KR101838047B1 - 전기영동 표시장치와 이의 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아이들 기간(idle period) 중 누설 전류(leakage current)를 줄여 소비 전력을 감소시킬 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 화소 전극과 공통 전극 사이에 전기영동 셀이 형성된 전기영동 표시장치에 있어서, 상호 교차하도록 형성된 게이트 라인들과 데이터 라인들; 상기 게이트 라인들에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동회로; 상기 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동회로; 상기 게이트 라인들의 일측 연결된 제1 ESD 회로들; 상기 게이트 라인들의 타측에 연결된 제2 ESD 회로들; 및 상기 데이터 라인들에 연결된 제3 ESD 회로들;을 포함하고, 상기 제1 ESD 회로들의 제1 단자는 상기 게이트 라인들에 연결되고, 제2 단자는 상기 게이트 구동회로의 게이트 로우전압(VGL) 단자와 연결된 것을 특징으로 한다.

Description

전기영동 표시장치와 이의 구동방법{ELECTROPHORESIS DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THE SAME}

본 발명은 전기영동 표시장치에 관한 것으로, 특히 아이들 기간(idle period) 중 누설 전류(leakage current)를 줄여 소비 전력을 감소시킬 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.

전기영동 표시장치란 착색된 대전입자가 외부로부터 가해진 전계에 의해 이동하는 전기영동(Electrophoresis) 현상을 이용하여 화상을 표시하는 장치를 말한다. 여기서 전기영동 현상이란, 대전입자를 액체 속에 분산시킨 전기영동 분산액(e-ink)에 전계를 인가하는 경우에 상기 대전입자가 쿨롱력에 의하여 액체 속을 이동하는 현상을 의미한다.

전하를 갖는 물질이 전기장에 놓이면 그 물질들은 전하, 분자의 크기 및 모양 등에 따라 특유의 이동을 한다. 이동 정도의 차이에 의하여 물질이 분리되는 현상을 전기영동이라 한다.

전기영동 현상을 이용한 전기영동 표시장치는 쌍안정성(Bistability)의 특징을 갖고 있어, 인가된 전압이 제거되어도 원래의 이미지를 장시간 표시할 수 있다. 즉, 전기영동 표시장치는 지속적으로 전압을 인가하지 않아도 일정 화면을 장기간 유지할 수 있기 때문에 화면의 신속한 교환이 요구되지 않는 전자 책(e-book) 분야에 적합한 디스플레이 장치이다.

또한, 전기영동 표시장치는 액정 표시장치와는 달리 시야각(Viewing Angle)에 대한 의존성이 없을 뿐만 아니라, 종이와 유사한 정도로 눈에 편안한 화상을 제공할 수 있다. 아울러, 자유롭게 휘어지는 유연성(Flexibility), 저전력 소비(low power consumption), 친환경(eco like)의 장점을 가지고 있어 수요가 증가되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치(EPD)는 게이트 라인(스캔 라인)들(10); 상기 게이트 라인들(10)과 교차되는 데이터 라인들(20); 복수의 ESD 회로(60); 전기영동 필름(미도시); 및 구동 회로들을 포함한다.

상기 구동 회로들은 데이터 구동회로, 게이트 구동회로 및 제어부를 포함한다.

데이터 구동회로는 이미지 데이터에 따른 데이터 전압을 생성하여 데이터 라인들(20)에 공급한다. 여기서, 데이터 전압은 이미지 데이터의 계조에 따라 정극성 전압 또는 부극성 전압으로 생성된다.

게이트 구동회로는 게이트 하이전압(VGH)과 게이트 로우전압(VGL) 사이에서 스윙하는 게이트 펄스(또는 스캔 펄스)를 생성하여 게이트 라인들(10)에 순차적으로 공급한다.

액정 표시장치(LCD)는 매 프레임(frame) 마다 액정 패널에 이미지 데이터를 공급하여 화상을 표시하지만, 전기영동 표시장치는 표시 패널에 이미지 데이터를 공급하여 화상을 변환하고 난 후, 디스플레이를 유지하는데 있어 별도의 전원을 필요로 하지 않는 구동 특성을 가진다.

이러한 전기영동 표시장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 파워 온(Power on, 또는 파워 업) 기간, 업데이트(Update) 기간 및 아이들(Idle) 기간의 3단계로 화상을 표시 및 변환하게 된다.

파워 온 기간은 화상 표시를 위해 전기영동 표시장치의 파워를 온 시키는 기간이고, 업데이트 기간은 현재 화면에서 다음 화면으로의 전환을 위해 표시 패널에 이미지 데이터를 업데이트 하는 기간이며, 아이들 기간은 표시 패널에 공급된 이미지 데이터를 안정화시켜 일정 시간 동안 화상을 유지시키기 위한 시스템 안정화 기간이다.

전기영동 표시장치는 현재 화면에서 다음 화면으로의 전환을 위해 표시 패널의 픽셀들에 웨이브 폼(wave form)을 공급한다. 여기서, 전기영동 표시장치는 쌍안정성의 특성으로 인해 화면 전환이 빠르지 못하기 때문에 화면 전환을 위한 영상 데이터의 스퀀스인 웨이브 폼을 공급하여 현재 화면에서 다음 화면으로의 전환이 이루어지게 한다.

이때, 대략 1 초간의 시간 동안의 데이터 업데이트 과정을 통해 픽셀들에 새로운 데이터를 기입한 후에 다음 데이터 업데이트까지 현재의 데이터를 유지하는 메모리 기능을 갖는다.

따라서, 전기영동 표시장치는 전기영동 픽셀 고유의 메모리 기능으로 인하여 외부에서 별도의 구동 전력을 공급하지 않아도 현재의 데이터를 유지하므로 소비 전력을 줄일 수 있다.

이와 같이, 이미지 데이터의 업데이트 이후, 일정 시간 동안 아이들 기간을 유지하여 이미지를 안정((stabilization)시키고, 아이들 기간이 끝난 뒤에 표시 패널에 전원이 공급되지 않더라도 장시간 화상의 디스플레이를 유지시킬 수 있다.

전기영동 표시장치는 표시 패널에서 발생되는 정전기로 인한 데미지를 방지하기 위해 데이터 라인들(20)의 시작단과 게이트 라인들(10)의 시작단 및 끝단에 ESD 회로들(60, Electrostatic Discharge Circuit)이 적용되어 있다.

ESD 회로들(60)은 외부의 정전기가 표시 패널에 인가되는 경우 방전(discharging)을 위한 것으로, 표시 패널의 액티브 영역(active area)을 외부 정전기로부터 보호하기 위해 표시 패널 내에 형성된다.

이러한, ESD 회로들(60)의 일측은 게이트 라인들(10) 및 데이터 라인들(20)과 연결되고, 타측은 그라운드(40, GND)와 연결되어 있다.

게이트 라인들(10)과 데이터 라인들(20)은 ESD 회로(60)에 의해 그라운드(40)와 연결되어, 게이트 라인들(10)과 데이터 라인들(20)은 ESD 회로(40)를 경유하는 경로(path)를 형성하게 된다.

전기영동 표시장치는 파워 온 기간, 업데이트 기간을 거치고 난 후, 아이들 기간 중 이미지의 안정화를 위해 일정 시간 동안 게이트 라인들(10)에 -20V의 안정화 전압이 공급되게 된다.

이때, 게이트 라인들(10)에 인가된 그라운드(GND) 전압과 -20V의 안정화 전압 간의 전위차에 의해 도 1에 도시된 바와 같이 전류 패스(current path)가 형성된다. 그라운드(GND)로 연결된 게이트 라인들(10)과 데이터 라인들(20)에 전류 패스가 형성되면 누설 전류(70, leakage current)가 발생되게 된다.

아이들 기간 중에는 전원전압(VCC) 오프(off)되어 소비 전력이 감소되어야 하지만 아이들 기간 중 이미지 안정화를 위해 게이트 라인들(10)에 공급되는 -20V의 안정화 전압에 따른 누설 전류(70)로 인해 오히려 소비 전력이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 아이들 기간(idle period) 중 이미지 안정화를 위해 게이트 라인들에 공급되는 안정화 전압에 따른 누설 전류(leakage current)를 줄여 소비 전력을 감소시킬 수 있는 전기영동 표시장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 화소 전극과 공통 전극 사이에 전기영동 셀이 형성된 전기영동 표시장치에 있어서, 상호 교차하도록 형성된 게이트 라인들과 데이터 라인들; 상기 게이트 라인들에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동회로; 상기 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동회로; 상기 게이트 라인들의 일측 연결된 제1 ESD 회로들; 상기 게이트 라인들의 타측에 연결된 제2 ESD 회로들; 및 상기 데이터 라인들에 연결된 제3 ESD 회로들;을 포함하고, 상기 제1 ESD 회로들의 제1 단자는 상기 게이트 라인들에 연결되고, 제2 단자는 상기 게이트 구동회로의 게이트 로우전압(VGL) 단자와 연결된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치에서, 아이들 기간에 상기 게이트 라인들에 공급되는 안정화 전압과 상기 게이트 로우전압 단자에서 상기 제1 ESD 회로들에 공급되는 게이트 로우전압은 등전위 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치에서, 아이들 기간에 상기 데이터 라인들과 상기 제3 ESD 회로들에는 등전위의 전압이 공급되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 구동방법은 게이트 라인들에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동회로; 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동회로; 상기 게이트 라인들의 일측 연결된 제1 ESD 회로들; 상기 게이트 라인들의 타측에 연결된 제2 ESD 회로들; 및 상기 데이터 라인들에 연결된 제3 ESD 회로들;을 포함하는 전기영동 표시장치의 구동방법에 있어서, 데이터 업데이트 기간에 게이트 하이전압을 상기 게이트 라인들에 공급하고, 상기 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하는 단계; 및 아이들 기간에 이미지의 안정화를 위한 안정화 전압을 상기 게이트 라인들에 공급하고, 상기 데이터 라인들에 그라운드 전압을 공급하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 ESD 회로들의 제1 단자는 상기 게이트 라인들에 연결되고, 제2 단자는 상기 게이트 구동회로의 게이트 로우전압(VGL) 단자와 연결된 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 구동방법.

본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치 및 이의 구동방법은 아이들 기간(idle period) 중 이미지 안정화를 위한 안정화 전압이 게이트 라인들에 공급됨으로 인해 발생되는 누전 전류(leakage current)를 줄일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치 및 이의 구동방법은 아이들 기간 중 발생되는 누설 전류를 줄여 소비 전력을 감소시킬 수 있다.

위에서 언급된 본 발명의 특징 및 효과들 이외에도 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 효과들이 새롭게 파악 될 수도 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 도면.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 블록도.
도 4는 도 3에 도시된 표시 패널을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 마이크로 캡슐 픽셀 구조를 상세히 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 마이크로 컵 픽셀 구조를 상세히 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치와 이의 구동방법을 통해 소비전류가 감소되는 효과를 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치와 이의 구동방법에 대하여 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명의 핵심 구성과 관련이 없는 경우 및 본 발명의 기술분야에 공지된 구성/기능에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.

도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 블록도이고, 도 4는 도 3에 도시된 표시 패널을 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 표시 패널(100); 데이터 구동회로(200); 게이트 구동회로(300); 제어부(400); 및 전원회로(500)를 포함한다.

표시 패널(100)은 n개의 게이트 라인(110)과 m개의 데이터 라인(120)이 상호 교차하도록 형성된다. 상기 데이터 라인(120)들과 게이트 라인(110)들의 교차에 의해 m×n 개의 픽셀들(Cell)이 매트릭스 형태로 형성된다. 각 픽셀에는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되어, 각 픽셀에 이미지 데이터의 공급을 스위칭 한다.

또한, 표시 패널(100)은 게이트 라인들(110, 스캔 라인); 상기 게이트 라인들(110)과 교차되는 데이터 라인들(120); 공통전압 라인(130); 복수의 ESD 회로(160); 및 전기영동 레이어를 포함한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 마이크로 캡슐 픽셀 구조를 상세히 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치의 마이크로 컵 픽셀 구조를 상세히 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 표시 패널(100)에 형성된 픽셀은 화소 전극(111)과 공통 전극(112)을 포함하며, 화소 전극(111)과 공통 전극(112) 사이에는 전기영동 레이어가 형성된다. 도 5에서는 수의 마이크로 캡슐들(103)을 포함하는 전기영동 필름이 전기영동 레이어로 적용된 것을 도시하고 있다.

여기서, 전기영동 표시장치가 흑백 화상을 표시하는 경우에 마이므로 캡슐(103)은 백색으로 착색된 복수의 백색 대전입자(104) 및 흑색으로 착색된 복수의 흑색 대전입자(105)를 포함한다. 또한, 마이크로 캡슐(103)은 백색 대전입자(104) 및 흑색 대전입자(105)가 전기영동에 의해 유동될 수 있도록 용제를 포함한다.

이때, 백색 대전입자(104)는 네거티브(-) 극성으로 대전되고, 흑색 대전입자(105)는 포지티브(+) 극성으로 대전될 수 있으며, 화소에 형성된 전계에 따라 백색 대전입자(104) 및 흑색 대전입자(105)가 전기영동에 의해 이동함으로써 화상을 표시하게 된다.

도 5에서는 전기영동 필름을 통해 전기영동 레이어를 형성한 반면, 도 6에 도시된 바와 같이, 마이크로 컵 구조로 전기영동 레이어를 형성할 수도 있다.

하부기판(106) 상에 화소 전극(111)이 형성되고, 상기 화소 전극(111)을 둘러싸도록 격벽(107)을 형성하여 충진 공간을 정의한다. 여기서, 격벽(107)은 무극성의 유기물 또는 무극성의 무기물로 형성될 수 있다.

격벽(107)에 의해 전의된 충진 공간 내에 백색 대전입자(104), 흑색 대전입자(105) 및 용제(108)로 구성된 전기영동 분산액을 충진하여 전기영동 레이어를 형성시킬 수 있다.

표시 패널(100)의 상부기판에는 모든 픽셀들(Cell)에 공통으로 공통전압(Vcom)을 공급하기 위한 공통 전극(112)이 형성된다.

도 5 및 도 6에서, 공통 전극(112)은 화상이 표시되는 쪽에 위치하므로 투명 전극으로 형성되며, 일 예로서 ITO(Indium Tin Oxide)로 공통 전극(112)이 형성될 수 있다.

화소 전극(111)은 화상이 표시되는 반대쪽 면에 위치함으로 반드시 투명물질로 형성될 필요는 없으며, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 불투명 금속으로 화소 전극(111)이 형성될 수 있다.

여기서, 화소 전극은 표시 패널(100)의 하부기판에 형성되고, 공통 전극(112)은 표시 패널(100)의 상부기판에 형성되게 된다.

표시 패널(100)의 하부기판 및 상부기판은 유리기판, 금속기판, 플렉서블 한 플라스틱 기판 등으로 제작될 수 있다.

하부기판에는 상술한 데이터 라인들(120) 및 게이트 라인들(110)이 형성되며, 데이터 라인들(120)과 게이트 라인들(110)의 교차되는 영역에 TFT가 형성된다.

TFT들의 게이트 전극은 게이트 라인(110)과 접속되고, 소스 전극은 데이터 라인(120)과 접속되며, 드레인 전극은 화소 전극(111)과 접속되도록 형성된다.

TFT들은 게이트 라인(110)으로부터의 스캔펄스에 따라 턴-온되어 표시하고자 하는 한 라인의 픽셀들(Cell)을 선택한다. 데이터 라인들(120)로부터의 데이터 전압을 스캔신호에 의해 선택된 픽셀들(Cell)에 공급하여 화소 전극(111)에 데이터 전압을 공급한다.

픽셀(Cell)의 화소 전극(111)에 정극성 전압(Vpos)이 인가되면 해당 픽셀(Cell)의 백색 대전입자(104)는 화소의 하부로 이동하고, 흑색 대전입자(105)는 화소의 상부로 이동하게 된다. 따라서, 해당 픽셀(Cell)의 외부로부터 입사된 빛을 흑색 대전입자(105)가 흡수하여 블랙 계조를 표시하게 된다.

한편, 픽셀(Cell)의 화소 전극(111)에 부극성 전압(Vneg)이 인가되면 해당 픽셀(Cell)의 흑색 대전입자(105)는 화소의 하부로 이동하고, 백색 대전입자(104)는 화소의 상부로 이동하게 된다.

따라서, 해당 픽셀(Cell)의 외부로부터 입사된 빛을 백색 대전입자(104)가 반사하여 화이트 계조를 표시하게 된다.

픽셀들(Cell)에는 웨이브 폼을 이용한 이미지 데이터의 업데이트 과정을 통해 새로운 이미지 데이터가 기입된다. 이미지 데이터의 업 데이트 이후에 픽셀들(Cell)은 다음 이미지 데이터의 업데이트까지 현재 기입된 이미지 데이터의 계조를 유지한다.

한편, 전기영동 표시장치가 컬러 화상을 표시하는 경우, 상부기판에는 광을 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 색광으로 변환시키기 위한 컬러필터가 형성될 수 있다. 또한, 전기영동 레이어의 대전입자를 레드, 그린, 블루의 컬러로 착색하여 컬러 화상을 표시할 수도 있다.

제어부(400)는 입력되는 수평 동기신호(H), 수직 동기신호(V), 클럭신호(CLK) 및 이미지 데이터(data)에 기초하여 상기 데이터 구동회로(200)를 제어하기 위한 데이터 제어신호 및 게이트 구동회로(300)를 제어하기 위한 게이트 제어신호를 생성한다. 데이터 제어신호는 데이터 구동회로(200)에 공급되고, 게이트 제어신호는 게이트 구동회로(300)에 공급된다.

상기 제어신호들은 데이터 구동회로(200)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 소스 타이밍 제어신호를 포함한다. 그리고, 게이트 구동회로(300)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호를 포함한다.

또한, 제어부(400)는 입력 영상을 저장하는 프레임 메모리와, 데이터 전압 파형이 설정된 룩업 테이블을 이용하여 픽셀의 현재 계조와 업데이트할 픽셀의 다음 계조에 따라 데이터의 계조 별로 설정된 디지털 이미지 데이터 구동회로(200)에 공급한다.

여기서, 제어부(400)는 현재 화면에서 다음 화면으로의 전환을 위해, 1프레임 내지 수십 프레임 동안의 이미지 데이터를 시퀀스 형태로 변환하여 웨이브 폼을 생성하고, 웨이브 폼을 통해 이미지 데이터를 데이터 구동회로(200)에 공급한다.

데이터 구동회로(200)는 제어부(400)로부터 공급되는 웨이브 폼에 따른 이미지 데이터에 기초하여 데이터 전압을 생성하고, 생성된 데이터 전압을 표시 패널(100)의 데이터 라인들(120)에 공급한다.

구체적으로, 데이터 구동회로(200)는 이미지 데이터 업데이트 기간 동안에 제어부로부터 입력되는 이미지 데이터에 따라, 데이터 전압을 생성하여 표시 패널(100)에 공급한다.

데이터 구동회로(200)는 이미지 데이터의 업데이트 과정에서 제어부(400)로부터 입력되는 디지털 데이터에 응답하여 3 상 전압(Vpos, Vneg, Vss) 중 어느 하나를 데이터 전압으로 선택하여 데이터 라인들(120)로 출력할 수 있다. 이때, 데이터 전압은 정극성(+) 데이터 전압, 부극성(-) 데이터 전압 또는 기저전압(Vss)으로 생성된다.

일 예로서, 데이터 구동회로(200)는 이미지 데이터 업데이트 기간 동안, 제어부(400)로부터 입력되는 디지털 데이터가 '00'일 때 +15V의 정극성 데이터 전압(Vpos)을 데이터 전압으로 출력한다.

데이터 구동회로(200)는 이미지 데이터의 업데이트 기간 동안, 제어부(400)로부터 입력되는 디지털 데이터가 '01'일 때 -15V의 부극성 데이터 전압(Vneg)을 데이터 전압으로 출력한다.

또한, 데이터 구동회로(200)는 이미지 데이터의 업데이트 기간 동안, 제어부(400)로부터 입력되는 디지털 데이터가 '10 또는 11'일 때 0V의 기저 전압(Vss)을 데이터 전압으로 출력할 수 있다.

데이터 구동회로(200)에서 출력되는 데이터 전압(Vpos, Vneg, Vss)은 데이터 라인들(120)과 TFT를 경유하여 픽셀(Cell)의 화소 전극(111)에 공급된다.

게이트 구동회로(300)는 제어부(400)로부터 공급되는 게이트 제어신호에 따라 스캔펄스를 생성하고, 생성된 스캔펄스를 표시 패널(100)의 게이트 라인들(110)에 공급한다.

게이트 구동회로(300)는 이미지 데이터의 업데이트 기간 동안, 데이터 라인들(120)에 공급되는 데이터 전압에 동기되는 스캔펄스들을 순차적으로 출력한다.

이때, 스캔펄스들은 정극성(+)의 게이트 하이전압(VGH)과 부극성(-)의 게이트 로우전압(VGL)으로 출력된다. 이때, 스캔펄스는 게이트 하이전압(VGH)과 게이트 로우전압(VGL) 사이에서 스윙 한다. 일 예로서, 게이트 하이전압(VGH)은 +22V로 공급될 수 있고, 게이트 로우전압(VGL)은 -20V로 공급될 수 있다.

전원회로(500)는 전기영동 표시장치의 전원이 턴-온되면 미리 설정된 파워 온 시퀀스(Power on sequence)에 따라 직류-직류 변환기(DC-DC converter 이하 "DC-DC 변환기"라 함)을 통해 표시 패널(100), 데이터 구동회로(200) 및 게이트 구동회로(300)의 구동에 필요한 구동 전압들(Vcc, Vcom, Vpos, Vneg, GVDD, GVEE)을 생성한다.

그리고, 생성된 구동 전압들(Vcc, Vcom, Vpos, Vneg, GVDD, GVEE)을 표시 패널(100), 데이터 구동회로(200) 및 게이트 구동회로(300)에 공급한다. 이때, 파워 온 시퀀스는 제어부(400) 또는 외부의 호스트 시스템에 미리 설정될 수 있다.

입력 전압(Vin)이 전원회로(500)에 인가되면, 전원회로(500)는 제어부(400) 또는 호스트 시스템으로부터 입력되는 구동 전압들(Vcc, Vcom, Vpos, Vneg, GVDD, GVEE) 각각의 인에이블 신호들에 응답하여 구동 전압들(Vcc, Vcom, Vpos, Vneg, GVDD, GVEE)을 발생시킨다.

여기서, 로직 전원전압(Vcc)은 제어부(400)의 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 데이터 구동회로(200)의 소스 드라이브 IC(Integrated Circuit), 게이트 구동회로(300)의 게이트 드라이브 IC의 구동에 필요한 로직 전압으로서 3.3V의 직류전압으로 발생될 수 있다.

또한, 정극성 데이터 전압(Vpos)은 +15V의 직류전압으로 발생되고, 부극성 전압(Vneg)은 -15V의 직류전압으로 발생된다.

또한, 공통전압은 0V ~ -2V 또는 -2V ~ 0V 사이의 직류 전압으로 발생된다.

또한, 게이트 로우전압(VGL)은 -20V의 직류전압으로 발생되고, 게이트 하이전압(VGH)은 +22V의 직류전압으로 발생된다.

여기서, 픽셀(Pixel)의 박막 트랜지스터(TFT)가 스캔펄스(게이트 온 신호)에 의해 정상 구동 시 데이터 전압이 픽셀에 차징(charging)된다. 이때, 데이터 전압이 누설되지 않고, 픽셀이 정상적으로 동작할 수 있도록 +22의 직류전압을 게이트 하이전압(VGH)으로, -20V의 직류전압을 게이트 로우전압(VGL)으로 공급하게 된다.

표시 패널에 표시되는 이미지를 현재 화면에서 다음 화면으로의 전환하는 경우, 데이터 구동회로(200)는 웨이브 폼(wave form)에 따른 데이터 전압을 데이터 라인을 통해 각 픽셀에 공급한다.

이때, 픽셀의 쌍안정성의 특성으로 인해 화면 전환이 빠르지 못하기 때문에 화면 전환을 위한 웨이브 폼에 따른 데이터 전압을 픽셀에 공급하여 현재 화면에서 다음 화면으로의 전환이 이루어지게 한다.

웨이브 폼을 이용한 이미지 데이터의 업데이트 이후, 일정 시간 동안 아이들 기간을 유지하여 표시 패널(100)에서 디스플레이 되는 이미지를 안정화시키게 되는데, 이미지의 안정화를 위해 게이트 구동회로(300)는 -20V의 안정화 전압을 게이트 라인들(110)에 공급하게 된다.

여기서, 표시 패널(100)에서 발생되거나 또는 외부로부터 유입되는 정전기로 인한 데미지가 가해질 수 있다. 이러한, 정전기에 의해 데미지를 방지하기 위해, 데이터 라인들(120)의 시작단과, 게이트 라인들(110)의 시작단 및 끝단에 ESD 회로들(160, Electrostatic Discharge Circuit)이 형성된다.

ESD 회로들(160)은 정전기의 방전(discharging)을 위한 것으로, 표시 패널(100)의 액티브 영역(active area)에 형성되어, 정전기로부터 보호하기 표시 패널(100) 및 구동회로들을 보호한다.

전기영동 표시장치가 구동되어 파워 온 기간, 업데이트 기간을 거치고 난 후, 아이들 기간 중 이미지의 안정화를 위해 일정 시간 동안 게이트 라인들(10)에 -20V의 안정화 전압이 공급되게 된다.

본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 이미지의 안정화를 위해 아이들 기간에 공급되는 -20V의 안정화 전압으로 인해 발생되는 누설 전류를 차단하기 위해 게이트 라인들(110)에 연결된 ESD 회로를 VGL 단자(150)에 연결시킨다.

구체적으로, ESD 회로들(160) 중에서 제1 ESD 회로들은 일측이 게이트 라인들(110)의 시작단 연결되고, 타측이 게이트 구동회로(300)의 게이트 로우전압(VGL) 단자(150)에 연결된다.

또한, ESD 회로들(160) 중에서 제2 ESD 회로들의 일측은 게이트 라인들(110)의 끝단에 연결되고, 타측은 공통으로 연결되어 정전기가 게이트 라인들(110)에 인가되는 것을 방지한다.

그리고, ESD 회로들(160) 중에서 제3 ESD 회로들은 일측이 데이터 라인에 연결되고, 타측이 그라운드(140, GND)에 연결되어 정전기가 데이터 라인들(120)에 인가되는 것을 방지한다.

여기서, 게이트 라인들(110)과 접속된 ESD 회로들은 게이트 구동회로(300)로부터 구동 전압을 공급받아 구동한다. 그리고, 데이터 라인들(120)과 연결된 ESD 회로들은 데이터 구동회로(200)로부터 구동 전압을 공급받아 구동한다.

종래 기술에서는 아이들 기간에 -20V의 안정화 전압이 공급될 때, ESD 회로가 그라운드(GND)에 연결됨으로 인해, 그라운드(GND)와 -20V의 안정화 전압 간에 전위차가 발생되었다.

이로 인해, 누설 전류가 발생되었지만, 본 발명에서는 게이트 라인들(110)에 연결된 제1 ESD 회로 및 제2 ESD 회로가 VGL 단자(150)와 연결됨으로 인해 -20V의 안정화 전압이 공급되어도 게이트 라인에 전위차가 발생되지 않는다.

즉, 게이트 라인들(110)에 접속된 ESD 회로들에 VGL 전압이 공급됨으로 인해, 아이들 기간에 -20V의 안정화 전압이 공급되어도 게이트 라인들(110)에는 전위차가 발생되지 않는다. 이를 통해, 아이들 기간에 게이트 라인들(110)에 -20V의 안정화 전압이 공급되더라도 누설 전류가 발생되지 않게 된다.

또한, 아이들 기간에는 데이터 라인들(120)에 그라운드(GND) 전압이 공급되는데, 데이터 라인들(120)은 그라운드 단자(140)와 연결되어 아이들 기간에 데이터 라인들(120)에는 등전위가 형성되게 된다. 따라서, 데이터 라인들(120)과 데이터 드라이버 간의 패스에 누설 전류가 발생되지 않게 된다.

게이트 라인들(110)에 접속된 제1 ESD 회로, 제2 ESD 회로가 데이터 라인들(120)에 접속된 제3 ESD 회로가 전기적으로 연결되지 않아 게이트 라인들(110)에 공급되는 -20V의 안정화 전압으로 인해 데이터 라인들(120)과 데이터 구동회로의 패스에서 누설 전류가 발생되지 않게 된다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치에서, 아이들 기간에 상기 게이트 라인들(110)에 공급되는 안정화 전압과 상기 VGL 단자(150)에서 상기 제1 ESD 회로들에 공급되는 게이트 로우전압(VGL)은 등전위가 된다.

또한, 아이들 기간에 상기 데이터 라인들(120)과 상기 제3 ESD 회로들에는 등전위의 전압이 공급되게 된다. 이를 통해, 아이들 기간에 누설 전류의 발생을 방지하여 소비전력을 감소시킬 수 있다.

이러한, 본 발명의 소비전력 감소 효과를 도 7에 나타내었다. 이하 도 7을 참조하여 본 발명의 소비전력 감소 효과에 대하여 설명하기로 한다.

종래 기술의 전기영동 표시장치는 표시 패널에 텍스트 패턴(text pattern)을 표시했을 경우, 아이들 기간에 발생되는 누설 전류로 인해 9.9[uAh]의 소비 전류가 발생되었다.

이와 대비하여, 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 표시 패널(100)에 텍스트 패턴을 표시했을 경우, 아이들 기간에 누설 전류를 차단하여 1.1[uAh]의 소비 전류가 발생되었다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치가 종래 기술 대비 11.1%의 소비 전류만을 발생시켜 소비 전류가 감소되는 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

여기서, 텍스트 패턴은 표시 패널에 텍스트(text) 이미지를 표시했을 한 것을 의미한다.

그리고, 종래 기술의 전기영동 표시장치는 표시 패널에 맥스 패턴(max pattern)을 표시했을 경우, 아이들 기간에 발생되는 누설 전류로 인해 12.3[uAh]의 소비 전류가 발생되었다.

이와 대비하여, 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 표시 패널(100)에 맥스 패턴을 표시했을 경우, 아이들 기간에 누설 전류를 차단하여 1.0[uAh]의 소비 전류가 발생되었다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치가 종래 기술 대비 8.1%의 소비 전류만을 발생시켜 소비 전류가 감소되는 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

여기서, 맥스 패턴은 표시 패널의 전체 화소 중에서 게이트 라인(110)들을 기준으로 오드(odd) 라인의 화소들에는 화이트 이미지를 표시하고, 이븐(even) 라인의 화소들에는 블랙 이미지를 표시한 것을 의미한다.

그리고, 종래 기술의 전기영동 표시장치는 표시 패널에 그레이 스케일 패턴(gray scale pattern)을 표시했을 경우, 아이들 기간에 발생되는 누설 전류로 인해 10.7[uAh]의 소비 전류가 발생되었다.

이와 대비하여, 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치는 표시 패널(100)에 그레이 스케일 패턴을 표시했을 경우, 아이들 기간에 누설 전류를 차단하여 1.0[uAh]의 소비 전류가 발생되었다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치가 종래 기술 대비 9.3%의 소비 전류만을 발생시켜 소비 전류가 감소되는 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

여기서, 그레이 스케일 패턴은 4 그레이 단위로 바(bar) 형태의 이미지를 표시한 것을 의미하며, 표시 패널(110)의 로드가 노멀(normal)인 상태에서 소비 전류를 측정한 결과를 나타내고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전기영동 표시장치 및 이의 구동방법은 ESD 회로(160)들의 정전기 방지 성능은 그대로 유지하면서, 아이들 기간에 게이트 라인들(110)에 공급되는 -20V의 안정화 전압으로 인한 누설 전류의 발생을 방지하여 소비전력을 감소시킬 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 표시 패널 103: 마이크로 캡슐
104, 105: 대전입자 106: 하부기판
107: 격벽 108: 용제
109: 상부기판 110: 게이트 라인
111: 화소 전극 112: 공통 전극
120: 데이터 라인 130: 공통전압 라인
140: 그라운드 150: VGL 단자
160: ESD 회로 200: 데이터 구동회로
300: 게이트 구동회로 400: 제어부
500: 전원회로

Claims (13)

1. 화소 전극과 공통 전극 사이에 전기영동 셀이 형성된 전기영동 표시장치에 있어서,
   상호 교차하도록 형성된 게이트 라인들과 데이터 라인들;
   상기 게이트 라인들에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동회로;
   상기 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동회로;
   상기 게이트 라인들의 일측 연결된 제1 ESD 회로들;
   상기 게이트 라인들의 타측에 연결된 제2 ESD 회로들; 및
   상기 데이터 라인들에 연결된 제3 ESD 회로들을 포함하고,
   상기 제1 ESD 회로들의 제1 단자는 상기 게이트 라인들에 연결되고, 제2 단자는 상기 게이트 구동회로의 게이트 로우전압(VGL) 단자와 연결되고,
   상기 제1 ESD 회로들과 상기 제3 ESD 회로들은 전기적으로 연결되지 않고, 상기 제2 ESD 회로들과 상기 제3 ESD 회로들은 전기적으로 연결되지 않은 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 ESD 회로들의 제1 단자는 상기 게이트 라인들에 연결되고, 제2 단자는 공통으로 연결된 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제3 ESD 회로의 제1 단자는 상기 데이터 라인들에 연결되고, 제2 단자는 그라운드(GND)와 연결된 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 게이트 구동회로는,
   데이터 업데이트 기간에 게이트 하이전압(VGH)을 상기 게이트 라인들에 공급하고,
   아이들 기간에 이미지의 안정화를 위한 안정화 전압을 상기 게이트 라인들에 공급하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 아이들 기간에 상기 게이트 라인들에 공급되는 안정화 전압과 상기 게이트 로우전압 단자에서 상기 제1 ESD 회로들에 공급되는 게이트 로우전압은 등전위 인 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 데이터 구동회로는 상기 데이터 업데이트 기간에 데이터 전압을 상기 데이터 라인들에 공급하고,
   상기 아이들 기간에 그라운드 전압을 상기 데이터 라인들에 공급하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 아이들 기간에 상기 데이터 라인들과 상기 제3 ESD 회로들에는 등전위의 전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서, 상기 전기영동 셀은,
   네거티브 극성으로 대전된 대전입자들, 포지티브 극성으로 대전된 대전입자들 및 용제를 포함하는 마이크로 캡슐을 포함하는 전기영동 필름이 상기 화소 전극과 공통전극 사이에 형성되거나, 또는
   상기 화소 전극을 둘러싸도록 형성된 격벽에 의해 정의된 충진 공간에 네거티브 극성으로 대전된 대전입자들, 포지티브 극성으로 대전된 대전입자들 및 용제를 충진하여 형성된 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
10. 게이트 라인들에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동회로; 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동회로; 상기 게이트 라인들의 일측 연결된 제1 ESD 회로들; 상기 게이트 라인들의 타측에 연결된 제2 ESD 회로들; 및 상기 데이터 라인들에 연결된 제3 ESD 회로들을 포함하는 전기영동 표시장치의 구동방법에 있어서,
    데이터 업데이트 기간에 게이트 하이전압을 상기 게이트 라인들에 공급하고, 상기 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하는 단계; 및
    아이들 기간에 이미지의 안정화를 위한 안정화 전압을 상기 게이트 라인들에 공급하고, 상기 데이터 라인들에 그라운드 전압을 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 ESD 회로들의 제1 단자는 상기 게이트 라인들에 연결되고, 제2 단자는 상기 게이트 구동회로의 게이트 로우전압(VGL) 단자와 연결되고,
    상기 제1 ESD 회로들과 상기 제3 ESD 회로들은 전기적으로 연결되지 않고, 상기 제2 ESD 회로들과 상기 제3 ESD 회로들은 전기적으로 연결되지 않은 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 구동방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 ESD 회로들의 제1 단자는 상기 게이트 라인들에 연결되고 제2 단자는 공통으로 연결되며,
    상기 제3 ESD 회로의 제1 단자는 데이터 라인과 연결되고 제2 단자는 그라운드와 연결되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 구동방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 아이들 기간에 상기 게이트 라인들에 공급되는 안정화 전압과 상기 게이트 로우전압 단자에서 상기 제1 ESD 회로들에 공급되는 게이트 로우전압은 등전위 인 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 구동방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 아이들 기간에 상기 데이터 라인들과 상기 제3 ESD 회로들에는 등전위의 전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 구동방법.

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