한 도 6b에 도시된다. 도 6a에서, 점선 커브(630)는 도 3, 및 도 5a에 도시된 칼럼 전극(330)에서의 칼럼 전압 Vcol를 나타내고, 또한 도 6에서 점선(630)으로 도시된다. 도 6a의 세미-대시 커브(640)는 도 5a의 픽셀 커패시터 CDE의 하나의 단자에서 픽셀 노드 P에서의 픽셀 전압 Vpx를 나타내고, 또한 도 6c에서 명확성을 위해 점선(640)으로 도시된다.
도 6a의 그래프(600)는 p-타입 TFT들을 갖는 폴리머 일렉트로닉스(polymer electronics) 액티브-매트릭스 백 플레인에 인가되는 펄스들을 보여준다. n-타입 TFT들(예컨데 비결정질 실리콘(amorphous silicon))의 경우에, 공통 전극 전압 및 로우 펄스들의 극성이 변한다. 도 6a에 도시된 이 그래프에서, 오직 6개의 로우들만이 6개의 점선으로된 펄스들(630)에서 보이는 것과 같이 어드레싱되지만, 실제 디스플레이는 훨씬 더 많은 로우들을 포함한다는 것을 알아야 한다.
도 6a에 도시된 프레임(610)의 홀드(hold) 또는 비-선택 주기(618) 동안에 로우 전압 Vrow의 실선(620)이 하이(high)이고, 예컨대 25V이고, 따라서 TFT(310)를 턴오프한다(비-전도성 상태, 즉 스위치(510)가 열린 상태). TFT(310)가 전도성 있는(즉, 스위치(510)가 닫힌 상태이고 선택된 로우가 어드레싱됨) 프레임(610)의 선택 부분(616) 동안, 선택된 로우의 도 5a에 도시된 픽셀 커패시터들 CDE(즉 TFT(310) 또는 스위치(510)의 드레인측에서의 총 커패시턴스)이 칼럼 전극들(330)에 인가된 전압으로 충전된다. 잔여 프레임 시간(618)(즉 홀드 시간) 동안, 현재 로우가 어드레싱되지 않지만, 예컨대 도 5b에 도시된 것처럼 순차적으로 다른 로우들이 어드레싱된다. 홀드 주기(618) 동안, TFT들이 비전도성 상태이고, 픽셀 커패시터들 상의 전하가 예컨대 스토리지 커패시터 Cst(도 3 및 도 5a)에 저장된 전하들에 의해 보유된다.
음의 칼럼 전압(630), 예컨대 -15V가 픽셀에 인가될 때, 이 픽셀은 흰색 상태로 전환되고, 양의 전압, 예컨대 +15V가 칼럼(530)에 인가될 때, 이 픽셀은 검정색 상태로 전환하고, 도 1에 도시된 것과 같다. 하나의 프레임 동안에, 일정 픽셀들이 흰색으로 전환될 수 있는 반면에, 다른 픽셀들은 검정색으로 전환될 수 있다. 폴리머 일렉트로닉스 E-ink 디스플레이의, 어드레싱가능한 TFT들 또는 픽셀 전극들의 액티브 매트릭스 백플레인의 경우에, 전형적인 전압 레벨들은 -25V 의 로우 선택 전압(선택 주기(616) 동안), 및 +25V의 로우 비-선택 전압(비선택 주기(618) 동안), -15V(흰색 픽셀)와 +15V(검정색 픽셀) 사이의 칼럼 전압, 및 +2.5V의 공통 전극 전압이고, 도 6a 내지도 6c에 도시된 것과 같다.
전형적인 디스플레이 효과 전압들(즉 도 5a에 도시된 픽셀 커패시터 CDE에 걸친 VEink)은 +15V, 0V, 및 -15V이다. 이런 전압 레벨에 대해서, 반사(reflection)(%) 대 시간의 광학(optical) 전환 특성(700)이 도 7a에 도시되고, 여기서 전환 시간이 약 0.5초이다. 전압이 15V에서 7.5V로 감소하면, 도 7b의 커브(710)에 도시되는 것처럼 전환 시간이 약 1.5초로 증가한다. 도 7a-7b에 도시된 두 개의 커브들(700, 710)이 동일한 동작 또는 형태를 갖고 있고; 두 개의 커브들(700, 710)의 차이점은 전환 속도 - 즉, ±15V의 더 높은 전압 레벨들에 연관된 커브(700)의 경우 약 0.5초이고, 그리고 ±7.5V의 더 낮은 전압 레벨들에 연관된 커브(710)의 경우 약 1.5초 - 라는 것을 주목해야 한다.
그레이 레벨 정확도와 그레이 레벨 분배를 증가시키기 위해서, 더 많은 전압 레벨들을 쓰는 비싼 칼럼 구동기 집적 IC들에 대한 필요 없이 픽셀 커패시터 CDE에 걸친 추가의 유효한 픽셀 전압 레벨들 VEink가 제공되는데, 여기서 기존의 전압 구동기들 및 레벨들이 예컨대 도 5a에 도시된 컨트롤러(515)의 제어하에, 추가의 디스플레이 효과 전압 레벨들 VDE 또는 VEink를 제공하기 위해 다양한 결합(combination)으로 사용된다. 특히 공통 전압 VCE는 픽셀 CDE에 걸친 서로 다른 디스플레이 효과 전압들 VEink를 제공하기 위해 변경된다.
도 4에 도시된 것처럼 공통 전극(170)은 일반적으로 접지되거나, 또는 반동 전압 VKB와 동일한 전압 레벨을 가진다 [ 이때 Vpx = Vcol + VKB]. 픽셀들이 예컨대 +15V, 0V, 또는 -15V 전압 레벨들을 칼럼 전극(330)으로 인가하는 전원 또는 구동기(530)(도 5a)로부터 이런 +15V, 0V, 또는 -15V (즉 Vcol 또는 Vpx)로 충전되었을 때 VCE 레벨이 약 0V이면, 픽셀 커패시터 CDE에 걸친 유효한 픽셀 전압 레벨들 VEink가 -15V, 0V, 또는 +15V이다(그 이유는 VCE = 0V이고 VEink = VCE - Vcol이기 때문임).
반동(kickback)은 다음과 같은 현상을 나타낸다. TFT(Vrow = -25V)의 전도성 상태 동안, 작은 게이트-드레인 기생 커패시터 Cgd 및 커패시터들 Cst 및 CDE가 충전될 것이다(도 3 및 도 5a). TFT가 스위치 오프되는 순간에(Vrow가 +25V로 스위치될 것임), 커패시터 Cgd에 걸친 전압은 50V만큼 늘어날 것이다(-25V에서 +25V). TFT가 스위치 오프된 직후 전하들이 Cgd로부터 Cst 및 CDE로 이동할 것이고, Vpx의 증가를 야기한다. Cgd가 다른 커패시터들과 비교해서 상대적으로 작기 때문에, Vpx의 퍼텐셜 증가 또한 작다.
일반적으로, 근소한 추가값
Figure 112009033355743-pct00033
이 언급된 VCE 전압들 이외(예컨대 0V 또 는 다른 양의 값 및/또는 음의 값 이외)에 요구된다. 그 이유는 로우가 낮은 전압으로부터 높은 전압으로 변할 때 픽셀 내의 기생 커패시턴스(예를 들어 Cgd)가 작은 전압 도약을 일으키기 때문이다. 이 도약은 반동(kickback) 전압 VKB으로 지칭되고 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112009033355743-pct00034
. 이것은 정확한 VEink를 갖기 위해서 VCE에 추가되어야 한다. 따라서 적절한 픽셀 전압 Vpx를 산출하기 위해서 모든 설명된 VCE 전압들, 및/또는 칼럼 전압들 Vcol에 이 작은 추가 반등 전압이 추가되어야 한다.
공통 전극(330)에 인가된 공통 전압 VCE에 대해 0V와 같은 상수 전압 레벨을 사용하거나, 또는 양의 전압 레벨 및 0V를 사용하는 대신에, 공통 전압 VCE에 대해 양의 전압 레벨과 음의 전압 레벨을 포함하는(필요하다면 약 0V, 또는
Figure 112012087294445-pct00035
도 포함) 가변 전압 레벨들이 공통 전극(170)에 인가된다. 공통 전압 VCE에 대한 가변 전압 레벨들은 픽셀 커패시터 CDE에 걸쳐서 많은 서로 다른 유효한(effective) 전압 레벨들 VEink를 생성하기 위해 사용된다. 픽셀 커패시터 CDE에 걸친 추가의 유효한 픽셀 전압 레벨들 VEink은 예컨대 더 많은 그레이 스케일 레벨들을 제공하고, 따라서 디스플레이 효과(effect)를 향상시킨다. 양의 공통 전극 전압 VCE 및/또는 음의 공통 전극 전압 VCE를 인가하기 위해서, 디스플레이(500)에 1-출력(output) 공통 전극 구동기(570)를 추가함으로써 예를 들어,추가의 유효한 픽셀 전압 레벨들 VEink이 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 추가의 전압 레벨들을 제공하기 위해서 공통 전극 전압 VCE의 전압 레벨을 변경시키도록 컨트롤러(515)가 구성될 수 있으며, 그 방법은 예를 들어 기존의 전원들 및/또는 구동기들로부터 제공된 전압 레벨들을 결합(combining)(예를 들어 스케일링(scaling), 가산(adding) 및/또는 감산(subtracting))하는 것이다. 예를 들어±15V 레벨을 제공하는 전원 및/또는 칼럼 전압 Vcol의 ±15V 레벨을 스케일링하고, 그리고 예컨대 0V인 현재 공통 전극 전압 VCE에 대해 그 스케일링된 ±10V레벨을 가산 및/또는 감산하는 것이다.
예를 들어 공통 전극 전압이 10V만큼 증가했다면, 유효한 픽셀 전압 VEink이 10V를 이용하여 변형될 것이다. (Vcol = +15V, 0V, 또는 -15V이고 VCE = 0V일 때, VEink에 대해 -15V, 0V, 또는 +15V(Vcol = Vpx, 즉 반동 전압 VKB를 무시한다는 것을 가정할 때 VEink = VCE - Vcol)인 대신에) VCE = +10V인 경우에, 픽셀들이 +15V, 0V, 또는 -15V로 충전될 때(즉 VCE= 10V이고,
Figure 112012087294445-pct00036
= +15V, 0V, 또는 -15V) 유효한 픽셀 전압 레벨들 VEink가 각각 -5V, 10V 및 25V일 수 있다. 유사하게 공통 전극 전압이 10V만큼 감소했다면 - 즉 VCE= -10V이고,
Figure 112012087294445-pct00037
= +15V, 0V, 또는 -15V 이면-, 유효한 픽셀 전압 레벨들 VEink이 각각 약 -25V, -10V, 및 5V일 것이다.
위에서 설명된 것처럼, 더 정밀하게 설명하자면 반동 전압 VKB가 포함되어야 한다 [여기서 Vpx = Vcol + VKB]. 따라서 설명하자면 유효한 픽셀 전압 레벨들 VEink = VCE - Vpx = VCE - (Vcol + VKB) = VCE - Vcol - VKB에 대한 더 정밀한 값이 -25-VKBV, -10-VKB V 및 5-VKB V [이때 Vcol = +15V, 0V 또는 -15V ]이다. 설명을 더 세밀하게 하기 위해 반동 전압 VKB를 포함하도록 다른 설명 예들이 또한 수정될 수 있다.
따라서 3개의 가능한 칼럼 전압들(예컨대, +15V, 0V 또는 -15V) 과 2개의 서로 다른 공통 전극 전압들(예를 들어 +10V, 0V 또는 -10V의 임의의 조합; 예컨대 ±10V, +10V과 0, -10과 0)을 써서, 6개의 서로 다른 유효한 픽셀 전압들 VEink가 생성되거나 얻어질 수 있다. 보다 일반적으로 N(예를 들어 N = 6)개의 서로 다른 전압들이 N개의 서로 다른 디스플레이 효과들을 제공하기 위해 얻어질 수 있고, 여기서 N은 칼럼 전압들의 개수(예를 들어 3)에 공통 전극 전압들의 개수(예를 들어 2)를 곱한 개수이다.
임의의 한 시점(any point in time)에서, 공통 전극 전압 VCE가 오직 하나의 값만을 가질 수 있기 때문에, 칼럼 구동기 전압 레벨들의 개수(예를 들어 3개)만이 한 시점 동안 발생될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 따라서 이런 구동 또는 어드레싱 스킴이 전기영동(electrophoretic) 효과들과 같은 쌍안정(bi-stable) 디스플레이 효과들에 대해서 적합하다. 이런 디스플레이 효과들을 위해서, 서로 다른 시점들에서, 예컨대, 양의 전압 레벨, 음의 전압 레벨 및/또는 0의 전압 레벨들과 같은, 서로 다른 공통 전극 전압이 사용될 수 있어서 총 N개의 다른 레벨들이 생성된다. 픽셀 커패시터 CDE에 걸친 유효한 픽셀 전압 레벨들 VEink가 +15V, 0V, -15V (이때 VCE=0V)에 더하여, +25V, +10V, -5V (이때 VCE=-10V) 뿐만 아니라 5V, -10V, -25V (이때 VCE=+10V 그리고 Vcol=+15V, 0V, -15V)와 같은 더 많은 값들을 포함하기 때문에, 더 나은 그레이 스케일 분배 및 정확도가 실현될 수 있다.
이미지 아티팩트(artifact)들을 회피하기 위해서, 모든 로우들이 선택되지 않을 때 [예를 들어, TFT들(310)이 비-전도성 또는 OFF 상태에 있도록 TFT 매트릭스 내의 TFT들(310)의 게이트들 G에 인가된 로우 전압들 Vrow가 낮을(low) 때, 예컨대 0V일 때] 공통 전극(170)이 전환될 수 있다. 대안적으로 Vce 및 Vst가 실질적으로 동시에 전환된다 : (1) 어떤 로우들도 선택되지 않으면; 또는 (2) 임의의 로우 선택 시간의 시작에서; 또는 (3) 로우 선택 시간 동안 [그 이후에 선택된 로우가 칼럼 전압 레벨로 픽셀들을 충전시키기 위해 적어도 전체(full) 로우 선택 주기가 걸림]. 특히 바람직하게는 Vce 및 Vst의 전환이 하나 이상의 픽셀들이 부정확한 전압(즉 칼럼 전압과 다른 하나의 전압)으로 충전되는 결과를 낳지 않는다. 예를 들어 도 6의 참조 번호(616)에 의해 도시된 선택된 로우 내의 TFT들의 게이트들 G에 인가된 로우 전압 Vrow에 대해 낮은 레벨을 인가함으로써 로우가 선택되면, 그 선택된 로우는 모든 다른 선택된 로우들과 비교할 때 다른 행동을 취할 것이다. 공통 전극 전압 VCE이 변경된 이후에, 노드 P의 픽셀 전압 Vpx 과 연속하여 픽셀 CDE에 걸친 유효한 픽셀 전압 VEink가 또한 변할 것이다. 이것은 이미지 아티팩트들의 원인이 될 수 있다. 이런 이미지 아티팩트들을 회피하기 위해서, 공통 전극 전압 VCE과 동시에 픽셀 패드들 상의 픽셀 전압 Vpx가 변한다. 별개의 스토리지 커패시터 라인(340)이 제공되는 도 6a의 구성(configuration)에서, 공통 전극 전압(170)과 동시에 동일한 전압 스윙으로 스토리지 커패시터 라인(340) 상의 전압을 변경시킴으로써 이미지 아티팩트들을 회피될 수 있다. 스토리지 커패시터 Cst가 픽셀의 모든 다른 커패시터들보다 대략 적어도 20배 더 크기 때문에, 스토리지 커패시터 라인(340)과 공통 전극(170) 모두가 동시에 전환될 때 픽셀 CDE에 걸친 전압은 동일한 값을 유지할 것이다.
원칙적으로 공통 전극 전압과 칼럼 전극 전압 VCE VCol을 개별적으로 선택하는 것이 가능하다. 그러나 공통 전극 전압 VCE의 대부분이 선택들이 픽셀들에 걸친 0(zero) 전압 상태가 없는 결과를 낳을 것이다. 전기영동 디스플레이 효과가 0V에서는 전환되지 않을 것이기 때문에 0 전압 상태는 중요하다. 따라서 유효한 픽셀 전압 VEink 대한 레벨들 중 하나로서 0V 상태를 획득하는 것을 보장하기 위해서, 칼럼 전압 Vcol이 유효한 픽셀 전압 VEink 대한 0V 상태를 생성하기 위해서 노멀한 공통 전극 전압 VCE에 대해 가산 및/또는 노멀한 공통 전극 전압 VCE로부터 감산될 수 있다. 예를 들어 칼럼 전압 레벨들이 +10V, 0V 및 -10V라면, 실질적으로 가장 잘 사용되는 공통 전압들은:
Figure 112009033355743-pct00038
그리고
Figure 112012087294445-pct00043
유효한 픽셀 전압 VEink (즉 픽셀 커패시터 CDE에 걸친 전압, 여기서 VEink=VCE -Vcol)은 +10V의 VCE - high 에 대해서는 0V, +10V 또는 +20이거나, 또는 -10V의 VCE - low 에 대해서는 -20V, -10V 또는 0V 이다. 유효한 픽셀 전압 VEink 에 대해 이용가능한 0V 상태가 항상 있다는 것이 이점이다. 단점은 유효한 픽셀 전압 VEink 에 대해 6개의 서로 다른 유효한 레벨들 대신에 오직 5개만을 가진다는 것이다.
칼럼 전압 레벨들(예를 들어, -10V, 0, +10V)에 상대적으로 적절한 시간에 인가된 가변 공통 전극 전압 VCE(예를 들어, -10V, 0, +10V)으로 공통 전극(170)을 어드레싱함으로써, 픽셀들에 대해 이용가능한 유효한 전압 레벨들 - 즉 VEink(예를 들어, VEink= -10V, 0, +10V 이때 VCE=0; VEink,= 0V, +10V 또는 +20V 이때 VCE=+10; 및 VEink,= -20V, -10V 또는 0V 이때 VCE=-10)- 의 개수를 증가시키는 것이 가능하다. 추가 픽셀 전압 레벨들은 간단하고 비용절감적인 칼럼 구동기 IC들을 사용하면서, 디스플레이의 그레이 스케일 레벨들의 더 나은 분배와 더 높은 정확도를 가능케 한다. 예를 들어 공통 전극(170)이 2개의 전압 레벨들(예를 들어 ±10V)로 전환될 수 있을 때, 3-레벨 칼럼 구동기들로 5개의 픽셀 전압 레벨들이 생성될 수 있다. 따라서 1-레벨 공통 전극 구동기와 함께 5-레벨 칼럼 구동기를 사용하는 대신에, 1-출력, 2-레벨 공통 전극 구동기(570)가 3-레벨 칼럼 구동기(530)(예컨대 320 출력들을 가짐)와 함께 사용될 수 있다. 컨트롤러(515)는 설명된 다양한 구동기들(520, 530, 570)의 원하는 전압 레벨들, 타이밍, 및 전환(switching)을 제공하기 위해 다양한 구동기들(520, 530, 570)을 제어하도록 구성될 수 있다.
물론 위의 실시 예들 또는 프로세스들 중 어느 것이 하나로 결합되거나 특정 성격들을 갖는 사용자들을 찾아 매칭시키고, 관련된 추천(recommendation)들을 제공하는 것을 개선시키기 위해 하나 이상의 다른 실시 예들 또는 프로세스들과 결합할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
마지막으로 위의 논의들이 본 발명의 시스템들을 단순히 설명할 목적이고, 첨부된 청구항들의 실시 예들의 그룹 중 임의의 특정 실시 예에 제한되는 것으로 해석되어서는 안 되는 것이 의도된다. 따라서 본 발명의 시스템이 특정 예시적인 실시 예들을 참조하여 자세하게 설명되었지만, 다양한 수정들 및 대안적인 실시 예들이 다음의 청구항들에서 설명되는 것과 같은 본 발명의 시스템의 더 넓게 의도된 사상 및 범위 내에서 벗어남이 없이 당업자에 의해 고안될 것이다. 따라서 명세서 및 도면들이 예시로서 고려되어야 하고 첨부된 청구항들의 범위를 제한하려는 의도 가 아니다.
첨부된 청구항들을 해석하는데 있어서,
a) "포함(comprising)"은 주어진 청구항에 열거된 것 외의 다른 요소들 또는 동작(act)들의 존재를 배제하려는 것이 아니며;
b) 요소 앞의 "하나(a, 또는 an)"는 복수의 이런 요소들을 배제하려는 것이 아니며;
c) 청구항들에서 임의의 기준 부호(reference sign)는 그 범위를 제한하려는 것이 아니며;
d) 다수의 "수단(means)"은 동일하거나 다른 아이템(들) 또는 하드웨어 또는 소프트웨어 구현의 구조 또는 기능에 의해 표현될 수 있으며;
e) 개시된 요소들 중 일부는 (예컨대 개별적인 또는 집적적인 전자 회로를 포함하는) 하드웨어 부분들, 소프트웨어 부분들(예컨대 컴퓨터 프로그래밍), 및 그것들의 조합으로 이뤄질 수 있으며;
f) 하드웨어 부분들은 아날로그 또는 디지털 부분들 중 하나 또는 모두에 의해 이뤄질 수 있고;
g) 다르게 서술되지 않는한 개시된 기기들 또는 그 부분들 중 어느 것은 함께 결합될 수 있거나, 추가적인 부분들로 분리될 수 있고; 그리고
h) 특별히 표시되지 않는 한 동작들 또는 단계들의 어떤 특정 순서가 필요한 것은 아니다.

Claims (26)

  1. 로우(row) 전압을 제공하도록 구성된 로우 구동기(520);
    상기 로우 구동기(520)에 연결된 로우 전극(320);
    적어도 3개의 칼럼(column) 전압 레벨들을 제공하도록 구성된 칼럼 구동기(530);
    상기 칼럼 구동기(530)에 연결된 칼럼 전극(330);
    적어도 2개의 공통(common) 전압 레벨들을 제공하도록 구성된 공통 전극 구동기(570);
    상기 공통 구동기(570)에 연결된 공통 전극(170);
    상기 칼럼 전극(330)과 상기 공통 전극(170) 사이에 연결된 픽셀(CDE) ; 및
    상기 픽셀(CDE)에 걸친 적어도 6개의 유효한(effective) 픽셀 전압 레벨들을 제공하기 위해 상기 적어도 2개의 공통 전압 레벨에 대하여 상기 적어도 3개의 칼럼(column) 전압 레벨들의 인가(application) 타이밍을 제어하도록 구성된 컨트롤러(515)를 포함하고,
    상기 컨트롤러(515)는
    동시에 그리고 상기 칼럼 전극(330)에 연결될 수 있는 스토리지 커패시터의 스토리지 전압 레벨에 대응하는 전압 스윙(swing)으로 상기 공통 전극(170)을 전환하도록 구성되며,
    (1) 상기 로우 전압이 비-선택 레벨을 가지면, 또는 (2) 로우 선택 주기의 시작시에 또는 (3) 로우 선택 주기 동안, 상기 공통 전극(170)을 전환하도록 또한 구성된, 디스플레이 기기(500).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 공통 전압 레벨들은 음의 전압 레벨을 포함하는 디스플레이 기기(500).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 칼럼 전압 레벨들 중 하나와 반동(kickback) 전압의 합은 상기 적어도 2개의 공통 전압 레벨들 중 하나와 실질적으로 동일한 디스플레이 기기(500).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 칼럼 전압 레벨들 중 하나의 비-제로 레벨과 반동(kickback) 전압의 합은 상기 적어도 2개의 공통 전압 레벨들 중 하나와 실질적으로 동일한 디스플레이 기기(500).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 6개의 유효한 픽셀 전압 레벨들은 0V, 양의 전압 레벨, 및 음의 전압 레벨을 포함하는 디스플레이 기기(500).
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공통 전극(170) 및 상기 스토리지 커패시터는 공통 전극 구동기(570)에 의해서 그리고 스토리지 구동기(580)에 의해서 독립적으로 구동되며,
    상기 공통 전극 구동기(570) 및 상기 스토리지 구동기(580)는 상기 컨트롤러(515)에 의해 제어되는, 디스플레이 기기(500).
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공통 전극(170) 및 상기 스토리지 커패시터는 공통 전극 구동기(570)에 의해서 그리고 스토리지 구동기(580)에 의해서 구동되며,
    상기 공통 전극 구동기(570)는 상기 컨트롤러(515)에 의해 제어되고, 그리고
    상기 스토리지 구동기(580)는 상기 공통 전극 구동기(570)에 의해 생성되는 공통 전압 레벨에 비례하여 변경되는 스토리지 전압 레벨을 갖는 출력 신호를 발생시키는, 디스플레이 기기(500).
  10. 로우 전압을 제공하도록 구성된 로우 구동기(520);
    상기 로우 구동기(520)에 연결된 로우 전극(320);
    N개의 칼럼 전압 레벨들을 제공하도록 구성된 칼럼 구동기(530);
    상기 칼럼 구동기(530)에 연결된 칼럼 전극(330);
    M개의 공통 전압 레벨들을 제공하도록 구성된 공통 전극 구동기(570);
    상기 공통전극 구동기(570)에 연결된 공통 전극(170); 및
    상기 칼럼 전극(330) 및 공통 전극(170) 사이에 연결된 픽셀(CDE) ; 및
    상기 픽셀(CDE)에 걸친 N x M개의 유효한 픽셀 전압 레벨들을 제공하기 위해 상기 M개의 공통 전압 레벨에 대하여 상기 N개의 칼럼 전압 레벨들의 인가 타이밍을 제어하도록 구성된 컨트롤러(515)를 포함하고,
    상기 컨트롤러(515)는,
    동시에 그리고 상기 칼럼 전극(330)에 연결된 스토리지 커패시터의 스토리지 전압 레벨에 대응하는 전압 스윙(swing)으로 상기 공통 전극(170)을 전환하도록 또한 구성되며,
    (1) 상기 로우 전압이 비-선택 레벨을 가지면, 또는 (2) 로우 선택 주기의 시작시에 또는 (3) 로우 선택 주기 동안, 상기 공통 전극(170)을 전환하도록 또한 구성된 디스플레이 기기(500).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 M개의 공통 전압 레벨들은 음의 전압 레벨을 포함하는 디스플레이 기기(500).
  12. 제10항에 있어서,
    상기 N개의 칼럼 전압 레벨들 중 하나와 반동(kickback) 전압의 합은 상기 M개의 공통 전압 레벨들 중 하나와 실질적으로 동일한 디스플레이 기기(500).
  13. 제10항에 있어서,
    상기 N개의 칼럼 전압 레벨들 중 하나의 비-제로 레벨과 반동(kickback) 전압의 합은 상기 M개의 공통 전압 레벨들 중 하나와 실질적으로 동일한 디스플레이 기기(500).
  14. 제10항에 있어서,
    상기 N x M개의 유효한 픽셀 전압 레벨들은 0V, 양의 전압 레벨, 및 음의 전압 레벨을 포함하는 디스플레이 기기(500).
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제10항에 있어서,
    상기 공통 전극(170) 및 상기 스토리지 커패시터는 공통 전극 구동기(570)에 의해서 그리고 스토리지 구동기(580)에 의해서 독립적으로 구동되며,
    상기 공통 전극 구동기(570) 및 상기 스토리지 구동기(580)는 상기 컨트롤러(515)에 의해 제어되는, 디스플레이 기기(500).
  18. 제10항에 있어서,
    상기 공통 전극(170) 및 상기 스토리지 커패시터는 공통 전극 구동기(570)에 의해서 그리고 스토리지 구동기(580)에 의해서 구동되며,
    상기 공통 전극 구동기(570)는 상기 컨트롤러(515)에 의해 제어되고, 그리고
    상기 스토리지 구동기(580)는 상기 공통 전극 구동기(570)에 의해 생성되는 공통 전압 레벨에 비례하여 변경되는 스토리지 전압 레벨을 갖는 출력 신호를 발생시키는, 디스플레이 기기(500).
  19. 로우 전극(320), 칼럼 전극(330), 공통 전극(170), 및 상기 칼럼 전극(330)과 상기 공통 전극(170) 사이에 연결된 픽셀(CDE)를 구비한 디스플레이 기기를 구동하는 방법으로서,
    로우 전압을 상기 로우 전극(320)으로 인가하는 동작;
    칼럼 전압을 상기 칼럼 전극(330)으로 인가하는 동작;
    공통 전압을 상기 공통 전극(170)으로 인가하는 동작;
    N개의 칼럼 전압 레벨들을 제공하도록 상기 칼럼 전압을 변경하는 동작;
    M개의 공통 전압 레벨들을 제공하도록 상기 공통 전압을 변경하는 동작;
    상기 픽셀(CDE)에 걸친 N x M개의 유효한 픽셀 전압 레벨들을 제공하기 위해 상기 M개의 공통 전압 레벨에 대하여 상기 N개의 칼럼 전압 레벨들의 인가 타이밍을 제어하는 동작;
    동시에 그리고 상기 칼럼 전극(330)에 연결될 수 있는 스토리지 커패시터의 스토리지 전압 레벨에 대응하는 전압 스윙(swing)으로 상기 공통 전극(170)을 전환하는 동작; 및
    (1) 상기 로우 전압이 비-선택 레벨을 가지면, 또는 (2) 로우 선택 주기의 시작시에 또는 (3) 로우 선택 주기 동안, 상기 공통 전극(170)을 전환하는 동작을 포함하는 디스플레이 기기를 구동하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 M개의 공통 전압 레벨들은 음의 전압 레벨을 포함하는 디스플레이 기기를 구동하는 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 N개의 칼럼 전압 레벨들 중 하나와 반동(kickback) 전압의 합은 상기 M개의 공통 전압 레벨들 중 하나와 실질적으로 동일한, 디스플레이 기기를 구동하는 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 N x M개의 유효한 픽셀 전압 레벨들은 0V, 양의 전압 레벨, 및 음의 전압 레벨을 포함하는, 디스플레이 기기를 구동하는 방법.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 제19항에 있어서,
    상기 공통 전압 레벨에 비례하는 전압이 스토리지 전압으로서 제공되는, 디스플레이 기기를 구동하는 방법.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 스토리지 전압 및 공통 전극 전압은 공통 제어하에 상호 독립적인 구동기들에 의해 제공되는, 디스플레이 기기를 구동하는 방법.
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