KR101531376B1 - 컬러 감산형 디스플레이 장치 - Google Patents

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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 픽셀(18)의 적어도 2개 상이한 컬러 흡수층(14)의 수직 적층을 포함하는 디스플레이 장치(10)에 관한 것이다. 이 디스플레이 장치는 컬러 흡수층 중 적어도 2개의 픽셀 해상도가 상이한 것에 특징이 있다. 본 발명은 또한 이러한 디스플레이 장치를 포함하는 디스플레이 시스템(50)과 이러한 디스플레이 장치를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
Figure R1020097010838
픽셀, 컬러, 디스플레이, 적층, 스택, 흡수층

Description

컬러 감산형 디스플레이 장치{COLOR SUBTRACTIVE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 적어도 2개의 상이한 컬러 흡수층의 수직 적층을 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이러한 디스플레이 장치를 포함하는 디스플레이 시스템 및 이러한 디스플레이 장치를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
수직 적층의 적어도 2개의 상이한 컬러 흡수층을 포함하는 디스플레이 장치의 예가 미국특허번호 제US2002/0171620호에 공개되어 있다. 더 정확하게는, 미국특허번호 제US2002/0171620호는 백라이트가 병합된 투과성 컬러 전기 영동형 디스플레이 장치에 관한 것이다. 이 디스플레이 장치는 복수의 측방향으로 인접한 픽셀을 갖는다. 각 픽셀은 바로 한 픽셀이 다른 픽셀위에 직접 수직으로 적층되는 2개 이상의 셀로 구성된다. 적층 내의 각 셀은 또한 디스플레이 장치 내의 한 층의 셀을 함께 형성하는 측방향으로 인접한 유사 셀을 갖는다. 이 셀은 가시 스펙트럼 부분을 흡수할 수 있는 광 투과성 유체 및 대전된 안료 입자를 포함하며, 적층 내에서의 각 셀은 이 적층 내의 다른 셀에서의 입자의 컬러와 다른 컬러를 입자를 포함한다. 픽셀의 컬러는 적층에서의 각 셀을 횡단하는 누적 효과에 아랑곳하지 않고 살아남는 백라이트로부터 기원한 가시 스펙트럼 부분, 따라서 컬러 감산형 디스플레이 장치라고 한다. 미국특허번호 제US2002/017620호에서, 디스플레이 장치를 위한 적합한 셀 컬러는 청록색(C), 자홍색(M) 및 황색(Y)을 포함하며, 이는 3개 층 디스플레이 장치를 만든다. CMY에서, 황색에 자홍색을 더하면 적색을 생성하고, 청록색에 자홍색을 더하면 청색을 만들며, 황색에 청록색을 더하면 녹색을 생성한다. 각 셀에 의해 투과되는 광의 양 및 컬러는 셀 내의 안료 입자의 위치 및 컬러에 의해 제어된다. 이후에, 이 위치는 셀의 전극에 대한 적당한 전압의 인가에 의해 조정된다. 안료 입자가 셀에 들어가는 광 경로 내에 위치되는 경우, 입자는 이 광의 선택된 부분을 흡수하고 나머지 광은 셀을 통하여 투과된다. 이 안료 입자가 실질적으로 셀에 들어가는 광 경로로부터 제거되는 경우, 광은 셀을 통과하여 볼 수 있는 큰 변화없이 나타날 수 있다. 그러므로, 시청자에 의해 보여진 광의 컬러/스펙트럼은 수직 적층 내에서 셀의 각각에 있는 입자의 분산에 의존한다. 적층 내의 셀 각각은 픽셀 그 자체와 동일한 측면 영역을 점유하므로, 투과 효율성은 서브픽셀의 나란한 배열에 의존하여 컬러를 생성하는 솔루션의 그 투과 효율성 보다 상당히 더 높을 수 있다.
그러나, 미국특허번호 제US2002/0171620호에서 공개된 디스플레이 장치의 문제점은 제조가 어려울 수도 있다는 점인데, 왜냐하면 각 셀층 내에 개별 픽셀을 정교하게 수직으로 정렬할 필요성 및 픽셀 사이의 컬러 크로스 토크를 피하기 위해 중간 광 투과성 창의 두께를 최소화할 필요성 때문이다.
본 발명의 목적은 이러한 문제를 극복하거나 또는 적어도 이 문제를 완화하고, 개선된 컬러 감산형 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
이하 설명으로부터 명백하게 될 이러한 및 다른 목적은 첨부된 청구항에 따라, 디스플레이 장치, 이러한 디스플레이 장치를 포함한 디스플레이 시스템, 및 이러한 디스플레이 장치를 제어하기 위한 방법을 써서 달성된다.
제 1 측면에 따르면, 픽셀의 적어도 2개의 상이한 컬러 흡수층의 수직 적층을 포함하는 디스플레이 장치가 제공되며, 상기 층 중 적어도 2개의 픽셀 해상도가 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 일부층의 해상도가 시청자에 의해 인식되는 디스플레이 출력에 상당히 영향을 미치는 것 없이 감소될 수 있다는 이해에 기초되는데, 왜냐하면 인간의 시력은 크로미넌스 디테일(detail)보다 휘도 디테일에 더 민감하기 때문이다. 따라서, 크로미넌스를 결정하는 컬러(들)을 포함하는 층은 휘도를 결정하는 컬러(들)를 포함하는 층보다 더 낮은 해상도를 가질 수 있다. 예를 들면, 청록색 및/또는 황색을 포함하는 층은 자홍색을 포함하는 층보다 더 낮은 해상도를 가질 수 있다. 비록 인간의 눈(즉 간상체(rod))이 휘도에 대하여 고해상도를 인식할 수 있을지라도, 인간의 눈은, 자홍색에 의해 주로 지배되는 녹색에 대하여 보다, 각각 황색 및 청록색에 의해 지배를 받는 청색 및 적색에 대하여 더 낮은 해상도 민감도(더 적은 개수의 콘)를 갖는다. 더 낮은 픽셀 해상도 층의 이용 가능성은 디스플레이 장치의 제조를 훨씬 더 손쉽게 한다.
실험에 의해 확인된 바와 같이, 청록색 픽셀 대 자홍색 픽셀의 영역 비율은 예를 들면 4:1일 수 있는데(즉, 청록색 픽셀의 영역은 자홍색 픽셀 영역의 4배이고, 또는 달리 말하면 청록색 픽셀 해상도는 자홍색 픽셀 해상도의 1/4임), 반면에 황색 픽셀 대 자홍색 픽셀의 영역 비율은 16:1까지일 수 있다(즉, 황색 픽셀의 영역은 자홍색 픽셀 영역의 16배까지 이고, 또는 달리 말하면 황색 픽셀 해상도는 자홍색 픽셀 해상도의 1/16까지임)까지 감소된다. 즉, 하나의 황색 픽셀에 대하여, 예를 들면 4개 청록색 픽셀 및 16개 자홍색 픽셀이 있다.
바람직하게는, 최저 해상도를 가지는 층은 상기 디스플레이 장치의 시청면에 놓이는 상단층이고, 반면에 더 높은 해상도를 갖는 층은 상기 적층 내에서 점차적으로 더 아래로 놓인다. 따라서, 최고 해상도를 갖는 층은 하단층이 된다. 이는 픽셀 사이의 패럴랙스 효과 및 크로스 토크를 감소시킨다.
디스플레이 장치의 바람직한 실시예에서, 상단층은 황색을 포함하고, 중간층은 청록색을 포함하며 하단층은 자홍색을 포함하는데, 여기서 하단층은 중간층 보다 더 높은 해상도를 갖고 중간층은 상단층보다 더 높은 해상도를 갖는다. 이러한 디스플레이 장치는 위에 논의된 단순화된 제조 및 감소된 크로스 토크 둘 다로부터 이익을 본다. 대안적으로는, 상단층은 황색 및 청록색 둘 다를 포함할 수 있으며, 이에 의해 중간층이 생략될 수 있으며, 이후 이는 부정합(misalignment)(3개 대신 2개 층) 및 디스플레이 두께 둘 다를 감소시킨다. 순흑색이 자홍색 층 또는 전용 추가층에 추가될 수 있다.
더욱이, 적어도 하나의 층에는 상기 적어도 하나의 층의 픽셀에서의 컬렉터 영역을 덮기 위한 광 차폐물이 제공될 수 있다. 이 콜렉터 영역은 픽셀이 그 투명한 상태에 있는 경우 컬러 입자가 수용되는 픽셀의 영역이다. 거기에, 이 광 차폐물은 콜렉터 영역의 컬러가 픽셀의 상태에 따라 변경되지 않음을 보장하기 위해 사용된다. 이 광 차폐물은 콜렉터 영역의 콜렉터 전극과는 별개의 것이거나 이 전극에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 자홍색, 청록색 및 황색 층을 구비하는 디스플레이 장치에 대하여, 광 차폐물이 자홍색 층에만 제공되는데, 왜냐하면 자홍색 층이 최고 해상도를 가져야 하기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 광 차폐물이 모든 3개 층에 제공될 수 있다.
더욱이, 픽셀의 형상은 정사각형 및 육각형 중 하나일 수 있다. 정사각형 픽셀은 간단한 접근 방식이다. 그러나, 꿀벌집 패턴으로 배열된 육각형 픽셀을 갖는 레이아웃은 대각선을 디스플레이하는 것을 더 쉽게 만들며, 스케일링은 더 보이지 않을 수 있는데, 왜냐하면 특히 자홍색 픽셀이 각 청록색 및 황색 픽셀의 중심에 정확하게 놓일 수 있기 때문이고, 임의 광 차폐물은 덜 가시적인데, 왜냐하면 상이한 층의 콜렉터 영역이 정사각형 픽셀을 이용하는 접근 방식에서와 같이 동일한 정도로 수직으로 정렬되지 않기 때문이다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 반사형 또는 투과형 디스플레이 장치일 수 있다. 후자의 경우에서, 디스플레이 장치는 바람직하게는 백라이트와 병합된다. 더욱이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 전기 영동형, 전자습식 또는 전기 변색형(electrochromism) 디스플레이 장치가 될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 위 설명에 따른 디스플레이 장치와, 비디오 신호를 수신하고, 디스플레이 층의 해상도에 따라 상기 비디오 신호를 스케일링하고, 스케일링된 이미지 신호에 따라 상기 디스플레이 장치를 제어하도록 적응된 제어 유닛을 포함하는 디스플레이 시스템이 제공된다. 이러한 측면은 본 발명의 이전에 논의된 측면과 유사한 이점을 보인다.
이 스케일링은 상이한 해상도의 컬러 흡수층을 갖는 본 발명의 디스플레이 장치에 모든 컬러가 동일한 해상도를 갖는 일반적인 소스 비디오(예를 들면, RGB) 신호를 적응시키기 위해 이용된다. 이 스케일링은, 예를 들면 더 높은 해상도 픽셀(예를 들면 자홍색 픽셀) 그룹에 대하여, 하나 이상의 더 낮은 해상도 픽셀(들)(예를 들면, 청록색 또는 황색)의 스케일링 성질을 평균함으로써 실행될 수 있다. 이 스케일링 성질은, 광 밀도, 휘도, 및 비트 레벨 등일 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 위 설명에 따른 디스플레이 장치를 제어하는 방법이 제공되며, 이 방법은, 비디오 신호를 수신하는 단계와, 디스플레이 층의 해상도에 따라 비디오 신호를 스케일링하는 단계와, 스케일링된 비디오 신호에 따라 상기 디스플레이 장치를 제어하는 단계를 포함한다. 이러한 측면은 본 발명의 이전에 논의된 측면과 유사한 이점을 보인다.
본 발명의 예가 이제 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 기술될 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 3개 컬러 흡수층을 갖는 디스플레이 장치의 측단면도.
도 1b는 도 1a의 디스플레이 장치에 대한 평면도.
도 2a 내지 도 2b는 도 1a 내지 도 1b의 디스플레이 장치에서 예시적인 픽셀의 측단면도.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2개 컬러 흡수층을 갖는 디스플레이 장치의 측단면도.
도 3b는 도 3a의 디스플레이 장치에 대한 평면도.
도 4a 내지 도 4d는 도 3a 내지 도 3b의 디스플레이 장치에서의 예시적인 픽셀의 측단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 개략적인 블럭도.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치 제어 방법의 흐름도.
도 7은 대안적인 픽셀 형상 및 레이아웃을 예시하는 평면도.
이들 도면은 개략적이고, 일정한 비율에 따라 도시된 것이 아님을 주목해야 한다. 이들 도면의 부분의 상대적인 치수 및 비율은 도면을 간략하고 편리하게 하기 위해 사이즈에서 확대 또는 축소된 채 도시된다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 컬러 감산 전기 영동형 디스플레이 장치(10)를 예시한다. 디스플레이 장치(10)는 3개의 수직하게 적층된 층(14a, 14b 및 14c)을 포함한다. 구성요소(16)는 이 적층의 후면에 제공된다. 반사형 디스플레이 장치의 경우에 있어서, 구성요소(16)는 바람직하게는 반사기이다. 투과형 디스플레이 장치의 경우에 있어서, 구성요소(16)는 바람직하게는 백라이트와 같은 광 소스이다.
적층의 각 층(14)은 층에서 나란하게 배열되는 복수의 픽셀(18)을 포함한다. 예시적인 픽셀(18)이 도 2a 내지 도 2b에서 더 상세하게 예시된다. 픽셀(18)은 여기에서 콜렉터 전극(20)으로 예시된 적어도 하나의 어드레싱 가능한 전극을 포함한 다. 전극(20)은 예를 들면 도 2a 내지 도 2b에서 처럼, 픽셀(18)의 상단 모서리에 위치될 수 있다. 대안적으로는, 이 전극은 픽셀의 측벽을 따라 놓일 수 있다. 픽셀(18)은 픽셀(18) 내에서 이동가능한 대전된 컬러 흡수 입자(24)의 현탁액(suspension)을 더 갖는다. 전극(20)의 전압을 적당하게 변경시킴으로써, 픽셀(18)은 수개의 중간 상태뿐만 아니라, 분산되는, 즉 흡수 상태(도 2a)와 모이는, 즉 투명한 상태(도 2b) 사이에서 전환될 수 있다. 분산된 상태에서, 전극(20)에 전압이 인가되지 않고 입자(24)는 일반적으로는 픽셀(18)의 수평 영역 대부분을 덮는 시청 영역(26)에서 픽셀(18) 전체에 균일하게 분산될 수 있다. 이러한 상태에서 픽셀(18)을 횡단하는 광 부분이 픽셀(18)에서의 입자(24)의 컬러에 따라 흡수될 수 있다. 예를 들면, 자홍색 입자 및 들어오는 백색광의 경우에 있어서, 백색 광의 파장은 픽셀(18)로부터의 광이 시청자에게 자홍색으로 보이게 되도록 흡수된다. 다른 한편으로, 모인 상태에서, 전극(20)에 전압이 인가되고(예를 들면, 양의 입자(24)에 대하여 음 전압 또는 음의 입자(24)에 대하여 양 전압), 이에 의해 입자(24)는 전극(20)에 의해 픽셀(18)의 수평 영역의 제한된 부분을 덮는 콜렉터 영역(28)으로 끌어 당겨지게 된다. 이러한 상태에서, 픽셀(18)은 필수적으로 투명하고, 픽셀(18)에 부딪히는 임의 광은 사실상 변경되지 않은 채, 이 픽셀을 통과할 것이다. 전극(20)은 여기서 콜렉터 영역(28)을 덮는 광 차폐물로 기능할 수 있어, 콜렉터 영역(28)의 인식된 컬러는 픽셀 상태에 따라 변경되지 않을 것이다. 이를 위해, 전극(20)은 바람직하게는 흑색이다. 대안적으로는, 전용 광 차폐물이 제공될 수 있다. 중간 상태(미도시)에 있어서, 입자(24) 중 일부가 모이고, 입자(24) 중 일부는 분산된다. 픽셀 내에 인가된 전압이 다른 픽셀 내에서의 전계 라인(field line)의 교란을 야기하지 않는 것을 피하기 위해, 기판의 유전 상수 및 도전율, 픽셀의 전극 현탁액 또는 다른 구성요소가 적당하게 선택되어야만 한다. 또한, 추가적인 전극이 입자의 제어 가능성을 향상시키기 위해 제공될 수 있다.
도 1a 내지 도 1b를 참조하면, 디스플레이 장치(10)의 하단층(14a)은 자홍색을 포함하는데, 즉 층(14a)에서의 픽셀(18a)은 자홍색 입자를 포함한다. 더욱이, 중간층(14b)은 청록색을 포함하고, 디스플레이 장치(10)의 시청면에서의 상단층(14c)은 황색을 포함한다. 상이한 층(14a, 14b, 14c)에서의 픽셀(18)의 상태를 적당하게 전환시킴으로써, 시청자에 의해 인식된 다양한 출력 컬러가 달성될 수 있다. 즉, 픽셀(18)의 특정 적층에 대한 컬러는 각 층(14)을 횡단하는 누적 효과에 무관하게 생존하는 입력광의 가시 스펙트럼 부분(컬러 감산형 디스플레이 장치)에 의해 결정된다.
백색 광의 입력에 기초하고 층(14a, 14b 및 14c)의 상이한 상태에 의존하는 다양한 출력 컬러가 아래의 표 1에서 목록화된다. 표 1에서, "-"는 투명한 상태를, "X"는 흡수 상태를, "W"는 백색 상태를, "M"은 자홍색 상태를, "C"는 청록색 상태를, "Y"는 황색 상태를, "B"는 청색 상태를, "R"은 적색 상태를, "G"는 녹색 상태를, 그리고 "K"는 흑색 상태를 표시한다. 표 1에서 목록화된 방식은 보통 CMYK 컬러 모델로 명명되며, 여기서 C는 청록색을, M은 자홍색을, Y는 황색을, 그리고 K는 흑색을 나타낸다.
황색층(14c) - - - X - X X X
청록색층(14b) - - X - X - X X
자홍색층(14a) - X - X X X - X
출력 컬러 W M C Y B R G K
본 발명에 따르면, 이 상이한 층(14a, 14b 및 14c)은 상이한 픽셀 해상도를 갖는다. 도 1의 실시예에 있어서, 청록색 픽셀(18b) 대 자홍색 픽셀(18a)의 영역 비율은 4:1이고, 반면에 황색 픽셀(18c) 대 자홍색 픽셀(18a)의 영역 비율은 16:1이다. 즉, 하나의 황색 픽셀(18c)에 대하여, 4개의 청록색 픽셀(18b)과 16개의 자홍색 픽셀(18a)이 있다. 도 1b에서, 자홍색 픽셀(18a)은 점선으로 도시되고, 청록색 픽셀(18b)은 쇄선으로 도시되며, 황색 픽셀(18c)은 실선으로 도시된다.
청록색 및 황색의 더 낮은 해상도에도 불구하고, 디스플레이 장치(10)는 위에서 논의된 바와 같이, 모든 층이 동일한 해상도를 갖는 종래 디스플레이 장치와 유사한 성능을 갖는다. 더 낮은 픽셀 해상도 층의 이용 가능성은 디스플레이 장치(10)의 제조를 훨씬 더 쉽게 한다.
추가적인 이익은 해상도에 따라 적층 내의 층(14)을 구분함으로써 실현되는데, 즉 이 층은 상단에서 최저 해상도를 갖는 층(여기서는 황색층(14c))과 하단에서 최고 해상도를 갖는 층(여기서는 자홍색층(14a))이다. 이는 픽셀 사이에서의 패럴랙스 효과와 크로스 토크를 감소시킨다. 즉, 모든 층이 동일한 해상도를 갖는 종래 디스플레이 장치에 있어서, "비스듬한" 광빔이 들어오고 나가는 도중에 상이한 픽셀을 통과하며, 이는 패럴랙스 효과 및 픽셀 크로스 토크를 야기할 가능성이 높다(반사형 디스플레이 장치에서). 그러나, 본 발명의 디스플레이 장치에서, 상단 픽셀이 하단 픽셀 보다 더 크므로, 광빔이 들어오고 나가는 도중에 상이한 픽셀을 통과하는 확률이 감소된다. 이는 예시적인 광선 흔적(32)에 의해 예시되며, 이 광선 흔적은 들어오고 나가는 도중에 동일한 황색 픽셀(18c)을 통과한다.
위에 언급된 전용 광 차폐물이 바람직하게는 자홍색층(14a)에만 제공되는데, 왜냐하면 자홍색층(14a)은 최고 해상도를 갖기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 광 차폐물이 3개 층(14a-c) 모두에 제공될 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 감산 전기 영동형 디스플레이 장치(10)를 예시한다. 도 1a 내지 도 1b의 디스플레이 장치와 대조하여, 이 디스플레이 장치는 2개 층(14)만을 포함하는데, 여기서 상단층(14bc)은 황색 및 청록색 둘 다를 포함하고, 반면에 하단층(14a)은 자홍색을 포함한다. 이는 층(14bc)에서 상이한 픽셀 디자인이 생기게 한다. 예시적인 픽셀(18bc)이 도 4a 내지 도 4d에 더 상세하게 묘사된다. 픽셀(18bc)은 2개의 어드레싱 가능한 콜렉터 전극(20b 및 20c)을 포함한다. 전극(20b 및 20c)은 바람직하게는 픽셀(18bc)의 맞은편 상부 모서리에 배치된다. 대안적으로, 전국(20b 및 20c)은 픽셀(18bc)의 맞은편 측벽(22)을 따라 위치될 수 있다. 픽셀(18bc)의 현탁액은 추가로 청록색 입자 및 황색 입자(24b 및 24c) 둘 다를 포함하며, 이들 입자는 컬러를 제외하면 적어도 하나의 다른 성질에서 다르다. 본 예에 있어서, 청록색 입자(24b)는 양의 전하 및 높은 이동성을 가지며, 반면에 황색 입자(24c)는 음의 전하 및 낮은 이동성을 갖는다. 전극(20b 및 20c)의 전압(Vb, Vc)(전압 레벨, 지속 기간, 등)을 적당하게 변경시킴으로써, 픽셀(18bc)은 적어도 4개 상태 사이를 전환할 수 있다. 제 1 상태(도 4a)에 있어서, Vb = -V이고 Vc = +V이며, 이에 의해 청록색 입자(24b)는 전극(20b)에 의해 콜렉터 영역(28b)으로 끌어 당겨지며, 황색 입자(24c)는 전극(20c)에 의해 콜렉터 영역(28c)으로 끌어 당겨진다. 이 상태에 있어서, 픽셀(18bc)은 필수적으로 투명하고, 픽셀(18bc)에 부딪히는 임의 광은 이 픽셀을 사실상 변경되지 않고 통과할 것이다. 이후, 전계는 반전된다. 만일 펄스가 짧으면, 시청 영역(26)은 전극(20c)쪽의 필수적으로는 평면내 방향으로만 움직이는 빠른 청록색 입자(24b)에 의해 점유될 것이며, 반면에 더 느린 황색 입자(24c)는 콜렉터 영역(28c)에 남아 있거나 또는 이 콜렉터 영역에 근접하게 남아 있다. 제 2 상태에 있어서, 백색광의 입력에 대하여, 픽셀(18bc)은 시청자에게 청록색으로 보일 것이다(위 표 1을 참조). 다른 한편으로, 만일 펄스가 길면, 빠른 청록색 입자(24b)는 콜렉터 영역(24c)(도 4c)에 모일 것이며, 반면에 시청 영역(26)은 더 느린 황색 입자(24b)에 의해서만 점유될 것이다. 그러므로, 이러한 제 3 상태에 있어서, 픽셀(18bc)은 시청자에게 황색으로 보일 것이다. 마지막으로, 중간 펄스를 인가함으로써, 입자의 브라운 운동(잔상(sticking) 방지)을 증진하기 위한 AC "셰이킹" 또는 다른 수단과 함께, 혼합된 상태가 달성될 수 있으며, 이 경우 모든 입자(24b 및 24c)는 시청 영역(26)에서의 픽셀(18bc) 전체에 걸쳐 분산된다. 이러한 제 4 상태에 있어서, 픽셀(18bc)은 시청자에게 녹색으로 보일 것이다. 선택적으로는, 각 전극(20)에는 위에 논의된 바와 같이, 광 차폐물(미도시)이 제공될 수 있다. 픽셀 내에 인가된 전압이 다른 픽셀 내에서의 전계 라인을 방해하는 것을 야기하지 않는 것을 피하기 위해, 기판의 유전 상수 및 전도성, 전극, 픽셀의 현탁액 또는 다른 구성요소가 적절하게 선택되어야만 한다. 또한, 각 셀에서의 상이한 컬러 입자를 제어하기 위해 이용될 수 있는 극성 및 이동성에 더하여 다른 성질은 전하 크기, 임계 전계, 쌍안정성, 또는 이들의 조합을 포함한다. 또한, 추가 전극이 상이한 컬러 입자의 제어 가능성을 향상시키기 위해 제공될 수 있다.
도 3a 내지 도 3b를 참조하면, 상단 청록색층 및 황색층(14bc)은 본 발명에 따라 자홍색층(14a) 보다 더 낮은 픽셀 해상도를 갖는다. 예시적인 디스플레이 장치에서, 청록색 및 황색 픽셀(18bc) 대 자홍색 픽셀(18a)의 영역 비율은 4:1이다. 달리 말하면, 하나의 청록색 및 황색 픽셀(18bc)에 대하여, 4개 자홍색 픽셀(18a)이 있다. 따라서, 도 3a 내지 도 3b에서 황색 픽셀 대 자홍색 픽셀의 영역 비율은 도 2a 내지 도 2b에서 보다 더 낮다(16:1에 비교하여 4:1). 도 3b에 있어서, 자홍색 픽셀(18a)은 점선으로 도시되고, 청록색 및 황색 픽셀(18bc)은 실선으로 도시된다. 위에서와 같이, 감소된 해상도에도 불구하고, 디스플레이 성능이 완전히 충분하다.
도 3a 내지 도 3b의 디스플레이 장치는 위에 논의된 도 1a 내지 도 1b의 디스플레이 장치와 유사한 이점을 보이는데, 즉 단순화된 제조, 감소된 패럴랙스 및 감소된 크로스 토크를 보인다. 추가적으로는, 도 3a 내지 3b의 디스플레이 장치가 더 얇게 만들어질 수 있는데, 왜냐하면 하나의 층이 생략되기 때문이다. 또한, 3개 층 대신에 단지 2개 층만이 적층되고 정렬되어야 하는데, 이는 부정합에 대한 위험을 감소시킨다.
위에 도시된 디스플레이 장치 실시예 둘 다에 있어서, 순 흑색이 더해질 수 있다. 순 흑색을 더하는 것이 바람직한 한 가지 이유는 청록색, 자홍색 및 황색 안료의 혼합은 순 흑색을 생성하지 못하고, 짙은 어두운 컬러를 생성한다는 점이다. 순 흑색을 더하기 위한 간략한 접근 방식은 흑색 입자를 포함하는 픽셀을 갖는 추가층을 포함하는 것이다.
또 다른 접근 방식에 있어서, 상이한 전하를 갖는 자홍색 및 흑색 입자 둘 다가 도 4a 내지 4d와 관련하여 공개된 타입의 픽셀에 도입된다. 이러한 픽셀층은 위에 도시된 디스플레이 장치 실시예 둘 다에서 사용될 수 있다. 흑색이 휘도를 결정하므로, 이 층은 고 해상도를 가져야하고, 바람직하게는 위의 자홍색과 동일한 해상도를 가져야 한다.
도 5에 예시된 바와 같이, 본 발명의 디스플레이 장치(10)는 유리하게는 디스플레이 시스템(50) 내에 포함되며, 이 시스템은 디스플레이 장치(10)에 더하여 추가로 이 디스플레이 장치에 연결된 디스플레이 제어 유닛(52)을 포함한다. CMY 디스플레이 장치(10)를 위한 제어 유닛(52)의 예시적인 동작이 도 6a 및 도 6b와 관련하여 기술될 것이다.
도 6a는 디스플레이 장치(10)를 제어하기 위한 제 1 방법의 흐름도이며, 이 방법은 유리하게는 디스플레이 제어 유닛(52)에 의해 실행된다. 단계(54a)에서, 종래의 디지털 적색, 녹색, 청색(RGB) 비디오 신호가 수신되고, 이 비디오 신호는 디스플레이 장치(10)상에 디스플레이될 이미지를 나타낸다. 종래 디지털 RGB 비디오 신호에서, 모든 컬러는 전형적으로는 동일한 해상도를 갖는다. 단계(56a)에서, 감마 함수가 수신된 RGB 신호에 가해지고, 이는 휘도 영역에서의 R-성분, G-성분 및 B-성분을 생기게 한다. 이 R-성분, G-성분 및 B-성분은 이후 단계(58a)에서 C-신호, M-신호 및 Y-신호로 변환된다. 이 변환은 에를 들면, C = 1-R, M = 1-G, Y = 1-B일 수 있다. 대안적으로는, 룩업 테이블 또는 다른 알려진 변환 방법이 사용될 수 있다. 이후, 스케일링 함수가 단계(60a)에서 가해지며, 여기서 C-신호, M-신호 및 Y-신호가 대응하는 층의 해상도에 따라 스케일링되며, 이는 신호(C', M', Y')를 생기게 한다. 자홍색이 일반적으로 최고 해상도를 가지므로, 따라서 보통 스케일링에 의해 변경되지 않음을 주목해야 하며, 이 경우 M' = M이다. 스케일링에 대하여, 예를 들면 평균화, 저역 필터링 또는 라그랑쥐 보간법과 같은, 임의의 알려진 적당한 방법이 사용될 수 있다. 또한, 이 적당한 방법은 전체 비디오 이미지의 더 작은 또는 더 큰 서브세트를 이용할 수 있다. 구동 신호(VC, VM, VY)는 이후 C'-신호, M'-신호 및 Y'-신호에 기초하여 계산된 신호이다(단계(62a)). 구동 신호를 계산하기 위한 다양한 방법은 그 자체로 알려져 있으며, 본 발명에서 적용될 수 있다. 이 구동 신호는 예를 들면, 디스플레이 장치의 구동 방법에 따라, (전압 또는 전류) 펄스 높이, 펄스 지속기간, 듀티 사이클, 주파수, 또는 이들의 조합에 의해 표현될 수 있다. 마지막으로는, 단계(64a)에서, 디스플레이 장치(10)는 계산된 구동 신호(VC, VM, VY)에 따라 제어된다.
도 6b는 디스플레이 장치(10)를 제어하는 제 2 방법의 흐름도이며, 이 방법은 유리하게는 디스플레이 제어 유닛(52)에 의해 실행된다. 단계(54b)에서, 종래의 디지털 적색, 녹색, 청색(RGB) 비디오 신호가 수신된다. 단계(56b)에서, 감마 함수가 가해지며, 이는 선형 휘도 영역에서 R-성분, G-성분 및 B-성분을 생기게 한다. R-성분, G-성분 및 B-성분은 이후 단계(57b)에서 광 밀도 영역으로 변환된다. 광 밀도(OD)는 전형적으로는 ODX = -log(X)에 의해 주어지며, 여기서 X는 선형 휘도 영역에서의 값이다. R, G 및 B를 위한 광 밀도는 이후 예를 들면 매트릭스 동작 또는 룩업 테이블을 써서, C, M 및 Y(ODC, ODM, ODY)에 대하여 광 밀도로 변환된다(단계(58b)). 이후, 스케일링 함수가 단계(60b)에서 가해지는데, 여기서 C, M 및 Y에 대한 광 밀도는 대응하는 층의 해상도에 따라 스케일링되며, 이는 ODC', ODM', ODY'를 생기게 한다. 위에서 처럼, ODM'은 보통 ODM과 동일하다. 예시적인 스케일링 동작에서, 황색 픽셀이 자홍색 픽셀보다 16배 큰, 황색 픽셀의 광 밀도는 원 비디오 이미지에서 16개 픽셀의 황색 광 밀도를 평균화함으로써 획득된다. 이후, 구동 신호(VC, VM, VY)는 C, M 및 Y에 대하여 스케일링된 광 밀도에 기초하여 계산된 신호이다(단계(64b)). 마지막으로는, 단계(64b)에서, 디스플레이 장치(10)는 계산된 구동 신호(VC, VM, VY)에 따라 제어된다.
위 방법의 변형예는 감마 함수의 생략(단계(56)), 스케일링 후 RGB로부터 CMY로 변환, CIELab 영역 또는 다른 유사한 적당한 영역으로 스케일링(스케일링 전 및/후 대응하는 변환을 이용하여), 등을 포함한다. 추가 변형예에서, 소스 비디오 신호는 RGB와는 다르게 코딩될 수 있는데, 예를 들면 휘도/크로미넌스(예를 들면, YUV) 코드로 또는 CMY으로서 직접 코딩될 수 있다. 후자의 경우에서, 위의 RGB-CMY 변환이 생략될 수 있으며, 이 스케일링은 CMY 영역 중 하나에서 직접 이루어질 수 있다(비트 레벨, 선형 휘도 또는 광 밀도).
도 1b 및 도 도 3b에 예시된 바와 같이, 정사각형 수평 단면도의 픽셀을 이용하는 수월한 접근방식 대신에, 도 7에 예시된 바와 같이, 벌집 패턴으로 배열된 육각형 픽셀(18)을 갖는 레이아웃이 유리하게는 사용될 수 있다. 정사각형 픽셀을 이용하는 접근방식과 비교하여, 이러한 디자인은 제조하기에 다소 더 많은 것을 요구할 수 있지만, 그러나 이 디자인은 대각선을 디스플레이하는 것을 본래 더 용이하게 만든다. 추가로, 스케일링이 덜 보일 수 있는데, 특히 자홍색 픽셀(18a)이 각 청록색 픽셀(18b)와 황색 픽셀(18c)의 중심에 정확하게 놓일 수 있기 때문이다. 또한, 임의 광 차폐물이 덜 보일 수 있는데, 왜냐하면 상이한 층의 콜렉터 영역이 정사각형 픽셀을 이용하는 접근 방식에서와 같은 동일한 정도의 수직으로 정렬되지 않기 때문이다.
당업자라면 본 발명이 결코 위에 기술된 바람직한 실시예에 제한되지 않음을 이해한다. 반대로, 많은 개조 및 변형이 첨부된 청구항의 범위 내에 가능할 수 있다. 예를 들면, 비록 전기 영동형 디스플레이 장치가 설명될지라도, 상이한 픽셀 해상도를 갖는 상이한 층을 이용하는 본 발명의 솔루션은 전자 습식 또는 일렉트로닉크로미즘 디스플레이 장치와 같은 다른 디스플레이 장치에 동일하게 적용될 수 있다. 이러한 디스플레이 장치는 그 자체로 알려져 있다. 또한 비록 CMY/CMYK 디스플레이 장치가 기술되었을 지라도, 상이한 픽셀 해상도를 갖는 상이한 층을 이용하는 본 발명의 솔루션은 청록색-황색-흑색- 디스플레이 장치 또는 청록색-오랜지색-흑색-디스플레이 장치와 같은 상이한 원색 컬러를 이용하는 디스플레이 장치에 동일하게 적용될 수 있는데, 여기서 휘도를 결정하는 흑색은 청록색 및 황색/오랜지색보다 더 높은 해상도를 가져야 한다.
본 발명이 도면 및 전술한 설명에서 상세하게 예시되고 기술되었을 지라도, 이러한 예시 및 설명은 예시적이거나 또는 전형적인 것으로 여겨지고 제한적인 것으로 고려되지 않아야 하며, 본 발명은 이 공개된 실시예에 제한되지 않는다. 공개된 실시예 대한 변형예는 도면, 상세한 설명, 및 첨부된 청구항의 연구로부터, 청구된 본 발명을 실시함에 있어 당업자에 의해 이해되고 성취될 수 있다. 청구항에서, "포함"이라는 단어는 다른 구성요소를 배제하지 않으며, 단수의 구성요소는 복수의 구성요소를 배제하지 않는다. 일정한 수단이 상호 상이한 종속항에서 인용된다는 단순한 사실은 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 가리키는 것을 아니다. 청구항에서의 임의 참조 기호는 범위를 제한하는 것으로 이해되지 않아야 한다.
본 발명은 적어도 2개의 상이한 컬러 흡수층의 수직 적층을 포함하는 디스플레이 장치에 이용 가능하다. 또한, 본 발명은 이러한 디스플레이 장치를 포함하는 디스플레이 시스템 및 이러한 디스플레이 장치를 제어하기 위한 방법에 이용 가능하다.
이 디스플레이 장치는, 픽셀의 적어도 2개의 상이한 컬러 흡수층의 수직 적층을 포함하며, 이 층 중 적어도 2개의 픽셀 해상도가 상이한 것을 특징으로 한다.

Claims (22)

  1. 픽셀(18)의 적어도 3개의 상이한 컬러 흡수층(14)의 수직 적층을 포함하는 디스플레이 장치(10)에 있어서,
    상기 컬러 흡수층 중 적어도 3개의 픽셀 해상도가 상이하고,
    최저 해상도를 갖는 층은 디스플레이 장치(10)의 시청면에 놓이는 수직 적층의 상단층이고,
    최저 해상도를 갖는 층보다 더 높은 해상도를 갖는 층은 수직 적층에서 더 아래에 놓이고,
    최고 해상도를 갖는 층은 수직 적층의 하단층이고,
    각 층은 단일 컬러의 픽셀로 구성되고, 디스플레이 장치는 하단층에 인접한 적층 뒤에 제공된 구성요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    크로미넌스를 결정하는 컬러(들)을 포함하는 층은 휘도를 결정하는 컬러(들)을 포함하는 층보다 더 낮은 해상도를 갖는, 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    청록색을 포함하는 층(14b)은 자홍색을 포함하는 층(14a) 보다 더 낮은 해상도를 갖는, 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    청록색 픽셀(18b) 대 자홍색 픽셀(18a)의 영역 비율은 4:1이하인, 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    황색을 포함하는 층(14c)은 자홍색을 포함하는 층(14a) 보다 더 낮은 해상도를 갖는, 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    황색 픽셀(18c) 대 자홍색 픽셀(18a)의 영역 비율은 16:1이하인, 디스플레이 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치의 시청면에 놓이는 상단층(14c)은 황색을 포함하고, 중간층(14b)은 청록색을 포함하며, 상기 적층의 반대면에 놓이는 하단층(14a)은 자홍색을 포함하되, 상기 하단층은 상기 중간층 보다 더 높은 해상도를 갖고, 상기 중간층은 상기 상단층 보다 더 높은 해상도를 갖는, 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상단층(14bc)은 황색 및 청록색을 포함하고, 상기 디스플레이 장치의 시청면에 놓이는 하단층(14a)은 자홍색을 포함하고, 상기 하단층은 상기 상단층 보다 더 높은 해상도를 갖는, 디스플레이 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 하단층은 추가적으로 흑색을 포함하는, 디스플레이 장치.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    흑색을 포함하는 추가층을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 층에는 상기 적어도 하나의 층의 픽셀에서의 컬렉터 영역을 덮기 위한 광 차폐물이 제공되는, 디스플레이 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    하나의 층(14a)은 자홍색을 포함하고, 상기 광 차폐물은 자홍색 층에만 제공되는, 디스플레이 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀의 형상은 정사각형 및 육각형 중 하나인, 디스플레이 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 반사형 또는 투과형 디스플레이 장치인, 디스플레이 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 전기 영동형, 전자습식 또는 전기 변색형(electrochromism) 디스플레이 장치인, 디스플레이 장치.
  17. 디스플레이 시스템(50)으로서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 따른 디스플레이 장치(10)와,
    비디오 신호를 수신하고, 디스플레이 층의 해상도에 따라 상기 비디오 신호를 스케일링하고, 스케일링된 입력 비디오 신호에 따라 상기 디스플레이 장치를 제어하도록 적응된 제어 유닛(52)
    을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 더 높은 해상도 픽셀 그룹에 대하여, 하나 이상의 대응하는 더 낮은 해상도 픽셀(들)의 스케일링 성질을 평균함으로써 상기 비디오 신호를 스케일링하도록 적응되는, 디스플레이 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    스케일링 성질은 광 밀도, 휘도, 및 비트 레벨 중 하나인, 디스플레이 시스템.
  20. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 디스플레이 장치(10)를 제어하는 방법으로서,
    비디오 신호를 수신하는 단계와,
    디스플레이 층의 해상도에 따라 비디오 신호를 스케일링하는 단계
    를 포함하고,
    디스플레이 장치는 픽셀의 적어도 3개의 상이한 컬러 흡수층의 수직 적층을 포함하고,
    수직 적층의 적어도 3개의 컬러 흡수층의 픽셀 해상도가 상이하고,
    최저 해상도를 갖는 수직 적층의 층은 디스플레이 장치의 시청면에 놓이는 수직 적층의 상단층이고,
    최저 해상도를 갖는 수직 적층의 층보다 더 높은 해상도를 갖는 층은 수직 적층에서 더 아래에 놓이고,
    최고 해상도를 갖는 층은 수직 적층의 하단층이고,
    각 층은 단일 컬러의 픽셀로 구성되고, 디스플레이 장치는 하단층에 인접한 적층 뒤에 제공된 구성요소를 더 포함하는, 디스플레이 장치를 제어하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 스케일링하는 단계는, 더 높은 해상도 픽셀 그룹에 대하여, 하나 이상의 대응하는 더 낮은 해상도 픽셀(들)의 스케일링 성질을 평균하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 제어하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 스케일링 성질은 광 밀도, 휘도, 및 비트 레벨 중 하나인, 디스플레이 장치를 제어하는 방법.
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