KR101773950B1 - 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

디스플레이 장치의 구동 방법은 제1 전극에 소정 레벨의 리셋 펄스를 누적적으로 인가하고, 상기 제1 전극에 대향하는 제2 전극에 공통 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 액정층에 포함되는 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐을 초기 상태로 형성하는 단계, 및 상기 제1 전극에 소정 레벨의 데이터 펄스를 누적적으로 인가하여 계조를 표시하는 단계를 포함한다. 콜레스테릭 액정을 캡슐화하여 외부 압력에 강인한 콜레스테릭 액정 디스플레이를 제공할 수 있다. 그리고 콜레스테릭 액정 디스플레이에서 계조 표시를 위해 다수의 전압 레벨을 사용하지 않고 하나의 전압 레벨을 사용하므로 구동 IC를 단순화, 소형화할 수 있다.

Description

디스플레이 장치 및 그 구동 방법{Display device and driving method thereof}
본 발명은 디스플레이 장치 및 이를 구동하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캡슐화된 콜레스테릭(Cholesteric) 액정을 이용한 디스플레이 장치 및 이를 구동하는 방법에 관한 것이다.
차세대 디스플레이는 정보이용 환경의 고도화 및 휴대화에 따라 경량, 박형, 고효율 및 천연색의 동영상 구현이 가능한 디스플레이로 발전하고 있다. 나아가 얇고 휘어지는 플렉시블 디스플레이(flexible display)로 발전해 가고 있다. 플렉시블 디스플레이는 원리적으로 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel) 및 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display) 등 능동형 구동 소자를 기반으로 하는 모든 디스플레이 모드를 사용할 수 있다.
플렉시블 디스플레이의 상용화에 가장 근접한 대표적인 기술이 전자종이(electronic paper)이다. 전자종이는 종이의 질감으로 휴대할 수 있고 표시와 소거가 용이한 차세대 디스플레이이다. 전자종이는 종이 인쇄물과 디스플레이 매체를 융합한 새로운 표시 소자로서 종이의 특징인 말거나 구부릴 수 있고 문자나 이미지를 구현하면 지워지지 않고 그대로 남아있는 쌍안정성(bistability)을 가진다는 특성과 디스플레이의 특징인 전자 장치의 특성을 동시에 가진다.
전자종이는 시간과 장소에 제약 없이 읽을 수 있어야 하며, 가벼우며 얇고 구부릴 수 있어서 취급이 용이해야 한다. 그리고 전자종이는 쌍안정성을 가지고 있어서 한번 구현된 정보는 전원 없이도 이미지가 유지되어야 하며, 문자나 이미지를 재작성하여 정보를 업데이트할 수 있어야 한다. 전자종이는 액정 표시장치, 플라즈마 표시패널, 유기발광 표시장치 등에서 구현할 수 없는 쌍안정성이라는 독특한 특성으로 고정된 문자나 패턴을 구현하는 초기에만 전력이 필요하고 새로운 화면으로 전환하기 전까지는 추가적인 전력 소모가 없는 저소비 전력형 소자이다. 또한, 전자종이는 반사형 소자로서 백라이트가 필요 없으며 구부림에 대한 잉크의 영향이 거의 없어서 유연성 구현에 적합하다.
쌍안정성을 가지는 대표적인 디스플레이로 충전된 반구형 트위스트 볼을 이용한 트위스트 볼(Gyricon 볼이라 불림) 디스플레이, 전기영동법과 마이크로캡슐을 응용한 전기영동(Electrophoresis) 디스플레이 및 콜레스테릭(Cholesteric) 액정을 이용한 콜레스테릭 액정 디스플레이가 있다.
콜레스테릭 액정 디스플레이는 평면 상태(planar state) 및 초점 원추 상태(focal conic state)의 안정된 상태를 이용하여 빛의 반사를 조절하는 반사형 디스플레이이다. 콜레스테릭 액정은 외부 전기장에 의해 액정의 방향자가 나선축을 따라 꼬이게 되는데, 이때 액정의 방향자가 360도 회전할 때까지의 거리를 피치(pitch)라 한다. 이 피치에 따라 콜레스테릭 액정이 반사하는 빛의 파장대가 결정된다.
적절한 외부 전기장을 인가하여 콜레스테릭 액정을 수직 상태(homeotropic state)로 정렬시킨 후 외부 전기장을 빠르게 제거하면 액정의 나선축이 셀 표면과 수직하는 주기적인 나선 구조를 갖는 평면 상태가 된다. 그리고 외부 전기장을 인가하여 콜레스테릭 액정을 수직 상태로 정렬시킨 후 외부 전기장을 천천히 감소시키면 나선축이 셀 표면과 거의 평행하게 되는 초점 원추 상태가 된다. 평면 상태에서는 입사되는 빛의 특정한 파장을 반사하고, 초점 원추 상태에서는 입사되는 빛을 투과시킨다. 반사형 콜레스테릭 액정 디스플레이에서 평면 상태는 고계조로 표시되고 초점 원추 상태는 저계조로 표시된다. 이러한 콜레스테릭 액정의 상태는 각각 외부 전기장을 차단하면 그대로 유지되는 메모리 특성이 있다.
이러한 콜레스테릭 액정의 메모리 특성은 외부 압력에 의해 쉽게 변형되는 취약점이 있다. 콜레스테릭 액정의 셀 표면에 외부 압력이 가해지면 액정의 나선축이 외부 압력 방향으로 정렬하면서 액정의 배열 형태가 변형된다. 콜레스테릭 액정의 메모리 특성 때문에 변형된 배열 형태는 원래대로 복원되지 않는다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 외부 압력에 강인한 콜레스테릭 액정 캡슐을 이용한 디스플레이 장치 및 이를 구동하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법은 제1 전극에 소정 레벨의 리셋 펄스를 누적적으로 인가하고, 상기 제1 전극에 대향하는 제2 전극에 공통 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 액정층에 포함되는 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐을 초기 상태로 형성하는 단계, 및 상기 제1 전극에 소정 레벨의 데이터 펄스를 누적적으로 인가하여 계조를 표시하는 단계를 포함한다.
상기 리셋 펄스는 양전압 리셋 펄스 및 음전압 리셋 펄스를 포함할 수 있다.
상기 리셋 펄스는 상기 양전압 리셋 펄스 및 상기 음전압 리셋 펄스가 교대로 인가되는 단주기 교류 펄스일 수 있다. 상기 리셋 펄스는 상기 양전압 리셋 펄스 및 상기 음전압 리셋 펄스 사이에 0V의 지연 시간이 포함되는 지연 교류 펄스일 수 있다. 상기 리셋 펄스는 리셋 구간 동안 인가되며, 상기 리셋 구간의 마지막 펄스는 상기 양전압 리셋 펄스일 수 있다. 상기 리셋 펄스는 리셋 구간 동안 인가되며, 상기 리셋 구간의 마지막 펄스는 상기 음전압 리셋 펄스일 수 있다. 상기 리셋 펄스는 연속하는 복수의 양전압 리셋 펄스 및 연속하는 복수의 음전압 리셋 펄스를 포함하는 장주기 교류 펄스일 수 있다.
상기 데이터 펄스는 양전압 데이터 펄스 및 음전압 데이터 펄스를 포함할 수 있다.
상기 데이터 펄스는 상기 양전압 데이터 펄스 및 상기 음전압 데이터 펄스가 교대로 인가되는 단주기 교류 펄스일 수 있다. 상기 데이터 펄스는 상기 양전압 데이터 펄스 및 상기 음전압 데이터 펄스 사이에 0V의 지연 시간이 포함되는 지연 교류 펄스일 수 있다. 상기 데이터 펄스는 연속하는 복수의 양전압 데이터 펄스 및 연속하는 복수의 음전압 데이터 펄스를 포함하는 장주기 교류 펄스일 수 있다.
상기 초기 상태는 상기 콜레스테릭 액정 캡슐에 포함되는 콜레스테릭 액정 분자의 나선축이 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 수직인 방향으로 향하는 평면 상태일 수 있다.
상기 초기 상태는 상기 콜레스테릭 액정 캡슐에 포함되는 콜레스테릭 액정 분자가 전계의 방향으로 향하는 수직 상태일 수 있다.
상기 초기 상태는 상기 콜레스테릭 액정 캡슐에 포함되는 콜레스테릭 액정 분자의 나선축이 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 평행한 방향으로 향하는 초점 원추 상태일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판의 상부에 배치되는 제1 전극, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판의 하부에 배치되어 상기 제1 전극에 대향하는 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하여 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐을 포함하는 액정층, 및 상기 제1 전극에 제1 레벨의 리셋 펄스 및 제2 레벨의 데이터 펄스를 인가하고, 상기 제2 전극에 공통 전압을 인가하는 제어부를 포함한다.
상기 제1 전극은 입사광을 흡수하는 물질로 구성될 수 있다.
상기 제1 전극은 카본 블랙(carbon black), 카본 블랙과 폴리비닐리덴 플루오린화물(polyvinylidene fluoride)의 화합물, 카본 나노 튜브(carbon nano tube)와 플리비닐리덴 플루오린화물의 화합물, 블랙염료와 나노실버의 합성물 및 합성 흑연 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
상기 제2 전극은 인듐 주석 산화물 및 인듐 아연 산화물 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
상기 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐은 양의 유전율 이방성을 가진 네마틱 액정 재료에 액정 분자를 비트는 힘을 부여하는 카이랄제(chiral agent)가 첨가된 콜레스테릭 액정 물질 및 상기 콜레스테릭 액정 물질을 캡슐화하는 중합체를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 소정의 리셋 구간 동안 상기 제1 레벨의 리셋 펄스를 누적적으로 인가하여 상기 콜레스테릭 액정 캡슐을 평면 상태, 수직 상태 및 초점 원추 상태 중 어느 하나의 초기 상태로 형성시킬 수 있다.
상기 제1 레벨의 리셋 펄스는 양전압 리셋 펄스 및 음전압 리셋 펄스를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 양전압 리셋 펄스 및 상기 음전압 리셋 펄스를 교대로 인가할 수 있다. 상기 제어부는 상기 양전압 리셋 펄스 및 상기 음전압 리셋 펄스 사이에 0V의 지연 시간을 두고 상기 양전압 리셋 펄스 및 상기 음전압 리셋 펄스를 인가할 수 있다. 상기 제어부는 연속하는 복수의 양전압 리셋 펄스 및 연속하는 복수의 음전압 리셋 펄스를 인가할 수 있다.
상기 제어부는 소정의 데이터 구간 동안 상기 제2 레벨의 데이터 펄스를 누적적으로 인가하여 상기 초기 상태의 콜레스테릭 액정 캡슐에 포함된 콜레스테릭 액정 물질의 콜레스테릭 상을 변화시켜 계조를 표시할 수 있다.
상기 제2 레벨의 데이터 펄스는 양전압 데이터 펄스 및 음전압 데이터 펄스를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 양전압 데이터 펄스 및 상기 음전압 데이터 펄스를 교대로 인가할 수 있다. 상기 제어부는 상기 양전압 데이터 펄스 및 상기 음전압 데이터 펄스 사이에 0V의 지연 시간을 두고 상기 양전압 데이터 펄스 및 상기 음전압 데이터 펄스를 인가할 수 있다. 상기 제어부는 연속하는 복수의 양전압 데이터 펄스 및 연속하는 복수의 음전압 데이터 펄스를 인가할 수 있다.
콜레스테릭 액정을 캡슐화하여 외부 압력에 강인한 콜레스테릭 액정 디스플레이를 제공할 수 있다. 그리고 콜레스테릭 액정 디스플레이에서 계조 표시를 위해 다수의 전압 레벨을 사용하지 않고 하나의 전압 레벨을 사용하므로 구동 IC를 단순화, 소형화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리셋 펄스의 유형을 나타내는 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리셋 펄스의 유형을 나타내는 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리셋 펄스의 유형을 나타내는 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 리셋 상태를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 리셋 상태를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 리셋 상태를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리셋 펄스 및 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리셋 펄스 및 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리셋 펄스 및 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리셋 펄스 및 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 리셋 펄스의 유형에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 펄스의 유형에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 제1 기판(10), 제1 기판(10) 상부에 배치되는 제1 전극(12), 제1 기판(10)에 대향하는 제2 기판(20), 제2 기판(20)의 하부(제1 기판(10)에 대향하는 면)에 배치되어 제1 전극(12)에 대향하는 제2 전극(22), 제1 전극(12)과 제2 전극(22) 사이에 위치하는 액정층(30), 및 제1 전극(12)에 제1 레벨의 리셋 펄스(RP) 및 제2 레벨의 데이터 펄스(DP)를 인가하고 제2 전극에 공통 전압(Vcom)을 인가하는 제어부(50)를 포함한다. 액정층(30)에는 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐(32)이 포함된다.
제1 기판(10) 및 제2 기판(20)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 유리 또는 플라스틱으로 이루어지는 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)은 표시부(400)의 유연성 및 투명성을 제공한다.
제1 전극(12)은 카본 블랙(carbon black), 카본 블랙과 폴리비닐리덴 플루오린화물(polyvinylidene fluoride)의 화합물, 카본 나노 튜브(carbon nano tube, CNT)와 폴리비닐리덴 플루오린화물의 화합물, 블랙염료와 나노실버(Nano Ag)의 합성물, 합성 흑연 등으로 이루어질 수 있다. 제1 전극(12)은 입사광을 흡수하는 블랙층의 역할을 포함한다.
제2 전극(22)은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO) 또는 인듐 아연 산화물(Indium Zic Oxide, IZO) 등의 투명 도전막으로 이루어질 수 있다.
액정층(30)에는 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐(32)이 하나의 층으로 코딩될 수 있다. 콜레스테릭 액정 캡슐(32)은 콜레스테릭 액정 물질(33)과 콜레스테릭 액정 물질(33)을 캡슐화하는 중합체(34)를 포함한다. 콜레스테릭 액정 캡슐(32)은 세라믹 멤브레인(ceramic membrane) 방식, 마이크로 채널(micro channel) 방식, 스티어링(stirring) 방식 등으로 제작될 수 있다.
콜레스테릭 액정 물질(33)은 양의 유전율 이방성을 가진 네마틱 액정 재료에 액정 분자를 비트는 힘을 부여하는 카이랄제(chiral agent)가 첨가된 액정 혼합물이다. 네마틱 액정에 카이랄제를 함유시키면 네마틱 액정 분자를 강하게 나선 형상으로 비튼 콜레스테릭 상(cholesteric phase)을 형성할 수 있다. 콜레스테릭 액정 물질(33)은 제1 전극(12) 및 제2 전극(22) 사이에 형성되는 전계에 의해 평면 상태(planar state), 초점 원추 상태(focal conic state), 및 평면 상태와 초점 원추 상태가 혼재된 중간적 상태 중 어느 하나의 상태를 형성할 수 있다. 평면 상태, 초점 원추 상태 또는 중간적 상태를 형성한 콜레스테릭 액정 물질(33)은 무전계 하에서 안정적으로 그 상태를 유지한다.
평면 상태의 콜레스테릭 액정 물질(33)은 특정 파장 영역을 선택적으로 반사하고, 초점 원추 상태의 콜레스테릭 액정 물질(33)은 거의 모든 파장 영역을 투과시킨다. 평면 상태의 콜레스테릭 액정 물질(33)의 선택적 반사가 이루어지는 선택 파장은 λ = n * P 이다. 여기서, λ는 선택 파장, n은 콜레스테릭 액정의 평균 굴절율, P는 콜레스테릭 액정의 나선 피치이다. 콜레스테릭 액정의 평균 굴절율 및 나선 피치를 조절하여 콜레스테릭 액정 물질(33)이 반사하는 선택 파장을 결정할 수 있다.
액정층(30)에 포함되는 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐(32)은 적색광을 선택적으로 반사하는 적색 콜레스테릭 액정 캡슐, 녹색광을 선택적으로 반사하는 녹색 콜레스테릭 액정 캡슐 및 청색광을 선택적으로 반사하는 청색 콜레스테릭 액정 캡슐을 포함할 수 있다. 예를 들어, 콜레스테릭 액정의 평균 굴절율 및 나선 피치를 조절하여 선택 파장이 대략 660nm인 콜레스테릭 액정 물질(33)을 만들고, 이를 캡슐화하여 적색 콜레스테릭 액정 캡슐을 만들 수 있다. 녹색 콜레스테릭 액정 캡슐에 포함되는 콜레스테릭 액정 물질(33)은 선택 파장이 대략 540nm이고, 청색 콜레스테릭 액정 캡슐에 포함되는 콜레스테릭 액정 물질(33)은 선택 파장이 대략 450nm이다.
하나의 화소에는 선택 파장이 특정되지 않은 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐이 배치될 수 있다. 이때, 화소는 공통 전압(Vcom) 및 데이터 펄스(DP)에 의해 흑백의 계조를 표시한다.
또는 하나의 화소에 선택 파장이 특정된 적어도 하나의 콜레스테릭 액정 캡슐이 배치될 수 있다. 이때, 화소는 공통 전압(Vcom) 및 데이터 펄스(DP)에 의해 선택 파장의 색을 표시한다. 예를 들어, 제1 화소에는 적색 콜레스테릭 액정 캡슐이 배치되어 적색(R)을 표시하고, 제2 화소에는 녹색 콜레스테릭 액정 캡슐이 배치되어 녹색(G)을 표시하고, 제3 화소는 청색 콜레스테릭 액정 캡슐이 배치되어 청색(B)을 표시할 수 있다. 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소를 하나의 도트(dot)로 구성하고 제1 화소, 제2 화소 및 제3 화소에서 표시되는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 RGB 영상이 표시될 수 있다.
제어부(50)는 리셋 펄스(RP) 또는 데이터 펄스(DP)를 제1 전극(10)에 인가한다. 리셋 펄스(RP)는 복수의 화소를 초기화시키는 펄스이다. 리셋 펄스(RP)는 소정 레벨의 양전압 및 음전압을 가지는 교류 펄스일 수 있다. 데이터 펄스(DP)는 화소에 계조를 표시하는 펄스이다. 데이터 펄스(DP)는 소정 레벨의 양전압 및 음전압을 가지는 교류 펄스일 수 있다.
제어부(50)는 소정의 리셋 구간 동안 상기 제1 레벨의 리셋 펄스를 누적적으로 인가하여 콜레스테릭 액정 캡슐(32)을 평면 상태, 수직 상태 및 초점 원추 상태 중 어느 하나의 초기 상태로 형성시킨다. 그리고 제어부(50)는 소정의 데이터 구간 동안 상기 제2 레벨의 데이터 펄스를 누적적으로 인가하여 초기 상태의 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에 포함된 콜레스테릭 액정 물질(33)의 콜레스테릭 상을 변화시켜 계조를 표시한다.
상술한 바와 같이, 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐(32)로 이루어지는 액정층(30)을 포함하는 디스플레이 장치(100)는 외부 압력에 의한 변형에 강인하다. 또한, 제1 전극(12)이 블랙층의 역할을 수행하므로 별도의 블랙층을 마련할 필요가 없고, 이에 따라 디스플레이 장치(100)의 제조 공정 및 구조를 간단화할 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치(100)는 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐을 초기화시키기 위한 리셋 구간 및 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐에 데이터를 표시하기 위한 데이터 구간을 포함하는 구동 방식에 따라 구동한다.
먼저, 도 2 내지 8을 참조하여 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐을 초기화하는 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리셋 펄스의 유형을 나타내는 타이밍도이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리셋 펄스의 유형을 나타내는 타이밍도이다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리셋 펄스의 유형을 나타내는 타이밍도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 리셋 상태를 나타낸다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 리셋 상태를 나타낸다. 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 리셋 상태를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 리셋 구간 동안, 제어부(50)는 제1 전극(12)에 일정 레벨의 리셋 펄스를 누적적으로 인가하여 초기 상태를 형성한다(S110). 이때, 제2 전극(22)에는 공통 전압(Vcom)이 인가된다. 공통 전압(Vcom)은 대략 0V의 전압이다.
리셋 펄스의 진동수 및 펄스폭은 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 리셋 펄스는 120Hz의 진동수를 가지고 8.33ms의 펄스폭을 가지거나, 100Hz의 진동수를 가지고 10ms의 펄스폭을 가지거나, 60Hz의 진동수를 가지고 16.6ms의 펄스폭을 가질 수 있다.
리셋 펄스의 유형으로 (1) 일정 레벨의 양전압 리셋 펄스 및 음전압 리셋 펄스를 포함하는 단주기 교류 펄스, (2) 연속하는 복수의 단주기 양전압 리셋 펄스 및 연속하는 복수의 단주기 음전압 리셋 펄스를 포함하는 장주기 교류 펄스, (3) 양전압 리셋 펄스 및 음전압 리셋 펄스 사이, 또는 음전압 리셋 펄스와 양전압 리셋 펄스 사이에 0V의 지연 시간이 포함되는 지연 교류 펄스 등이 있다. 각 리셋 펄스의 유형에서 리셋 구간의 마지막 펄스는 양전압 리셋 펄스 또는 음전압 리셋 펄스가 될 수 있다.
도 3을 참조하면, 리셋 펄스의 유형이 단주기 교류 펄스인 경우이다. 일정 레벨의 양전압 리셋 펄스(+RP)와 음전압 리셋 펄스(-RP)가 리셋 구간 동안 교대로 인가된다. 예를 들어, 리셋 구간이 100ms라 할 때 10ms의 펄스폭을 가지는 단주기 양전압 리셋 펄스(+RP)와 음전압 리셋 펄스(-RP)가 10회 교대로 인가될 수 있다.
도 4를 참조하면, 리셋 펄스의 유형이 장주기 교류 펄스인 경우이다. 일정 레벨의 연속하는 복수의 단주기 음전압 리셋 펄스와 연속하는 복수의 단주기 양전압 리셋 펄스가 리셋 구간 동안 인가된다. 장주기 음전압 리셋 펄스(-RP)는 복수의 단주기 음전압 리셋 펄스를 포함한다. 장주기 양전압 리셋 펄스(+RP)는 복수의 단주기 양전압 리셋 펄스를 포함한다. 예를 들어, 단주기 교류 펄스의 펄스폭이 10ms이고 장주기 교류 펄스의 펄스폭이 50ms이라고 할 때, 하나의 장주기 교류 펄스는 5개의 연속하는 단주기 교류 펄스를 포함한다.
도 5를 참조하면, 리셋 펄스의 유형이 지연 교류 펄스인 경우이다. 양전압 리셋 펄스(+RP)가 인가된 후 소정의 지연 시간 후에 음전압 리셋 펄스(-RP)가 인가되고, 음전압 리셋 펄스(-RP)가 인가된 후 소정의 지연 시간 후에 양전압 리셋 펄스(+RP)가 인가된다. 지연 시간 동안 공통 전압(Vcom)과 동일한 전압(0V)이 인가된다.
리셋 펄스로 양전압 리셋 펄스(+RP)와 음전압 리셋 펄스(-RP)가 교대로 인가되는 교류 펄스를 사용하면 콜레스테릭 액정 물질(33)의 열화를 억제할 수 있다.
제1 전극(12)에 양전압 리셋 펄스(+RP)와 음전압 리셋 펄스(-RP)가 누적적으로 인가됨에 따라 액정층(30)에 소정의 전계가 형성되고, 이에 따라 콜레스테릭 액정 캡슐(32)은 초기 상태로 형성된다.
리셋 펄스가 인가됨에 따라 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 초기 상태는 (1) 평면 상태(planar state), (2) 수직 상태(homeotropic state), (3) 초점 원추 상태(focal conic state) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 이때, 리셋 펄스는 상술한 단주기 교류 펄스, 장주기 교류 펄스 및 지연 교류 펄스 중 어느 하나의 유형으로 인가될 수 있다.
(1) 평면 상태 형성
도 6을 참조하면, 제2 전극(22)에 대략 0V의 공통 전압(Vcom)을 인가하고 제1 전극(12)에 소정의 고전압(예를 들어, ±60V)의 리셋 펄스를 인가하여 액정층(30)에 상대적으로 강한 전계를 발생시키면, 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에 포함된 콜레스테릭 액정 물질(33)은 나선 구조가 완전히 풀어지고 모든 콜레스테릭 액정 분자가 전계의 방향을 향하는 수직 상태가 된다. 이때, 제1 전극(12)에 소정의 저전압(예를 들어, 0V)을 인가하여 액정층(30)의 전계를 급격히 저하시키면 콜레스테릭 액정 분자의 나선축이 양 전극(12, 22)에 거의 수직인 방향으로 향하는 평면 상태가 형성된다.
(2) 수직 상태 형성
도 7을 참조하면, 제2 전극(22)에 대략 0V의 공통 전압(Vcom)을 인가하고 제1 전극(12)에 소정의 고전압(예를 들어, ±60V)의 리셋 펄스를 인가하여 액정층(30)에 상대적으로 강한 전계를 발생시키면, 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에 포함된 콜레스테릭 액정 물질(33)은 나선 구조가 완전히 풀어지고 모든 콜레스테릭 액정 분자가 전계의 방향을 향하는 수직 상태가 된다. 액정층(30)에 공통 전압(Vcom) 및 소정의 고전압에 의한 전계가 형성되어 있는 동안 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 초기 상태는 수직 상태로 유지된다.
(3) 초점 원추 상태 형성
도 8을 참조하면, 제2 전극(22)에 대략 0V의 공통 전압(Vcom)을 인가하고 제1 전극(12)에 소정 전압(예를 들어, ±20V 내지 ±30V)의 리셋 펄스를 인가하여 액정층(30)에 상대적으로 약한 전계를 발생시키면, 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에 포함된 콜레스테릭 액정 물질(33)은 나선 구조가 완전히 풀어지지 않는 상태가 된다. 이때, 제1 전극(12)에 소정의 저전압(예를 들어, 0V)을 인가하여 액정층(30)의 전계를 급격히 저하시키면 콜레스테릭 액정 분자의 나선축이 양 전극(12, 22)에 거의 평행한 방향으로 향하는 초점 원추 상태가 형성된다.
또는, 제2 전극(22)에 대략 0V의 공통 전압(Vcom)을 인가하고 제1 전극(12)에 소정의 고전압(예를 들어, ±60V)의 리셋 펄스를 인가하여 액정층(30)에 상대적으로 강한 전계를 발생시킨 후, 제1 전극(12)에 인가된 소정의 고전압을 천천히 낮추면 콜레스테릭 액정 물질(33)은 초점 원추 상태를 형성한다.
이제, 도 2, 및 도 9 내지 15를 참조하여 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐(디스플레이 장치)에 데이터를 표시하는 방법에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리셋 펄스 및 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리셋 펄스 및 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다. 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리셋 펄스 및 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다. 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리셋 펄스 및 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다. 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다. 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 펄스를 나타내는 타이밍도이다.
다시 도 2를 참조하면, 리셋 펄스로 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐(32)을 초기 상태로 형성한 후(S110), 제어부(50)는 데이터 기간 동안 제1 전극(12)에 일정 레벨의 데이터 펄스를 누적적으로 인가하여 데이터(또는 계조)를 표시한다(S120). 이때, 제2 전극(22)에는 공통 전압(Vcom)이 인가된다.
데이터 펄스의 진동수 및 펄스폭은 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 데이터 펄스는 120Hz의 진동수 및 8.33ms의 펄스폭을 가지거나, 100Hz의 진동수 및 10ms의 펄스폭을 가지거나, 60Hz의 진동수 및 16.6ms의 펄스폭을 가질 수 있다.
데이터 기간 동안 초기 상태의 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에 누적적으로 인가되는 일정 레벨의 데이터 펄스의 수에 따라 다수의 계조가 표시된다. 초기 상태가 평면 상태인 경우, 초기 상태의 콜레스테릭 액정 캡슐(32)은 최고 레벨의 계조를 나타내고, 데이터 펄스가 인가될 때마다 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 계조는 1 계조씩 낮아진다. 초기 상태가 초점 원추 상태인 경우, 초기 상태의 콜레스테릭 액정 캡슐(32)은 최저 레벨의 계조를 나타내고, 데이터 펄스가 인가될 때마다 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 계조는 1 계조씩 높아진다. 즉, 데이터 기간 동안 누적적으로 인가되는 일정 레벨의 데이터 펄스의 수가 N일 때, 디스플레이 장치에서 표시 가능한 계조의 수는 N+1이 된다. 예를 들어, 데이터 기간이 100ms이고 데이터 펄스가 100Hz의 진동수 및 10ms의 펄스폭을 가지고 인가되는 경우, 데이터 기간 동안 데이터 펄스는 10회 인가될 수 있으며 콜레스테릭 액정 캡슐(32)은 11 계조를 표시할 수 있다.
콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 3가지 초기 상태(평면 상태, 수직 상태, 초점 원추 상태)를 이용하여 데이터(계조)를 표시하는 방법으로, (1) 평면 상태 -> 초점 원추 상태, (2) 수직 상태 -> 초점 원추 상태, (3) 초점 원추 상태 -> 평면 상태로 콜레스테릭 액정 물질(33)의 상태를 변화시키는 3가지 방법이 있다.
(1) 평면 상태 -> 초점 원추 상태
도 9를 참조하면, 리셋 펄스가 인가되는 리셋 구간과 데이터 펄스가 인가되는 데이터 구간 사이에 콜레스테릭 액정 물질(33)을 안정적인 초기 상태로 만들기 위한 유지 구간이 포함된다.
리셋 구간 동안 리셋 펄스로 단주기 교류 펄스가 인가되는 것으로 가정한다. 이는 제한이 아니며, 리셋 펄스로 장주기 교류 펄스 또는 지연 교류 펄스가 인가될 수도 있다.
리셋 구간 동안 제2 전극(22)에 대략 0V의 공통 전압(Vcom)이 인가되고 제1 전극(12)에 양전압 리셋 펄스(+RP)와 음전압 리셋 펄스(+RP)가 교대로 인가된다. 리셋 펄스는 대략 ±60V의 고전압으로 인가된다. 제1 전극(12)과 제2 전극(22) 사이에 형성되는 강한 전계에 의해 콜레스테릭 액정 물질(33)은 수직 상태로 변화된다.
유지 구간에 제1 전극(12)에 0V의 저전압을 인가하여 제1 전극(12)과 제2 전극(22) 사이의 전계를 급격히 저하시키면 콜레스테릭 액정 물질(33)은 평면 상태로 형성되어 안정화된다. 즉, 콜레스테릭 액정 캡슐(32)은 리셋 구간 및 유지 구간을 거쳐 평면 상태를 형성한다.
데이터 구간 동안 제2 전극(22)에 대략 0V의 공통 전압(Vcom)이 인가되고 제1 전극(12)에 일정 레벨의 데이터 펄스가 누적적으로 인가된다. 데이터 펄스는 양전압 데이터 펄스(+DP)와 음전압 데이터 펄스(-DP)가 교대로 인가되는 교류 펄스(±DP)일 수 있다. 평면 상태인 콜레스테릭 액정 캡슐(32)을 초점 원추 상태로 변화시키기 위한 데이터 펄스의 전압은 대략 ±20V 내지 ±30V이다. 콜레스테릭 액정 물질(33)을 평면 상태에서 초점 원추 상태로 변화시키는 실험에서 명암비를 가장 높일 수 있는 데이터 펄스의 전압은 ±27V 정도이다.
데이터 구간은 평면 상태의 콜레스테릭 액정 물질(33)을 초점 원추 상태로 변화시킬 수 있는 시간으로 정해진다. 양전압 데이터 펄스(+DP) 또는 음전압 데이터 펄스(-DP)가 인가될 때마다 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에 포함된 일부의 콜레스테릭 액정 물질(33)은 나선 구조가 일부 풀어진 상태로 변화되며, 인가되는 데이터 펄스의 수가 증가할수록 나선 구조가 일부 풀어진 상태로 변화되는 콜레스테릭 액정 물질(33)이 증가된다. 데이터 구간 동안 충분한 수의 데이터 펄스가 인가되면 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에 포함된 모든 콜레스테릭 액정 물질(33)이 나선 구조가 일부 풀어진 상태로 변화된다. 제1 전극(12)에 소정 전압의 데이터 펄스가 인가된 후 0V의 저전압이 인가되면 나선 구조가 일부 풀어진 콜레스테릭 액정 물질(33)은 초점 원추 상태로 형성된다.
즉, 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에는 인가되는 데이터 펄스의 수에 따라 평면 상태의 콜레스테릭 액정 물질과 초점 원추 상태의 콜레스테릭 액정 물질이 혼재될 수 있으며, 이에 따라 계조가 표시된다. 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 초기 상태는 최고 계조를 나타내고, 하나의 양전압 데이터 펄스(+DP) 또는 음전압 데이터 펄스(-DP)가 인가될 때마다 한 단계씩 계조가 낮아진다. 데이터 구간 동안 모든 데이터 펄스가 인가되면 콜레스테릭 액정 캡슐(32)은 최저 계조를 나타낸다.
한편, 리셋 구간, 유지 구간 및 데이터 구간의 다양한 시간으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 데이터 구간이 10ms의 펄스폭을 가지는 데이터 펄스가 10회 인가되는 100ms로 정해질 때, 리셋 구간은 콜레스테릭 액정 캡슐(32)을 초기 상태로 형성하기 위한 충분한 시간인 50ms로 정해지고, 유지 구간은 50ms 내지 100ms로 정해질 수 있다.
도 10을 참조하면, 리셋 구간의 마지막 펄스의 극성이 도 9와 다른 경우이다. 도 9에서는 리셋 구간의 마지막 펄스가 음전압 리셋 펄스인 반면, 도 10에서는 리셋 구간의 마지막 펄스가 양전압 리셋 펄스이다.
리셋 구간의 마지막 펄스의 극성에 따라 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 반사율 및 대조비(Contrast Rate)가 달라질 수 있다. 리셋 구간의 마지막 펄스가 양전압 리셋 펄스인 경우가 음전압 리셋 펄스인 경우에 비해 반사율이 25% 높게 나타난다. 이에 따라 리셋 구간의 마지막 펄스를 양전압 리셋 펄스로 구성하면 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 대조비를 25% 향상시킬 수 있다.
(2) 수직 상태 -> 초점 원추 상태
도 11을 참조하면, 리셋 구간 동안 리셋 펄스로 단주기 교류 펄스가 인가되는 것으로 가정한다. 이는 제한이 아니며, 리셋 펄스로 장주기 교류 펄스 또는 지연 교류 펄스가 인가될 수도 있다.
리셋 구간 동안 제2 전극(22)에 대략 0V의 공통 전압(Vcom)이 인가되고 제1 전극(12)에 양전압 리셋 펄스(+RP)와 음전압 리셋 펄스(+RP)가 교대로 인가된다. 리셋 펄스는 대략 ±60V의 고전압으로 인가된다. 제1 전극(12)과 제2 전극(22) 사이에 형성되는 강한 전계에 의해 콜레스테릭 액정 물질(33)은 수직 상태로 변화된다. 즉, 리셋 구간에 콜레스테릭 액정 캡슐(32)은 초기 상태인 수직 상태를 형성한다. 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 초기 상태가 수직 상태인 경우에는 콜레스테릭 액정 물질(33)을 안정적인 초기 상태로 만들기 위한 유지 기간이 필요하지 않다.
데이터 구간 동안 제2 전극(22)에 대략 0V의 공통 전압(Vcom)이 인가되고 제1 전극(12)에 일정 레벨의 데이터 펄스가 누적적으로 인가된다. 데이터 펄스는 양전압 데이터 펄스(+DP)와 음전압 데이터 펄스(-DP)가 교대로 인가되는 교류 펄스(±DP)일 수 있다.
수직 상태인 콜레스테릭 액정 캡슐(32)을 초점 원추 상태로 변화시키기 위한 데이터 펄스의 전압은 대략 ±20V 내지 ±30V이다. 콜레스테릭 액정 물질(33)을 평면 상태에서 초점 원추 상태로 변화시키는 실험에서 명암비를 가장 높일 수 있는 데이터 펄스의 전압은 ±24V 정도이다.
제1 전극(12)에 고전압의 리셋 펄스가 인가된 후 상대적으로 저전압인 데이터 펄스가 인가됨에 따라 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에 포함된 콜레스테릭 액정 물질(33)이 점차 초점 원추 상태로 변화된다. 인가되는 데이터 펄스의 수가 증가할수록 초점 원추 상태로 변화되는 콜레스테릭 액정 물질(33)이 증가된다. 데이터 구간 동안 충분한 수의 데이터 펄스가 인가되면 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에 포함된 모든 콜레스테릭 액정 물질(33)이 초점 원추 상태로 변화된다. 제1 전극(12)에 소정 전압의 데이터 펄스가 인가된 후 0V의 저전압이 인가되면 초점 원추 상태로 변화된 콜레스테릭 액정 물질(33)은 초점 원추 상태로 안정화되고, 초점 원추 상태로 변화되지 않은 콜레스테릭 액정 물질(33)은 급격히 낮아지는 전압에 의해 평면 상태로 변화된다.
즉, 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에는 인가되는 데이터 펄스의 수에 따라 초점 원추 상태의 콜레스테릭 액정 물질과 평면 상태의 콜레스테릭 액정 물질이 혼재될 수 있으며, 이에 따라 계조가 표시된다. 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 초기 상태는 최고 계조를 나타내고, 하나의 양전압 데이터 펄스(+DP) 또는 음전압 데이터 펄스(-DP)가 인가될 때마다 한 단계씩 계조가 낮아진다. 데이터 구간 동안 모든 데이터 펄스가 인가되면 콜레스테릭 액정 캡슐(32)은 최저 계조를 나타낸다.
콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 초기 상태가 초점 원추 상태인 경우에는 콜레스테릭 액정 물질(33)을 안정적인 초기 상태로 만들기 위한 유지 기간이 필요하지 않으므로 계조 표시를 위한 시간을 단축시킬 수 있다. 그리고 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 초기 상태가 평면 상태인 경우에는 데이터 펄스로 ±27V의 전압을 사용하는 반면, 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 초기 상태가 수직 상태인 경우에는 데이터 펄스로 ±24V의 전압을 사용할 수 있으므로, 3V 가량의 낮은 전압을 이용하여 계조를 표시할 수 있다.
(3) 초점 원추 상태 -> 평면 상태
도 12를 참조하면, 리셋 펄스가 인가되는 리셋 구간과 데이터 펄스가 인가되는 데이터 구간 사이에 콜레스테릭 액정 물질(33)을 안정적인 초기 상태로 만들기 위한 유지 구간이 포함된다.
리셋 구간 동안 리셋 펄스로 단주기 교류 펄스가 인가되는 것으로 가정한다. 이는 제한이 아니며, 리셋 펄스로 장주기 교류 펄스 또는 지연 교류 펄스가 인가될 수도 있다. 리셋 구간의 마지막 펄스는 양전압 리셋 펄스(+RP) 또는 음전압 리셋 펄스(-RP)가 될 수 있다.
리셋 구간 동안 제2 전극(22)에 대략 0V의 공통 전압(Vcom)이 인가되고 제1 전극(12)에 양전압 리셋 펄스(+RP)와 음전압 리셋 펄스(+RP)가 교대로 인가된다. 리셋 펄스는 대략 ±20V 내지 ±30V의 전압으로 인가된다. 제1 전극(12)과 제2 전극(22) 사이에 형성되는 약한 전계에 의해 콜레스테릭 액정 물질(33)은 나선 구조가 완전히 풀어지지 않은 상태가 된다.
유지 구간에 제1 전극(12)에 0V의 저전압을 인가하여 제1 전극(12)과 제2 전극(22) 사이의 전계를 급격히 저하시키면 콜레스테릭 액정 물질(33)은 초점 원추 상태로 형성되어 안정화된다. 즉, 콜레스테릭 액정 캡슐(32)은 리셋 구간 및 유지 구간을 거쳐 초점 원추 상태를 형성한다.
데이터 구간 동안 제2 전극(22)에 대략 0V의 공통 전압(Vcom)이 인가되고 제1 전극(12)에 일정 레벨의 데이터 펄스가 누적적으로 인가된다. 데이터 펄스는 양전압 데이터 펄스(+DP)와 음전압 데이터 펄스(-DP)가 교대로 인가되는 교류 펄스(±DP)일 수 있다. 평면 상태인 콜레스테릭 액정 캡슐(32)을 평면 상태로 변화시키기 위한 데이터 펄스의 전압은 대략 ±30V 내지 ±40V로 리셋 펄스에 비해 상대적으로 고전압이다.
양전압 데이터 펄스(+DP) 또는 음전압 데이터 펄스(-DP)가 인가될 때마다 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에 포함된 일부의 콜레스테릭 액정 물질(33)은 나선 구조가 풀어지고 콜레스테릭 액정 분자가 전계의 방향을 향하는 수직 상태가 된다. 인가되는 데이터 펄스의 수가 증가할수록 나선 구조가 풀어진 수직 상태로 변화되는 콜레스테릭 액정 물질(33)이 증가된다. 데이터 구간 동안 충분한 수의 데이터 펄스가 인가되면 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에 포함된 모든 콜레스테릭 액정 물질(33)이 수직 상태로 변화된다. 제1 전극(12)에 소정 전압의 데이터 펄스가 인가된 후 0V의 저전압이 인가되면 수직 상태로 변화된 콜레스테릭 액정 물질(33)은 급격히 낮아지는 전압에 의해 평면 상태로 안정화되고, 수직 상태로 변화되지 않은 콜레스테릭 액정 물질(33)은 초점 원추 상태를 유지한다.
즉, 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에는 인가되는 데이터 펄스의 수에 따라 평면 상태의 콜레스테릭 액정 물질과 초점 원추 상태의 콜레스테릭 액정 물질이 혼재될 수 있으며, 이에 따라 계조가 표시된다. 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 초기 상태는 최저 계조를 나타내고, 하나의 양전압 데이터 펄스(+DP) 또는 음전압 데이터 펄스(-DP)가 인가될 때마다 한 단계씩 계조가 높아진다. 데이터 구간 동안 모든 데이터 펄스가 인가되면 콜레스테릭 액정 캡슐(32)은 최고 계조를 나타낸다.
한편, 데이터 펄스의 유형으로 (1) 일정 레벨의 양전압 데이터 펄스 및 음전압 데이터 펄스를 포함하는 단주기 교류 펄스, (2) 연속하는 복수의 단주기 양전압 데이터 펄스 및 연속하는 복수의 단주기 음전압 데이터 펄스를 포함하는 장주기 교류 펄스, (3) 양전압 데이터 펄스 및 음전압 데이터 펄스 사이, 또는 음전압 데이터 펄스와 양전압 데이터 펄스 사이에 0V의 지연 시간이 포함되는 지연 교류 펄스 등이 있다.
도 13을 참조하면, 데이터 펄스의 유형이 단주기 교류 펄스인 경우이다. 일정 레벨의 양전압 데이터 펄스(+DP)와 음전압 데이터 펄스(-DP)가 리셋 구간 동안 교대로 인가된다. 예를 들어, 데이터 구간이 100ms라 할 때 10ms의 펄스폭을 가지는 단주기 양전압 데이터 펄스(+RP)와 음전압 데이터 펄스(-RP)가 10회 교대로 인가될 수 있다.
도 14를 참조하면, 데이터 펄스의 유형이 장주기 교류 펄스인 경우이다. 일정 레벨의 연속하는 복수의 단주기 양전압 데이터 펄스와 연속하는 복수의 단주기 음전압 데이터 펄스가 데이터 구간 동안 인가된다. 장주기 양전압 데이터 펄스(+DP)는 복수의 단주기 양전압 데이터 펄스를 포함한다. 장주기 음전압 데이터 펄스(-DP)는 복수의 단주기 음전압 데이터 펄스를 포함한다. 예를 들어, 단주기 교류 펄스의 펄스폭이 10ms이고 장주기 교류 펄스의 펄스폭이 50ms이라고 할 때, 하나의 장주기 교류 펄스는 5개의 연속하는 단주기 교류 펄스를 포함한다.
도 15를 참조하면, 데이터 펄스의 유형이 지연 교류 펄스인 경우이다. 양전압 데이터 펄스(+DP)가 인가된 후 소정의 지연 시간 후에 음전압 데이터 펄스(-DP)가 인가되고, 음전압 데이터 펄스(-DP)가 인가된 후 소정의 지연 시간 후에 양전압 데이터 펄스(+DP)가 인가된다. 지연 시간 동안 공통 전압(Vcom)과 동일한 전압(0V)이 인가된다.
데이터 펄스로 양전압 데이터 펄스(+RP)와 음전압 데이터 펄스(-RP)가 교대로 인가되는 교류 펄스를 사용하면 콜레스테릭 액정 물질(33)의 열화를 억제할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 리셋 펄스의 유형에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 16을 참조하면, 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 초기 상태로 평면 상태를 형성하는 리셋 펄스의 유형으로 <1> 단주기 교류 펄스를 사용하는 경우, <2> 장주기 교류 펄스를 사용하는 경우, <3> 지연 교류 펄스를 사용하는 경우이다.
각 유형의 리셋 펄스에 의해 형성되는 초기 상태(0ms)의 반사율(R)을 비교하면, <1> 단주기 교류 펄스를 사용하는 경우의 반사율이 가장 높고, <2> 장주기 교류 펄스를 사용하는 경우의 반사율이 가장 낮다. 따라서, 리셋 펄스로 <1> 단주기 교류 펄스를 사용하고, 리셋 구간의 마지막 펄스를 양전압 리셋 펄스로 구성하면 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 대조비를 높일 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 펄스의 유형에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 17을 참조하면, 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 계조를 표시하기 위한 데이터 펄스의 유형으로 <1> 단주기 교류 펄스를 사용하는 경우, <2> 장주기 교류 펄스를 사용하는 경우, <3> 지연 교류 펄스를 사용하는 경우이다.
초기 상태(0ms)의 반사율(R)을 동일하게 두고, 데이터 펄스로 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 반사율을 저하시켜 계조를 표현하는 방법(평면 상태 -> 원추 초점 상태)으로 각 유형의 데이터 펄스가 인가됨에 따라 변화되는 반사율을 비교하면, <1> 단주기 교류 펄스를 사용하는 경우와 <3> 지연 교류 펄스를 사용하는 경우의 반사율은 비교적 많이 변화되는데, <2> 장주기 교류 펄스를 사용하는 경우의 반사율은 적게 변화된다. 따라서, 데이터 펄스로 <1> 단주기 교류 펄스나 <3> 지연 교류 펄스를 사용하여 콜레스테릭 액정 캡슐(32)의 대조비를 높일 수 있다.
이상, 콜레스테릭 액정 캡슐(32)을 이용하여 계조를 표시하는 디스플레이 장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 디스플레이 장치는 계조뿐만 아니라 콜레스테릭 액정 캡슐(32)에 포함되는 콜레스테릭 액정 물질(33)의 선택 파장을 조절하여 RGB 영상을 표시할 수도 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 디스플레이 장치
10 : 제1 기판
12 : 제1 전극
20 : 제2 기판
22 : 제2 전극
30 : 액정층
32 : 콜레스테릭 액정 캡슐
33 : 콜레스테릭 액정 물질
34 : 중합체
50 : 제어부

Claims (29)

  1. 소정의 리셋 구간 동안 제1 전극에 소정 레벨의 리셋 펄스를 누적적으로 인가하고, 상기 제1 전극에 대향하는 제2 전극에 공통 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 액정층에 포함되는 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐을 초기 상태로 형성하는 단계; 및
    상기 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐을 상기 초기 상태에서 제2 상태로 변화시키기 위한 소정의 데이터 구간 동안 상기 제1 전극에 소정 레벨의 데이터 펄스를 누적적으로 인가하여 계조를 표시하는 단계를 포함하고,
    상기 초기 상태는 평면 상태와 초점 원추 상태 중 하나이고, 상기 제2 상태는 상기 평면 상태와 상기 초점 원추 상태 중 다른 하나이고,
    상기 초기 상태가 상기 평면 상태 또는 상기 초점 원추 상태일 때 상기 콜레스테릭 액정 캡슐의 콜레스테릭 액정 물질을 안정적인 초기 상태로 만들기 위한 유지 구간이 상기 리셋 구간과 상기 데이터 구간 사이에 포함되는 디스플레이 장치의 구동 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 리셋 펄스는 양전압 리셋 펄스 및 음전압 리셋 펄스를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 리셋 펄스는 상기 양전압 리셋 펄스 및 상기 음전압 리셋 펄스가 교대로 인가되는 단주기 교류 펄스인 디스플레이 장치의 구동 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 리셋 펄스는 상기 양전압 리셋 펄스 및 상기 음전압 리셋 펄스 사이에 0V의 지연 시간이 포함되는 지연 교류 펄스인 디스플레이 장치의 구동 방법.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 리셋 펄스는 상기 리셋 구간 동안 인가되며, 상기 리셋 구간의 마지막 펄스는 상기 양전압 리셋 펄스인 디스플레이 장치의 구동 방법.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 리셋 펄스는 상기 리셋 구간 동안 인가되며, 상기 리셋 구간의 마지막 펄스는 상기 음전압 리셋 펄스인 디스플레이 장치의 구동 방법.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 리셋 펄스는 연속하는 복수의 양전압 리셋 펄스 및 연속하는 복수의 음전압 리셋 펄스를 포함하는 장주기 교류 펄스인 디스플레이 장치의 구동 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 데이터 펄스는 양전압 데이터 펄스 및 음전압 데이터 펄스를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 데이터 펄스는 상기 양전압 데이터 펄스 및 상기 음전압 데이터 펄스가 교대로 인가되는 단주기 교류 펄스인 디스플레이 장치의 구동 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 데이터 펄스는 상기 양전압 데이터 펄스 및 상기 음전압 데이터 펄스 사이에 0V의 지연 시간이 포함되는 지연 교류 펄스인 디스플레이 장치의 구동 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 데이터 펄스는 연속하는 복수의 양전압 데이터 펄스 및 연속하는 복수의 음전압 데이터 펄스를 포함하는 장주기 교류 펄스인 디스플레이 장치의 구동 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 초기 상태는 상기 콜레스테릭 액정 캡슐에 포함되는 콜레스테릭 액정 분자의 나선축이 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 수직인 방향으로 향하는 상기 평면 상태인 디스플레이 장치의 구동 방법.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 초기 상태는 상기 콜레스테릭 액정 캡슐에 포함되는 콜레스테릭 액정 분자가 전계의 방향으로 향하는 수직 상태인 디스플레이 장치의 구동 방법.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 초기 상태는 상기 콜레스테릭 액정 캡슐에 포함되는 콜레스테릭 액정 분자의 나선축이 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 평행한 방향으로 향하는 상기 초점 원추 상태인 디스플레이 장치의 구동 방법.
  15. 제1 기판;
    상기 제1 기판의 상부에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판;
    상기 제2 기판의 하부에 배치되어 상기 제1 전극에 대향하는 제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하여 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐을 포함하는 액정층; 및
    소정의 리셋 구간 동안 상기 제1 전극에 제1 레벨의 리셋 펄스를 누적적으로 인가하고, 상기 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐을 초기 상태에서 제2 상태로 변화시키기 위한 소정의 데이터 구간 동안 상기 제1 전극에 제2 레벨의 데이터 펄스를 누적적으로 인가하고, 상기 제2 전극에 공통 전압을 인가하는 제어부를 포함하고,
    상기 초기 상태는 평면 상태와 초점 원추 상태 중 하나이고, 상기 제2 상태는 상기 평면 상태와 상기 초점 원추 상태 중 다른 하나이고,
    상기 초기 상태가 상기 평면 상태 또는 상기 초점 원추 상태일 때 상기 콜레스테릭 액정 캡슐의 콜레스테릭 액정 물질을 안정적인 초기 상태로 만들기 위한 유지 구간이 상기 리셋 구간과 상기 데이터 구간 사이에 포함되는 디스플레이 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 입사광을 흡수하는 물질로 구성되는 디스플레이 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 카본 블랙(carbon black), 카본 블랙과 폴리비닐리덴 플루오린화물(polyvinylidene fluoride)의 화합물, 카본 나노 튜브(carbon nano tube)와 플리비닐리덴 플루오린화물의 화합물, 블랙염료와 나노실버의 합성물 및 합성 흑연 중 어느 하나로 구성되는 디스플레이 장치.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 인듐 주석 산화물 및 인듐 아연 산화물 중 어느 하나로 구성되는 디스플레이 장치.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 복수의 콜레스테릭 액정 캡슐은 양의 유전율 이방성을 가진 네마틱 액정 재료에 액정 분자를 비트는 힘을 부여하는 카이랄제(chiral agent)가 첨가된 콜레스테릭 액정 물질 및 상기 콜레스테릭 액정 물질을 캡슐화하는 중합체를 포함하는 디스플레이 장치.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 리셋 구간 동안 상기 제1 레벨의 리셋 펄스를 누적적으로 인가하여 상기 콜레스테릭 액정 캡슐을 상기 평면 상태, 수직 상태 및 상기 초점 원추 상태 중 어느 하나의 초기 상태로 형성시키는 디스플레이 장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 레벨의 리셋 펄스는 양전압 리셋 펄스 및 음전압 리셋 펄스를 포함하는 디스플레이 장치.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 양전압 리셋 펄스 및 상기 음전압 리셋 펄스를 교대로 인가하는 디스플레이 장치.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 양전압 리셋 펄스 및 상기 음전압 리셋 펄스 사이에 0V의 지연 시간을 두고 상기 양전압 리셋 펄스 및 상기 음전압 리셋 펄스를 인가하는 디스플레이 장치.
  24. 제21 항에 있어서,
    상기 제어부는 연속하는 복수의 양전압 리셋 펄스 및 연속하는 복수의 음전압 리셋 펄스를 인가하는 디스플레이 장치.
  25. 제20 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 데이터 구간 동안 상기 제2 레벨의 데이터 펄스를 누적적으로 인가하여 상기 초기 상태의 콜레스테릭 액정 캡슐에 포함된 콜레스테릭 액정 물질의 콜레스테릭 상을 변화시켜 계조를 표시하는 디스플레이 장치.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 제2 레벨의 데이터 펄스는 양전압 데이터 펄스 및 음전압 데이터 펄스를 포함하는 디스플레이 장치.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 양전압 데이터 펄스 및 상기 음전압 데이터 펄스를 교대로 인가하는 디스플레이 장치.
  28. 제26 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 양전압 데이터 펄스 및 상기 음전압 데이터 펄스 사이에 0V의 지연 시간을 두고 상기 양전압 데이터 펄스 및 상기 음전압 데이터 펄스를 인가하는 디스플레이 장치.
  29. 제26 항에 있어서,
    상기 제어부는 연속하는 복수의 양전압 데이터 펄스 및 연속하는 복수의 음전압 데이터 펄스를 인가하는 디스플레이 장치.
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