KR101942971B1 - 낮은 소비전력을 갖는 전기습윤 디스플레이 장치 및 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법 - Google Patents

낮은 소비전력을 갖는 전기습윤 디스플레이 장치 및 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

무극성 액체의 역류를 방지하여 개구율을 향상시키는 동시에 소비전력을 낮춘 전기습윤 디스플레이 장치 및 상기 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법이 개시된다. 개시된 전기습윤 디스플레이 장치는 화소들이 영상을 재생하는 동안 각각의 화소를 리셋시킬 수 있는 구동 회로를 포함한다. 따라서, 무극성 액체의 역류를 방지하기 위하여 별도의 화소 스캐닝을 통해 리셋 동작을 수행할 필요가 없기 때문에 소비전력을 저감할 수 있으며, 영상의 프레임들 사이에 리셋 구간을 둘 필요가 없기 때문에 영상의 재생 속도(frame rate)도 향상될 수 있다. 또한, 개시된 전기습윤 디스플레이 장치는 장기간 사용하더라도 무극성 액체가 역류하지 않기 때문에 각각의 화소에서 개구율이 향상될 수 있다.

Description

낮은 소비전력을 갖는 전기습윤 디스플레이 장치 및 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법 {Electrowetting display apparatus having low power consumption and method of driving the same}
개시된 실시예들은 전기습윤 디스플레이 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무극성 액체의 역류를 방지하여 개구율을 향상시키는 동시에 소비전력을 낮춘 전기습윤 디스플레이 장치 및 상기 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
특정 조건에서 액체방울에 전압을 인가했을 때 액체방울의 모양이 바뀌는 현상을 전기습윤(electrowetting)이라고 부른다. 이러한 전기습윤 현상을 이용하여, 예를 들어, 초점 거리를 전기적으로 자유롭게 변경할 수 있는 전기습윤 렌즈나 굴절각을 전기적으로 변경할 수 있는 전기습윤 스캐너가 개발되고 있다.
최근에는 전기습윤 현상을 이용한 전기습윤 디스플레이 장치가 제안되고 있다. 전기습윤 디스플레이 장치는 각각의 화소마다 적색, 녹색, 청색 또는 흑색으로 착색된 오일을 소수성 절연막 상에 배치시킨 구조를 갖는다. 이러한 전기습윤 디스플레이 장치는 각각의 화소에 전압을 인가하면 소수성 절연막이 친수성으로 변하면서 오일이 한쪽에 모이게 되고, 전압을 인가하지 않으면 오일이 소수성 절연막 위에 고르게 퍼지게 되는 원리를 이용한다. 전기습윤 디스플레이 장치의 배면에 백색 반사판을 배치할 경우, 전압 인가시 화소는 백색을 띠게 되고 전압을 인가하지 않으면 화소는 착색된 오일의 색을 띠게 된다.
또한, 전기습윤 디스플레이 장치는 백라이트 유닛을 사용하는 투과형으로 제작될 수 있을 뿐만 아니라, 외부광을 이용하는 반사형으로도 제작될 수 있다. 반사형 전기습윤 디스플레이 장치는 햇빛이 강한 야외에서도 시인성이 우수하며 전력소모가 적을 뿐만 아니라 염료를 이용하여 오일을 착색시키는 방식이기 때문에 자연색의 재현율도 우수할 수 있다. 따라서 전기습윤 디스플레이 장치는 휘어질 수 있는 전자 종이에 적용될 것으로 기대되고 있다.
무극성 액체의 역류를 방지하여 개구율을 향상시키는 동시에 소비전력을 낮춘 전기습윤 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 낮은 소비전력으로 무극성 액체의 역류를 방지하기 위한 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 일 유형에 따른 전기습윤 디스플레이 장치는, 공통 전극과 화소 전극 사이에 배치된 분극성 액체와 무극성 액체를 포함하는 전기습윤 화소셀; 및 상기 전기습윤 화소셀의 동작을 제어하는 것으로, 상기 전기습윤 화소셀이 표시할 영상을 기억하기 위한 메모리 회로를 구비하는 구동 회로;를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 구동 회로는 상기 전기습윤 화소셀이 영상을 표시하는 동안 상기 전기습윤 화소셀에 주기적으로 리셋 신호를 제공하고, 리셋이 종료된 후에 상기 메모리 회로에 기억된 영상을 상기 전기습윤 화소셀에 제공하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 구동 회로는, 데이터 라인에 연결된 드레인과 게이트 라인에 연결된 게이트를 갖는 제 1 트랜지스터; 상기 제 1 트랜지스터의 소스에 연결된 게이트와 상기 전기습윤 화소셀의 화소 전극에 연결된 소스를 갖는 제 2 트랜지스터; 일단이 상기 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터 사이에 연결되고 타단이 접지된 캐패시터; 리셋 라인에 연결된 게이트 및 상기 전기습윤 화소셀의 화소 전극과 공통 전극에 각각 연결된 소스와 드레인을 갖는 제 3 트랜지스터; 및 상기 제 2 트랜지스터에 직렬로 연결되어 있는 제 4 트랜지스터;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 4 트랜지스터의 소스는 상기 제 2 트랜지스터의 드레인에 연결될 수 있으며, 상기 제 4 트랜지스터의 게이트는 상기 리셋 라인의 신호와 상반되는 신호를 제공하는 리셋 바 라인에 연결될 수 있다.
상기 제 4 트랜지스터의 드레인은 접지될 수 있다.
또한, 상기 전기습윤 디스플레이 장치는, 상기 게이트 라인에 게이트 신호를 제공하는 게이트 드라이버; 상기 데이터 라인에 영상 신호를 제공하는 데이터 드라이버; 및 상기 리셋 라인과 리셋 바 라인에 일정한 주기로 서로 상반되는 신호를 제공하는 클럭 발생기;를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 리셋 신호가 제공되는 주기는 상기 무극성 액체가 역류하는데 걸리는 시간으로 설정될 수 있다.
또한, 상기 전기습윤 화소셀은, 서로 대향하여 배치된 배면 기판과 전면 기판; 상기 배면 기판의 상부 표면 위에 배치된 상기 화소 전극; 상기 화소 전극 위에 배치된 소수성 절연막; 상기 소수성 절연막 상에 배치된 상기 무극성 액체; 상기 전면 기판의 하부 표면에 배치된 상기 공통 전극; 및 상기 전면 기판과 배면 기판 사이의 공간 내에 채워진 상기 분극성 액체;를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전면 기판과 배면 기판은 투명 기판일 수 있다.
다른 예에서, 상기 전면 기판은 투명 기판이며, 상기 배면 기판은 백색 반사판일 수 있다.
또한, 상기 분극성 액체는 투명한 액체이며, 상기 무극성 액체는 소정의 색으로 착색될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 유형에 따른 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법은, 전기습윤 화소셀의 공통 전극에 고정된 전압을 인가하고 전기습윤 화소셀의 화소 전극에 영상 신호에 따라 가변의 전압을 인가하여 상기 전기습윤 화소셀이 영상을 표시하는 디스플레이 단계; 상기 디스플레이 단계에서 상기 전기습윤 화소셀의 구동 회로 내에 있는 메모리 회로에 상기 영상 신호를 저장하는 단계; 및 상기 전기습윤 화소셀이 영상을 표시하는 동안 상기 구동 회로가 상기 전기습윤 화소셀에 주기적으로 리셋 신호를 제공하고, 리셋이 종료된 후에 상기 메모리 회로에 기억된 영상 신호를 상기 전기습윤 화소셀에 제공하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법은, 상기 게이트 라인을 통해 하이 전압을 인가하여 상기 제 1 트랜지스터를 턴온시키고, 상기 데이터 라인을 통해 영상 신호를 제공하여 상기 캐패시터에 영상 신호를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법은, 상기 게이트 라인을 통해 하이 전압이 인가되는 동안, 상기 리셋 라인을 통해 로우 전압을 인가하여 상기 제 3 트랜지스터를 턴오프시키고 상기 리셋 바 라인을 통해 하이 전압을 인가하여 상기 제 4 트랜지스터를 턴온시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법은, 상기 게이트 라인을 통해 로우 전압을 인가하여 상기 제 1 트랜지스터를 턴오프시키고, 상기 리셋 라인을 통해 하이 전압을 인가하여 상기 제 3 트랜지스터를 턴온시키는 동시에 상기 리셋 바 라인을 통해 로우 전압을 인가하여 상기 제 4 트랜지스터를 턴오프시킴으로써 상기 전기습윤 화소셀을 리셋시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법은, 상기 전기습윤 화소셀의 리셋이 완료된 후, 상기 리셋 라인을 통해 로우 전압을 인가하여 상기 제 3 트랜지스터를 턴오프시키고 상기 리셋 바 라인을 통해 하이 전압을 인가하여 상기 제 4 트랜지스터를 턴온시킴으로써, 상기 캐패시터에 저장된 영상 신호를 상기 전기습윤 화소셀에 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 리셋 라인을 통해 하이 전압을 인가하고 상기 리셋 바 라인을 통해 로우 전압을 인가하는 상기 단계는 일정한 주기로 반복될 수 있다.
예를 들어, 상기 리셋 라인과 상기 리셋 바 라인은 클럭 발생기를 통해 서로 상반되는 신호를 일정한 주기로 제공받을 수 있다.
개시된 전기습윤 디스플레이 장치는 장기간 사용하더라도 무극성 액체가 역류하지 않기 때문에 각각의 화소에서 개구율이 향상될 수 있다. 또한, 무극성 액체의 역류를 방지하기 위하여 별도의 화소 스캐닝을 통해 리셋 동작을 수행할 필요가 없기 때문에 소비전력을 저감할 수 있다. 또한, 영상의 프레임들 사이에 리셋 구간을 둘 필요가 없기 때문에 전기습윤 디스플레이 장치의 재생 속도(frame rate)가 향상될 수 있다.
도 1 및 도 2는 일 실시예에 따른 전기습윤 디스플레이 장치의 하나의 전기습윤 화소셀의 구조 및 동작을 보이는 개략적인 단면도이다.
도 3은 무극성 액체의 역류에 의한 전기습윤 화소셀의 반사율 저하를 예시적으로 보이는 그래프이다.
도 4는 무극성 액체의 역류를 방지하기 위하여 전기습윤 화소셀의 공통 전극과 화소 전극에 인가되는 전압을 보이는 타이밍도이다.
도 5는 리셋 동작을 구현하기 위한 일 실시예에 따른 전기습윤 디스플레이 장치의 예시적인 구동 회로를 개략적으로 보이는 회로도이다.
도 6은 도 5에 도시된 회로도의 동작을 보이는 타이밍도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 낮은 소비전력을 갖는 전기습윤 디스플레이 장치 및 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2는 일 실시예에 따른 전기습윤 디스플레이 장치의 하나의 전기습윤 화소셀의 구조 및 동작을 보이는 개략적인 단면도로서, 전기습윤 디스플레이 장치의 다수의 전기습윤 화소셀들 중에서 하나의 화소셀만을 보이고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전기습윤 디스플레이 장치의 각각의 전기습윤 화소셀(10)은 서로 대향하여 배치된 배면 기판(11)과 전면 기판(17), 배면 기판(11)의 상부 표면 위에 배치된 화소 전극(12), 화소 전극(12) 위에 배치된 소수성 절연막(13), 소수성 절연막(13) 상에 배치된 무극성 액체(15), 화소 구분을 위하여 배면 기판(11) 위에 수직하게 돌출된 수직 격벽(14), 전면 기판(17)의 하부 표면에 배치된 공통 전극(18), 및 상기 전면 기판(17)과 배면 기판(11) 사이의 공간 내에 채워진 분극성 액체(16)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전기습윤 디스플레이 장치가 투과형으로 사용되는 경우, 배면 기판(11)과 전면 기판(17)은 모두 투명 기판일 수 있다. 그러나 상기 전기습윤 디스플레이 장치가 반사형으로 사용되는 경우에는, 전면 기판(17)은 투명 기판이고 배면 기판(11)은 백색 반사판일 수 있다.
전면 기판(17)의 하부 표면에 배치된 공통 전극(18)은 전기습윤 디스플레이 장치의 다수의 화소셀(10)들에 공통으로 연결되어 있으며, 공통 전극(18)에는 일정하게 고정된 전압이 인가된다. 화소 전극(12)은 각각의 화소셀(10)마다 개별적으로 배치될 수 있으며, 화소 전극(12)에 인가되는 전압은 구현하고자 하는 색상 및 그레이 레벨에 따라 변화하는 가변의 전압일 수 있다.
무극성 액체(15)는 오일과 같이 극성이 없는 액체로서, 예를 들어 적색, 녹색, 청색 또는 흑색의 염료로 착색될 수 있다. 무극성 액체(15)는 각각의 전기습윤 화소셀(10) 내에서 격벽(14)에 의해 둘러싸여 있으며 소수성 절연막(13) 상에 배치된다. 분극성 액체(16)는 극성을 갖는 투명한 액체로서, 초순수(DI water)를 사용하거나 초순수에 다른 분극성 물질을 용해시킨 용액, 또는 EGG(ehylene glycol glycerin)를 사용할 수 있다. 격벽(14)의 상부면은 전면 기판(17)과 이격되어 있어서, 분극성 액체(16)는 다수의 전기습윤 화소셀(10)들에 걸쳐 채워질 수 있다.
이러한 구조를 갖는 전기습윤 디스플레이 장치의 전기습윤 화소셀(10)에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 화소 전극(12)과 공통 전극(18) 사이에 전위차가 없는 오프(OFF) 상태가 되면, 즉 화소 전극(12)과 공통 전극(18)에 서로 동일한 전압이 인가되면, 무극성 액체(15)가 소수성 절연막(13) 위에 고르게 분포되면서 소수성 절연막(13)의 전체를 덮게 된다. 이때, 전기습윤 화소셀(10)은 무극성 액체(15)의 색과 같은 색을 띠게 된다.
반면, 온(ON) 상태에서는 화소 전극(12)에 인가되는 전압을 변경시킴으로써 화소 전극(12)과 공통 전극(18) 사이에 전위차가 발생하게 된다. 예를 들어, 공통 전극(18)에 인가되는 전압은 +15V로 고정되며, 오프 상태에서는 화소 전극(12)에 약 +15V의 전압이 인가되고, 온 상태에서는 계조에 따라 화소 전극(12)에 약 -15V까지의 전압이 인가될 수 있다. 온 상태가 되면, 두 전극(12, 18) 사이에 발생하는 전기장으로 인해 소수성 절연막(13)의 표면이 친수성으로 바뀌게 된다. 그러면, 도 2에 도시된 바와 같이, 무극성 액체(15)는 소수성 절연막(13)의 한쪽 구석으로 밀려나게 되며, 친수성으로 변한 소수성 절연막(13)의 표면 위로 분극성 액체(16)가 분포하게 된다. 따라서, 전기습윤 화소셀(10)은 빛을 통과 또는 반사시키게 된다. 예를 들어, 배면 기판(11)이 투명 기판이고 상기 배면 기판(11)의 하부에 백라이트 유닛(도시되지 않음)이 배치되면, 백라이트 유닛으로부터 방출된 광이 전기습윤 화소셀(10)을 통과하게 된다. 또한, 배면 기판(11)이 백색 반사판이면 배면 기판(11)이 외부광을 반사하면서 전기습윤 화소셀(10)은 백색을 띠게 된다. 여기서, 화소 전극(12)에 인가되는 전압의 세기에 따라 무극성 액체(15)가 밀려나는 정도가 변화할 수 있다.
그런데, 이러한 전기습윤 디스플레이 장치의 전기습윤 화소셀(10)에서 화소 전극(12)과 공통 전극(18) 사이에 전위차가 계속 유지되는 경우, 예를 들어 전기습윤 화소셀(10)이 백색을 연속적으로 표시하는 경우에, 친수성으로 바뀐 소수성 절연막(13)에 의해 한쪽으로 모여 있던 무극성 액체(15)가 소수성 절연막(13)으로 다시 퍼지는 현상이 발생한다. 이를 무극성 액체(15)의 역류 현상이라고 부른다. 이는, 화소 전극(12)과 공통 전극(18) 사이에 형성된 전기장의 영향으로 인해 분극성 액체(16)에 이온이 침투하게 되고, 이로 인해 무극성 액체(15)가 대전되기 때문에 발생하는 현상이다. 무극성 액체(15)가 대전되면 화소 전극(12)과 무극성 액체(15) 사이에 전기력이 작용하게 되면서 무극성 액체(15)가 친수성으로 변한 소수성 절연막(13)의 표면을 덮게 된다. 예를 들어, 공통 전극(18)에 인가되는 전압을 +15V로 고정하고 화소 전극(12)에 -15V의 전압을 지속적으로 인가하고 있는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 시간의 경과에 따라 역류 현상으로 인해 전기습윤 화소셀(10)의 반사율이 점차 감소하고 있는 것을 확인할 수 있다. 특히, 전기습윤 디스플레이 장치가 반사형인 경우에 전기습윤 화소셀(10)의 반사율은 디스플레이 장치의 품질을 결정짓는 중요한 요소이므로 역류 현상을 효과적으로 억제하는 것이 유리하다.
이러한 역류 현상을 억제하기 위하여, 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 화소 전극(12)과 공통 전극(18)에 주기적으로 동일한 전압을 인가함으로써 무극성 액체(15)를 주기적으로 방전시킬 수 있다. 화소 전극(12)과 공통 전극(18) 사이에 전기장이 없어지면 무극성 액체(15)에 침투한 이온이 분극성 액체(16)를 통해 자연적으로 빠져나가면서 무극성 액체(15)가 방전될 수 있다.
이렇게 무극성 액체(15)에 침투한 이온을 제거하는 리셋 동작은 영상의 프레임들 사이에서 수행되는 것이 통상적이다. 즉, 한 프레임의 영상을 디스플레이 한 후에 리셋 동작을 수행하고, 이어서 다음 프레임의 영상을 디스플레이 한다. 그런데, 이러한 리셋 방식에 따르면, 영상을 디스플레이 하는 구간과 리셋 구간이 나누어져 있기 때문에, 리셋 구간만큼 재생 속도(frame rate)가 느려질 수 있다. 또한, 리셋 동작을 수행하기 위하여 전기습윤 화소셀(10)들을 스캐닝하는 게이트 드라이버와 데이터 드라이버의 사용량이 증가하므로 그만큼 소비전력이 증가할 수 있다. 따라서, 별도의 리셋 구간을 두지 않으면서 게이트 드라이버와 데이터 드라이버도 사용하지 않는 리셋 방식이 유리할 수 있다.
도 5는 게이트 드라이버와 데이터 드라이버를 사용하는 화소 스캐닝 작업 없이 리셋 동작을 구현하기 위한 일 실시예에 따른 전기습윤 디스플레이 장치의 예시적인 구동 회로를 개략적으로 보이는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 구동 회로는 데이터 라인(D)에 연결된 드레인과 게이트 라인(G)에 연결된 게이트를 갖는 제 1 트랜지스터(T1), 상기 제 1 트랜지스터(T1)의 소스에 연결된 게이트와 전기습윤 화소셀(10)의 화소 전극(12)에 연결된 소스를 갖는 제 2 트랜지스터(T2), 일단이 상기 제 1 트랜지스터(T1)와 제 2 트랜지스터(T2) 사이에 연결되고 타단이 접지된 캐패시터(C), 리셋 라인(R)에 연결된 게이트 및 전기습윤 화소셀(10)의 화소 전극(12)과 공통 전극(18)에 각각 연결된 소스와 드레인을 갖는 제 3 트랜지스터(T3), 및 제 2 트랜지스터(T2)에 직렬로 연결되어 있는 제 4 트랜지스터(T4)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 4 트랜지스터(T4)의 소스는 제 2 트랜지스터(T2)의 드레인에 연결될 수 있다. 또한, 제 4 트랜지스터(T4)의 게이트에는 리셋 라인(R)의 신호와 상반되는 신호를 제공하는 리셋 바 라인(R bar)이 연결되어 있으며, 제 4 트랜지스터(T4)의 드레인은 접지될 수 있다.
도 5에 도시된 구동 회로는 전기습윤 디스플레이 장치의 각각의 전기습윤 화소셀(10)마다 하나씩 배치될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 전기습윤 디스플레이 장치 내에는 다수의 전기습윤 화소셀(10)들이 2차원 매트릭스 어레이의 형태로 배열될 수 있으며, 다수의 게이트 라인(G)들이 다수의 화소행들에 수평 방향으로 각각 연결되어 있고, 다수의 데이터 라인(D)들이 다수의 화소열들에 수직 방향으로 각각 연결될 수 있다. 게이트 라인(G)은 게이트 드라이버(20)에 연결되어 다수의 화소행들을 순차적으로 스캐닝하기 위한 게이트 신호를 제공할 수 있다. 또한, 데이터 라인(D)은 데이터 드라이버(21)에 연결되어 디스플레이될 영상의 신호를 다수의 화소열에 각각 제공할 수 있다. 리셋 라인(R)은 일정한 주기로 리셋 신호를 각각의 전기습윤 화소셀(10)에 제공하며, 리셋 바 라인(R bar)은 리셋 신호와 반대되는 신호를 각각의 전기습윤 화소셀(10)에 제공할 수 있다. 리셋 라인(R)과 리셋 바 라인(R bar)은 각각 별도의 클럭 발생기(22)에 연결될 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 회로도의 동작을 보이는 타이밍도이다. 도 6을 참조하면, 전기습윤 디스플레이 장치가 한 프레임의 영상을 디스플레이 하는 동안에는, 하나의 화소행씩 순차적으로 스캐닝하면서 각각의 전기습윤 화소셀(10)에 영상 신호를 제공한다. 예를 들어, n번째 화소행에 있는 전기습윤 화소셀(10)들에 영상 신호를 제공하는 경우, n번째 화소행의 게이트 라인(G)을 통해 제 1 트랜지스터(T1)의 게이트에 하이(High) 전압을 인가한다. 그러면 n번째 화소행에 있는 제 1 트랜지스터(T1)가 온 상태로 되면서 데이터 라인(D)을 통해 영상 신호가 캐패시터(C)에 저장될 수 있다. 영상 신호는 예를 들어 전기습윤 화소셀(10)에서 표시되는 영상의 계조에 따라 달라질 수 있다.
만약 전기습윤 화소셀(10)이 백색 영상을 표시한다면, 데이터 라인(D)은 하이 전압을 제공할 수 있다. 그러면, A로 표시된 노드는 하이 상태가 되며, 이때 제 2 트랜지스터(T2)가 턴온된다. 한편, 게이트 라인(G)이 하이 전압을 제공하고 있는 동안에는, 리셋 라인(R)을 통해 로우 전압이 제공되고 리셋 바 라인(R bar)을 통해 하이 전압이 제공된다. 그러면, 제 3 트랜지스터(T3)는 오프 상태에 있으며 제 4 트랜지스터(T4)는 턴온된다. 이때, B로 표시된 노드는 접지와 연결되면서 로우 상태가 된다. 따라서, 전기습윤 화소셀(10)은 화소 전극(12)과 공통 전극(18) 사이의 전위차로 인해 무극성 액체(15)가 밀려나면서 백색을 표시하게 된다.
그런 후, 다음의 화소행, 예컨대 (n+1)번째 화소행에 영상 신호를 제공하기 위하여, (n+1)번째 화소행에 연결된 게이트 라인(G)에 하이 전압이 인가되고 n번째 화소행에 연결된 게이트 라인(G)에는 로우 전압이 인가된다. 그러면 n번째 화소행에 있는 제 1 트랜지스터(T1)가 턴오프된다. 제 1 트랜지스터(T1)가 턴오프되더라도 캐패시터(C)가 충전되어 있으므로 A 노드는 계속 하이 상태에 있으며, 제 2 트랜지스터(T2)는 온 상태를 유지한다. 따라서, 전기습윤 화소셀(10)은 계속하여 백색 영상을 표시할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 전기습윤 화소셀(10)이 계속하여 백색 영상들 표시하는 경우, 무극성 액체(15)에 이온이 침투하면서 역류 현상이 발생할 수 있다. 역류 현상을 방지하기 위하여, 일시적으로 화소 전극(12)과 공통 전극(18)에 동일한 전압을 인가하여 무극성 액체(15) 내의 이온을 제거할 필요가 있다. 이를 위해, 게이트 라인(G)에 로우 전압이 인가되는 동안, 리셋 라인(R)을 통해 하이 전압을 제공하고 리셋 바 라인(R bar)을 통해 로우 전압을 제공할 수 있다. 그러면, 제 3 트랜지스터(T3)는 턴온되고 제 4 트랜지스터(T4)는 턴오프된다. 제 3 트랜지스터(T3)의 소스와 드레인이 전기습윤 화소셀(10)의 화소 전극(12)과 공통 전극(18)에 각각 연결되어 있기 때문에, 제 3 트랜지스터(T3)가 턴온되면 화소 전극(12)과 공통 전극(18)에 동일한 전압이 인가될 수 있다. 따라서 전기습윤 화소셀(10)이 리셋 될 수 있다. 리셋되는 동안, 전기습윤 화소셀(10)은 일시적으로 흑색 영상을 표시하지만, 리셋 시간이 수 ms 정도에 불과하므로 시청자에게 인지되지 않을 수 있다.
리셋이 완료되면, 다시 리셋 라인(R)을 통해 로우 전압을 제공하고 리셋 바 라인(R bar)을 통해 하이 전압을 제공한다. 그러면, 제 3 트랜지스터(T3)는 턴오프되고 제 4 트랜지스터(T4)는 턴온된다. 이때, B 노드가 로우 상태로 되면서 전기습윤 화소셀(10)은 다시 백색을 표시하게 된다. 이러한 방식으로 리셋 후에도 전기습윤 화소셀(10)이 원래의 영상을 표시할 수 있기 때문에, 상기 전기습윤 화소셀(10)의 구동 회로는 원래의 영상을 기억하는 메모리 회로를 포함하고 있다고 볼 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 전기습윤 화소셀(10)이 표시할 영상을 구동 회로의 메모리 회로 내에 저장한 후, 리셋하는 동안에만 전기습윤 화소셀(10)이 흑색 영상을 일시적으로 표시하도록 하고, 리셋이 종료된 후에는 메모리 회로 내에 기억된 영상을 전기습윤 화소셀(10)에 다시 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 한 프레임의 영상을 디스플레이 하고 있는 도중에 리셋 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 리셋 동작은 한 프레임 내에서 일정한 주기로 다수 회 반복될 수 있다. 예를 들어, 도 6에는 한 화소행에 영상 신호가 제공된 후 다음 영상 신호가 제공될 때까지 n회의 리셋 동작을 수행하는 것으로 도시되어 있다. 리셋 주기는, 예를 들어, 무극성 액체(15)가 역류하는데 걸리는 시간으로 설정될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 영상을 디스플레이 하는 도중에 리셋 동작을 수행할 수 있기 때문에, 무극성 액체(15)의 역류를 방지하기 위하여 한 프레임과 다음 프레임 사이에 별도의 화소 스캐닝을 통해 리셋 동작을 수행할 필요가 없다. 따라서, 리셋을 위해 게이트 드라이버(20)와 데이터 드라이버(21)를 사용하지 않기 때문에 소비전력을 저감할 수 있다. 리셋 라인(R)과 리셋 바 라인(R bar)은 전자기기 내에 통상적으로 배치되어 있는 클럭 발생기(22)에 연결될 수 있기 때문에, 리셋 동작을 위한 별도의 드라이버를 설치할 필요도 없다. 또한, 영상을 디스플레이 하지 않는 별도의 리셋 구간이 없기 때문에, 전기습윤 디스플레이 장치의 재생 속도도 향상될 수 있다.
한편, 전기습윤 화소셀(10)이 흑색 영상을 표시하는 경우, 데이터 라인(D)은 로우 전압을 제공할 수 있다. 그러면, A 노드는 로우 상태가 되며, 이때 제 2 트랜지스터(T2)가 턴오프된다. 제 2 트랜지스터(T2)가 턴오프되면서 B 노드는 접지와의 연결이 끊어지게 되므로, 리셋 라인(R)과 리셋 바 라인(R bar)에 제공되는 신호와 관계 없이 B 노드는 항상 하이 상태를 유지한다. 따라서, 화소 전극(12)과 공통 전극(18)에 동일한 전압이 인가되어 전기습윤 화소셀(10)은 리셋 라인(R)과 리셋 바 라인(R bar)에 제공되는 신호와 관계 없이 흑색 영상을 유지할 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 향상된 개구율을 갖는 낮은 소비전력을 갖는 전기습윤 디스플레이 장치 및 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법에 대한 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
10.....전기습윤 화소셀 11.....배면 기판
12.....화소 전극 13.....소수성 절연막
14.....격막 15.....무극성 액체
16.....분극성 액체 17.....전면 기판
18.....공통 전극 20.....게이트 드라이버
21.....데이터 드라이버 22.....클럭 발생기

Claims (20)

  1. 공통 전극과 화소 전극 사이에 배치된 분극성 액체와 무극성 액체를 포함하는 전기습윤 화소셀; 및
    상기 전기습윤 화소셀의 동작을 제어하는 것으로, 상기 전기습윤 화소셀이 표시할 영상을 기억하기 위한 메모리 회로를 구비하는 구동 회로;를 포함하며,
    상기 구동 회로는 상기 전기습윤 화소셀이 영상을 표시하는 동안 상기 전기습윤 화소셀에 주기적으로 리셋 신호를 제공하고, 리셋이 종료된 후에 상기 메모리 회로에 기억된 영상을 상기 전기습윤 화소셀에 제공하도록 구성되고,
    상기 리셋 신호가 제공되는 주기는 상기 무극성 액체가 역류하는데 걸리는 시간으로 설정되어 있는 전기습윤 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 회로는:
    데이터 라인에 연결된 드레인과 게이트 라인에 연결된 게이트를 갖는 제 1 트랜지스터;
    상기 제 1 트랜지스터의 소스에 연결된 게이트와 상기 전기습윤 화소셀의 화소 전극에 연결된 소스를 갖는 제 2 트랜지스터;
    일단이 상기 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터 사이에 연결되고 타단이 접지된 캐패시터;
    리셋 라인에 연결된 게이트 및 상기 전기습윤 화소셀의 화소 전극과 공통 전극에 각각 연결된 소스와 드레인을 갖는 제 3 트랜지스터; 및
    상기 제 2 트랜지스터에 직렬로 연결되어 있는 제 4 트랜지스터;를 포함하는 전기습윤 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 4 트랜지스터의 소스는 상기 제 2 트랜지스터의 드레인에 연결되어 있으며, 상기 제 4 트랜지스터의 게이트는 상기 리셋 라인의 신호와 상반되는 신호를 제공하는 리셋 바 라인에 연결되어 있는 전기습윤 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 4 트랜지스터의 드레인은 접지되어 있는 전기습윤 디스플레이 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 게이트 라인에 게이트 신호를 제공하는 게이트 드라이버;
    상기 데이터 라인에 영상 신호를 제공하는 데이터 드라이버; 및
    상기 리셋 라인과 리셋 바 라인에 일정한 주기로 서로 상반되는 신호를 제공하는 클럭 발생기;를 더 포함하는 전기습윤 디스플레이 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기습윤 화소셀은:
    서로 대향하여 배치된 배면 기판과 전면 기판;
    상기 배면 기판의 상부 표면 위에 배치된 상기 화소 전극;
    상기 화소 전극 위에 배치된 소수성 절연막;
    상기 소수성 절연막 상에 배치된 상기 무극성 액체;
    상기 전면 기판의 하부 표면에 배치된 상기 공통 전극; 및
    상기 전면 기판과 배면 기판 사이의 공간 내에 채워진 상기 분극성 액체;를 포함하는 전기습윤 디스플레이 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전면 기판과 배면 기판은 투명 기판인 전기습윤 디스플레이 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 전면 기판은 투명 기판이며, 상기 배면 기판은 백색 반사판인 전기습윤 디스플레이 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 분극성 액체는 투명한 액체이며, 상기 무극성 액체는 소정의 색으로 착색되어 있는 전기습윤 디스플레이 장치.
  11. 전기습윤 화소셀의 공통 전극에 고정된 전압을 인가하고 전기습윤 화소셀의 화소 전극에 영상 신호에 따라 가변의 전압을 인가하여 상기 전기습윤 화소셀이 영상을 표시하는 디스플레이 단계;
    상기 디스플레이 단계에서 상기 전기습윤 화소셀의 구동 회로 내에 있는 메모리 회로에 상기 영상 신호를 저장하는 단계; 및
    상기 전기습윤 화소셀이 영상을 표시하는 동안 상기 구동 회로가 상기 전기습윤 화소셀에 주기적으로 리셋 신호를 제공하고, 리셋이 종료된 후에 상기 메모리 회로에 기억된 영상 신호를 상기 전기습윤 화소셀에 제공하는 단계;를 포함하며,
    전기습윤 화소셀은 공통 전극과 화소 전극 사이에 배치된 분극성 액체와 무극성 액체를 포함하고,
    상기 리셋 신호가 제공되는 주기는 상기 무극성 액체가 역류하는데 걸리는 시간으로 설정되어 있는 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동 회로는:
    데이터 라인에 연결된 드레인과 게이트 라인에 연결된 게이트를 갖는 제 1 트랜지스터;
    상기 제 1 트랜지스터의 소스에 연결된 게이트와 상기 전기습윤 화소셀의 화소 전극에 연결된 소스를 갖는 제 2 트랜지스터;
    일단이 상기 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터 사이에 연결되고 타단이 접지된 캐패시터;
    리셋 라인에 연결된 게이트 및 상기 전기습윤 화소셀의 화소 전극과 공통 전극에 각각 연결된 소스와 드레인을 갖는 제 3 트랜지스터; 및
    상기 제 2 트랜지스터에 직렬로 연결되어 있는 제 4 트랜지스터;를 포함하는 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 4 트랜지스터의 소스는 상기 제 2 트랜지스터의 드레인에 연결되어 있으며, 상기 제 4 트랜지스터의 게이트는 상기 리셋 라인의 신호와 상반되는 신호를 제공하는 리셋 바 라인에 연결되어 있는 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 게이트 라인을 통해 하이 전압을 인가하여 상기 제 1 트랜지스터를 턴온시키고, 상기 데이터 라인을 통해 영상 신호를 제공하여 상기 캐패시터에 영상 신호를 저장하는 단계를 포함하는 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 게이트 라인을 통해 하이 전압이 인가되는 동안, 상기 리셋 라인을 통해 로우 전압을 인가하여 상기 제 3 트랜지스터를 턴오프시키고 상기 리셋 바 라인을 통해 하이 전압을 인가하여 상기 제 4 트랜지스터를 턴온시키는 단계를 더 포함하는 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 게이트 라인을 통해 로우 전압을 인가하여 상기 제 1 트랜지스터를 턴오프시키고, 상기 리셋 라인을 통해 하이 전압을 인가하여 상기 제 3 트랜지스터를 턴온시키는 동시에 상기 리셋 바 라인을 통해 로우 전압을 인가하여 상기 제 4 트랜지스터를 턴오프시킴으로써 상기 전기습윤 화소셀을 리셋시키는 단계를 더 포함하는 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 전기습윤 화소셀의 리셋이 완료된 후, 상기 리셋 라인을 통해 로우 전압을 인가하여 상기 제 3 트랜지스터를 턴오프시키고 상기 리셋 바 라인을 통해 하이 전압을 인가하여 상기 제 4 트랜지스터를 턴온시킴으로써, 상기 캐패시터에 저장된 영상 신호를 상기 전기습윤 화소셀에 제공하는 단계를 더 포함하는 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 리셋 라인을 통해 하이 전압을 인가하고 상기 리셋 바 라인을 통해 로우 전압을 인가하는 단계가 일정한 주기로 반복되는 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 리셋 라인과 상기 리셋 바 라인은 클럭 발생기를 통해 서로 상반되는 신호를 일정한 주기로 제공받는 전기습윤 디스플레이 장치의 구동 방법.
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