KR102155950B1 - 전기 광학 디스플레이의 구동 방법 - Google Patents

전기 광학 디스플레이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법은 디스플레이의 디스플레이 매체에 제 1 구동 페이즈를 인가하는 단계로 구성된다. 상기 제 1 구동 페이즈는 제 1 신호 및 제 2 신호를 가지며, 상기 제 1 신호는 제 1 극성, 시간의 함수로서의 제 1 진폭 및 제 1 지속 시간을 갖고, 상기 제 2 신호는 상기 제 1 신호에 후속하며 상기 제 1 극성에 반대되는 제 2 극성, 시간의 함수로서의 제 2 진폭, 및 제 2 지속 시간을 가져서, 상기 제 1 지속 시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서의 상기 제 1 진폭과 상기 제 2 지속 시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서의 상기 제 2 진폭의 합이 제 1 임펄스 오프셋을 생성한다.

Description

전기 광학 디스플레이의 구동 방법
본 출원은 2016 년 3 월 9 일자로 출원된 가출원 번호 62/305,833의 이익을 주장한다.
이 출원은 또한 2015 년 9 월 10 일 출원된 동시 계류중인 출원 번호 14/849,658에 관한 것이고, 2014 년 9 월 10 일자로 출원된 출원 번호 62/048,591; 2015 년 6 월 1 일자로 출원된 출원 번호 62/169,221; 및 2015 년 6 월 2 일자로 출원된 출원 번호 62/169,710의 이익을 주장한다. 전술한 출원들 및 아래에 언급된 모든 미국 특허 및 공개 및 동시 계류중인 출원의 전체 내용은 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
본 발명은 전기 광학 디스플레이, 특히 그러나 비배타적으로, 복수의 착색 입자들을 포함하는 전기영동 재료의 단일 층을 사용하여 2개 보다 많은 색상을 렌더링할 수 있는 전기영동 디스플레이를 구동하는 방법에 관한 것이다.
본원에 사용되는 색상이라는 용어는 흑색 및 백색을 포함한다. 백색 입자는 흔히 광산란성 유형이다.
그레이 상태 (gray state) 라는 용어는 픽셀의 2개의 극단 광학 상태들의 중간의 상태를 지칭하는데 이미징 업계에서의 종래의 의미대로 본 명세서에서 사용되며, 반드시 이들 2 개의 극단 상태들 사이의 흑색-백색 천이를 의미하지는 않는다. 예를 들어, 아래에 언급된 여러 E Ink 특허 및 공개된 출원들은 극단 상태들이 백색과 심청색 (deep blue) 이어서, 중간 그레이 상태가 실제로 담청색 (pale blue) 인 전기영동 디스플레이를 기술한다. 실제로, 이미 언급한 바와 같이, 광학 상태의 변화는 색상 변화가 전혀 아닐 수도 있다. 흑색 및 백색이라는 용어는 이하에서, 디스플레이의 두 극단 광학 상태들을 지칭하는데 사용될 수도 있으며, 엄밀하게 흑색 및 백색이 아닌 극단 광학 상태들, 예를 들어 전술한 백색 및 다크 청색 상태들을 보통 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
쌍안정 및 쌍안정성이라는 용어는 당해 기술분야에서의 이들의 종래의 의미대로 사용되어, 적어도 하나의 광학 특성이 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하고, 따라서, 임의의 주어진 엘리먼트가 유한의 지속시간의 어드레싱 펄스에 의해 구동되어, 그의 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태 중 어느 하나를 취한 후, 그 어드레싱 펄스가 종결된 후에, 그 상태가 적어도 여러번, 예를 들어, 적어도 4번, 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변화시키는데 필요한 어드레싱 펄스의 최소 지속시간, 지속하게 될, 디스플레이를 지칭한다. 그레이 스케일이 가능한 일부 입자-기반 전기영동 디스플레이는 그들 극단 흑색 및 백색 상태들뿐만 아니라 이들의 중간 그레이 상태들에서도 안정하며 같은 것이 기타 유형의 전기 광학 디스플레이에도 들어맞는다는 것이 미국 특허 번호 7,170,670 에 나타나 있다. 이 유형의 디스플레이는 쌍안정이라고 하는 것보다도 오히려 다안정이라고 부르는 것이 적절하지만, 편의상, 쌍안정이라는 용어는 본 명세서에 있어서 쌍안정 및 다안정 디스플레이의 양쪽 모두를 커버하도록 사용될 수도 있다.
본원에서 임펄스라는 용어는, 전기영동 디스플레이를 구동하는 것을 지칭하는데 사용될 때, 디스플레이가 구동되는 기간 동안 시간에 대한 인가 전압의 적분을 지칭하도록 사용된다.
본원에서 광대역 또는 선택된 파장 중 어느 일방에서 광을 흡수, 산란 또는 반사하는 입자는 착색 또는 안료 입자라고 지칭된다. 염료 또는 광결정 (photonic crystal) 등과 같이 광을 흡수 또는 반사하는 (불용성 착색 재료를 의미하는 그 용어의 엄밀한 의미에서) 안료 이외의 다양한 재료가 또한 본 발명의 전기영동 매체 및 디스플레이에 사용될 수도 있다.
입자-기반 전기영동 디스플레이는 다년간 집중적인 연구 및 개발의 주제가 되어왔다. 이러한 디스플레이에서, 복수의 대전된 입자 (때로는 안료 입자로 지칭됨) 는 전기장의 영향하에 유체를 통해 이동한다. 전기영동 디스플레이는 액정 디스플레이와 비교할 때 양호한 휘도 및 대비, 광시야각, 상태 쌍안정성 및 저전력 소비의 속성들을 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이들 디스플레이의 장기간 이미지 품질에 대한 문제들은 그들의 광범위한 사용을 방해하였다. 예를 들어, 전기영동 디스플레이를 구성하는 입자들은 침강하는 경향이 있어, 이러한 디스플레이에 대해 불충분한 서비스 수명을 초래한다.
전술한 바와 같이, 전기영동 매체는 유체의 존재를 필요로 한다. 대부분의 종래 기술의 전기영동 매체에서, 이 유체는 액체이지만, 가스상 유체를 사용하여 전기영동 매체가 제조될 수 있다; 예를 들면 Kitamura, T. 등의 Electrical toner movement for electronic paper-like display, IDW Japan, 2001, Paper HCS1-1, 및 Yamaguchi, Y. 등의 Toner display using insulative particles charged triboelectrically, IDW Japan, 2001, Paper AMD4-4) 를 참조한다. 또한 미국 특허 번호 7,321,459 및 7,236,291 를 참조한다. 이러한 가스 기반 전기영동 매체는, 예를 들어 매체가 수직 플레인에 배치되는 가판 (sign) 에서, 입자 침강을 허용하는 배향에서 매체가 사용될 때, 그러한 침강에 기인한 액체 기반 전기영동 매체와 동일한 유형의 문제들에 취약한 것으로 보인다. 실제로, 입자 침강은 액체 기반 전기영동 매체보다 가스 기반의 전기영동 매체에서 더 심각한 문제로 보이는데, 왜냐하면 액체 전기영동 매체와 비교하여 가스 현탁 유체의 점도가 더 낮아 전기영동 입자들이 보다 빠르게 침강될 수 있기 때문이다.
Massachusetts Institute of Technology (MIT) 와 E Ink Corporation 에 양도된, 또는 이들의 명의의 수많은 특허 및 출원은 캡슐화된 전기영동 및 다른 전기 광학 매체에 사용되는 다양한 기술을 설명한다. 이러한 캡슐화된 매체는 다수의 작은 캡슐을 포함하며, 그 각각은 그 자체 유체 매체 내에 전기영동적으로 이동 가능한 입자들을 함유하는 내부 상 및 그 내부 상을 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로, 캡슐은 그 자체로 중합체 바인더 내에 유지되어 두 전극들 사이에 배치되는 밀착 층 (coherent layer) 을 형성한다. 이러한 특허 및 출원에 기재된 기술들은 다음을 포함한다:
(a) 전기영동 입자, 유체 및 유체 첨가제; 예를 들어, 미국 특허 번호 7,002,728 및 7,679,814 참조;
(b) 캡슐, 바인더 및 캡슐화 프로세스; 예를 들어, 미국 특허 번호 6,922,276 및 7,411,719 참조;
(c) 마이크로셀 구조, 벽 재료 및 마이크로셀 형성 방법; 예를 들어, 미국 특허 번호 7,072,095 및 9,279,906 참조;
(d) 마이크로셀 충전 및 밀봉 방법; 예를 들어, 미국 특허 번호 7,144,942 및 7,715,088 참조;
(e) 전기 광학 재료를 함유하는 필름 및 서브어셈블리; 예를 들어, 미국 특허 번호 6,982,178 및 7,839,564 참조;
(f) 백플레인, 접착 층 및 다른 보조 층 및 디스플레이에 사용되는 방법; 예를 들어, 미국 특허 번호 7,116,318 및 7,535,624 참조;
(g) 색상 형성 색상 조절; 예를 들어, 미국 특허 번호 6,017,584; 6,545,797; 6,664,944; 6,788,452; 6,864,875; 6,914,714; 6,972,893; 7,038,656; 7,038,670; 7,046,228; 7,052,571; 7,075,502***; 7,167,155; 7,385,751; 7,492,505; 7,667,684; 7,684,108; 7,791,789; 7,800,813; 7,821,702; 7,839,564***; 7,910,175; 7,952,790; 7,956,841; 7,982,941; 8,040,594; 8,054,526; 8,098,418; 8,159,636; 8,213,076; 8,363,299; 8,422,116; 8,441,714; 8,441,716; 8,466,852; 8,503,063; 8,576,470; 8,576,475; 8,593,721; 8,605,354; 8,649,084; 8,670,174; 8,704,756; 8,717,664; 8,786,935; 8,797,634; 8,810,899; 8,830,559; 8,873,129; 8,902,153; 8,902,491; 8,917,439; 8,964,282; 9,013,783; 9,116,412; 9,146,439; 9,164,207; 9,170,467; 9,170,468; 9,182,646; 9,195,111; 9,199,441; 9,268,191; 9,285,649; 9,293,511; 9,341,916; 9,360,733; 9,361,836; 9,383,623; 및 9,423,666; 그리고 U.S. 특허 출원 공개 번호 2008/0043318; 2008/0048970; 2009/0225398; 2010/0156780; 2011/0043543; 2012/0326957; 2013/0242378; 2013/0278995; 2014/0055840; 2014/0078576; 2014/0340430; 2014/0340736; 2014/0362213; 2015/0103394; 2015/0118390; 2015/0124345; 2015/0198858; 2015/0234250; 2015/0268531; 2015/0301246; 2016/0011484; 2016/0026062; 2016/0048054; 2016/0116816; 2016/0116818; 및 2016/0140909 참조;
(h) 디스플레이 구동 방법; 예를 들어 미국 특허 번호 5,930,026; 6,445,489; 6,504,524; 6,512,354; 6,531,997; 6,753,999; 6,825,970; 6,900,851; 6,995,550; 7,012,600; 7,023,420; 7,034,783; 7,061,166; 7,061,662; 7,116,466; 7,119,772; 7,177,066; 7,193,625; 7,202,847; 7,242,514; 7,259,744; 7,304,787; 7,312,794; 7,327,511; 7,408,699; 7,453,445; 7,492,339; 7,528,822; 7,545,358; 7,583,251; 7,602,374; 7,612,760; 7,679,599; 7,679,813; 7,683,606; 7,688,297; 7,729,039; 7,733,311; 7,733,335; 7,787,169; 7,859,742; 7,952,557; 7,956,841; 7,982,479; 7,999,787; 8,077,141; 8,125,501; 8,139,050; 8,174,490; 8,243,013; 8,274,472; 8,289,250; 8,300,006; 8,305,341; 8,314,784; 8,373,649; 8,384,658; 8,456,414; 8,462,102; 8,514,168; 8,537,105; 8,558,783; 8,558,785; 8,558,786; 8,558,855; 8,576,164; 8,576,259; 8,593,396; 8,605,032; 8,643,595; 8,665,206; 8,681,191; 8,730,153; 8,810,525; 8,928,562; 8,928,641; 8,976,444; 9,013,394; 9,019,197; 9,019,198; 9,019,318; 9,082,352; 9,171,508; 9,218,773; 9,224,338; 9,224,342; 9,224,344; 9,230,492; 9,251,736; 9,262,973; 9,269,311; 9,299,294; 9,373,289; 9,390,066; 9,390,661; 및 9,412,314; 그리고 미국 특허 출원 공개 번호 2003/0102858; 2004/0246562; 2005/0253777; 2007/0091418; 2007/0103427; 2007/0176912; 2008/0024429; 2008/0024482; 2008/0136774; 2008/0291129; 2008/0303780; 2009/0174651; 2009/0195568; 2009/0322721; 2010/0194733; 2010/0194789; 2010/0220121; 2010/0265561; 2010/0283804; 2011/0063314; 2011/0175875; 2011/0193840; 2011/0193841; 2011/0199671; 2011/0221740; 2012/0001957; 2012/0098740; 2013/0063333; 2013/0194250; 2013/0249782; 2013/0321278; 2014/0009817; 2014/0085355; 2014/0204012; 2014/0218277; 2014/0240210; 2014/0240373; 2014/0253425; 2014/0292830; 2014/0293398; 2014/0333685; 2014/0340734; 2015/0070744; 2015/0097877; 2015/0109283; 2015/0213749; 2015/0213765; 2015/0221257; 2015/0262255; 2015/0262551; 2016/0071465; 2016/0078820; 2016/0093253; 2016/0140910; 및 2016/0180777 참조 (이들 특허 및 출원은 이하 MEDEOD (MEthods for Driving Electro-optic Displays) 출원으로 지칭될 수도 있다);
(i) 디스플레이의 응용; 예를 들어 미국 특허 번호 7,312,784 및 8,009,348 참조; 그리고
(j) 미국 특허 번호 6,241,921; 및 U.S. 특허 출원 공개 번호 2015/0277160; 및 미국 특허 출원 공개 번호 2015/0005720 및 2016/0012710 에 기재된, 비전기영동 디스플레이.
전술한 특허 및 출원 중 다수는 캡슐화된 전기영동 매체에서 분리된 마이크로캡슐을 둘러싸는 벽이 연속 상에 의해 치환될 수 있고, 따라서 전기영동 매체가 복수의 분리된 전기영동 유체의 액적들 및 중합체 재료의 연속 상을 포함하는, 소위 중합체-분산 전기영동 디스플레이를 생성하는 것, 그리고 그러한 중합체-분산 전기영동 디스플레이 내의 분리된 전기영동 유체의 액적들은 분리된 캡슐 막이 각각의 개별 액적과 관련되어 있지 않더라도 캡슐 또는 마이크로캡슐로 간주될 수도 있다는 것을 인식하고 있다; 예를 들어, 미국 특허 번호 6,866,760 참조. 따라서, 본 출원의 목적을 위해, 이러한 중합체-분산 전기영동 매체는 캡슐화된 전기영동 매체의 하위 종으로 간주된다.
관련 유형의 전기영동 디스플레이는 소위 마이크로셀 전기영동 디스플레이이다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에서, 대전된 입자 및 유체는 마이크로캡슐 내에 캡슐화되는 것이 아니라, 그 대신 캐리어 매체, 전형적으로는 중합체 필름 내에 형성된 복수의 공동 내에 보유된다. 예를 들어, Sipix Imaging, Inc.에 모두 양도된 미국 특허 번호 6,672,921 및 6,788,449 참조.
전기영동 매체는 종종 불투명하고 (예를 들어 많은 전기영동 매체에서, 입자가 디스플레이를 통해 가시 광의 투과를 실질적으로 차단하기 때문에) 반사 모드에서 동작하지만, 많은 전기영동 디스플레이는 하나의 디스플레이 상태가 실질적으로 불투명하고 하나는 광-투과성인 소위 셔터 모드에서 동작하도록 만들어질 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 번호 5,872,552; 6,130,774; 6,144,361; 6,172,798; 6,271,823; 6,225,971; 및 6,184,856 참조. 전기영동 디스플레이와 유사하지만 전기장 강도의 변동에 의존하는 유전영동 디스플레이가 유사한 모드에서 동작할 수 있다; 예를 들어 미국 특허 번호 4,418,346 참조. 다른 유형의 전기 광학 디스플레이가 또한 셔터 모드에서 동작가능할 수도 있다. 셔터 모드에서 동작하는 전기 광학 매체는 풀 컬러 (full color) 디스플레이를 위한 다층 구조에서 사용될 수 있다; 이러한 구조들에서, 디스플레이의 시인 표면에 인접한 적어도 하나의 층은 셔터 모드에서 동작하여 시인 표면으로부터 더 먼 제 2 층을 노출시키거나 또는 숨긴다.
캡슐화된 전기영동 디스플레이는 전형적으로 종래의 전기영동 디바이스들의 클러스터화 및 침강 고장 모드를 겪지 않으며, 광범위하게 다양한 유연성 및 강성 기판 상에 디스플레이를 인쇄하거나 또는 코팅하는 것과 같은 추가적인 이점을 제공한다. (인쇄라는 말의 사용은 모든 형태의 인쇄 및 코팅을 포함하는 것으로 의도되며, 한정이 아니지만, 사전 계측 코팅 이를테면 패치 다이 코팅, 슬롯 또는 압출 코팅, 슬라이드 또는 캐스캐이드 코팅, 커튼 코팅; 롤 코팅 이를테면 나이프 오버 롤 코팅, 포워드 및 리버스 롤 코팅; 그라비어 코팅; 딥 코팅; 스프레이 코팅; 메니스커스 코팅; 스핀 코팅; 브러시 코팅; 에어 나이프 코팅; 실크 스크린 인쇄 공정; 정전 인쇄 공정; 열 인쇄 공정; 잉크젯 인쇄 공정; 전기영동 성막법 (미국 특허 번호 7,339,715 참조) 및 기타 유사한 기술을 포함한다.) 따라서, 결과적인 디스플레이는 유연성 (flexible) 일 수 있다. 또한, (다양한 방법을 사용하여) 디스플레이 매체가 인쇄될 수 있기 때문에, 디스플레이 자체는 저렴하게 제조될 수 있다.
전술한 바와 같이, 가장 단순한 종래 기술의 전기영동 매체는 본질적으로 단지 2 개의 색상만을 디스플레이한다. 이러한 전기영동 매체는 제 1 색상을 갖는 단일 유형의 전기영동 입자를 제 2, 상이한 색을 갖는 착색된 유체에서 사용하거나 (이 경우, 입자가 디스플레이의 시인 표면에 인접하게 놓일 때 제 1 색상이 디스플레이되고, 입자가 시인 표면으로부터 떨어질 때 제 2 색상이 디스플레이된다), 또는 제 1 또는 제 2 색상을 갖는 제 1 및 제 2 유형의 전기영동 입자들을 비착색 유체에서 사용한다 (이 경우, 제 1 유형의 입자가 디스플레이의 시인 표면에 인접하게 놓일 때 제 1 색상이 디스플레이되고 제 2 유형의 입자가 시인 표면에 인접하게 놓일 때 제 2 색상이 디스플레이된다). 일반적으로 2개의 색상들은 흑색 및 백색이다. 풀 컬러 디스플레이가 희망될 경우, 색상 필터 어레이가 단색 (흑색 및 백색) 디스플레이의 시인 표면 상에 성막될 수도 있다. 색상 필터 어레이가 있는 디스플레이는 영역 공유 및 색상 배합에 의존해 색상 자극 (color stimuli) 을 만든다. 이용 가능한 디스플레이 영역은 적색/녹색/청색 (RGB) 또는 적색/녹색/청색/백색 (RGBW) 과 같은 3가지 또는 4가지 원색 색상 (primary color) 간에 공유되며, 필터들은 1차원 (스트라이프) 또는 2차원 (2x2) 반복 패턴으로 배열될 수 있다. 원색 색상들 또는 3가지 초과 원색 색상들의 다른 선택도 또한 당해 기술분야에 알려져 있다. 의도된 시인 거리에서 균일한 색상 자극을 갖는 단일 픽셀로 시각적으로 함께 배합되기에 충분히 작은 3개의 (RGB 디스플레이의 경우) 또는 4개의 (RGBW 디스플레이의 경우) 서브 픽셀들이 선택된다 ('색상 배합'). 영역 공유의 고유한 단점은 착색제가 항상 존재하며, 색상들이 그 하부 (underlying) 단색 디스플레이의 대응하는 픽셀들을 백색 또는 흑색으로 스위칭 (대응 원색 색상을 온 또는 오프 스위칭) 하는 것에 의해서만 조정될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 이상적인 RGBW 디스플레이에서, 적색, 녹색, 청색 및 백색 원색들 각각은 디스플레이 영역의 1/4 (4 개 중 하나의 서브 픽셀) 을 차지하며, 백색 서브 픽셀은 그 하부 단색 디스플레이 백색과 동일한 정도의 휘도이며, 착색 서브 픽셀들의 각각은 단색 디스플레이 백색의 1/3 보다 밝지 않다. 전체적으로 디스플레이에 의해 보여지는 백색 색상의 휘도는 백색 서브 픽셀의 휘도의 1/2 보다 클 수 없다 (디스플레이의 백색 영역들은 각각 4개 중 하나의 백색 서브 픽셀과, 백색 서브 픽셀의 1/3 과 동등한 그 착색 형태인 각각의 착색 서브 픽셀을 디스플레이함으로써 생성되고, 따라서 조합된 3개의 착색 서브 픽셀들은 하나의 백색 서브 픽셀보다 더 기여하지 않는다). 색상의 휘도와 포화도는 흑색으로 스위칭된 색상 픽셀들을 가지는 영역 공유에 의해 낮아진다. 영역 공유는 황색을 혼합할 때 특히 문제가 되는데, 그 이유는 이것이 동일한 휘도의 임의의 다른 색상보다 더 밝고, 포화된 황색은 백색과 거의 동일한 정도의 휘도이기 때문이다. 청색 픽셀 (디스플레이 영역의 4 분의 1) 을 흑색으로 스위칭하면 황색이 너무 어둡게 된다.
다층, 적층된 전기영동 디스플레이가 당해 기술분야에 알려져 있다: 예를 들어, J. Heikenfeld, P. Drzaic, J-S Yeo and T. Koch, Journal of the SID, 19(2), 2011, pp. 129-156 참조. 이러한 디스플레이에서, 주변 광은 종래의 색상 인쇄와 정확하게 유사하게, 3개의 감법 원색 색상들의 각각에서 이미지를 통과한다. 미국 특허 번호 6,727,873 에는 스위칭 가능한 셀들의 3 개 층이 반사 배경 위에 배치되는 적층형 전기영동 디스플레이가 기재되어 있다. 착색 입자들이 측방으로 이동되거나 (국제 출원 번호 WO 2008/065605 참조) 또는, 수직 및 측방 운동의 조합을 사용하여, 마이크로셀들내에 격리되는 유사한 디스플레이가 알려져 있다. 두 경우 모두에서, 각각의 층에는 픽셀 단위 기반으로 착색 입자를 집중 또는 분산시키는 역할을 하는 전극들이 제공되어, 3개의 층들의 각각에는 박막 트랜지스터 (TFT) 층(TFT의 3개의 층들 중 2개는 실질적으로 투명해야 한다) 및 투광성 카운터 전극이 필요하다. 이러한 복잡한 전극 배열은 제조 비용이 많이 들며, 현재의 기술 수준에서, 특히 디스플레이의 백색 상태가 전극들의 여러 층을 통해 시인되어야 하므로, 픽셀 전극들의 적절히 투명한 플레인을 제공하는 것이 어렵다. 다층 디스플레이는 또한 디스플레이 스택의 두께가 픽셀 크기에 접근하거나 또는 이를 초과할 때 시차 문제 (parallax problem) 를 겪는다.
미국 출원 공개 번호 2012/0008188 및 2012/0134009 는 공통, 광 투과성 프론트 전극 및 독립적으로 어드레스 가능한 픽셀 전극들을 포함하는 단일 백 플레인을 갖는 멀티컬러 전기영동 디스플레이를 기술한다. 백 플레인과 프론트 전극 사이에는 복수의 전기영동 층들이 배치된다. 이들 출원들에 기재된 디스플레이들은 임의의 픽셀 위치에서 임의의 원색 색상 (적색 (red), 녹색 (green), 청색 (blue), 청록색 (cyan), 심홍색 (magenta), 황색 (yellow), 백색 (white) 및 흑색 (black)) 을 렌더링할 수 있다. 그러나, 단일 세트의 어드레싱 전극들 사이에 위치되는 다수의 전기 영동 층들의 사용에는 단점이 있다. 특정 층에서 입자들이 겪게되는 전기장은 동일한 전압으로 어드레싱된 단일 전기영동 층에 대한 경우보다 낮다. 또한, 시인 표면에 가장 가까운 전기영동 층에서의 광학 손실 (예를 들어, 광 산란 또는 원하지 않는 흡수에 의해 야기됨) 은 하부 전기영동 층들에 형성된 이미지의 외관에 영향을 줄 수도 있다.
단일 전기영동 층을 사용하여 풀 컬러 전기영동 디스플레이를 제공하려는 시도들이 이루어져 왔다. 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 2013/0208338 는, 클리어 (clear) 및 무색 또는 착색 용매에 분산된 1개 유형 또는 2개 유형의 안료 입자들을 포함하고, 그 전기영동 유체가 공통 전극과 복수의 픽셀 또는 구동 전극들 사이에 배치되는, 컬러 디스플레이를 기술한다. 구동 전극들은 배경 층을 노출시키도록 배열된다. 미국 특허 출원 공개 번호 2014/0177031 는 2개의 대비 색상들의 그리고 반대 전하 극성들을 지니는 2개 유형의 대전 입자들을 포함하는 전기영동 유체로 충전된 디스플레이 셀을 구동하기 위한 방법을 설명한다. 2개 유형의 안료 입자들은 착색된 용매에 또는 비대전 또는 약간 대전된 착색 입자들이 내부에 분산된 용매에 분산된다. 그 방법은 전체 구동 전압의 약 1 내지 20 %인 구동 전압을 인가함으로써 용매의 색상 또는 비대전 또는 약간 대전된 착색 입자들의 색상을 디스플레이하도록 디스플레이 셀을 구동하는 단계를 포함한다. 미국 특허 출원 번호 2014/0092465 및 2014/0092466 는 전기영동 유체 및 전기영동 디스플레이를 구동하는 방법을 설명한다. 유체는 제 1, 제 2 및 제 3 유형의 안료 입자를 포함하며, 이들 모두는 용매 또는 용매 혼합물에 분산된다. 제 1 및 제 2 유형의 안료 입자들은 반대 전하 극성들을 지니며, 제 3 유형의 안료 입자는 제 1 또는 제 2 유형의 전하 레벨의 약 50 % 미만인 전하 레벨을 갖는다. 3가지 유형의 안료 입자들은 상이한 레벨의 임계 전압, 또는 상이한 레벨의 이동도, 또는 양자 모두를 갖는다. 이들 특허 출원들 중 어느 것도 이 용어가 아래에서 사용되는 의미에서의 풀 컬러 디스플레이를 개시하지 않는다.
미국 특허 출원 공개 번호 2007/0031031 에는 각각의 픽셀이 백색, 흑색 및 하나의 다른 색상을 디스플레이할 수 있는 디스플레이 매체 상에 이미지를 디스플레이하기 위해 이미지 데이터를 처리하기 위한 이미지 처리 디바이스가 기재되어 있다. 미국 특허 출원 공개 번호 2008/0151355; 2010/0188732; 및 2011/0279885 는 이동성 입자가 다공성 구조를 통해 이동하는 컬러 디스플레이를 설명한다. 미국 특허 출원 공개 번호 2008/0303779 및 2010/0020384 은 상이한 색상들의 제 1, 제 2 및 제 3 입자들을 포함하는 디스플레이 매체를 설명한다. 제 1 및 제 2 입자는 응집체 (aggregate) 를 형성할 수 있고, 더 작은 제 3 입자는 응집된 제 1 및 제 2 입자들 사이에 남겨진 개구 (aperture) 를 통해 이동할 수 있다. 미국 특허 출원 공개 번호 2011/0134506 는 한 쌍의 기판들 사이에 봉입된 복수의 유형의 입자를 포함한, 전기영동 디스플레이 엘리먼트로서, 상기 기판들 중 적어도 하나는 반투명하고, 각각의 복수 유형의 입자 각각은 동일한 극성으로 대전되고, 광학 특성이 상이하며, 이동 속도 및/또는 이동을 위한 전기장 임계 값 중 어느 일방이 상이하며, 반투명 디스플레이 측 전극이, 반투명 기판이 배치되는, 기판 측에 제공되고, 제 1 후면 측 전극이, 디스플레이 측 전극에 면하는, 다른 기판의 측에 제공되고, 제 2 후면 측 전극이 디스플레이 측 전극에 면하는, 다른 전극의 측에 제공되는, 상기 전기영동 디스플레이 엘리먼트; 및 복수의 유형의 입자로부터 가장 빠른 이동 속도를 갖는 유형의 입자들, 또는 복수의 유형의 입자들로부터 가장 낮은 임계 값을 갖는 유형의 입자들이, 상이한 유형의 입자들의 각각에 의해 순차적으로, 제 1 후면 측 전극으로 또는 제 2 후면 측 전극으로 이동하고, 다음으로 제 1 후면 측 전극으로 이동한 입자들이 디스플레이 측 전극으로 이동하도록, 상기 디스플레이 측 전극, 제 1 후면 측 전극, 및 제 2 후면 측 전극에 인가되는 전압들을 제어하는 전압 제어 부를 포함하는, 디스플레이 디바이스를 설명한다. 미국 특허 출원 공개 번호 2011/0175939 ; 2011/0298835; 2012/0327504; 및 2012/0139966 은 다수의 입자의 응집 및 임계 전압에 의존하는 컬러 디스플레이를 기술한다. 미국 특허 출원 공개 번호 2013/0222884 는, 대전된 기-함유 중합체 및 착색제를 함유하는 착색 입자, 및 착색 입자에 부착되고, 공중합 성분으로서, 반응성 단량체 및 단량체들의 특정 군으로부터 선택된 적어도 하나의 단량체를 함유하는 분지형 실리콘계 중합체를 함유하는, 전기영동 입자를 설명한다. 미국 특허 공개 번호 2013/0222885 에는 분산 매체, 분산 매체 중에 분산되고 전기장 내에서 이동하는 착색된 전기영동 입자 군, 이동하지 않고 전기영동 입자 군과는 상이한 색상을 갖는 비전기영동 입자 군, 및 중성 극성 기 및 소수성 기를 가지며 전체 분산액을 기준으로 약 0.01 내지 약 1 질량 %의 비율로 분산 매체에 함유되는 화합물을 함유하는 전기영동 디스플레이용 분산 액체를 설명한다. 미국 특허 출원 공개 번호 2013/0222886 는 착색제 및 친수성 수지를 포함하는 코어 입자들; 및 그 코어 입자들의 각각의 코어 입자의 표면을 피복하고, 용해도 파라미터의 차가 7.95 (J/cm3)1/2 이상인 소수성 수지를 함유하는 쉘을 함유하는 부유 입자들을 포함하는 디스플레이용 분산 액체를 설명한다. 미국 특허 출원 공개 번호 2013/0222887 및 2013/0222888 은 특정 화학 조성을 갖는 전기영동 입자를 설명한다. 마지막으로, 미국 특허 출원 공개 번호 2014/0104675 는 전기장에 응답하여 이동하는 제 1 및 제 2 착색 입자 및 분산 매체를 포함하고, 제 2 착색 입자가 제 1 착색 입자보다 큰 직경 및 제 1 착색 입자의 대전 특성과 동일한 대전 특성을 가지며, 디스플레이의 단위 면적당 제 2 착색 입자들의 전하 량 Cl 에 대한 제 1 착색 입자들의 전하 량 Cs 의 비 (Cs/Cl) 가 5 이하인, 입자 분산을 설명한다. 전술한 디스플레이들 중 일부는 풀 컬러를 제공하지만, 그 대신, 장기적이고 복잡한 어드레싱 방법을 요구한다.
미국 특허 출원 공개 번호 2012/0314273 및 2014/0002889 에는 절연 액체 중에 포함되는 복수의 제 1 및 제 2 전기영동 입자들을 포함하고, 그 제 1 및 제 2 입자들은 서로 다른 상이한 대전 특성을 갖는, 전기영동 디바이스로서, 또한 절연 액체에 포함되고 섬유질 구조로 형성된 다공성 층을 포함하는, 전기영동 디바이스가 설명되어 있다. 이러한 특허 출원은 아래에서 그 용어가 사용되는 의미에서의 풀 컬러 디스플레이가 아니다.
또한 미국 특허 출원 공개 번호 2011/0134506 및 전술된 출원 번호 14 / 277,107 를 참조한다; 후자는 착색 유체에서 3가지 상이한 유형의 입자를 사용하여 풀 컬러 디스플레이를 설명하지만 착색 유체의 존재는 디스플레이에 의해 달성될 수 있는 백색 상태의 품질을 제한한다.
고해상도 디스플레이를 얻기 위하여, 디스플레이의 개별 픽셀들이 인접한 픽셀들로부터의 간섭 없이 어드레싱 가능해야 한다. 이러한 목적을 달성하는 하나의 방법은 "능동 매트릭스" (active matrix) 디스플레이를 제조하기 위해, 각각의 픽셀과 연관되는 적어도 하나의 비선형 엘리먼트를 갖는, 트랜지스터 또는 다이오드와 같은, 비선형 엘리먼트들의 어레이를 제공하는 것이다. 하나의 픽셀을 어드레싱하는, 어드레싱 또는 픽셀 전극은 연관된 비선형 엘리먼트를 통해 적절한 전압 소스에 접속된다. 통상적으로, 비선형 엘리먼트가 트랜지스터일 때, 픽셀 전극은 트랜지스터의 드레인에 접속되고, 이 배열이 이하의 설명에서 가정될 것이지만, 이는 본질적으로 임의적이며, 픽셀 전극은 트랜지스터의 소스에 접속될 수 있다. 통상적으로, 고해상도 어레이에서, 픽셀들은 로우 및 칼럼의 2 차원 어레이로 배열되어, 임의의 특정 픽셀은 하나의 지정된 로우와 하나의 지정된 칼럼의 교차에 의해 고유하게 정의된다. 각 칼럼에 있는 모든 트랜지스터의 소스는 단일 칼럼 전극에 접속되는 한편, 각 로우에 있는 모든 트랜지스터의 게이트는 단일 로우 전극에 접속된다; 다시 로우로의 소스들 그리고 칼럼들로의 게이트들의 할당이 관례적이지만 본질적으로 임의적이며, 원하는 경우 반대로 될 수 있다. 로우 전극 (row electrode) 은 로우 구동기 (row driver) 에 접속되며, 이는 본질적으로, 주어진 순간에 오직 하나의 로우만이 선택되도록, 즉, 선택된 로우 전극에, 선택된 로우에서의 모든 트랜지스터가 도통되게 보장하기 위한 것과 같은 선택 전압이 인가되는 한편, 모든 다른 로우들에, 이러한 비 선택된 로우에 있는 모든 트랜지스터가 비도통 상태로 남아있게 보장하기 위한 것과 같은 비 선택된 전압이 인가되도록 보장한다. 칼럼 전극 (column electrode) 은 칼럼 구동기 (column driver) 들에 접속되고, 이들은 선택된 로우에 있는 픽셀들을 원하는 광학 상태로 구동하기 위해 선택된 전압들을 다양한 칼럼 전극들에 부과한다. (전술한 전압은 종래에 비선형 어레이로부터 전기 광학 매체의 반대 측 상에 제공되고 전체 디스플레이를 가로 질러 연장되는 공통 전면 전극에 대한 것이다.) "라인 어드레스 시간" 으로 알려진 사전 선택된 간격 후에, 선택된 로우는 선택 해제되고, 다음 로우가 선택되며, 칼럼 구동기들 상의 전압들이 변경되어 디스플레이의 다음 라인이 기입된다. 이 프로세스가 반복되어 전체 디스플레이가 로우 단위 방식으로 기입된다.
종래에, 각각의 픽셀 전극은, 픽셀 전극과 커패시터 전극이 커패시터를 형성하도록 그와 연관된 커패시터 전극을 갖는다; 예를 들어, 국제 특허 출원 WO 01/07961 참조. 일부 실시 형태들에서, N형 반도체 (예를 들어, 비정질 실리콘) 를 이용하여 트랜지스터를 형성할 수도 있고, 게이트 전극에 인가된 "선택" 및 "비선택" 전압들은 각각 포지티브 및 네가티브일 수 있다.
첨부 도면의 도 10은 전기영동 디스플레이의 단일 픽셀의 예시적인 등가 회로를 도시한다. 나타낸 바와 같이, 그 회로는 픽셀 전극과 커패시터 전극 사이에 형성된 커패시터 (10) 를 포함한다. 전기영동 매체 (20) 는 병렬 상태의 커패시터 및 저항기로서 표현된다. 일부 예에서, 픽셀과 연관된 트랜지스터의 게이트 전극과 픽셀 전극 사이의 직접 또는 간접 커플링 커패시턴스 (30) (일반적으로 "기생 커패시턴스"로 지칭됨) 는 디스플레이에 원하지 않는 노이즈를 생성할 수도 있다. 보통, 기생 커패시턴스 (30) 는 저장 커패시터 (10) 의 그것보다 훨씬 작으며, 디스플레이의 픽셀 로우들이 선택되거나 선택 해제될 때, 기생 커패시턴스 (30) 는, 보통 2 볼트 미만인 "킥백 전압" (kickback voltage) 으로도 알려진, 픽셀 전극에 작은 네가티브 오프셋 전압을 초래할 수도 있다. 일부 실시 형태에서, 원치 않는 "킥백 전압" 을 보상하기 위해, 공통 전위 Vcom 이 각각의 픽셀과 연관된 상단 플레인 전극 및 커패시터 전극에 공급되어, Vcom 이 킥백 전압 (VKB) 과 동일한 값으로 설정될 때, 디스플레이에 공급되는 모든 전압이 동일한 양만큼 오프셋될 수도 있고 순 DC 임밸런스가 경험되지 않는다.
그러나 Vcom이 킥백 전압에 대해 보상되지 않은 전압으로 설정될 때 문제가 발생할 수도 있다. 백플레인에서만 이용 가능한 것보다 높은 전압을 디스플레이에 인가하고자할 때 이것이 일어날 수도 있다. 백플레인에 공칭 +V, 0, 또는 -V 의 선택이 공급되는 경우, 예를 들어, Vcom 에 -V 이 공급되는 동안, 디스플레이에 인가되는 최대 전압이 2배가 될 수도 있다는 것은 당해 기술분야에 잘 알려져있다. 이 경우에 경험되는 최대 전압은 (즉, 상단 플레인에 대한 백플레인에서) +2V 인 한편, 최소치는 제로 (zero) 이다. 네가티브 전압이 필요한 경우, Vcom 전위는 적어도 제로로 상승되야 한다. 따라서 상단 플레인 스위칭을 사용하여 포지티브 및 네가티브 전압들로 디스플레이를 어드레싱하는 데 사용되는 파형들은 하나보다 많은 Vcom 전압 설정의 각각에 할당되는 특정 프레임들을 가져야 한다.
(위에서 설명된 바처럼) Vcom 이 의도적으로 VKB로 설정될 때, 별도의 전력 공급 장치가 사용될 수도 있다. 그러나, 상단 플레인 스위칭이 사용될 때 Vcom 설정들이 있는 만큼 많은 수의 별도의 전력 공급 장치들을 사용하는 것은 비용이 많이 들고 불편하다. 따라서, Vcom 및 백 플레인에 동일한 전력 공급 장치를 사용하여 킥백 전압에 의해 야기된 DC 오프셋을 보상하는 방법이 필요하다.
따라서, 본 발명은 킥백 전압의 존재 및 전면 전극에 인가된 전압의 변화에도 불구하고 DC 밸런싱되는 전기 광학 디스플레이의 구동 방법을 제공한다.
따라서, 일 양태에서, 본 발명은 전면 전극, 백플레인, 및 전면 전극과 백플레인 사이에 배치된 디스플레이 매체를 갖는 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법을 제공한다. 그 방법은 디스플레이 매체에 제 1 구동 페이즈 (driving phase) 를 인가하는 단계를 포함하고, 그 제 1 구동 페이즈는 제 1 신호 및 제 2 신호를 가지며, 상기 제 1 신호는 제 1 극성, 시간의 함수로서의 제 1 진폭 및 제 1 지속 시간을 갖고, 제 2 신호가 제 1 신호에 후속하며 제 1 극성에 반대되는 제 2 극성, 시간의 함수로서의 제 2 진폭, 및 제 2 지속 시간을 가져서, 제 1 지속시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서의 제 1 진폭과 제 2 지속 시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서의 제 2 진폭의 합이 제 1 임펄스 오프셋을 생성한다. 그 방법은 디스플레이 매체에 제 2 구동 페이즈를 인가하는 단계를 더 포함하며, 제 2 구동 페이즈는 제 2 임펄스 오프셋을 생성하며, 여기서 제 1 임펄스 오프셋과 제 2 임펄스 오프셋의 합은 실질적으로 제로이다.
일부 다른 양태들에서, 본 발명은 또한 전면 전극, 백플레인 및 전면 전극과 백플레인 사이에 배치된 디스플레이 매체를 갖는 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법을 제공하며, 그 방법은 리셋 페이즈 및 색상 천이 페이즈를 디스플레이에 인가하는 단계를 포함한다. 여기서 리셋 페이즈는 제 1 극성, 시간의 함수로서의 제 1 진폭 및 제 1 지속 시간을 갖는 제 1 신호를 전면 전극 상에서 인가하는 단계, 제 1 극성에 반대인 제 2 극성, 시간의 함수로서의 제 2 진폭 및 제 2 지속 시간을 갖는 제 2 신호를 제 1 지속 시간 동안 백플레인 상에서 인가하는 단계; 제 2 극성, 시간의 함수로서의 제 3 진폭, 및 제 1 지속 시간에 의해 선행되는 제 3 지속 시간을 갖는 제 3 신호를 전면 전극 상에서 인가하는 단계; 제 1 극성, 시간의 함수로서의 제 4 진폭, 및 제 2 지속 시간에 의해 선행되는 제 4 지속 시간을 갖는 제 4 신호를 백플레인 상에서 인가하는 단계를 포함한다. 여기서 제 1 지속 시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서의 제 1 진폭 및 제 2 지속 시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서의 제 2 진폭, 및 제 3 지속 시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서의 제 3 진폭, 및 제 4 지속 시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서 제 4 진폭의 합은 리셋 페이즈 및 색상 천이 페이즈에 걸쳐 디스플레이 매체 상에 DC 밸런스를 유지하도록 설계된 임펄스 오프셋을 생성한다.
본 발명의 디스플레이에 사용되는 전기영동 매체는 전술된 출원 번호 14/849,658 에 기술된 것들 중 임의의 것일 수도 있다. 이러한 매체는, 전형적으로 백색인, 광산란 입자, 및 3개의 실질적으로 비 광산란 입자를 포함한다. 본 발명의 전기영동 매체는 위에서 논의된 형태들 중 임의의 형태일 수도 있다. 따라서, 전기영동 매체는 캡슐화되지 않거나, 캡슐 벽에 의해 둘러싸인 분리된 캡슐 내에 캡슐화될 수도 있거나, 또는 중합체 분산 또는 마이크로셀 매체의 형태일 수도 있다.
첨부된 도면들 중 도 1은 흑색, 백색, 3 개의 감법 원색 (three subtractive primary) 및 3 개의 가법 원색 (three additive primary) 색상들을 디스플레이할 때 본 발명의 전기영동 매체에서 다양한 입자들의 위치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 사용된 4 가지 유형의 안료 입자를 개략적인 형태로 도시한다;
도 3은 본 발명의 입자들의 쌍들 사이의 상호 작용의 상대 강도를 개략적인 형태로 도시한다;
도 4는 변화하는 강도 및 지속시간의 전기장을 받았을 때의 본 발명의 입자들의 거동을 개략적인 형태로 도시한다;
도 5a 및 도 5b는 도 1에 도시된 전기영동 매체를 각각 그의 흑색 및 백색 상태들로 구동시키는데 사용되는 파형들을 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 도 1에 도시된 전기영동 매체를 그의 심홍색 및 청색 상태들로 구동시키는데 사용되는 파형들을 도시한다.
도 6c 및 도 6d는 도 1에 도시된 전기영동 매체를 그의 황색 및 녹색 상태들로 구동시키는데 사용되는 파형들을 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 도 1에 도시된 전기영동 매체를 각각 그의 적색 및 청록색 상태들로 구동시키는데 사용되는 파형들을 도시한다.
도 8 내지 도 9는, 도 1에 도시된 전기영동 매체를 모든 그의 색상 상태들로 구동하기 위하여 도 5a 내지 도 5b, 도 6a 내지 도 6d 및 도 7a 내지 도 7b에 도시된 것들 대신 사용될 수도 있는 파형들을 나타낸다.
도 10은 이미 언급한 바와 같이, 전기영동 디스플레이의 단일 픽셀의 예시적인 등가 회로를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 구동 방식에서 하나의 색상을 생성하는데 사용되는 파형의, 전면 및 픽셀 전극들의 시간에 따른 변동 및 전기영동 매체를 가로 지르는 결과적인 전압을 도시하는 개략적인 전압 대 시간 도이다.
도 12는 도 11에 도시된 파형의 리셋 페이즈의 전면 및 픽셀 전극들의 시간에 따른 변동을 도시하는 개략적인 전압 대 시간 도이며, 또한 후술되는 DC 밸런스 계산에 사용되는 다양한 파라미터를 보여준다.
도 13은 DC 밸런싱된 구동 파형에 사용되는 다양한 파라미터를 보여주는 또 다른 개략적인 전압 대 시간 도이다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 하나의 광산란 입자 (전형적으로 백색) 및 3개의 감법 원색 색상들을 제공하는 3개의 다른 입자를 포함하는 전기영동 매체와 함께 사용될 수도 있다.
3개의 감법 원색 색상들을 제공하는 3개의 입자는 실질적으로 비-광산란성 ("SNLS") 일 수도 있다. SNLS 입자를 사용하면 색상들을 혼합할 수 있으며 동일 수의 산란 입자로 얻을 수 있는 것보다 더 많은 색상 결과가 제공된다. 전술한 US 2012/0327504는 감법 원색 색상을 갖는 입자들을 사용하지만, 비-백색 입자의 독립적 어드레싱을 위한 2개의 상이한 전압 임계치들을 필요로 한다 (즉, 디스플레이는 3개의 포지티브 및 3개의 네가티브 전압들로 어드레싱된다). 이러한 임계치들은 누화 (cross-talk) 를 피하기 위해 충분히 분리되어야 하며, 이 분리는 일부 색상들에 대해 높은 어드레싱 전압의 사용을 필요하게 만든다. 또한 가장 높은 임계치로 착색 입자를 어드레싱하면 모든 다른 착색 입자도 이동된다.
입자들, 및 이들 다른 입자들은 이후 더 낮은 전압에서 그들의 원하는 위치들로 스위칭되어야 한다. 이러한 단계적 색상 어드레싱 방식은 원하지 않는 색상들의 플래싱 (flashing) 과 긴 천이 시간을 초래한다. 본 발명은 이러한 단계적 파형의 사용을 필요로 하지 않으며, 후술하는 바와 같이 단지 2개의 포지티브 및 2 개의 네가티브 전압들로 모든 색상들에 대한 어드레싱이 달성될 수 있다 (즉, 오직 5개의 상이한 전압, 2 개의 포지티브, 2개의 네가티브 및 제로가 디스플레이에 필요하지만, 소정 실시 형태에서 후술되는 바와 같이, 디스플레이를 어드레싱하기 위해 더 많은 상이한 전압들을 사용하는 것이 바람직할 수도 있다).
이미 언급한 바와 같이, 첨부된 도면들 중 도 1은 흑색, 백색, 3 개의 감법 원색 색상 및 3 개의 가법 원색 색상들을 디스플레이할 때 본 발명의 전기영동 매체에서 다양한 입자들의 위치를 보여주는 개략적인 단면도이다. 도 1에서, 디스플레이의 시인 표면은 (나타낸 바와 같이) 상단에 있는 것으로, 즉 사용자가 이 방향으로부터 디스플레이를 시인하고, 이 방향으로부터 광이 입사하는 것으로 가정된다. 이미 언급한 바와 같이, 바람직한 실시 형태에서, 본 발명의 전기영동 매체에 사용되는 4 개의 입자 중 하나만이 실질적으로 광을 산란시키며, 도 1에서 이 입자는 백색 안료인 것으로 가정된다. 기본적으로, 이 광산란 백색 입자는 백색 반사체를 형성하고 이와 대비를 이루어 백색 입자 위에 있는 임의의 입자들이 (도 1 에 나타낸 바처럼) 시인된다. 디스플레이의 시인 표면에 진입하는 광은 이들 입자를 통과하고, 백색 입자들로부터 반사되고, 다시 이들 입자를 통과하고 디스플레이로부터 나온다. 따라서, 백색 입자 위에 있는 입자는 다양한 색상을 흡수할 수도 있으며 사용자에게 나타나는 색상은 백색 입자 위에 있는 입자들의 조합으로부터 비롯되는 것이다. 백색 입자들의 아래쪽 (사용자의 시점으로부터 뒤쪽) 에 배치된 임의의 입자는 백색 입자들에 의해 가려지며 디스플레이되는 색상에는 영향을 주지 않는다. 제 2 입자, 제 3 입자 및 제 4 입자는 실질적으로 비-광산란성이기 때문에, 서로에 대한 그들의 순서 또는 배열은 중요하지 않지만, 이미 언급된 이유로, 백색 (광산란) 입자에 대한 그들의 순서 또는 배열은 중대하다.
보다 구체적으로 청록색, 심홍색 및 황색 입자들이 백색 입자 아래에 있을 때 (도 1의 상황 [A]), 백색 입자 위에 입자가 없으며 픽셀은 단순히 백색 색상을 디스플레이한다. 단일 입자가 백색 입자보다 위에 있으면, 그 단일 입자의 색상이, 도 1의 상황 [B], [D] 및 [F] 에서 각각 황색, 심홍색 및 청록색이 디스플레이된다. 두 입자가 백색 입자 위에 놓여 있을 때, 디스플레이되는 색상은 이 두 입자의 색상들의 조합이다; 도 1에서, 상황 [C]에서는, 심홍색 및 황색 입자들이 적색 색상을 디스플레이하고, 상황 [E]에서는 청록색 및 심홍색 입자들이 청색 색상을 디스플레이하고, 상황 [G]에서는 황색 및 청록색 입자들이 녹색 색상을 디스플레이한다. 마지막으로, 3개의 모든 착색 입자들이 백색 입자 위에 놓여 있을 때 (도 1 에서의 상황 [H]), 모든 인입 광은 3 개의 감법 원색 착색 입자들에 의해 흡수되고 픽셀은 흑색 색상을 디스플레이한다.
하나의 감법 원색 색상이, 디스플레이가 하나는 백색이고 다른 하나는 착색되는 두 가지 유형의 광산란 입자를 포함하도록, 광을 산란시키는 입자에 의해 렌더링될 수 있는 것이 가능하다. 그러나, 이 경우, 백색 입자 위에 있는 다른 착색 입자에 대한 광산란 착색 입자의 위치가 중요하다. 예를 들어, 색상을 흑색으로 렌더링함에 있어서 (모든 3개의 착색들 입자들이 백색 입자 위에 놓일 때), 산란 착색 입자는 비산란 착색 입자 위에 놓일 수 없다 (그렇지 않으면 이들이 산란 입자 뒤에 부분적으로 또는 완전히 숨겨지고 렌더링되는 색상은, 흑색이 아닌, 산란 착색 입자의 색상이 될 것이다.)
하나보다 많은 유형의 착색 입자가 광을 산란하는 경우 색상을 흑색으로 렌더링하는 것은 쉽지 않다.
도 1은 색상들이 오염되지 않은 (즉, 광산란 백색 입자들이 백색 입자들 뒤에 있는 임의의 입자들을 완전히 가리는) 이상적 상황을 도시한다. 실제로, 백색 입자에 의한 가림은 불완전하여, 이상적으로 완전히 가려지는 입자에 의한 약간의 적은 광 흡수가 있을 수도 있다. 이러한 오염은 통상적으로 렌더링되는 색상의 명도 (lightness) 및 채도 (chroma) 양자 모두를 감소시킨다. 본 발명의 전기영동 매체에서, 이러한 색상 오염은 형성되는 색상들이 연색성 (color rendition) 을 위한 산업 표준에 상응하는 점까지 최소화되어야 한다. 특히 선호되는 표준은 위에서 언급한 8가지 원색 색상들 각각에 대한 L*, a* 및 b* 값들을 지정하는 SNAP (the standard for newspaper advertising production) 이다. (이하 "원색 색상" (primary colors) 은 도 1에 도시된 바와 같이 8가지 색상들, 흑색, 백색, 세가지 감법 원색 및 3가지 가법 원색을 나타내는데 사용된다.)
도 1에 도시된 바와 같이 "층들" 에 복수의 상이한 착색 입자들을 전기영동적으로 배열하는 방법은 종래 기술에 기재되어 있다. 그러한 방법들 중 가장 간단한 방법은 상이한 전기영동 이동도를 갖는 안료들을 "레이싱" (racing) 하는 것을 수반한다; 예를 들어 미국 특허 번호 8,040,594 참조. 그러한 레이스는 대전된 안료의 운동 자체가 전기영동 유체 내에서 국부적으로 경험되는 전기장을 변화시키기 때문에, 처음에 이해될 수도 있는 것보다 더 복잡하다. 예를 들어, 포지티브로 대전된 입자가 캐소드쪽으로 이동하고 네가티브로 대전된 입자가 애노드쪽으로 이동함에 따라, 이들 전하가 두 전극들 사이의 도중에 있는 대전된 입자에 의해 경험되는 전기장을 차단한다. 안료 레이싱이 본 발명의 전기영동에 수반되지만, 도 1에 나타낸 입자들의 배열을 담당하는 유일한 현상은 아니라고 생각된다.
복수의 입자들의 운동을 제어하는데 채용될 수도 있는 제 2 현상은 상이한 안료 유형들 사이의 헤테로 응집 (hetero-aggregation) 이다; 예를 들어 전술한 US 2014/0092465 참조. 이러한 응집은 전하-매개될 수도 있거나 (쿨롬), 또는 예를 들어, 수소 결합 또는 반 데르 발스 (Van der Waals) 상호작용들의 결과로서 일어날 수도 있다. 상호작용의 강도는 안료 입자들의 표면 처리의 선택에 의해 영향받을 수도 있다. 예를들어, 반대로 대전된 입자들의 접근의 가장 가까운 거리가 입체 장벽 (steric barrier) (통상적으로 하나 또는 양자 모두의 입자들의 표면에 그래프트화 또는 흡착되는 중합체) 에 의해 최대화될 때 쿨롬 상호작용들이 약화될 수도 있다. 본 발명에서, 상기 언급된 바와 같이, 이러한 중합체 장벽들은 제 1, 및 제 2 유형들의 입자들에 대해 사용되고, 제 3 및 제 4 유형의 입자들에 대해 사용될 수도 있거나 사용되지 않을 수도 있다.
복수의 입자들의 운동을 제어하기 위해 이용될 수도 있는 제 3 현상은, 전술한 출원 번호 14/277,107에 상세히 설명된 바와 같이, 전압- 또는 전류-의존적 이동도이다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시형태들에 사용되는 4 개의 안료 유형들 (1 내지 4) 의 개략적인 단면 표현들을 도시한다. 코어 안료에 흡착된 중합체 쉘은 어두운 음영으로 나타내는 한편, 코어 안료 자체는 음영이 없는 것으로 도시된다. 코어 안료에 대해 광범위한 형태들이 이용될 수도 있다 : 구형 (spherical), 침형 (acicular) 또는 그렇지 않으면 비등축형, 보다 작은 입자들의 응집체들 (즉, "그레이프 클러스터") (grape cluster), 바인더에 분산된 작은 안료 입자들 또는 염료들을 포함하는 복합 입자들 등이 당해 기술분야에 널리 알려져 있다. 중합체 쉘은 이 기술 분야에 널리 공지된 것과 같은 그래프트화 프로세스들 또는 화학흡착에 의해 제조되는 공유 결합된 중합체일 수도 있거나, 또는 입자 표면 상에 물리흡착될 수도 있다. 예를 들어, 중합체는 불용성 및 가용성 세그먼트들을 포함하는 블록 공중합체 (block copolymer) 일 수도 있다. 중합체 쉘을 코어 안료들에 부착시키는 몇몇 방법들이 아래 실시예들에서 설명된다.
본 발명의 하나의 실시형태에서 제 1 및 제 2 입자 유형들은 바람직하게는 제 3 및 제 4 입자 유형들보다 더 실질적 (more substantial) 중합체 쉘을 갖는다. 광산란성 백색 입자는 (네가티브 또는 포지티브 중 어느 하나로 대전된) 제 1 또는 제 2 유형이다. 후속 논의에서, 백색 입자는 네가티브 전하를 지니는 것으로 (즉, 유형 1 인 것으로) 가정되지만, 당업자들에게는 설명된 일반 원리들이 백색 입자들이 포지티브로 대전되는 입자들의 세트에 적용될 것이라는 것이 명백할 것이다.
본 발명에서, 전하 제어제를 함유하는 현탁 용매에서 유형들 3 및 4 의 입자들의 혼합물들로부터 형성된 응집체를 분리시키는데 필요한 전기장은 2 개의 유형들의 입자의 임의의 다른 조합으로부터 형성된 응집체들을 분리시키는데 필요한 전기장보다 더 크다. 다른 한편으로, 제 1 및 제 2 유형들의 입자 사이에 형성된 응집체들을 분리시키는데 필요한 전기장은 제 1 및 제 4 입자들 또는 제 2 및 제 3 입자들 사이에 형성된 응집체들을 분리시키는데 필요한 전기장보다 더 작다 (그리고 물론 제 3 및 제 4 입자들을 분리시키는데 필요한 전기장보다 더 작다).
도 2 에서, 입자들을 포함하는 코어 안료들은 대략 동일한 사이즈를 갖는 것으로 도시되고, 각각의 입자의 제타 전위 (zeta potential) 는, 도시되지 않았지만, 대략 동일한 것으로 가정된다. 각각의 코어 안료를 둘러싸는 중합체 쉘의 두께는 다르다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 이 중합체 쉘은 유형들 3 및 4 의 입자들에 대한 것보다 유형들 1 및 2 의 입자들에 대해 더 두껍다 - 그리고 이것은 사실 본 발명의 소정 실시형태들에 대해 바람직한 상황이다.
중합체 쉘의 두께가 반대로 대전된 입자들의 응집체들을 분리시키는데 필요한 전기장에 어떻게 영향을 미치는지를 이해하기 위해, 입자 쌍들 사이의 힘 밸런스를 고려하는 것이 도움이 될 수도 있다. 실제로, 응집체들은 많은 수의 입자들로 구성될 수도 있고, 단순한 쌍별 상호작용 (pairwise interaction) 들에 대한 경우보다 상황이 훨씬 더 복잡할 것이다. 그럼에도 불구하고, 입자 쌍 분석은 본 발명의 이해를 위한 어느 정도의 안내를 제공한다.
전기장에서 한 쌍의 입자들 중 하나에 작용하는 힘은 다음에 의해 주어진다:
Figure 112018098623450-pct00001
여기서 FApp 는 인가된 전기장에 의해 입자에 가해진 힘이고, FC 는 반대 전하의 제 2 입자에 의해 입자에 가해진 쿨롬 힘이고, FVW 는 제 2 입자에 의해 하나의 입자에 가해진 인력의 반 데르 발스 힘이며, FD 는 현탁 용매 내의 안정화 중합체의 (옵션적인) 포함의 결과로서 입자 쌍에 감손 응집 (depletion flocculation) 에 의해 가해진 인력이다.
인가된 전기장에 의해 입자에 가해진 힘 FApp 는 다음에 의해 주어진다:
Figure 112018098623450-pct00002
여기서 q 는 (대략, Huckel 극한 (limit) 에서) 식 (2) 에서 나타내는 바와 같이 제타 전위
Figure 112018098623450-pct00003
에 관한 입자의 전하이고, 여기서 a 는 코어 안료 반경이고, s 는 용매-팽윤된 중합체 쉘의 두께이며, 다른 기호들은 당해 기술분야에 공지된 그들의 통상의 의미를 갖는다.
쿨롬 상호작용들의 결과로서 하나의 입자에 대해, 다른 입자에 의해 가해진 힘의 크기는 입자들 1 및 2 에 대해 대략 다음에 의해 주어진다:
Figure 112018098623450-pct00004
.
각각의 입자에 인가되는 FApp 힘들은 입자들을 분리시키는 역할을 하는 반면, 다른 3 개의 힘들은 입자들 사이의 인력이라는 것에 유의한다. 하나의 입자에 작용하는 FApp 힘이 뉴턴의 제 3 법칙에 따라 다른 입자에 작용하는 것보다 더 높은 경우 (이는 하나의 입자 상의 전하가 다른 입자 상의 전하보다 더 높기 때문임), 쌍을 분리시키기 위해 작용하는 힘은 2 개의 FApp 힘들 중 더 약한 것에 의해 주어진다.
(2) 와 (3) 으로부터, 끌어당기는 쿨롬 항과 분리시키는 쿨롱 항 사이의 차이의 크기는 다음에 의해 주어지는 것을 알 수 있다:
Figure 112018098623450-pct00005
입자들이 동일한 반경 및 제타 전위인 경우, (a+s) 를 더 작게 하거나 또는
Figure 112018098623450-pct00006
를 더 크게 하면 입자들을 분리시키기가 더 어려워질 것이다. 따라서, 본 발명의 하나의 실시형태에서, 유형들 1 및 2 의 입자들이크고, 비교적 낮은 제타 전위를 갖는 반면, 입자들 3 및 4 는 작고, 비교적 큰 제타 전위를 갖는 것이 바람직하다.
그러나, 중합체 쉘의 두께가 증가하는 경우 입자들 사이의 반 데르 발스 힘들이 또한 실질적으로 변화할 수도 있다. 입자들 상의 중합체 쉘은 용매에 의해 팽윤되고 반 데르 발스 힘들을 통해 상호작용하는 코어 안료들의 표면들을 더 멀리 이동시킨다. 반경들 (a1, a2) 을 갖는 구형 코어 안료들이 이들 사이의 거리 (s1+s2)보다 훨씬 더 큰 경우,
Figure 112018098623450-pct00007
식중 A 는 Hamaker 상수이다. 코어 안료들 사이의 거리가 증가함에 따라 수식이 더복잡해지지만, 그 효과는 동일하게 유지된다: s1 또는 s2 를 증가시키면 입자들 사이의 인력의 반 데르 발스 상호작용을 감소시키는 것에 현저한 영향을 미친다.
이러한 배경으로 도 2 에 나타낸 입자 유형들을 뒷받침하는 근거를 이해하는 것이 가능해진다. 유형들 1 및 2 의 입자들은 용매에 의해 팽윤되는 실질적 중합체 쉘들을 가져서, 코어 안료들을 더 멀리 이동시키고 이들 사이의 반 데르 발스 상호작용들을, 더 작은 또는 전혀 중합체 쉘들을 갖지 않는 유형들 3 및 4 의 입자들에 대해 가능한 것보다 더 많이, 감소시킨다. 입자들이 제타 전위의 크기 및 크기가 대략 동일한 경우라도, 본 발명에 따르면, 위에 설명된 요건들과 일치하도록 쌍별 응집체들 사이의 상호작용들의 강도들을 배열하는 것이 가능할 것이다.
도 2의 디스플레이에 사용하기에 바람직한 입자들의 더 상세한 내용에 대해, 독자는 전술된 출원 번호 14/849,658 호를 참조한다.
도 3 은 본 발명의 입자 유형들의 쌍별 응집체들을 분리시키는데 필요한 전기장들의 강도들을 개략적인 형태로 도시한다. 유형들 3 및 4 의 입자들 사이의 상호작용은 유형들 2 및 3 의 입자들 사이의 상호작용보다 더 강하다. 유형들 2 및 3 의 입자들 사이의 상호작용은 유형들 1 및 4 의 입자들 사이의 상호작용과 대략 동일하고 유형들 1 및 2 의 입자들 사이의 상호작용보다 더 강하다. 동일한 부호의 전하의 입자들의 쌍들 사이의 모든 상호작용들은 유형들 1 및 2 의 입자들 사이의 상호작용만큼 약하거나 또는 그보다 더 약하다.
도 4 는, 도 1 을 참조하여 일반적으로 논의되었던 바와 같이, 이들 상호작용들이 어떻게 모든 원색 색상들 (감법, 가법, 흑색 및 백색) 을 만들기 위해 이용될 수도 있는지를 도시한다.
낮은 전기장으로 어드레싱되었을 때 (도 4(A)), 입자들 3 및 4 는 응집되고 분리되지 않는다. 입자들 1 및 2 은 전기장에서 자유롭게 이동한다. 입자 1 이 백색 입자인 경우, 좌측으로부터 시인하여 보여지는 색상은 백색이고, 우측으로부터 시인하여 보여지는 색상은 흑색이다. 전기장의 극성을 거꾸로 하면 흑색 상태와 백색 상태 사이를 스위칭한다. 그러나, 흑색 상태와 백색 상태 사이의 과도적인 색상들이 착색된다. 입자들 3 및 4 의 응집체는 입자들 1 및 2 에 비해 전기장에서 매우 느리게 이동할 것이다. 입자들 3 및 4 의 응집체가 인식할 수 있을 정도로 이동하지 않으면서 입자 2 가 입자 1 을 지나서 (좌측으로) 이동한 상태들이 발견될 수도 있다. 이 경우, 좌측으로부터 시인하여 입자 2 가 보여지게 될 것인 반면, 우측으로부터 시인하여 입자들 3 및 4 의 응집체가 보여지게 될 것이다. 하기 실시예들에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 소정 실시형태들에서, 입자들 3 및 4 의 응집체는 약하게 포지티브로 대전되고, 따라서 이러한 천이의 시작시, 입자 2 의 부근에 배치된다.
높은 전기장으로 어드레싱되었을 때 (도 4(B)), 입자들 3 및 4 은 분리된다. 좌측으로부터 시인될 때 입자들 1 및 3 (이들 각각은 네가티브 전하를 가짐) 중 어느 것이 가시적인지는 파형에 의존할 것이다 (하기 참조). 나타낸 바와 같이, 입자 3 은 좌측으로부터 가시적이고 입자들 2 및 4 의 조합은 우측으로부터 가시적이다.
도 4(B) 에 도시된 상태로부터 시작하여, 반대 극성의 저 전압은 포지티브로 대전된 입자들을 좌측으로 이동시킬 것이고 네가티브로 대전된 입자들을 우측으로 이동시킬 것이다. 그러나, 포지티브로 대전된 입자 4 는 네가티브로 대전된 입자 1 과 만날 것이고, 네가티브로 대전된 입자 3 은 포지티브로 대전된 입자 2 와 만날 것이다. 그 결과는 좌측으로부터 시인하여 입자들 2 및 3 의 조합이 보여질 것이고 우측으로부터 시인하여 입자 4 가 보여질 것이다.
상술된 바와 같이, 바람직하게는 입자 1 은 백색이고, 입자 2 는 청록색이고, 입자 3 은 황색이며 입자 4 는 심홍색이다.
백색 입자에 사용되는 코어 안료는 통상적으로 전기영동 디스플레이들의 기술 분야에서 널리 알려져 있는 바와 같이 높은 굴절률의 금속 산화물이다. 백색 안료들의 예들은 하기 실시예들에서 설명된다.
상술된 바와 같이, 유형들 2 내지 4 의 입자들을 만드는데 사용되는 코어 안료들은 3 개의 감법 원색 색상들 : 청록색, 심홍색 및 황색을 제공한다.
디스플레이 디바이스는 종래 기술에 공지된 여러 방법들로 본 발명의 전기영동 유체를 사용하여 구성될 수도 있다. 전기영동 유체는 마이크로캡슐들에 캡슐화되거나 또는 마이크로셀 구조물들 내에 포함되고 이들은 그 후 중합체 층으로 밀봉될 수도 있다. 마이크로캡슐 또는 마이크로셀 층들은 전기 전도성 재료의 투명 코팅을 지니는 플라스틱 기판 또는 필름 상에 코팅 또는 엠보싱될 수도 있다. 이 어셈블리는 전기 전도성 접착제를 사용하여 픽셀 전극들을 지니는 백플레인에 라미네이트될 수도 있다.
이제, 도 1 에 도시된 입자 배열들의 각각을 달성하는데 사용되는 파형들의 제 1 실시형태가 도 5 내지 도 7 을 참조하여 설명될 것이다. 이하, 이 구동 방법은 본 발명의 "제 1 구동 방식 (drive scheme)" 이라고 지칭될 것이다. 이 논의에서, 제 1 입자들은 백색이며 네가티브로 대전되고, 제 2 입자들은 청록색이며 포지티브로 대전되고, 제 3 입자들은 황색이고 네가티브로 대전되며, 제 4 입자들은 심홍색이며 포지티브로 대전되는 것으로 가정된다. 당업자들은 제 1 및 제 2 입자들 중 하나가 백색인 것으로 제공될 수 있으므로, 입자 색상들의 이들 배정들이 변화되는 경우 색상 천이들이 어떻게 변화할 것인지를 이해할 것이다. 유사하게, 모든 입자들 상의 전하들의 극성들은 반전될 수 있고, 전기영동 매체는 매체를 구동하는데 사용된 파형들 (다음 단락 참조) 의 극성이 유사하게 반전된다면 여전히 동일한 양식으로 기능할 것이다.
후속 논의에서, 본 발명의 디스플레이의 백플레인의 픽셀 전극에 인가된 파형 (전압 대 시간 곡선) 이 설명되고 플롯되는 한편, 전면 전극은 접지된 것으로 (즉, 제로 전위인 것으로) 가정된다. 전기영동 매체에 의해 경험되는 전기장은 물론, 백플레인과 전면 전극 사이의 전위차 및 이들을 분리하는 거리에 의해 결정된다. 디스플레이는 통상적으로 그의 전면 전극을 통해 시인되어, 전면 전극에 인접한 입자들이 픽셀에 의해 디스플레이되는 색상을 제어하고, 때때로 백플레인에 대한 전면 전극의 전위가 고려되는 경우 수반되는 광학적 천이들을 이해하는 것이 더 용이한 경우; 이것은 단순히 아래에 논의되는 파형들을 반전시킴으로써 행해질 수 있다.
이들 파형들은, 디스플레이의 각각의 픽셀이, 도 5 내지 도 7 에서 30V, 15V, 0, -15V 및 -30V 로서 예시되는,+Vhigh, +Vlow, 0, -Vlow 및 -Vhigh 로 지정된 5 개의 상이한 어드레싱 전압들에서 구동될 수 있는 것을 요구한다. 실제로, 더 많은 수의 어드레싱 전압들을 사용하는 것이 바람직할 수도 있다. 3 개의 전압들만이 이용가능한 경우 (즉, +Vhigh, 0, 및 -Vhigh), 보다 낮은 전압 (즉, Vhigh/n, 여기서 n 은 양의 정수 > 1 임) 에서의 어드레싱과 동일한 결과를, 전압 Vhigh 의 펄스들로 그러나 1/n 의 듀티 사이클로 어드레싱함으로써, 달성하는 것이 가능할 수도 있다.
본 발명에서 사용되는 파형들은 3 개의 페이즈 (phase) 들: 픽셀에 인가된 이전 파형들로 인한 DC 임밸런스가 보정되거나, 또는 후속 색상 렌더링 천이에서 초래될 DC 임밸런싱이 (당해 기술분야에 공지된 바와 같이) 보정되는 DC-밸런싱 페이즈, 픽셀의 이전 광학 상태에 관계없이 적어도 대략 동일한 시작 구성으로 픽셀이 리턴되는 "리셋" 페이즈, 및 후술되는 것과 같은 "색상 렌더링" 페이즈를 포함할 수도 있다. DC-밸런싱 및 리셋 페이즈들은 임의적이고, 특정 응용의 요구들에 따라 생략될 수도 있다. "리셋" 페이즈는, 채용될 경우, 후속 색상들이 재현가능하게 획득될 수도 있는 상태로 디스플레이를 리턴한다면, 후술되는 심홍색 색상 렌더링 파형과 동일할 수도 있거나, 또는 최대의 가능한 포지티브 및 네가티브 전압들을 연속적으로 구동하는 것을 수반할 수도 있거나, 또는 일부 다른 펄스 패턴일 수도 있다.
도 5a 및 도 5b 는, 이상적인 형태로, 본 발명의 디스플레이들에서 흑색 및 백색 상태들을 생성하는데 사용되는 파형들의 통상적인 색상 렌더링 페이즈들을 도시한다. 도 5a 및 도 5b 에서의 그래프들은 디스플레이의 백플레인 (픽셀) 전극들에 인가되는 전압을 도시하는 한편, 상단 플레인 상의 투명한 공통 전극은 접지된다. x 축은 임의 단위들로 측정된 시간을 나타내는 한편, y 축은 볼트 단위의 인가 전압이다. 디스플레이를 흑색 (도 5a) 또는 백색 (도 5b) 상태들로 구동하는 것은, 바람직하게는 전압 Vlow 에서 포지티브 또는 네가티브 임펄스들 각각의 시퀀스에 의해 초래되는데, 위에서 언급된 바와 같이, Vlow 에 대응하는 장들 (또는 전류들) 에서 심홍색 및 황색 안료들이 함께 응집되기 때문이다. 따라서, 백색 및 청록색 안료들은 이동하는 반면, 심홍색 및 황색 안료들은 정지 상태로 남아있고 (또는 훨씬 더 낮은 속도로 이동하고) 디스플레이는 백색 상태와 (종종 당해 기술분야에서 "복합 흑색" (composite black) 이라고 지칭되는) 청록색, 심홍색 및 황색 안료들에 의한 흡수에 대응하는 상태 사이에서 스위칭한다. 흑색 및 백색으로 구동하기 위한 펄스들의 길이는 약 10 내지 1000 밀리초에서 달라질수도 있고, 펄스들은 10 내지 1000 밀리초의 범위에서의 길이들의 (제로 인가 볼트에서) 휴지 (rest) 에 의해 분리될 수도 있다. 도 5 가 흑색 및 백색을 생성하기 위한 포지티브 및 네가티브 전압들의 펄스들을 각각 도시하고, 이들 펄스들이 제로 전압이 공급되는 "휴지" 에 의해 분리되지만, 이들 "휴지" 기간들은 구동 펄스들에 대한 반대 극성의, 그러나, 더 낮은 임펄스를 갖는 (즉, 더 짧은 지속기간 또는 주요 구동 펄스들보다 더 낮은 인가 전압을 갖는, 또는 이들 양자 모두를 갖는) 펄스들을 포함하는 것이 때때로 바람직하다.
도 6a 내지 도 6d 는 심홍색 및 청색 (도 6a 및 도 6b) 및 황색 및 녹색 (도 6c 및 도 6d) 색상들을 생성하는데 사용되는 파형들의 전형적인 색상 렌더링 페이즈들을 도시한다. 도 6a 에서, 파형은 포지티브와 네가티브 임펄스들 사이에서 진동하지만, 포지티브 임펄스의 길이 (tp) 는 네가티브 임펄스의 길이 (tn) 보다 더 짧은 반면, 포지티브 임펄스에서 인가되는 전압 (Vp) 은 네가티브 임펄스의 전압 (Vn) 보다 더 크다. 다음일 때:
Figure 112018098623450-pct00008
파형은 전체적으로 "DC-밸런싱" 된다. 포지티브 및 네가티브 임펄스들의 하나의 사이클의 주기는 약 30 내지 1000 밀리초의 범위에 있을 수도 있다.
포지티브 임펄스의 종료시에, 디스플레이는 청색 상태에 있는 반면, 네가티브 임펄스의 종료시에 디스플레이는 심홍색 상태에 있다. 이것은 청록색 안료의 운동에 대응하는 광학 밀도의 변화가 (백색 안료에 대해) 심홍색 또는 황색 안료들의 운동에 대응하는 변화보다 더 크다는 것과 부합한다. 위에서 제시된 가설들에 따르면, 이것은 심홍색 안료와 백색 안료 사이의 상호작용이 청록색 안료와 백색 안료 사이의 상호작용보다 더 강한 경우에 예상될 것이다. 황색 및 백색 안료들 (양자 모두가 네가티브로 대전됨) 의 상대 이동도는 청록색 및 백색 안료들 (반대로 대전됨) 의 상대 이동도보다 훨씬 더 낮다. 따라서, 심홍색 또는 청색을 생성하기 위한 바람직한 파형에서, Vptp 다음에 Vntn 이 후속하는 적어도 하나의 사이클을 포함하는 임펄스들의 시퀀스가 바람직하고, 여기서 Vp > Vn 이고 tp < tn 이다. 청색 색상이 요구될 때, 시퀀스는 Vp 에서 종료되는 반면, 심홍색 색상이 요구될 때, 시퀀스는 Vn 에서 종료된다.
도 6b 는 단지 3 개의 전압 레벨들만을 사용하여 심홍색 및 청색 상태들을 생성하기 위한 대안적인 파형을 도시한다. 이 대안적인 파형에서, Vptp 다음에 Vntn 이 후속하는 적어도 하나의 사이클이 바람직하고, 여기서 Vp = Vn = Vhigh 이고 tn < tp이다. 이 시퀀스는 DC-밸런싱될 수 없다. 청색 색상이 요구될 때, 시퀀스는 Vp 에서 종료되는 반면, 심홍색 색상이 요구될 때, 시퀀스는 Vn 에서 종료된다.
도 6c 및 도 6d 에 도시된 파형들은 도 6a 및 도 6b 에 각각 도시된 파형들의 역들이고, 대응하는 보색들 황색 및 녹색을 생성한다. 도 6c 에 도시된 바처럼, 황색 또는 녹색을 생성하기 위한 하나의 바람직한 파형에서, Vptp 다음에 Vntn 이 후속하는 적어도 하나의 사이클을 포함하는 임펄스들의 시퀀스가 사용되고, 여기서 Vp < Vn 이고 tp > tn 이다. 녹색 색상이 요구될 때, 시퀀스는 Vp 에서 종료되는 반면, 황색 색상이 요구될 때, 시퀀스는 Vn 에서 종료된다.
단지 3 개의 전압 레벨들만을 사용하여 황색 또는 녹색을 생성하기 위한 다른 바람직한 파형이 도 6d 에 도시된다. 이 경우에서, Vptp 다음에 Vntn 이 후속하는 적어도 하나의 사이클이 사용되고, 여기서 Vp = Vn = Vhigh 이고 tn < tp이다. 이 시퀀스는 DC-밸런싱될 수 없다. 녹색 색상이 요구될 때, 시퀀스는 Vp 에서 종료되는 반면, 황색 색상이 요구될 때, 시퀀스는 Vn 에서 종료된다.
도 7a 및 도 7b 는 본 발명의 디스플레이 상에 적색 및 청록색 색상들을 렌더링하는데 사용되는 파형들의 색상 렌더링 페이즈들을 도시한다. 이들 파형들은 또한 포지티브와 네가티브 임펄스들 사이에서 진동하지만, 이들은 포지티브 및 네가티브 임펄스들의 하나의 사이클의 주기가 통상적으로 더 길고 사용되는 어드레싱 전압들이 (반드시 그러한 것은 아니지만) 더 낮을 수도 있다는 점에서 도 6a 내지 도 6d 의 파형들과는 상이하다. 도 7a 의 적색 파형은, (도 5a 에 도시된 파형과 유사한) 흑색을 생성하는 펄스 (+Vlow) 다음에 반대 극성의 더 짧은 펄스 (-Vlow) 로 이루어지고, 이것은 청록색 입자들을 제거하고 흑색을, 청록색에 대한 보색인, 적색으로 변화시킨다. 청록색 파형은 적색 파형의 역으로서, 백색을 생성하는 섹션 (-Vlow) 다음에 짧은 펄스 (Vlow) 가 뒤따르고, 이것은 시인 표면에 인접한 청록색 입자들을 이동시킨다. 도 6a 내지 도 6d 에 도시된 파형들과 동일하게, 청록색은 심홍색 또는 황색 중 어느 하나의 안료들보다 백색에 대해 더 빠르게 이동한다. 그러나, 도 6 의 파형들과는 대조적으로, 도 7 파형들에서의 황색 안료는 심홍색 입자들과 동일한 백색 입자 측에 남는다.
도 5 내지 도 7 을 참조하여 위에서 설명된 파형들은 5 레벨 구동 방식, 즉, 임의의 주어진 시간에 픽셀 전극이 공통 전면 전극에 대해 2 개의 상이한 포지티브 전압들, 2 개의 상이한 네가티브 전압들, 또는 제로 볼트 중 어느 하나에 있을 수도 있는 구동 방식을 이용한다. 도 5 내지 도 7 에 도시된 특정 파형들에서, 5 개의 레벨들은 0, ± 15V 및 ± 30V 이다. 그러나, 적어도 일부 경우들에서는, 7 개의 상이한 전압들 : 3 개의포지티브, 3 개의 네가티브, 및 제로를 이용하는 7 레벨 구동 방식을 이용하는 것이 유리하다는 것을 알아내었다. 이 7 레벨 구동 방식은 이하 본 발명의 "제 2 구동 방식" 이라고 지칭될 수도 있다. 디스플레이를 어드레싱하는데 사용되는 전압들의 수의 선정은 디스플레이를 구동하는데 사용되는 전자기기의 제한을 고려해야 한다. 일반적으로, 더 많은 수의 구동 전압들이 상이한 색상들을 어드레싱함에 있어서 더 큰 유연성을 제공할 것이지만, 이 더 많은 수의 구동 전압들을 종래의 디바이스 디스플레이 구동기들에 제공하는데 필요한 배열을 복잡하게 만든다. 본 발명자들은 7 개의 상이한 전압들의 사용이 색역과 디스플레이 아키텍처의 복잡성 사이에서 양호한 타협을 제공한다는 것을 알아내었다.
(도 1 에 도시된 것과 같은) 본 발명의 디스플레이에 적용되는 이러한 제 2 구동 방식을 이용하여 8 개의 원색 색상들 (백색, 흑색, 청록색, 심홍색, 황색, 적색, 녹색 및 청색) 의 생성에 이용되는 일반 원리들이 이제 설명될 것이다. 도 5 내지 도 7 에서와 같이, 제 1 안료는 백색, 제 2 안료는 청록색, 제 3 안료는 황색 그리고 제 4 안료는 심홍색인 것으로 가정될 것이다. 안료 색상들의 배정이 변화되는 경우 디스플레이에 의해 나타나는 색상들이 변화될 것이라는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
픽셀 전극들에 인가된 가장 큰 포지티브 및 네가티브 전압들 (도 8 에서 ± Vmax 로 지정됨) 은 제 2 및 제 4 입자들의 혼합물 (청색 색상을 생성하기 위한 청록색 및 심홍색 - 우측으로부터 시인되는 도 4(B) 및 도 1 의 [E] 참조), 또는 제 3 입자 단독 (황색-좌측으로부터 시인 도 4(B) 및 도 1 의 [B] 참조 - 백색 안료는 광을 산란시키고 착색 안료들 사이에 놓여 있다) 에 의해 형성된 색상을 각각 생성한다. 이들 청색 및 황색 색상들은 반드시 디스플레이에 의해 달성가능한 최상의 청색 및 황색일 필요는 없다. 픽셀 전극들에 인가된 중간 레벨의 포지티브 및 네가티브 전압들 (도 8 에서 ± Vmid 로 지정됨) 은 각각 흑색 및 백색인 색상들을 생성한다 (그러나 반드시 디스플레이에 의해 달성가능한 최상의 흑색 및 백색 색상들일 필요는 없다 - 도 4(A) 참조).
이들 청색, 황색, 흑색 또는 백색 광학 상태들로부터, 다른 4 개의 원색 색상들이 제 1 입자들 (이 경우에는 백색 입자들) 에 대해 제 2 입자들 (이 경우에는 청록색 입자들) 만을 이동시킴으로써 획득될 수도 있는데, 이는 가장 낮은 인가 전압들 (도 8 에서 ± Vmin 으로 지정됨) 을 사용하여 달성된다. 따라서, (픽셀 전극들에 -Vmin 을 인가함으로써) 청록색을 청색으로부터 이동시키는 것은 심홍색을 생성하고 (청색 및 심홍색 각각에 대해 도 1 의 [E] 및 도 1 의 [D] 참조); (픽셀 전극들에 +Vmin 을 인가함으로써) 청록색을 황색으로 이동시키는 것은 녹색을 제공하고 (황색 및 녹색 각각에 대해 도 1 의 [B] 및 도 1 의 [G] 참조); (픽셀 전극들에 -Vmin 을 인가함으로써) 청록색을 흑색으로부터 이동시키는 것은 적색을 제공하며 (흑색 및 적색 각각에 대해 도 1 의 [H] 및 도 1 의 [C] 참조), (픽셀 전극들에 +Vmin 을 인가함으로써) 청록색을 백색으로 이동시키는 것은 청록색을 제공한다 (백색 및 청록색 각각에 대해 도 1 의 [A] 및 도 1 의 [F] 참조).
이들 일반 원리들은 본 발명의 디스플레이들에서 특정 색상들을 생성하기 위한 파형들의 구성에 유용하지만, 실제로는 전술된 이상적인 거동이 관찰되지 않을 수도 있고, 기본 방식에 대한 수정들이 바람직하게 채용된다.
전술된 기본 원리들의 수정들을 구체화하는 일반 파형이 도 8 에 나타나 있는데, 여기서 가로좌표는 시간을 (임의 단위들로) 나타내고, 세로좌표는 픽셀 전극과 공통 전면 전극 사이의 전압차를 나타낸다. 도 8 에 나타낸 구동 방식에서 사용된 3 개의 구동 전압들의 크기들은 약 +3V 와 +30V 사이에 있을 수도 있고, 3 개의 네가티브 전압들의 크기들은 약 -3V 와 -30V 사이에 있을 수도 있다. 하나의 경험적으로 바람직한 실시형태에서, 가장 높은 포지티브 전압 +Vmax 는 +24V 이고, 중간의 포지티브 전압 +Vmid 는 12V 이며, 가장 낮은 포지티브 전압 +Vmin 은 5V 이다. 유사한 방식으로, 네가티브 전압 -Vmax, -Vmid 및 -Vmin 은; 바람직한 실시형태에서 -24V, -12V 및 -9V 이다. 3 개의 전압 레벨들 중 어느 것에 대해 전압들의 크기들이 |+V| =|-V| 일 필요는 없지만, 일부 경우들에서는 그러한 것이 바람직할 수도 있다.
도 8 에 나타낸 일반 파형에는 4 개의 구별되는 페이즈들이 존재한다. 제 1 페이즈 (도 8 의 "A") 에서는, 디스플레이 상에서 렌더링된 이전 이미지를 소거하는 (즉, 디스플레이를 "리셋" 하는) 역할을 하는 +Vmax 및 -Vmax 에서의 펄스들 (여기서 "펄스" 는 모노폴 구형파, 즉, 미리 결정된 시간 동안 일정 전압의 인가를 의미한다) 이 공급된다. 이들 펄스들의 길이들 (t1 및 t3) 및 휴지 (즉, 이들 사이의 제로 전압의 기간들) 의 길이들 (t2 및 t4) 은 전체 파형 (즉, 도 8 에 나타낸 것과 같은 전체 파형에 걸친 시간에 대한 전압의 적분) 이 DC 밸런싱되도록 (즉, 적분이 실질적으로 제로가 되도록) 선정될 수도 있다. DC 밸런스는 페이즈 A 에서 펄스 및 휴지의 길이들을, 이 페이즈에서 공급된 순 임펄스 (net impulse) 가, 페이즈들 B 및 C 의 조합에서 공급된 순 임펄스와 부호가 반대이고 크기가 동일하도록, 조절함으로써 달성될 수 있고 그 페이즈들 동안, 후술되는 바와 같이, 디스플레이가 특정의 원하는 색상으로 스위칭된다.
도 8 에 도시된 파형은 순전히 일반 파형의 구조의 예시의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 어떤 식으로든 제한하려고 의도된 것이 아니다. 따라서, 도 8 에서, 네가티브 펄스가 페이즈 A 에서 포지티브 펄스에선행하게 나타나 있지만, 이것은 본 발명의 요건은 아니다. 또한, 페이즈 A 에서 단일 네가티브 및 단일 포지티브 펄스만이 존재한다는 것도 요건이 아니다.
전술된 바와 같이, 일반 파형은 본질적으로 DC 밸런싱되고, 이것은 본 발명의 소정 실시형태들에서 바람직할 수도 있다. 대안적으로, 페이즈 A 에서의 펄스들은, 종래 기술의 소정의 흑색 및 백색 디스플레이들에 제공된 것과 유사한 양식으로, 단일 천이보다는 일련의 색상 천이들에 대해 DC 밸런스를 제공할 수도 있다; 예를 들어, 미국 특허 번호 7,453,445 및 이 특허의 컬럼 1 에서 지칭된 앞선 출원들 참조.
파형의 제 2 페이즈 (도 8 의 페이즈 B) 에서는 최대 및 중간 전압 진폭들을 이용하는 펄스들이 공급된다. 이 페이즈에서, 백색, 흑색, 심홍색, 적색 및 황색 색상들은 바람직하게는 도 5 내지 도 7 을 참조하여 이전에 설명된 양식으로 렌더링된다. 더 일반적으로는, 파형의 이 페이즈에서 유형 1 의 입자들 (백색 입자들이 네가티브로 대전된 것으로 가정함), 유형들 2, 3 및 4 의 입자들의 조합 (흑색), 유형 4 의 입자들 (심홍색), 유형들 3 및 4 의 입자들의 조합 (적색) 및 유형 3 의 입자들 (황색) 에 대응하는 색상들이 형성된다.
상술된 바와 같이 (도 5b 및 관련된 설명 참조), 백색은 -Vmid 에서 펄스 또는 복수의 펄스들에 의해 렌더링될 수도 있다. 그러나, 일부 경우들에서, 이러한 방법으로 생성된 백색 색상은 황색 안료에 의해 오염되어 담황색으로 보일 수도 있다. 이러한 색상 오염을 보정하기 위해, 포지티브 극성의 일부 펄스들을 도입할 필요가 있을 수도 있다. 따라서, 예를 들어, 길이 T1 및 진폭 +Vmax 또는 +Vmid 를 갖는 펄스 다음에 길이 T2 및 진폭 -Vmid 를 갖는 펄스를 포함하는 펄스들의 시퀀스의 인스턴스들의 반복 또는 단일 인스턴스에 의해 백색이 획득될 수도 있고, 여기서 T2 > T1 이다. 최종 펄스는 네가티브 펄스이어야 한다. 도 8 에는, 시간 t5 에 대한 +Vmax 다음에 시간 t6 에 대한 -Vmid 가 후속하는 시퀀스의 4 회 반복들이 도시된다. 이러한 펄스들의 시퀀스 동안, 디스플레이의 외관은 심홍색 색상 (그러나 통상적으로는 이상적인 심홍색 색상이 아님) 와 백색 사이에서 진동한다 (즉, 백색 색상은 최종 백색 상태보다 더 낮은 L* 과 더 높은 a* 의 상태에 의해 선행될 것이다). 이것은 심홍색과 청색 사이의 진동이 관찰되었던 도 6a 에 도시된 펄스 시퀀스와 유사하다. 여기서의 차이점은 펄스 시퀀스의 순 임펄스가 도 6a 에 도시된 펄스 시퀀스보다 더 네가티브하고, 그에 따라 진동이 네가티브로 대전된 백색 안료를 향해 바이어스된다는 점이다.
전술된 바와 같이 (도 5a 및 관련된 설명 참조), +Vmid 에서 펄스 또는 복수의 펄스들 (제로 전압의 주기들에 의해 분리됨) 에 의한 렌더링에 의해 흑색이 획득될 수도 있다.
전술된 바와 같이 (도 6a 및 도 6b 그리고 관련된 설명 참조), 길이 T3 및 진폭 +Vmax 또는 +Vmid 를 갖는 펄스 다음에 길이 T4 및 진폭 -Vmid 를 갖는 펄스를 포함하는 펄스들의 시퀀스의 인스턴스들의 반복, 또는 단일 인스턴스에 의해 심홍색이 획득될 수도 있고, 여기서 T4 > T3 이다. 심홍색을 생성하기 위해, 파형의 이 페이즈에서의 순 임펄스는 백색을 생성하는데 사용되는 순 임펄스보다 더 포지티브해야 한다. 심홍색을 생성하는데 사용되는 펄스들의 시퀀스 동안, 디스플레이는 본질적으로 청색과 심홍색인 상태들 사이에서 진동할 것이다. 심홍색 색상은 최종 심홍색 상태보다 더 네가티브한 a* 와 더 낮은 L* 의 상태에 의해 선행될 것이다.
전술된 바와 같이 (도 7a 및 관련된 설명 참조), 길이 T5 및 진폭 +Vmax 또는 +Vmid 를 갖는 펄스 다음에, 길이 T6 및 진폭 -Vmax 또는 -Vmid 를 갖는 펄스를 포함하는 펄스들의 시퀀스의 인스턴스들의 반복 또는 단일 인스턴스에 의해 적색이 획득될 수도 있다. 적색을 생성하기 위해, 순 임펄스는 백색 또는 황색을 생성하는데 사용되는 순 임펄스보다 더 포지티브해야 한다. 바람직하게는, 적색을 생성하기 위해, 사용된 포지티브 및 네가티브 전압들은 실질적으로 동일한 크기 (양자 모두 Vmax 이거나 또는 양자 모두 Vmid 임) 이고, 포지티브 펄스의 길이는 네가티브 펄스의 길이보다 더 길며, 최종 펄스는 네가티브 펄스이다. 적색을 생성하는데 사용되는 펄스들의 시퀀스 동안, 디스플레이는 본질적으로 흑색과 적색인 상태들 사이에서 진동할 것이다. 적색 색상은 최종 적색 상태보다 더 낮은 L*, 더 낮은 a*, 및 더 낮은 b* 의 상태에 의해 선행될 것이다.
황색 (도 6c 및 도 6d 그리고 관련된 설명 참조) 이, 길이 T7 및 진폭 +Vmax 또는 +Vmid 를 갖는 펄스 다음에, 길이 T8 및 진폭 -Vmax 를 갖는 펄스를 포함하는 펄스들의 시퀀스의 인스턴스들의 반복 또는 단일 인스턴스에 의해 획득될 수도 있다. 최종 펄스는 네가티브 펄스이어야 한다. 대안적으로, 상술된 바와 같이, 황색 색상은 -Vmax 에서 단일 펄스 또는 복수의 펄스들에 의해 획득될 수도 있다.
파형의 제 3 페이즈 (도 8 의 페이즈 C) 에서는 중간 및 최소 전압 진폭들을 이용하는 펄스들이 공급된다. 파형의 이 페이즈에서는 파형의 제 2 페이즈에서의 백색을 향한 구동 후에 청색 및 청록색 색상들이 생성되고, 파형의 제 2 페이즈에서의 황색을 향한 구동 후에 녹색 색상이 생성된다. 따라서, 본 발명의 디스플레이의 파형 과도 (transient) 들이 관측될 때, 청색 및 청록색 색상들은 궁극적인 청록색 또는 청색 색상의b* 값보다 b* 가 더 포지티브한 색상이 선행될 것이고, 녹색 색상은 궁극적인 녹색 색상의 L*, a* 및 b* 보다 L* 이 더 높고 a* 및 b* 가 더 포지티브한 더 황색인 색상이 선행될 것이다. 더 일반적으로는, 본 발명의 디스플레이가 제 1 및 제 2 입자들 중 착색 입자에 대응하는 색상을 렌더링하고 있을 때, 그 상태는 본질적으로 백색인 (즉, 약 5 보다 더 작은 C* 를 갖는) 상태에 의해 선행될 것이다. 본 발명의 디스플레이가 제 1 및 제 2 입자들 중 착색 입자와 이 입자에 대해 반대 전하를 갖는 제 3 및 제 4 입자들 중의 입자의 조합에 대응하는 색상을 렌더링하고 있을 때, 디스플레이는 본질적으로, 제 1 및 제 2 입자들 중 착색 입자에 대해 반대 전하를 갖는 제 3 및 제 4 입자들 중의 입자의 색상을 우선 렌더링할 것이다.
통상적으로, 청록색 및 녹색은 +Vmin 이 사용되어야 하는 펄스 시퀀스에 의해 생성될 것이다. 이것은 이 최소 포지티브 전압에서만 청록색 안료가 백색 안료에 대해 심홍색 및 황색 안료들과는 독립적으로 이동될 수 있기 때문이다. 청록색 안료의 이러한 운동은 백색으로부터 시작하여 청록색을 또는 황색으로부터 시작하여 녹색을 렌더링하기 위해 필요하다.
최종적으로, 파형의 제 4 페이즈 (도 8 의 페이즈 D) 에서는 제로 전압이 공급된다.
본 발명의 디스플레이가 8 개의 원색 색상들을 생성하는 것으로서 설명되었지만, 실제로, 가능한 한 많은 색상들이 픽셀 레벨에서 생성되는 것이 바람직하다. 풀 컬러 그레이 스케일 이미지는 그 후에, 이미징 기술 분야에서 당업자들에게 널리 알려진 기법들을 이용하여, 이들 색상들 사이에서 디더링 (dithering) 함으로써 렌더링될 수도 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이 생성된 8 개의 원색 색상들에 더하여, 디스플레이는 추가적인 8 개의 색상들을 렌더링하도록 구성될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 이들 추가적인 색상들은 : 옅은 적색, 옅은 녹색, 옅은 청색, 짙은 청록색, 짙은 심홍색, 짙은 황색, 및 흑색과 백색 사이의 그레이의 2 개의 레벨들이다. 이러한 맥락에서 사용되는 바와 같이 용어들 "옅은" (light) 및 "짙은" (dark) 는 CIE L*a*b* 와 같은 색상 공간에서 기준 색상과 실질적으로 동일한 색조 각 (hue angle) 을 갖지만 더 높거나 또는 더 낮은 L* 을 각각 갖는 색상들을 지칭한다.
일반적으로, 옅은 색상들은 짙은 색상들과 동일한 양식으로, 그러나 페이즈들 B 및 C 에서 약간 상이한 순 임펄스를 갖는 파형들을 이용하여 획득된다. 따라서,옅은 적색, 옅은 녹색 및 옅은 청색 파형들은 대응하는 적색, 녹색 및 청색 파형들보다 페이즈들 B 및 C 에서 더 네가티브한 순 임펄스를 갖는 반면, 짙은 청록색, 짙은 심홍색, 및 짙은 황색은 대응하는 청록색, 심홍색 및 황색 파형들보다 페이즈들 B 및 C 에서 더 포지티브한 순 임펄스를 갖는다. 순 임펄스의 변화는 페이즈들 B 및 C 에서 펄스들의 길이들, 펄스들의 수, 또는 펄스들의 크기들을 변경함으로써 달성될 수도 있다.
그레이 색상들은 통상적으로 저 전압들 또는 중간 전압들 사이에서 진동하는 펄스들의 시퀀스에 의해 달성된다.
박막 트랜지스터 (TFT) 어레이를 사용하여 구동되는 본 발명의 디스플레이에서, 도 8 의 가로좌표 상의 가용 시간 증분들은 통상적으로 디스플레이의 프레임 레이트에 의해 양자화될 것이라는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 마찬가지로, 디스플레이가 전면 전극에 대한 픽셀 전극들의 전위를 변화시킴으로써 어드레싱되고, 이것은 픽셀 전극들 또는 전면 전극 중 어느 하나, 또는 이들 양쪽 모두의 전위를 변화시킴으로써 달성될 수도 있다는 것이 명백해질 것이다. 현재의 기술 수준에서는, 통상적으로 픽셀 전극들의 매트릭스는 백플레인 상에 존재하는 반면, 전면 전극은 모든 픽셀들에 대해 공통된다. 그에 따라, 전면 전극의 전위가 변화될 때, 모든 픽셀들의 어드레싱이 영향받는다. 도 8 을 참조하여 전술된 파형의 기본 구조는 가변 전압들이 전면 전극에 인가되든 아니든 간에 동일하다.
도 8 에 나타낸 일반 파형은 디스플레이의 선택된 로우 (row) 의 업데이트 동안 구동 전자기기들이 데이터 라인들에 7개 만큼이나 많은 상이한 전압들을 제공할 것을 요구한다. 7 개의 상이한 전압들을 전달하는 것이 가능한 멀티-레벨 소스 구동기들이 이용가능하지만, 전기영동 디스플레이들에 대한 많은 상업적으로 이용가능한 소스 구동기들은 단일 프레임 동안 3 개의 상이한 전압들 (통상적으로 포지티브 전압, 제로, 및 네가티브 전압) 만이 전달되도록 허용한다. 본 명세서에서 용어 "프레임" 은 디스플레이에서의 모든 로우들의 단일 업데이트를 지칭한다. 패널에 공급되는 3 개의 전압들 (통상적으로 +V, 0 및 -V) 이 하나의 프레임에서부터 다음 프레임까지 변화될 수 있다면 (즉, 예를 들어, 프레임 n 에서 전압들 (+Vmax, 0, -Vmin) 이 공급될 수 있는 한편, 프레임 n+1 에서 전압들 (+Vmid, 0, -Vmax) 이 공급될 수 있도록) 3 레벨 소스 구동기 아키텍처를 수용하기 위해 도 8 의 일반 파형을 수정하는 것이 가능하다.
소스 구동기들에 공급되는 전압들에 대한 변화들은 모든 픽셀에 영향을 미치기 때문에, 파형은, 각각의 색상을 생성하는데 사용되는 파형이 공급되는 전압들과 정렬되어야만 하도록, 적절히 수정될 필요가 있다. 도 9 는 도 8 의 일반 파형에 대한 적절한 수정을 도시한다. 페이즈 A 에서, 3 개의 전압들 (+Vmax, 0, -Vmax) 만이 필요하기 때문에, 어떠한 변화도 필요하지 않다. 페이즈 B 는 길이들 L1 및 L2 각각으로 정의되는 서브페이즈들 B1 및 B2 로 치환되고, 그 각각의 서브페이즈들 동안 특정 세트의 3 개의 전압들이 사용된다. 도 9 에서, 페이즈 B1 에서는 전압들 (+Vmax, 0, -Vmax) 이 이용가능한 한편, 페이즈 B2 에서는 전압들 (+Vmid, 0, -Vmid) 이 이용가능하다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 파형은 서브페이즈 B1 에서 시간 t5 에 대한 +Vmax 의 펄스를 요구한다. 서브페이즈 B1 은 시간 t5 보다 더 길기 때문에 (예를 들어, t5 보다 더 긴 펄스가 필요할 수도 있는 다른 색상을 위한 파형을 수용하기 위해), 따라서 제로 전압이 시간 L1 - t5 동안 공급된다. 서브페이즈 B1 내의 길이 t5 의 펄스 및 길이 L1 - t5 의 제로 펄스 또는 펄스들의 위치는 필요에 따라 조정될 수도 있다 (즉, 서브페이즈 B1 은 예시된 바와 같이 길이 t5 의 펄스로 반드시 시작할 필요는 없다). 3 개의 포지티브 전압들 중 하나, 3 개의 네가티브 전압들 중 하나 및 제로의 선정이 있는 서브페이즈들로 페이즈들 B 및 C 를 세분함으로써, (필요한 제로 펄스들을 수용하기 위한) 보다 긴 파형을 희생시키더라도, 멀티레벨 소스 구동기를 사용하여 획득되는 것과 동일한 광학 결과를 달성하는 것이 가능하다.
때때로, 전기영동 디스플레이를 제어하기 위해 소위 "상단 플레인 스위칭" 구동 방식을 사용하는 것이 바람직할 수도 있다. 상단 플레인 스위칭 구동 방식에서, 상단 플레인 공통 전극은 -V, 0 및 +V 사이에서 스위칭될 수 있는 한편, 픽셀 전극에 인가되는 전압은 또한 -V, 0 에서 +V 로 달라질 수 있는데, 공통 전극이 0 에 있을 때 한 방향의 픽셀 천이들이 핸들링되며, 공통 전극이 +V 에 있을 때 다른 방향의 천이들이 핸들링된다.
상단 플레인 스위칭이 3-레벨 소스 구동기와 조합하여 사용될 때, 도 9 를 참조하여 전술된 것과 동일한 일반 원리들이 적용된다. 소스 구동기들이 바람직한 Vmax 만큼 높은 전압을 공급할 수 없을 때, 상단 플레인 스위칭이 바람직할 수도 있다. 상단 플레인 스위칭을 이용하여 전기영동 디스플레이를 구동하는 방법들은 이 기술 분야에 널리 공지되어 있다.
본 발명의 제 2 구동 방식에 따른 통상적인 파형이 하기 표 3 에 나타나 있고, 여기서 괄호 안의 숫자들은 (제로 전위에 있는 것으로 가정된 상단 플레인에 대해) 표시된 백플레인 전압으로 구동되는 프레임들의 수에 대응한다.
Figure 112018098623450-pct00009
리셋 페이즈에서, 디스플레이의 이전 상태를 소거하기 위해 최대 네가티브 및 포지티브 전압들의 펄스들이 제공된다. 각각의 전압에서의 프레임들의 수는, 색상이 렌더링되는, 고/중간 전압 및 저/중간 전압 페이즈들에서 순 임펄스를 보상하는 양 (색상 x 에 대해 Δx 로서 나타냄) 만큼 오프셋된다. DC 밸런스를 달성하기 위해, Δx 는 그 순 임펄스의 절반인 것으로 선정된다. 리셋 페이즈가 표에 나타낸 양식 그대로 구현될 필요는 없다; 예를 들어, 상단 플레인 스위칭이 이용될 때, 네가티브 및 포지티브 구동들에 특정 수의 프레임들을 할당할 필요가 있다. 이러한 경우, DC 밸런스를 달성하는 것과 부합하는 최대 수의 고 전압 펄스들을 제공하는 것 (즉, 네가티브 또는 포지티브 프레임들로부터 2Δx 를 적절하게 감산하는 것) 이 바람직하다.
고/중간 전압 페이즈에서, 전술된 바와 같이, 각각의 색상에 적절한 펄스 시퀀스의 N 회 반복들의 시퀀스가 제공되고, 여기서 N 은 1 내지 20 일 수 있다. 도시된 바와 같이, 이 시퀀스는 크기 Vmax 또는 Vmid 의 포지티브 또는 네가티브 전압들, 또는 제로가 할당된 14 개의 프레임들을 포함한다. 도시된 펄스 시퀀스들은 위에 주어진 논의와 일치한다. 파형의 이 페이즈에서, 백색, 청색 및 청록색 색상들을 렌더링하기 위한 펄스 시퀀스들이 동일하다는 것을 알 수 있다 (이는, 전술된 바와 같이, 청색 및 청록색이 이 경우에는 백색 상태로부터 시작하여 달성되기 때문이다). 마찬가지로, 이 페이즈에서, 황색 및 녹색을 렌더링하기 위한 펄스 시퀀스들이 동일하다 (이는, 전술된 바와 같이, 녹색이 황색 상태로부터 시작하여 달성되기 때문이다).
저/중간 전압 페이즈에서는, 청색 및 청록색 색상들이 백색으로부터 획득되고, 녹색 색상이 황색으로부터 획득된다.
도 5 내지 도 9에 도시된 파형들의 앞선 논의, 및 특히 DC 밸런스의 논의는 킥백 전압 문제를 무시한다. 실제로, 이전처럼, 모든 백플레인 전압이 킥백 전압 VKB와 동일한 양만큼 전력 공급 장치에 의해 공급된 전압으로부터 오프셋된다. 따라서, 사용된 전력 공급 장치가 3개 전압 + V, 0 및 -V 을 제공하면, 백플레인은 실제로 V+VKB, VKB, 및 -V+VKB 전압을 수신한다 (VKB 는 비정질 실리콘 TFT의 경우 보통 음수임에 유의함). 그러나, 동일한 전력 공급 장치는 킥백 전압 오프셋 없이 전면 전극에 +V, 0 및 -V를 공급한다. 따라서, 예를 들어, 전면 전극에 -V 가 공급될 때, 디스플레이는 2V+VKB 의 최대 전압 및 VKB 의 최소치를 경험하게 된다. 비용이 많이 들고 불편할 수 있는, 별도의 전력 공급 장치를 사용하여 전면 전극에 VKB를 공급하는 대신, 전면 전극에 포지티브 전압, 네가티브 전압 및 VKB가 공급되는 섹션들로 파형을 분할할 수도 있다.
위에서 논의한 바와 같이, 전술된 출원 번호 14/849,658 에 기재된 파형 중 일부에서, 위의 도 8 및 9의 논의에서 제시된 것처럼, 7개의 상이한 전압: 3 개의 포지티브, 3 개의 네가티브, 및 제로가 픽셀 전극에 인가될 수 있다. 바람직하게는, 이들 파형에 사용되는 최대 전압은 현재의 기술 수준에서 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 의해 처리될 수 있는 것보다 높다. 그러한 경우, 상단 플레인 스위칭의 사용에 의해 고전압이 얻어질 수 있고, 구동 파형들은 킥백 전압을 보상하도록 구성될 수 있고 본 발명의 방법에 의해 본질적으로 DC 밸런싱될 수 있다. 도 11은 단일 색상을 디스플레이하는데 사용되는 하나의 그러한 파형을 개략적으로 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 모든 색상에 대한 파형은 동일한 기본 형태를 갖는다: 즉, 파형은 본질적으로 DC 밸런싱되며 두 개의 섹션들 또는 페이즈들을 포함할 수 있다: (1) 임의의 색상이 재현 가능하게 얻어질 수 있는 상태로의 디스플레이의 "리셋" 을 제공하는데 사용되고 파형의 나머지의 DC 임밸런스와 동일하고 반대인 DC 임밸런스가 제공되는 예비적인 일련의 프레임들, 및 (2) 렌더링될 색상에 특정한 일련의 프레임들; 도 8에 도시된 파형의 섹션 A 와 B 참조.
제 1 "리셋" 페이즈 동안, 디스플레이의 리셋은 이전에 디스플레이된 색상들에 특유한 잔여 전압 및 안료 구성을 포함하는, 이전 상태의 임의의 메모리를 이상적으로 소거한다. 이러한 소거는 디스플레이가 "리셋/DC 밸런싱" 페이즈에서 최대 가능한 전압에서 어드레싱될 때 가장 효과적이다. 또한, 가장 임밸런싱된 색상 천이들의 밸런싱을 가능하게 하기에 충분한 프레임들이 이 페이즈에서 할당될 수도 있다. 일부 색상은 파형의 제 2 섹션에서 포지티브 DC 밸런스를 필요로 하고 다른 것들은, "리셋/DC 밸런싱" 페이즈의 프레임들의 약 절반에서, 네가티브 밸런스를 필요로 하기 때문에, 전면 전극 전압 Vcom은 VpH로 설정되고 (백플레인과 전면 전극 사이의 최대 가능한 네가티브 전압을 허용함), 그리고 나머지에서, Vcom이 VnH 로 설정된다 (백플레인과 전면 전극 사이에서 최대 가능한 포지티브 전압을 허용함). 경험적으로, Vcom = VnH 프레임들을 Vcom = VpH 프레임들에 의해 선행시키는 것이 바람직하다는 것을 알아냈다.
"희망" 파형 (즉, 전기영동 매체를 가로질러 적용하기를 희망하는 실제 전압 대 시간 곡선) 은 도 11의 하단에 나타나 있으며, 상단 플레인 스위칭을 사용한 그 구현은 위에 도시되어 있고, 여기서 전면 전극 (Vcom) 및 백플레인 (BP) 에 인가된 전위들이 나타나 있다. 다음의 전압들: VpH, VnH (일반적으로 ± 10-15V 범위의 가장 높은 포지티브 및 네가티브 전압), VpL, VnL (일반적으로 ± 1-10V의 범위의 보다 낮은 포지티브 및 네가티브 전압들), 및 제로를 공급할 수 있는 전력 공급 장치에 접속된 5-레벨 칼럼 구동기가 사용되는 것으로 가정된다. 이들 전압들에 추가하여, 킥백 전압 (VKB) (예를 들어, 미국 특허 번호 7,034,783 에 기재된 바와 같이 측정되는, 사용된 특정 백플레인에 특유한 작은 값) 이 추가적인 전력 공급 장치에 의해 전면 전극에 공급될 수 있다.
도 11에 도시된 바처럼, 모든 백플레인 전압은 전력 공급 장치에 의해 공급되는 전압으로부터 VKB (음수로 보여짐) 만큼 오프셋되지만 전면 전극 전압은, 전술한 바처럼 전면 전극이 명시적으로 VKB 로 설정된 경우를 제외하고, 그렇게 오프셋되지 않는다.
DC 밸런싱은 다음과 같은 식으로 달성될 수 있다:
리셋/DC 밸런싱 섹션 또는 부분 또는 페이즈가 없는 파형의 색상 천이 (위에서 설명한 제 2 섹션 또는 부분 또는 페이즈) 가 프레임들을 가진다고 가정한다.
Figure 112018098623450-pct00010
를 킥백 전압에 기인한 색상 천이 섹션의 전체 임펄스라고 두고, 여기서
Figure 112018098623450-pct00011
은 백플레인 상의 전압이고
Figure 112018098623450-pct00012
은 프레임
Figure 112018098623450-pct00013
에서의 전면 전극 전압이다. "리셋" 페이즈의 전반적인 임펄스는 전체 파형에 대한 전체 DC 밸런스를 유지하기 위해 -Iu 이어야 한다.
이제 임펄스 오프셋
Figure 112018098623450-pct00014
이 선정될 수도 있고, 이는 DC 밸런싱의 바이어스가 될 것이므로,
Figure 112018098623450-pct00015
의 값은 정확한 DC 밸런스에 대응한다. 리셋 지속시간,
Figure 112018098623450-pct00016
(리셋 페이즈의 전체 지속시간) 이 또한 선정될 수 있고 반대 부호의 두 리셋 전압들은 다음에 의해 주어진다:
Figure 112018098623450-pct00017
도 12 참조.
다음으로 도 12에 도시된 리셋 페이즈의 하위 섹션들인 d1 과 d2의 지속 시간들은 다음 공식에 의해 결정될 수 있다:
Figure 112018098623450-pct00018
.
이어서, 리셋의 제 2 절반 동안
Figure 112018098623450-pct00019
인 지속 시간을 지정하는 파라미터
Figure 112018098623450-pct00020
가 계산될 수도 있고, 그 결과
Figure 112018098623450-pct00021
이다.
Figure 112018098623450-pct00022
이 요구될 수도 있음에 유의한다. 리셋 지속 시간
Figure 112018098623450-pct00023
및 리셋 전압
Figure 112018098623450-pct00024
은 업데이트의 전체 임펄스를 처리하기에 충분히 커야한다.
Figure 112018098623450-pct00025
이 이 제약을 벗어나면, 이것은 단순히, 가장 가까운 바운드 (bound) 로 설정될 수 있다. 예를 들어,
Figure 112018098623450-pct00026
이면 0으로 설정하고,
Figure 112018098623450-pct00027
이면
Figure 112018098623450-pct00028
로 설정된다. 이 경우, 결과적인 밸런스/리셋은 업데이트를 효과적으로 DC 밸런싱하지 않을 것이지만, 리셋의 주어진 전압/지속 시간 내에 가능한 한 근접하게 될 것이다.
Figure 112018098623450-pct00029
이 계산되면, 밸런싱 파라미터들의 나머지 계산이 끝날 수 있고, 그 결과:
Figure 112018098623450-pct00030
이 된다.
이들 파라미터가 계산되면, 도 12에 도시된 바와 같이 업데이트의 리셋/밸런싱 부분이 만들어진다. Vcom은 지속 시간
Figure 112018098623450-pct00031
에 대해
Figure 112018098623450-pct00032
로 구동되고, 이어서 지속 시간
Figure 112018098623450-pct00033
에 대해
Figure 112018098623450-pct00034
로 구동된다. 백플레인은 지속시간
Figure 112018098623450-pct00035
에 대해
Figure 112018098623450-pct00036
로, 지속시간
Figure 112018098623450-pct00037
에 대해 0 로, 지속시간
Figure 112018098623450-pct00038
에 대해
Figure 112018098623450-pct00039
로, 그리고 마지막으로 지속시간
Figure 112018098623450-pct00040
에 대해 0 로 구동된다.
일부 실시 형태들에서, 리셋 페이즈에 대한 "제로" 전압 Vjz (즉, 전면 및 후면 전극들이 명목상 동일한 전압에 있을 때 전기영동 층을 가로 지르는 실제 전압) 는 다음과 같이 계산될 수도 있고, 그 결과:
Figure 112018098623450-pct00041
이 된다.
여기서
Figure 112018098623450-pct00042
은 리셋 페이즈의 "제로" 부분 동안의 백플레인 전압이며 어느 것이든 전압이 최소인 것으로 선정되야 한다
Figure 112018098623450-pct00043
.
이제 리셋 페이즈의 서브 페이즈들의 지속 시간들 (d1p, d1z), (d2p, d2z) 은 또한, 각각의 펄스가 구동과 제로 서브 페이즈들 사이에서 분할되도록, 계산될 수도 있고, 여기서
Figure 112018098623450-pct00044
식중
Figure 112018098623450-pct00045
.
업데이트의 임펄스가 충분히 커서 d2p가 범위 [0, d2] 를 벗어나면, 천이는 DC 밸런싱되는 것이 아니라, 제 1 페이즈의 전압/지속 시간 내에서 가능한 한 가까워질 것이라는 것에 유의한다.
d1p, d1z, d2p 및 d2z 의 값, 그리고 따라서 d1 및 d2의 값이 이렇게 계산되고 나면, 전면 전극이 다음에서 구동된다 (도 12 참조)
1. 지속시간 d1 에 대해
Figure 112018098623450-pct00046
, 여기서
Figure 112018098623450-pct00047
= VpH
2. 지속시간 d2 에 대해
Figure 112018098623450-pct00048
, 여기서
Figure 112018098623450-pct00049
= VnH
그리고 백플레인은 다음에서 구동된다:
1. 지속시간 d1p 에 대해
Figure 112018098623450-pct00050
, 여기서
Figure 112018098623450-pct00051
= VnH
2. 지속시간 d1z 에 대해
Figure 112018098623450-pct00052
, 여기서
Figure 112018098623450-pct00053
= VpH
3. 지속시간 d2p 에 대해
Figure 112018098623450-pct00054
, 여기서
Figure 112018098623450-pct00055
= VpH
4. 지속시간 d2z 에 대해
Figure 112018098623450-pct00056
, 여기서
Figure 112018098623450-pct00057
= VnH
전술한 바와 같이, 백플레인은 각각의 프레임 동안 게이트 라인 (로우) 들을 통해 스캐닝함으로써 어드레싱된다. 따라서, 각 로우는 약간 상이한 시간에 리프레쉬된다. 그러나, 상단 플레인 스위칭이 사용될 때, 상이한 전압으로의 Vcom의 리셋은 일 특정 시간에 발생한다. Vcom 스위치가 발생하는 프레임 동안, 도 13에 나타낸 바와 같이, 하나를 제외한 모든 로우들은 약간 부정확한 임펄스를 경험한다.
전술한 바와 같이, 백플레인은 각각의 프레임 동안 게이트 라인 (로우) 들을 통해 스캐닝함으로써 어드레싱된다. 따라서, 각 로우는 약간 상이한 시간에 리프레쉬된다. 그러나, 상단 플레인 스위칭이 사용될 때, 상이한 전압으로의 Vcom의 리셋은 일 특정 시간에 발생한다. Vcom 스위치가 발생하는 프레임 동안, 도 13에 나타낸 바와 같이, 하나를 제외한 모든 로우들은 약간 부정확한 임펄스를 경험한다.
도 13 에는 Vcom 이 3 프레임들 동안 VKB로부터 네가티브 전압으로 조정된 다음, 3 프레임들 동안 포지티브 전압으로 조정하여, VKB 로 리턴되는 경우가 도시되어 있다. 이 일련의 천이 내내 대략 제로 전위를 유지하는 것이 바람직하다. Vcom의 스위치는 프레임의 시작에서 (즉, 백플레인 로우 1, BP1 에서) 발생한다고 가정한다. Vcom이 VKB로 설정되지 않은 전체 시간 동안, 위에서 설명한 것처럼, 디스플레이를 가로지른 전위 차는 VKB 이다. 스캐닝 백플레인이 로우 BPx 에 도달하기 조금 전에 상단 플레인이 스위칭한다. 따라서, 하나의 프레임과 거의 같은 정도로 길 수 있는 기간 동안, 이미지의 일부 로우들은 희망되는 것으로부터 오프셋된 임펄스를 수신할 수도 있다. 그러나, Vcom 설정이 다시 조절되므로, 보상 오프셋이 나중 프레임에서 발생한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 백플레인의 스캐닝은 본 발명에 의해 달성되는 순 DC-밸런싱에 영향을 미치지 않는다.
일견하여, 능동 매트릭스 디스플레이의 다양한 로우들을 순차적으로 스캐닝하면 구동 방식들 및 파형의 정확한 DC 밸런싱을 보장하도록 설계된 위의 계산이 뒤집힐 수 있는 것으로 보일 수도 있는데, 왜냐하면 (일반적으로 능동 매트릭스의 연속적인 스캔들 사이에서) 전면 전극의 전압이 변경될 때, 디스플레이의 각 픽셀은 스캔이 관련 픽셀에 도달하고 그의 픽셀 전극상의 전압이 전면 전극 전압의 변화를 보상하도록 조정될 때까지 "부정확한" 전압을 겪을 것이고, 전면 플레인 전압의 변화와 스캔이 관련 픽셀에 도달하는 시간 사이의 기간은 관련된 것이 위치되는 로우에 따라 달라질 것이기 때문이다. 그러나, 추가 조사는 픽셀에 인가된 임펄스에서의 실제 "오차" (error) 가 전면 플레인 전압 시간들의 변화 곱하기 전면 플레인 전압 변화와 스캔이 관련 픽셀에 도달하는 시간 사이의 기간에 비례한다는 것을 보여준다. 스캔 속도의 변화가 없다고 가정하면 후자의 기간은 고정되어, 최종 전면 플레인 전압을 초기 플레인 전압과 동일하게 유지하는 전면 전압의 임의의 일련의 변화에 대하여, 임펄스에서 "오차" 들의 합은 제로가 될 것이고, 구동 방식의 전체 DC 밸런스는 영향을 받지 않을 것이다.

Claims (17)

  1. 전면 전극, 백플레인, 및 상기 전면 전극과 상기 백플레인 사이에 배치된 디스플레이 매체를 갖는 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법으로서,
    상기 디스플레이 매체에 제 1 구동 페이즈를 인가하는 단계로서, 상기 제 1 구동 페이즈는 제 1 신호 및 제 2 신호를 가지며, 상기 제 1 신호는 제 1 극성, 시간의 함수로서의 제 1 진폭 및 제 1 지속 시간을 갖고, 상기 제 2 신호는 상기 제 1 신호에 후속하며 상기 제 1 극성에 반대되는 제 2 극성, 시간의 함수로서의 제 2 진폭, 및 제 2 지속 시간을 가져서, 상기 제 1 지속 시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서의 상기 제 1 진폭과 상기 제 2 지속 시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서의 상기 제 2 진폭의 합이 제 1 임펄스 오프셋을 생성하는, 상기 제 1 구동 페이즈를 인가하는 단계; 및
    상기 디스플레이 매체에 제 2 구동 페이즈를 인가하는 단계로서, 상기 제 2 구동 페이즈는 제 2 임펄스 오프셋을 생성하는, 상기 제 2 구동 페이즈를 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 지속 시간은 상기 제 2 임펄스 오프셋의 크기와 상기 제 1 진폭과 상기 제 2 진폭 사이의 진폭 차이 사이의 비에 의해 결정되고,
    상기 제 1 임펄스 오프셋과 상기 제 2 임펄스 오프셋의 합은 실질적으로 제로인, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 극성은 네가티브 전압이고 상기 제 2 극성은 포지티브 전압인, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 극성은 포지티브 전압이고 상기 제 2 극성은 네가티브 전압인, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 페이즈의 지속 시간은 상기 제 2 구동 페이즈의 지속 시간과 상이한, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 매체는 전기영동 매체인, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 디스플레이 매체는 캡슐화된 전기영동 디스플레이 매체인, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 디스플레이 매체는 액체 및 상기 액체 내에 배치되고 상기 매체에 전기장의 인가시 상기 액체를 통해 이동할 수 있는 적어도 하나의 입자를 포함하는 전기영동 매체를 포함하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  9. 전면 전극, 백플레인, 및 상기 전면 전극과 상기 백플레인 사이에 배치된 디스플레이 매체를 갖는 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법으로서,
    상기 디스플레이에 리셋 페이즈 및 색상 천이 페이즈를 인가하는 단계로서, 상기 리셋 페이즈는
    제 1 극성, 시간의 함수로서의 제 1 진폭 및 제 1 지속 시간을 갖는 제 1 신호를 상기 전면 전극상에 인가하는 단계;
    상기 제 1 극성에 반대되는 제 2 극성, 시간의 함수로서의 제 2 진폭 및 제 2 지속 시간을 갖는 제 2 신호를 상기 제 1 지속 시간 동안에 상기 백플레인 상에 인가하는 단계를 포함하는, 상기 리셋 페이즈 및 색상 천이 페이즈를 인가하는 단계;
    상기 제 2 극성, 시간의 함수로서의 제 3 진폭, 및 상기 제 1 지속 시간에 의해 선행되는 제 3 지속 시간을 갖는 제 3 신호를 상기 전면 전극상에 인가하는 단계;
    상기 제 1 극성, 시간의 함수로서의 제 4 진폭, 및 상기 제 2 지속 시간에 의해 선행되는 제 4 지속 시간을 갖는 제 4 신호를 상기 백플레인상에 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 지속 시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서의 상기 제 1 진폭 및 상기 제 2 지속 시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서의 상기 제 2 진폭, 및 상기 제 3 지속 시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서의 상기 제 3 진폭, 및 상기 제 4 지속 시간에 걸쳐 적분된 시간의 함수로서 상기 제 4 진폭의 합은 상기 리셋 페이즈 및 상기 색상 천이 페이즈에 걸쳐 상기 디스플레이 매체 상에 DC 밸런스를 유지하도록 설계된 임펄스 오프셋을 생성하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 리셋 페이즈는 상기 디스플레이 상에 렌더링된 이전의 광학 특성을 소거하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 색상 천이 페이즈는 상기 디스플레이에 의해 디스플레이되는 광학 특성을 실질적으로 변화시키는, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 극성은 네가티브 전압인, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 극성은 포지티브 전압인, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 임펄스 오프셋은 상기 디스플레이 매체가 겪는 킥백 전압에 비례하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 지속 시간 및 상기 제 2 지속 시간은 동시에 개시하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 4 지속 시간은 상기 제 3 지속 시간 동안 발생하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 3 지속 시간 및 상기 제 4 지속 시간은 동시에 개시하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법.
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