KR102055282B1 - 전기영동 표시장치와 그 이미지 업데이트 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기영동 표시장치와 그 이미지 업데이트 방법에 관한 것이다.
이 전기영동 표시장치는 에지 검출 알고리즘을 실행하여 입력 영상의 이미지에서 경계를 검출하여 에지 데이터 신호를 생성하고, 상기 에지 데이터 신호와 상기 입력 영상의 정상 데이터 신호를 정렬하여 상기 데이터 구동회로로 전송하는 제어부를 포함한다.

Description

전기영동 표시장치와 그 이미지 업데이트 방법{ELECTROPHORESIS DISPLAY DEVICE AND IMAGE UPDATE METHOD THEREOF}

본 발명은 전기영동 표시장치와 그 이미지 업데이트 방법에 관한 것이다.

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. 전기영동을 이용한 표시장치가 개발되고 있으며 기존 종이 매체나 표시소자를 대신할 매체로 주목받고 있다.

전기영동 표시장치는 미국특허 US 7,012,600, 미국특허 US 7,119,772 등에 개시되어 있다. 전기영동 표시장치는 데이터라인들과, 그 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들(또는 스캔라인들), 및 전기영동 필름을 포함한다. 이러한 전기영동 표시장치는 메모리 효과(Memory effect)를 가지고 있으므로 이미지를 업데이트하는 표시패널의 구동시에만 일시적으로 소비전력이 소모되고 그 이후에는 전력 소모가 거의 없다.

전기영동 표시장치에서 새로운 이미지 데이터들을 표시패널에 기입하기 위한 이미지 업데이트 방법은 다양한 방법들이 알려져 있다. DU(Direct update) 모드(mode)는 저 소비전력에 가장 적합한 이미지 업데이트 방법이지만, 에지 고스팅(edge ghosting)과 같이 경계(edge)에서 노이즈가 보이는 등 화질이 떨어진다. 따라서, DU 모드는 메뉴 칸 이동 등 제한된 조건에서만 적용되고 있다.

본 발명은 저 소비 전력에 적합하고 이미지의 경계에서 화질 저하를 방지할 수 있는 전기영동 표시장치와 그 이미지 업데이트 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 전기영동 표시장치는 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 및 다수의 픽셀들을 포함하는 표시패널; 데이터 신호를 상기 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동회로; 상기 데이터 신호에 동기되는 스캔펄스를 상기 게이트라인들에 공급하는 스캔 구동회로; 및 에지 검출 알고리즘을 실행하여 입력 영상의 이미지에서 경계를 검출하여 에지 데이터 신호를 생성하고, 상기 에지 데이터 신호와 상기 입력 영상의 정상 데이터 신호를 정렬하여 상기 데이터 구동회로로 전송하는 제어부를 포함한다.

상기 정상 데이터 신호는 상기 픽셀들에 표시되고 있는 현재 이미지와 상기 입력 영상의 이미지 사이에서 변하는 부분의 픽셀들에 인가된다. 상기 에지 데이터 신호는 상기 경계의 픽셀에 인가된다.

상기 전기영동 표시장치의 이미지 업데이트 방법은 에지 검출 알고리즘을 실행하여 입력 영상의 이미지에서 경계를 검출하는 단계; 상기 경계의 픽셀에 인가될 에지 데이터 신호를 생성하는 단계; 및 상기 픽셀들에 표시되고 있는 현재 이미지와 상기 입력 영상의 다음 이미지 사이에서 변하는 부분의 픽셀들에 인가될 정상 데이터 신호와, 상기 에지 데이터 신호를 정렬하여 상기 데이터 구동회로로 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명은 DU 모드에서 입력 영상에서 검출된 경계의 픽셀에 인가될 에지 데이터 신호를 생성한다. 그 결과, 본 발명은 저 소비 전력으로 이미지 업데이트를 실행할 수 있고 이미지의 경계에서 화질 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 픽셀의 마이크로 캡슐 구조를 상세히 나타내는 도면이다.
도 3은 DU 모드의 이미지 업데이트 방법이 적용되는 이미지의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 4는 도 3과 같은 이미지를 업데이트 하기 위하여 DU 모드에서 발생되는 데이터 신호의 일 예를 보여 주는 파형도이다.
도 5는 도 4와 같은 DU 모드의 이미지 업데이트 방법을 적용할 때 발생하는 에지 고스팅 노이즈를 보여 주는 도면이다.
도 6은 도 5와 같은 에지 고스팅 노이즈의 원인을 보여 주는 표시패널의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 업데이트 방법에서 발생되는 데이터 신호의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 8은 도 7과 같은 에지 데이터 신호가 경계의 픽셀들에 인가될 때 경계의 전계를 보여 주는 표시패널의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 업데이트 방법에서 발생되는 데이터 신호의 다른 예를 보여 주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 업데이트 방법의 제어 수순을 단계적으로 보여 주는 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기영동 표시장치를 나타내는 블록도이다. 도 2는 도 1에 도시된 픽셀의 마이크로 캡슐 구조를 상세히 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 전기영동 표시장치는 m×n 개의 픽셀들(Ce)이 매트릭스 형태로 배열되는 표시패널(10), 데이터전압을 표시패널(10)의 데이터라인들(D1~Dm, 14)에 공급하는 데이터 구동회로(12), 표시패널(10)의 게이트라인들(G1~Gn, 15)에 스캔펄스(또는 게이트펄스)를 공급하기 위한 게이트 구동회로(13), 구동회로들(12, 13)을 제어하기 위한 제어부(11), 및 전원회로(30)를 구비한다.

표시패널(10)은 도 2와 같은 다수의 마이크로 캡슐들(3)이 공통전극(2)과 화소전극(1) 사이에 형성된다. 공통전극(2)과 화소전극(1)은 투명전극 물질 예컨대, ITO(Indium Tin Oxide)로 형성된다. 마이크로 캡슐들(3) 각각은 음으로 대전된 백색입자들(5)과 양으로 대전된 흑색입자들(4)을 포함한다.

표시패널(10)의 하부 기판 상에 형성된 데이터라인들(14)과 게이트라인들(15)은 서로 교차한다. 하부 기판은 유리기판, 금속기판, 플라스틱 등으로 제작될 수 있다. 데이터라인들(14)과 게이트라인들(15)의 교차부들에는 TFT들이 형성된다. TFT들의 소스전극은 데이터라인(14)에 접속되고, 그 드레인전극은 픽셀(Ce)의 화소전극(1)에 접속된다. 픽셀(Ce)의 화소전극(1)에 정극성 데이터전압(Vpos)이 인가되면 그 픽셀(Ce)은 블랙 계조를 표시하고, 픽셀(Ce)의 화소전극(1)에 부극성 데이터전압이 인가되면 그 픽셀(Ce)은 화이트 계조를 표시할 수 있다. 픽셀들(Ce)에는 이미지 업데이트 기간에 새로운 데이터가 기입된다. 이미지 업데이트 기간 이후에 픽셀들(Ce)은 다음 이미지 업데이트 기간까지 현재의 이미지 데이터를 유지한다. 픽셀들(Ce) 각각에는 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 픽셀(Ce)에 충전된 데이터 전압을 다음 이미지 업데이트 기간까지 유지한다.

TFT들의 게이트전극은 게이트라인(15)에 접속된다. TFT들은 게이트라인(15)으로부터의 스캔펄스에 따라 턴-온되어 표시하고자 하는 한 라인의 픽셀들(Ce)을 선택하여 데이터라인들(14)로부터의 데이터전압을 선택된 필셀들(Ce)의 화소전극(1)에 공급한다. 표시패널(10)의 상부 투명기판 상에는 모든 픽셀들에 공통전압(Vcom)을 동시에 공급하기 위한 공통전극라인(16)이 형성된다. 상부 기판은 투명한 유리 또는 플라스틱 기판으로 제작될 수 있다.

데이터 구동회로(12)는 정극성 전압(Vpos), 부극성 전압(Vneg) 및 기저전압(GND) 중 어느 하나를 출력하는 다수의 소스 드라이브 IC들을 포함한다. 소스 드라이브 IC는 이미지 업데이트 기간에 제어부(11)로부터 입력되는 데이터 신호에 따라 +15V의 정극성 데이터전압(Vpos), -15V의 부극성 데이터전압(Vneg) 및 0V의 기저 전압(GND)을 선택하여 데이터라인들(14)로 출력한다. 소스 드라이브 IC의 출력 전압은 데이터라인들(14)과 TFT를 경유하여 픽셀(Ce)의 화소전극(1)에 공급된다. 이러한 데이터 구동회로(12)는 제어부(11)의 제어 하에 DU 모드에서 수신되는 데이터 신호에 따라 도 7 또는 도 9와 같은 데이터 신호를 데이터 라인들(14)로 출력한다.

게이트 구동회로(13)는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호 전압의 스윙폭을 TFT의 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터 및 레벨 쉬프터 등을 포함한다. 게이트 구동회로(13)는 이미지 업데이트 기간 동안, 데이터라인들(14)에 공급되는 데이터전압에 동기되는 스캔펄스들을 순차적으로 출력한다.

제어부(11)는 수직/수평 동기신호(V,H)와 메인 클럭(CLK)을 입력받아 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다. 제어신호들은 데이터 구동회로(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 소스 타이밍 제어신호와, 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호를 포함한다. 제어부(11)는 DU 모드에서 입력 영상을 분석하여 그 입력 영상의 이미지에서 경계를 검출하고, 경계에 위치한 픽셀(Ce)에 인가될 데이터(이하, "에지 데이터"라 함)를 생성한다. 여기서, 경계는 현재 이미지와 다음 이미지에서 동일한 부분과 동일하지 않은 부분 사이의 경계이다. 다음 이미지는 업데이트하고자 하는 입력 영상의 이미지이다. 에지 데이터는 입력 영상의 데이터와 무관하게 제어부(11) 내에서 생성된다. 데이터 구동회로(12)는 제어부(11)로부터 입력되는 에지 데이터가 입력되면 경계에 위치하는 픽셀(Ce)의 화소전극(1)에 인가될 에지 데이터 신호를 발생한다. 에지 데이터 신호는 도 7과 같이 정상 데이터 신호에 비하여 극성이 반대이고 펄스폭이 작게 설정될 수 있다. 에지 데이터 신호 전압이 도 9와 같이 정상 데이터 신호에 비하여 극성이 반대이고 낮은 전압으로 설정될 수도 있다. 정상 데이터 신호는 이미지가 변하는 부분에 인가된다. 에지 데이터 신호는 이미지의 경계에서 나타나는 에지 고스팅 노이즈를 방지한다. 이러한 에지 데이터 신호로 인한 작용 효과에 대하여는 도 3 내지 도 8을 결부하여 상세히 설명하기로 한다. 한편, 기존의 DU 모드는 이미지에서 경계의 픽셀(Ce)에 데이터 신호를 인가하지 않았다.

도 3 내지 도 6은 DU 모드에서 에지 고스팅 노이즈가 발생되는 예를 설명하기 위한 도면들이다. 도 3에서, 현재 이미지(current image)는 표시패널(10)의 픽셀 어레이에 현재 표시되고 있는 이미지이다. 다음 이미지(next image)는 업데이트하고자 하는 입력 영상의 이미지이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, DU 모드의 이미지 업데이트 방법은 현재 이미지와 다음 이미지를 비교하여 변하는 부분(A)의 픽셀들(Ce)에만 변화되는 이미지의 계조에 맞는 데이터 신호를 발생한다. 도 3의 예에서, A 부분은 현재 이미지에서 검은색이고 다음 이미지에서 흰색으로 변한다. 이 경우에 A 부분을 흰색으로 표시하기 위하여 데이터 신호는 -15V의 부극성 데이터 전압으로 발생된다.

종래 기술에서 DU 모드의 이미지 업데이트 방법은 현재 이미지와 다음 이미지 사이에서 변하지 않는 부분(C)과, A 부분과 C 부분 사이의 경계(B)에는 데이터 전압이 인가되지 않는다. 따라서, DU 모드의 이미지 업데이트 방법은 이미지가 변하는 부분(A)의 픽셀들(Ce)에만 데이터 전압을 인가하므로 소비전력을 낮출 수 있다. DU 모드는 흑색과 백색의 두 가지 계조로만 픽셀들(Ce)을 구동한다. DU 모드의 이미지 업데이트 방법으로 이미지를 업데이트하면, 도 5와 같이 A 부분과 C 부분 사이의 경계(B)를 따라 에지 고스팅 노이즈가 보일 수 있다. A 부분의 픽셀들(Ce)에만 데이터 전압이 인가되면, A 부분의 픽셀들(Ce)에 인가되는 데이터 전압으로 인하여 발생되는 전계가 도 6과 같이 A 부분과 인접한 B 부분의 마이크로 캡슐들(3)에 영향을 준다. 그 결과, B 부분의 마이크로 캡슐들(3)에서 흰색 입자와 백색 입자가 뒤섞이게 되므로 그 부분에서 에지 고스팅 노이즈가 나타난다.

본 발명의 이미지 업데이트 방법은 DU 모드로 이미지를 업데이트하여 소비전력을 낮추고 도 7 내지 도 9와 같이 경계(B)의 픽셀들에 에지 데이터 신호를 인가하여 에지 고스팅 노이즈를 방지한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 업데이트 방법에서 발생되는 데이터 신호의 일 예를 보여 주는 도면이다. 도 8은 도 7과 같은 에지 데이터 신호가 경계의 픽셀(Ce)에 인가될 때 경계의 전계를 보여 주는 표시패널의 단면도이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 업데이트 방법에서 발생되는 데이터 신호의 다른 예를 보여 주는 도면이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 이미지 업데이트 방법은 이미지가 변화되는 A 부분의 픽셀들에 충분히 긴 펄스폭(W1)의 정상 데이터 신호를 인가하여 A 부분에 존재하는 픽셀들(Ce)의 마이크로 캡슐들(3)에서 흑색 입자들과 백색 입자들을 분리한다. 그리고 본 발명의 이미지 업데이트 방법은 경계(B)의 픽셀(Ce)에 에지 데이터 신호를 인가한다. 에지 데이터 신호는 A 부분과 C 부분 사이의 경계(B)에 위치하는 1 픽셀(Ce)에 인가된다. 에지 데이터 신호는 A 부분에 인가되는 정상 데이터 신호에 비하여 극성이 반대이고 펄스폭이 작다. 에지 데이터 신호에 의해 B 부분의 픽셀(Ce)에는 도 8에서 약한 전계(점선)가 인가되고, 이 전계는 A 부분의 픽셀(Ce)로부터 B 부분의 픽셀(Ce)에 영향을 주는 전계(실선)를 상쇄시킨다. 그 결과, B 부분에서 에지 고스팅 노이즈가 방지될 수 있다.

B 부분에 인가되는 전계가 C 부분에 영향을 줄 수 있으나, 에지 데이터 신호의 펄스폭이 작기 때문에 B 부분으로부터 C 부분으로 인가되는 전계가 짧은 시간 내에 사라져 그 전계의 영향이 매우 작다. 에지 데이터 신호의 펄스폭(W2)을 정상 데이터 신호에 비하여 작게 하거나 도 9와 같이 에지 데이터 신호의 전압(절대치)을 정상 데이터 신호에 비하여 작게 하면, 에지 데이터 신호로 인하여 C 부분의 픽셀들에 영향을 주는 전계를 약하게 조절할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 업데이트 방법의 제어 수순을 단계적으로 보여 주는 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 이미지 업데이트 방법은 DU 모드에서 에지 검출 알고리즘을 실행하여 입력 영상을 분석하여 입력 영상의 이미지에서 경계(B)를 검출한다(S1~S3). 에지 검출 알고리즘은 공지된 어떤 것도 적용 가능하다. 에지 검출 알고리즘은 제어부(11) 내에서 실행될 수 있다. 제어부(11)는 에지 검출 알고리즘에 의해 입력 영상의 이미지에서 경계(B)가 검출되면 그 경계(B)의 픽셀(Ce)에 인가될 에지 데이터 신호를 생성하고 에지 데이터 신호와 정상 데이터 신호를 정렬하여 데이터 구동회로(12)로 전송한다(S4). 이를 위하여, 제어부(11)는 입력 영상을 저장하는 프레임 메모리, 에지 검출 알고리즘을 실행하는 프로세서 등을 포함한다. 에지 검출 알고리즘은 프레임 메모리로부터 읽어 들인 입력 영상 데이터를 분석한다.

데이터 구동회로(12)는 제어부(11)로부터 수신된 에지 데이터 신호와 정상 적인 데이터 신호를 도 7 또는 도 9와 같은 전압으로 변환하여 데이터 라인들(14)로 출력한다. 게이트 구동회로(13)는 도 7 또는 도 9와 같은 데이터 신호에 동기되는 스캔 신호를 게이트 라인들(15)에 순차적으로 공급한다. 그 결과, 표시패널(10)의 픽셀 어레이에는 다음 이미지의 데이터들이 기입된다(S5).

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 표시패널 11 : 제어부
12 : 데이터 구동회로 13 : 게이트 구동회로

Claims (5)

1. 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 및 다수의 픽셀들을 포함하는 표시패널;
   데이터 신호를 상기 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동회로;
   상기 데이터 신호에 동기되는 스캔펄스를 상기 게이트라인들에 공급하는 스캔 구동회로; 및
   에지 검출 알고리즘을 실행하여 현재 이미지와 업데이트하고자 하는 입력 영상의 이미지에서 동일한 부분과 동일하지 않은 부분 사이의 경계를 검출하고, 상기 경계에 위치한 픽셀에 인가될 에지 데이터 신호를 생성하여, 상기 에지 데이터 신호와 상기 입력 영상의 정상 데이터 신호를 정렬하여 상기 데이터 구동회로로 전송하는 제어부를 포함하고,
   상기 데이터 구동회로는 상기 에지 데이터 신호와 상기 정상 데이터 신호를 전압으로 변환하고, 상기 스캔펄스에 동기 하여 상기 에지 데이터 신호와 상기 정상 데이터 신호에 따른 전압을 상기 데이터 라인들에 순차적으로 공급하며,
   상기 정상 데이터 신호는 상기 픽셀들에 표시되고 있는 현재 이미지와 상기 입력 영상의 이미지 사이에서 변하는 부분의 픽셀들에 인가되고,
   상기 에지 데이터 신호는 상기 경계의 픽셀에 인가되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 에지 데이터 신호는 상기 현재 이미지와 상기 입력 영상의 이미지 사이에서 변하는 부분과 변하지 않는 부분 사이의 경계에 위치하는 1 픽셀에 인가되는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 에지 데이터 신호는 상기 정상 데이터 신호에 비하여 극성이 반대이고, 펄스폭이 작은 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 에지 데이터 신호는 상기 정상 데이터 신호에 비하여 극성이 반대이고, 전압이 작은 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치.
5. 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 게이트라인들, 및 다수의 픽셀들을 포함하는 표시패널, 데이터 신호를 상기 데이터라인들에 공급하는 데이터 구동회로, 및 상기 데이터 신호에 동기되는 스캔펄스를 상기 게이트라인들에 공급하는 스캔 구동회로를 포함하는 전기영동 표시장치의 이미지 업데이트 방법에 있어서,
   에지 검출 알고리즘을 실행하여 현재 이미지와 업데이트하고자 하는 입력 영상의 이미지에서 동일한 부분과 동일하지 않은 부분 사이의 경계를 검출하는 단계;
   상기 경계의 픽셀에 인가될 에지 데이터 신호를 생성하는 단계;
   상기 픽셀들에 표시되고 있는 현재 이미지와 상기 입력 영상의 이미지 사이에서 변하는 부분의 픽셀들에 인가될 정상 데이터 신호와, 상기 에지 데이터 신호를 정렬하여 상기 데이터 구동회로로 전송하는 단계; 및
   상기 데이터 구동회로에서 상기 에지 데이터 신호와 상기 정상 데이터 신호를 전압으로 변환하고, 상기 스캔펄스에 동기 하여 상기 에지 데이터 신호와 상기 정상 데이터 신호에 따른 전압을 상기 데이터 라인들에 순차적으로 공급하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시장치의 이미지 업데이트 방법.

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