KR102316902B1 - 전기 광학 디스플레이 및 구동 방법 - Google Patents

전기 광학 디스플레이 및 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 픽셀을 갖는 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법 및 관련 장치를 제공한다. 이 방법은 복수의 픽셀들을 n 개의 그룹들로 분할하는 단계로서, n 은 1보다 큰 정수인, 상기 분할하는 단계; 픽셀들의 n 개의 그룹 중 적어도 하나의 그룹에 풀 클리어링 파형 (full clearing waveform) 을 적용하는 단계; 및 픽셀들의 상기 적어도 하나의 그룹의 카디날 (cardinal) 픽셀들에 탑 오프 파형을 적용하는 단계를 포함한다.

Description

전기 광학 디스플레이 및 구동 방법
본 출원은 2017 년 3 월 3 일자로 출원된 가출원 번호 62/466,375의 이익을 주장한다.
본 출원은 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; 7,116,466; 7,119,772; 7,193,625; 7,202,847; 7,259,744; 7,304,787; 7,312,794; 7,327,511; 7,453,445; 7,492,339; 7,528,822; 7,545,358; 7,583,251; 7,602,374; 7,612,760; 7,679,599; 7,688,297; 7,729,039; 7,733,311; 7,733,335; 7,787,169; 7,952,557; 7,956,841; 7,999,787; 8,077,141; 및 8,558,783; 미국 특허 출원 공개 번호 2003/0102858; 2005/0122284; 2005/0253777; 2006/0139308; 2007/0013683; 2007/0091418; 2007/0103427; 2007/0200874; 2008/0024429; 2008/0024482; 2008/0048969; 2008/0129667; 2008/0136774; 2008/0150888; 2008/0291129; 2009/0174651; 2009/0179923; 2009/0195568; 2009/0256799; 2009/0322721; 2010/0045592; 2010/0220121; 2010/0220122; 2010/0265561; 2011/0285754; 2013/0194250, 2014/0292830 및 2016/0225322; PCT 공개 출원 번호 WO 2015/017624; 및 2016 년 2 월 3 일에 출원된 미국 특허 출원 번호 15/014,236 과 관련된다.
상기 언급 된 특허 및 출원은 이하 편의상 총괄하여 "MEDEOD" (MEthods for Driving Electro-Optic Displays) 출원으로 지칭될 수도 있다. 이들 특허들 및 공동 계류중인 출원들, 및 아래에 언급된 모든 다른 미국 특허 및 공개 및 공동 계류중인 출원의 전체 내용은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
본 개시의 양태들은 다크 모드에서 디스플레이하는 전기 광학 디스플레이, 특히 쌍 안정 전기 광학 디스플레이, 및 다크 모드 디스플레이를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 감소된 고스팅, 에지 아티팩트 및 플래시 업데이트를 허용할 수 있는, 다크 모드에서의, 즉 검정색 배경에 흰색 텍스트를 표시할 때의 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명은 에지 아티팩트, 고스팅 및 플래쉬 업데이트를 줄이면서 검정색 배경에 흰색 텍스트를 표시하기 위해 복수의 픽셀을 갖는 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법 ( "다크 모드") 을 제공한다. 일부 실시 예들에서, 이 구동 방법은 복수의 픽셀들을 n 개의 그룹들로 분할하는 단계로서, n 은 1보다 큰 정수인, 상기 분할하는 단계; 픽셀들의 n 개의 그룹 중 적어도 하나의 그룹에 풀 클리어링 파형 (full clearing waveform) 을 적용하는 단계; 및 픽셀들의 상기 적어도 하나의 그룹의 카디날 (cardinal) 픽셀에 탑 오프 파형을 적용하는 단계를 포함할 수도 있다.
본 출원의 다양한 양태들 및 실시형태들은 다음의 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들은 반드시 일정한 스케일로 도시되지 않는 것이 인식되어야 한다. 다수의 도면들에 나타나는 아이템들은 그 아이템들이 나타나는 모든 도면들에서 동일한 도면 부호에 의해 표시된다.
도 1a 는 복수의 디스플레이 픽셀을 갖는 전기 광학 디스플레이를 도시하며, 여기서 각 픽셀은 업데이트 시퀀스 순서를 나타내는 수치 값이 할당된다.
도 1b 는 구성된 바와 같은 다수의 천이들을 통과하는 도 1a 에 예시된 디스플레이를 도시한다.
도 2a 는 다수의 천이들을 통과하는 복수의 디스플레이 픽셀을 갖는 전기 광학 디스플레이를 도시한다.
도 2b 는 에지 클리어링 천이를 통과하는 디스플레이 픽셀을 도시한다.
도 2c 는 풀 클리어링 천이를 통과하는 디스플레이 픽셀을 도시한다.
도 2d 는 업데이트되지 않는 디스플레이 픽셀을 도시한다.
도 3 은 일부 실시형태들에 따른 반전된 탑 오프 펄스의 그래픽 개략도이다.
도 4 는 일부 실시형태들에 따른 전압 및 프레임 넘버에 의한 iFull Pulse 의 그래픽 개략도이다.
도 5a 는 다수의 천이들을 통과하는 복수의 픽셀을 갖는 다른 전기 광학 디스플레이를 도시한다.
도 5b 는 픽셀을 업데이트하기 위한 구동 방식을 예시하는 픽셀 맵이다.
도 5c 는 도 5b 에 도시된 픽셀 맵을 생성하기 위한 예시적인 알고리즘이다.
도 6a 는 도 1a 및 도 1b 에 도시된 전기 광학 디스플레이의 업데이트를 나타내는 플로우 챠트이다.
도 6b는 도 1a 에 도시된 전기 광학 디스플레이를 업데이트하기 위한 구동 방식이다.
도 7 은 업데이트 시퀀스를 통과하는 복수의 픽셀의 다른 실시형태를 도시한다.
본 발명은 다크 모드에서 전기 광학 디스플레이, 특히 쌍 안정 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법 및 그러한 방법에 사용하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 검정색 배경에 흰색 텍스트를 표시할 때 이러한 디스플레이에서 감소된 "고스팅 (ghosting)" 및 에지 아티팩트, 및 감소된 플래싱을 허용할 수 있는 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 그러나 배타적이지 않게, 하나 이상의 유형의 대전된 입자가 유체에 존재하고 전기장의 영향하에 유체를 통해 이동하여 디스플레이의 외관을 변화시키는 입자 기반 전기 영동 디스플레이와 함께 사용하기 위해 의도된다.
재료 또는 디스플레이에 적용되는 바와 같은 용어 "전기 광학" 은 적어도 하나의 광학 특성에 있어서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 재료를 지칭하도록 이미징 기술에서의 그 종래의 의미로 본 명세서에서 사용되고, 그 재료는 재료로의 전기장의 인가에 의해 그 제 1 디스플레이 상태로부터 그 제 2 디스플레이 상태로 변경된다. 비록 광학 특성이 통상적으로 인간 눈에서 인지가능한 컬러이더라도, 이는 광학 투과, 반사율, 발광 또는, 머신 판독을 위해 의도된 디스플레이들의 경우, 가시 범위 밖의 전자기 파장들의 반사율에서의 변화의 의미로의 의사-컬러와 같은 다른 광학 특성일 수도 있다.
용어 "그레이 상태" 는 픽셀의 2 개의 극한 광학 상태들 중간의 상태를 지칭하기 위해 본원에서 이미징 분야에서 그 종래 의미로 사용되고, 이들 2 개의 극한 상태들 간의 블랙-화이트 트랜지션을 반드시 시사하지는 않는다. 예를 들어, 위에서 언급되는 수개의 E Ink 특허들 및 공개된 출원들은, 극단적인 상태들이 백색 및 짙은 청색이어서 중간의 "그레이 상태" 는 실제로 옅은 청색일 것인 전기영동 디스플레이들을 기술한다. 실제로, 이미 언급한 바와 같이, 광학 상태의 변화는 색상 변화가 전혀 아닐 수도 있다. 용어들 "검정색" 및 "흰색" 은 하기에서 디스플레이의 2 개의 극단적 광학 상태들을 지칭하는데 사용될 수도 있고, 엄격히 검정색 및 흰색이 아닌 극단적 광학 상태들, 예를 들어 상술된 흰색 및 어두운 청색 상태를 통상 포함하는 것으로서 이해되어야 한다. 용어 "모노크롬" 은, 오직 개재하는 그레이 상태들이 없는 그 2개의 극단적인 광학 상태들만으로 픽셀들을 구동하는 구동 방식을 표기하기 위해 이하 사용될 수도 있다.
이하 논의의 다수는 초기 그레이 레벨 (또는 "그레이톤") 로부터 (초기 그레이 레벨과 상이할 수도 있거나 상이하지 않을 수도 있는) 최종 그레이 레벨로의 천이를 통해 전기-영동 디스플레이의 하나 이상으 픽셀들을 구동하기 위한 방법들에 포커싱할 것이다. "그레이 상태", "그레이 레벨" 및 "회색톤" 이라는 용어는 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용되며, 중간 그레이 상태들 뿐만 아니라 극단의 광학 상태를 포함한다. 현재 시스템들에서의 가능한 그레이 레벨들의 수는, 온도 감도 및 디스플레이 드라이버들의 프레임 레이트에 의해 부과된 구동 펄스들의 불연속성 (discreteness) 과 같은 제한들로 인해, 통상적으로 2 내지 16 이다. 예를 들어, 16 개의 그레이 레벨들을 갖는 흑백 디스플레이에서, 일반적으로 그레이 레벨 1 은 검정색이고 그레이 레벨 16 은 흰색이지만; 흑백 그레이 레벨 지정은 반대로 될 수도 있다. 여기서, 그레이 톤 1 은 검은색을 지정하는데 사용될 것이다. 그레이 톤이 그레이 톤 16 (즉, 흰색) 으로 진행함에 따라 그레이 톤 2 는 검정색의 더 밝은 음영이 된다.
"쌍안정" 및 "쌍안정성" 이라는 용어는 당해 기술분야에서의 이들의 종래의 의미대로, 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 동안, 지속하게 될, 디스플레이를 지칭하기 위해 사용된다. 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. 이러한 타입의 디스플레이는 쌍안정성이라기 보다는 "멀티-안정성" 으로 적절히 지칭되지만, 편의상, 용어 "쌍안정성" 은 쌍안정성 및 멀티-안정성 디스플레이들 양자 모두를 커버하기 위해 본 명세서에서 사용될 수도 있다.
용어 "임펄스" 는 시간에 대한 전압의 적분의 그 종래의 의미로 본 명세서에서 사용된다. 하지만, 일부 쌍안정성 전기 광학 매체들은 전하 트랜스듀서들로서 작동하고, 그러한 매체들로, 임펄스의 대안적인 정의, 즉, 시간에 걸친 전류의 적분 (이는 인가된 총 전하와 동일함) 이 사용될 수도 있다. 매체가 전압-시간 임펄스 트랜스듀서로서 작동하는지 또는 전하 임펄스 트랜스듀서로서 작동하는지에 의존하여, 임펄스의 적절한 정의가 사용되어야 한다.
용어 "잔류 전압" 은 어드레싱 펄스 (전기 광학 매체의 광학 상태를 변경하기 위해 사용되는 전압 펄스) 가 종료된 후 전기 광학 디스플레이에 유지될 수 있는 지속 또는 감쇠 전기장을 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 이러한 잔류 전압은, 디스플레이가 재기록 된 후, 이전 이미지의 흔적이 여전히 보이는 소위 "고스팅" 현상을, 제한 없이, 포함하는 전기 광학 디스플레이 상에 디스플레이된 이미지에 바람직하지 않은 영향을 초래할 수 있다. 출원 2003/0137521 은 직류 (DC) 불균형 파형이 어떻게 잔류 전압이 생성 될 수 있는지를 설명하며, 이 잔류 전압은 디스플레이 픽셀의 개방 회로 전기 화학적 전위를 측정함으로써 확인될 수 있다.
용어 "파형" 은 하나의 특정 초기 그레이 레벨로부터 특정 최종 그레이 레벨로의 트랜지션을 시행하는데 사용된 전체 전압 대 시간 곡선을 표시하는데 사용될 것이다. 통상적으로 그러한 파형은 복수의 파형 엘리먼트들을 포함할 것이며; 여기서 이들 엘리먼트들은 필수적으로 직사각형이고 (즉, 소정의 엘리먼트는 시간 주기 동안 일정한 전압의 애플리케이션을 포함한다); 엘리먼트들은 "펄스들" 또는 "구동 펄스들" 로 지칭될 수도 있다. 용어 "구동 방식" 은 특정 디스플레이에 대한 그레이 레벨들 간에 모든 가능한 트랜지션들을 시행하는데 충분한 파형들의 세트를 표시한다. 디스플레이는 1 초과의 구동 방식을 사용할 수도 있고; 예컨대, 앞서 언급된 미국 특허 제 7,012,600 는 구동 방식이 디스플레이의 온도 또는 그 수명시간 동안 동작되는 시간과 같은 파라미터들에 의존하여 변경되어야할 수도 있고, 따라서 디스플레이가 상이한 온도 등에서 사용될 복수의 상이한 구동 방식들이 제공될 수도 있는 것을 교시한다. 이러한 방식으로 사용되는 구동 방식들의 세트는 "관련된 구동 방식들의 세트" 로서 지칭될 수도 있다. 앞서 언급된 수개의 MEDEOD 애플리케이션들에서 설명된 것과 같이, 동일한 디스플레이의 상이한 영역들에서 동시에 1 초과의 구동 방식을 사용하는 것이 또한 가능하며, 상기 방식에서 사용된 구동 방식들의 세트는 "동시의 구동 방식들의 세트" 로 지칭될 수도 있다.
여러 유형의 전기 광학 디스플레이가 알려져있다. 일 유형의 전기 광학 디스플레이는 예를 들어 미국 특허 제 5,808,783 호; 5,777,782; 5,760,761; 6,054,071 6,055,091; 6,097,531; 6,128,124; 6,137,467; 및 6,147,791 호에서 기술된 바와 같은 회전 바이크로멀 부재 유형이다 (이 유형의 디스플레이는 종종 "회전 바이크로믹 볼" 디스플레이로 지칭되지만, "회전 바이크로믹 부재" 라는 용어가 상기 언급 된 일부 특허에서 회전 부재가 구형이 아니기 때문에 보다 정확한 것으로 바람직하다). 이러한 디스플레이는 광학 특성이 다른 둘 이상의 섹션 및 내부 쌍극자를 갖는 다수의 소형 바디 (일반적으로 구형 또는 원통형) 를 사용한다. 이들 바디는 매트릭스 내에 액체로 채워진 액포 내에 현탁되고, 상기 액포는 액체로 채워져서 바디가 자유롭게 회전하도록 한다. 전계를 인가하여 바디를 다양한 위치로 회전시키고 바디의 섹션 중 어느 것이 시인 표면을 통해 보이는지를 변화시킴으로써 디스플레이의 외관이 변경된다. 이러한 유형의 전기 광학 매체는 전형적으로 쌍 안정성이다.
다른 유형의 전기 광학 디스플레이는 일렉트로크로믹 매체, 예를 들어 반도전성 금속 산화물로 적어도 부분적으로 형성된 전극 및 그 전극에 부착된 가역적 색 변화가 가능한 복수의 염료 분자를 포함하는 나노크로믹 필름 형태의 일렉트로크로믹 매체를 사용한다; 예를 들어, O'Regan, B. 외, Nature 1991, 353, 737; 및 Wood, D., Information Display, 18(3), 24 (2002 년 3 월) 참조. 또한 Bach, U., 외, Adv. Mater, 2002, 14(11), 845 참조. 이러한 유형의 나노크로믹 필름은 또한 예를 들어 미국 특허 번호 6,301,038; 6,870,657; 및 6,950,220 에 기술된어 있다. 이 유형의 매체는 또한 일반적으로 쌍 안정성이다.
다른 유형의 전기 광학 디스플레이는 필립스 (Philips) 에 의해 개발되고 Hayes, RA. et al., "Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting", Nature, 425, 383-385 (2003) 에 기술 된 전기 습윤 디스플레이이다. 이러한 전기 습윤 디스플레이가 쌍 안정성이 될 수 있는 것이 미국 특허 제 7,420,549 호에 도시되어 있다.
수년 동안 집중적인 연구 및 개발의 대상이 되었던 일 타입의 전기 광학 디스플레이는, 복수의 하전된 입자들이 전기장의 영향 하에서 유체를 통해 이동하는 입자 기반 전기영동 디스플레이이다. 전기영동 디스플레이들은, 액정 디스플레이들과 비교할 때, 양호한 명도 및 콘트라스트, 넓은 시야각, 상태 쌍안정, 및 낮은 전력 소비의 속성들을 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이들 디스플레이들의 장기간 이미지 품질에 대한 문제들은 그들의 광범위한 사용을 방해하였다. 예를 들어, 전기영동 디스플레이들을 구성하는 입자들은 침강하는 경향이 있어, 이들 디스플레이들에 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. 그러한 가스 기반 전기영동 매체들은, 매체들이 이러한 침전을 허용하는 배향으로, 예를 들어 매체가 수직면에 배치되는 사인으로 사용되는 경우, 액체 기반 전기 영동 매체들과 입자 침전에 기인한 동일한 유형의 문제를 허용하는 것으로 보인다. 실제로, 입자 침전은 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 침전될 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 코히어런트 층 (coherent layer) 을 형성한다. 이들 특허들 및 출원들에서 설명된 기술들은 다음을 포함한다:
(a) 전기영동 입자들, 유체들 및 유체 첨가제들; 예를 들어, 미국 특허 번호 7,002,728 및 7,679,814 참조;
(b) 캡슐들, 바인더들 및 캡슐화 프로세스들; 예를 들어, 미국 특허 번호 6,922,276 및 7,411,719 참조;
(c) 전기-광학 재료를 포함하는 필름 및 서브 어셈블리; 예를 들어 미국 특허들 제 6,982, 178 호 및 제 7,839,564 호를 참조;
(d) 백플레인, 접착제층 및 디스플레이에 사용되는 다른 보조층 및 방법; 예를 들어 미국 특허들 제 7,116,318 호 및 제 7,535,624 호를 참조;
(e) 색 형성 및 색 조정; 예를 들어 미국 특허 번호 7,075,502; 및 미국 특허 출원 공개 번호 2007/0109219 참조;
(f) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들; 예를 들어 상술된 MEDEOD 출원들 참조;
(e) 디스플레이들의 애플리케이션들; 예를 들어 미국 특허 번호 7,312,784; 및 미국 특허 출원 공개 번호 2006/0279527 참조;
(h) 미국 특허들 6,241,921; 6,950,220; 및 7,420,549; 및 미국 특허출원 공개공보 No. 2009/0046082 에 기재된 비-전기영동 디스플레이.
전술된 특허들 및 출원들 중 다수는, 캡슐화된 전기영동 매질에서의 개별 마이크로캡슐들을 둘러싼 벽들이 연속상에 의해 대체되고 따라서 전기영동 매질이 전기영동 유체의 복수의 개별 액적들 및 폴리머 재료의 연속상을 포함하는 소위 폴리머 분산형 전기영동 디스플레이를 제조할 수 있는 것, 및 그러한 폴리머 분산형 전기영동 디스플레이 내의 전기영동 유체의 개별 액적들은 개별 캡슐 멤브레인이 각각의 개별 액적과 연관되지 않더라도 캡슐들 또는 마이크로캡슐들로서 간주될 수도 있는 것을 인식한다; 예를 들어, 전술된 미국 특허 번호 6,866,760 참조. 이에 따라, 본 출원의 목적들을 위해, 그러한 폴리머 분산형 전기영동 매질들은 캡슐화된 전기영동 매질들의 하위종으로서 간주된다.
관련 유형의 전기영동 디스플레이는 소위 "마이크로셀 전기영동 디스플레이" 이다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에서, 대전 입자 및 유체는 마이크로캡슐 내에 캡슐화되는 것이 아니라, 그 대신 담지체 매체, 전형적으로는 중합체 필름 내에 형성된 복수의 공동 내에 보유된다. 예를 들어, Sipix Imaging, Inc.에 모두 양도된 미국 특허 번호 제6,672,921호 및 제6,788,449호 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 유용할 수도 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 가요성 및 강성 기판 상에 디스플레이를 인쇄하거나 또는 코팅할 수 있는 능력과 같은 추가적인 이점을 제공한다. (단어 "프린팅" 의 사용은, 패치 다이 코팅, 슬롯 또는 압출 코팅, 슬라이드 또는 캐스케이드 코팅, 커튼 코팅과 같은 사전-계측된 코팅들; 나이프 오버 롤 코팅, 포워드 및 리버스 롤 코팅과 같은 롤 코팅; 그라비어 코팅; 딥 코팅; 스프레이 코팅; 메니스커스 코팅; 스핀 코팅; 브러시 코팅; 에어 나이프 코팅; 실크 스크린 프린팅 프로세스들; 정전 프린팅 프로세스들; 열 프린팅 프로세스들; 잉크젯 프린팅 프로세스들; 전기영동 퇴적 (미국 특허 번호 7,339,715 참조); 및 다른 유사한 기법들을 포함하지만 이에 한정없는 모든 형태들의 프린팅 및 코팅을 포함하도록 의도된다). 따라서, 결과적인 디스플레이는 가요성일 수 있다. 추가로, 디스플레이 매질이 (다양한 방법들을 사용하여) 프린팅될 수 있기 때문에, 디스플레이 자체는 저렴하게 제조될 수 있다.
다른 유형의 전기 광학 매체가 또한 본 발명의 디스플레이에 사용될 수도 있다.
입자-기반 전기 영동 디스플레이, 및 유사한 거동을 나타내는 다른 전기-광학 디스플레이 (이하, 그러한 디스플레이는 편의상 "임펄스 구동 디스플레이"라 칭할 수도 있음) 의 쌍 안정 또는 다중 안정 거동은 종래의 액정 ("LC") 디스플레이의 그것과 크게 다르다. 트위스티드 네마틱 액정은 쌍 안정 또는 다중 안정이 아니라 전압 변환기로서 작용하여서, 그러한 디스플레이의 픽셀에 소정의 전기장을 인가하는 것은 그 픽셀에 이전에 존재하는 그레이 레벨에 관계없이 그 픽셀에서 특정 그레이 레벨을 생성한다. 또한, LC 디스플레이는 한 방향 (비투과 또는 "어두운" 에서 투과 또는 "밝은") 으로 만 구동되며, 더 밝은 상태에서 더 어두운 상태로의 역 천이는 전계를 줄이거나 제거함으로써 시행된다. 마지막으로, LC 디스플레이의 픽셀의 그레이 레벨은 전기장의 극성에 민감하지 않고 그 크기에만 민감하며, 실제로 기술적인 이유로 상업적 LC 디스플레이는 일반적으로 빈번한 간격으로 구동 필드의 극성을 반전시킨다. 대조적으로, 쌍 안정 전기 광학 디스플레이는, 제 1 근사화로, 임펄스 변환기로서 작용하여, 픽셀의 최종 상태는 인가된 전기장 및 이러한 전기장이 인가되는 시간뿐만 아니라 전기장의 인가에 이전의 픽셀의 상태에도 의존한다.
사용된 전기 광학 매체가 쌍안정성인지 여부에 관계없이, 고해상도 디스플레이를 획득하기 위해, 디스플레이의 개별 픽셀들은 인접한 픽셀들로부터의 간섭없이 어드레싱가능해야 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 전극들은 로우 구동기에 연결되며, 이 로우 구동기는, 임의의 소정 순간에 오직 하나의 로우만이 선택되는 것, 즉 선택된 로우에서의 모든 트랜지스터들이 전도성임을 보장하게 하는 전압이, 선택된 로우 전극에 인가되는 한편 이들 비-선택된 로우들에서의 모든 트랜지스터들이 비-전도성을 유지함을 보장하게 하는 전압이 모든 다른 로우들에 인가되는 것을 본질적으로 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.
처음에 이러한 임펄스 구동 전기 광학 디스플레이를 어드레싱하기 위한 이상적인 방법은 제어기가 각 픽셀이 그것의 초기 그레이 레벨로부터 그것의 최종 그레이 레벨로 직접 천이하도록 이미지의 각 기록을 배열하는 소위 "일반적 그레이 스케일 이미지 흐름" 일 것이다. 그러나, 불가피하게 임펄스 구동 디스플레이상에 이미지를 쓰는 데 있어서 일부 오류가 존재한다. 실제로 발생하는 일부의 이러한 오류는 다음을 포함한다:
(a) 이전 상태 의존성; 적어도 일부 전기 광학 매체를 사용하여, 픽셀을 새로운 광학 상태로 전환하는데 필요한 임펄스는 현재 및 원하는 광학 상태뿐만 아니라 픽셀의 이전 광학 상태에 의존한다.
(b) 드웰 시간 의존성; 적어도 일부 전기 광학 매체를 사용하여, 픽셀을 새로운 광학 상태로 전환하는데 필요한 임펄스는 픽셀이 그것의 여러 광학 상태들에서 보낸 시간에 의존한다. 이 의존성의 정확한 특성은 잘 이해되지 않지만 일반적으로 픽셀이 그의 현재의 광학 상태에 더 오래 존재했을 수록 더 많은 임펄스가 필요하다.
(c) 온도 의존성; 픽셀을 새로운 광학 상태로 전환하는 데 필요한 임펄스는 온도에 크게 의존한다.
(d) 습도 의존성; 픽셀을 새로운 광학 상태로 전환하는 데 필요한 임펄스는, 적어도 일부 유형의 전기 광학 매체들에 의하는 경우, 주변 습도에 의존한다.
(e) 기계적 균일성; 픽셀을 새로운 광학 상태로 전환하는데 필요한 임펄스는 디스플레이의 기계적 변동, 예를 들어 전기 광학 매체 또는 관련 라미네이션 접착제의 두께의 변동에 의해 영향을 받을 수도 있다. 다른 유형의 기계적 불균일성은 매체의 서로 다른 제조 배치 (batch), 제조 공차 및 재료 변형 사이의 불가피한 변동으로 인해 발생할 수도 있다.
(f) 전압 오류; 픽셀에 인가된 실제 임펄스는 필연적으로 구동기에 의해 전달되는 전압의 불가피한 약간의 오차로 인해 이론적으로 인가된 것과 약간 다를 것이다.
일반적 그레이스케일 이미지 흐름은 "오류의 축적" 현상으로 인해 어려움을 겪는다. 예를 들어, 온도 의존성이 각각의 천이에 대해 포지티브 방향으로 0.2 L* (여기서 L* 은 일반적인 CIE 정의를 갖는다:
L* = 116(R/R0)1/3-16,
여기서 R 은 반사율이고 R0 는 표준 반사율 값이다) 오류를 초래한다. 50 회 천이 후, 이러한 오류는 10 L* 까지 축적될 것이다. 아마도 좀 더 현실적으로, 디스플레이의 이론적 반사율과 실제 반사율 사이의 차이로 표현된, 각 천이의 평균 오차가 ±0.2 L* 라고 가정하라. 100 회의 연속적인 천이 후, 픽셀들은 2 L* 의 그들의 예상 상태로부터의 평균 편차를 표시할 것이다; 이러한 편차는 특정 유형의 이미지에서 평균 관찰자에게 분명하다.
이러한 오차 축적 현상은 온도로 인한 오차에 뿐만 아니라 위에 나열된 모든 유형의 오차에도 적용된다. 전술한 미국 특허 제 7,012,600 호에 기술된 바와 같이, 이러한 오차를 보상하는 것은 가능하지만, 한정된 정밀도로만 가능하다. 예를 들어, 온도 센서 및 룩업 테이블을 사용하여 온도 오차가 보상될 수 있지만, 온도 센서는 제한된 해상도를 갖고 전기 광학 매체의 온도와 약간 다른 온도를 읽을 수도 있다. 유사하게, 이전 상태 의존성은 이전 상태를 저장하고 다차원 천이 매트릭스를 사용함으로써 보상될 수 있지만, 제어기 메모리는 기록될 수 있는 상태의 수 및 저장될 수 있는 천이 매트릭스의 크기를 제한하여, 이러한 유형의 보상의 정밀도에 제한을 둔다.
따라서, 일반적 그레이스케일 이미지 흐름은 양호한 결과를 제공하기 위해 인가된 임펄스의 매우 정밀한 제어를 필요로하고, 경험적으로 전기 광학 디스플레이의 기술의 현재 상태에서, 일반적 그레이스케일 이미지 흐름이 상업용 디스플레이에서 실행 불가능하다는 것이 발견되었다.
전술한 US 2013/0194250 은 플래싱 및 에지 고스팅을 감소시키는 기술을 설명한다. "선택적 일반적 업데이트 (selective general update)" 또는 "SGU" 방법으로 표시되는 하나의 그러한 기법은 모든 픽셀이 각각의 천이에서 구동되는 제 1 구동 방식 및 일부의 천이를 겪는 픽셀이 구동되지 않는 제 2 구동 방식을 이용하여 복수의 픽셀을 갖는 전기 광학 디스플레이를 구동하는 것을 수반한다. 제 1 구동 방식은 디스플레이의 제 1 업데이트 동안 비제로의 작은 비율의 픽셀에 적용되는 반면, 제 2 구동 방식은 제 1 업데이트 동안 나머지 픽셀에 적용된다. 제 1 업데이트에 후속하는 제 2 업데이트 동안, 제 1 구동 방식은 상이한 비제로의 작은 비율의 픽셀에 적용되는 반면, 제 2 구동 방식은 제 2 업데이트 동안 나머지 픽셀에 적용된다. 일반적으로, SGU 방법은 텍스트 또는 이미지를 둘러싼 흰색 배경을 새로 고치는 데 적용되어, 임의의 한 번의 디스플레이 업데이트 동안 흰색 배경 내의 픽셀들 중 작은 비율만 업데이트를 겪지만, 배경의 모든 픽셀은 점차 업데이트되어 플래시 업데이트에 대한 임의의 필요 없이 흰색 배경의 회색으로의 드리프팅이 회피된다. 전기-광학 디스플레이의 기술에서 숙련된자는 SGU 방법의 적용이 각각의 천이 시에 업데이트를 겪어야 하는 개개의 픽셀에 대해 특수한 파형 (이하 "F" 파형 또는 "F-천이" 로 지칭됨) 을 필요로한다는 것이 명백할 것이다.
전술한 미국 2013/0194250 은 또한 "평형 펄스 쌍 백색/백색 천이 구동 방식 (balanced pulse pair white/white transition drive scheme)" 또는 "BPPWWTDS" 를 설명하는데, 이것은 에지 아티팩트를 발생시킬 가능성이 있는 것으로 식별될 수 있고, 평형 펄스 쌍(들)이 에지 아티팩트를 소거 또는 감소시키는데 효과적이도록 하는 공간-시간 구성에 있는 픽셀들에서의 백색에서 백색으로의 천이들 동안 하나 이상의 평형 펄스 쌍들 (평형 펄스 쌍 또는 "BPP" 는 평형 펄스 쌍의 순 임펄스가 실질적으로 0 이 되도록 반대 극성의 구동 펄스들의 쌍임) 의 적용을 수반한다. 바람직하게는, BPP 가 적용되는 픽셀은 BPP가 다른 업데이트 활동에 의해 마스킹되도록 선택된다. 하나 이상의 BPP 의 적용은 각각의 BPP가 본질적으로 제로 순 임펄스를 가지고 따라서 구동 방식의 DC 균형을 변경하지 않기 때문에 구동 방식의 바람직한 DC 균형에 영향을 미치지 않는다는 점에 유의한다. "백색/백색 탑-오프 펄스 구동 방식 (white/white top-off pulse drive scheme)" 또는 "WWTOPDS"로 표시되는 두 번째 이러한 기법은 에지 아티팩트를 발생시킬 가능성이 있는 것으로 식별될 수 있고, 탑-오프 펄스가 에지 아티팩트를 소거 또는 감소시키는 데 효과적이도록 하는 공간-시간 구성에 있는 픽셀들에서의 백색에서 백색으로의 천이들 동안 "탑-오프" 펄스를 적용하는 것을 수반한다. BPPWWTDS 또는 WWTOPDS 의 적용은 다시 각 천이 시에 업데이트를 격을 개개의 픽셀에 대해 특수 파형 (이하 "T" 파형 또는 "T-천이" 라고 함) 을 요구한다. T 및 F 파형은 일반적으로 백색에서 백색으로의 천이들을 격는 픽셀에만 적용된다. 글로벌 제한 구동 방식에서, 백색-대-백색 파형은 비어 있는 (즉, 일련의 제로 전압 펄스로 이루어진) 반면, 모든 다른 파형은 비어 있지 않다. 따라서, 적용 가능한 경우, 비어 있지 않은 T 및 F 파형은 글로벌 제한 구동 방식에서 빈 백색-대-백색 파형을 대체한다.
경우에 따라, 단일의 디스플레이가 다수의 구동 방식들을 이용하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 3 개 이상의 그레이 레벨이 가능한 디스플레이는 모든 가능한 그레이 레벨들 사이의 천이들에 영향을 줄 수 있는 그레이 스케일 구동 방식 ("GSDS") 및 2 개의 그레이 레벨들 사이의 천이들에만 영향을 주는 모노크롬 구동 방식 ("MDS") 을 이용할 수도 있으며, MDS 는 GSDS 보다 디스플레이의 더 빠른 다시 쓰기 (rewriting) 를 제공한다. MDS 는 디스플레이의 다시 쓰기 동안 변경되고 있는 모든 픽셀이 MDS 에 의해 사용되는 두개의 그레이 레벨 사이에서만 천이들에 영향을 주고 있는 경우에 사용된다. 예를 들어, 전술한 미국 특허 제 7,119,772 호는 그레이 스케일 이미지를 디스플레이할 수 있고 또한 사용자가 디스플레이된 이미지와 관련된 텍스트를 입력하는 것을 허용하는 모노크롬 대화 상자를 디스플레이할 수 있는 전자 책 또는 유사한 디바이스의 형태의 디스플레이를 기술하고 있다. 사용자가 텍스트를 입력하고 있을 때, 대화 상자를 빠르게 업데이트하기 위해 빠른 MDS 가 사용되며, 따라서 사용자는 입력중인 텍스트를 신속하게 확인할 수 있다. 한편, 디스플레이에 표시된 전체 그레이 스케일 이미지가 변경되고 있을 때, 더 느린 GSDS 가 사용된다.
대안적으로, 디스플레이는 "직접 업데이트" 구동 방식 ("direct update" drive scheme) ("DUDS") 과 동시에 GSDS 를 이용할 수도 있다. DUDS 는 일반적으로 GSDS 보다 적은 2 개 또는 3 개 이상의 그레이 레벨을 가질 수도 있지만, DUDS 의 가장 중요한 특징은 적어도 일부 천이들에서 픽셀이 초기 그레이 레벨에서 하나의 극단의 광학 상태로, 그 다음에 역방향으로 최종 그레이 레벨로 구동되는 GSDS 에서 종종 사용되는 "간접적인" 천이와 대조적으로, 초기 그레이 레벨에서 최종 그레이 레벨로의 간단한 단방향 구동에 의해 천이가 처리된다는 것이다; 일부 경우들에서, 초기 그레이 레벨에서 하나의 극단 광학 상태로, 그 다음 반대 극단 광학 상태로, 그리고 나서만 최종 극한 광학 상태로 구동함으로써 천이가 수행될 수도 있다 - 예를 들어, 전술한 미국 특허 7,012,600 의 도 11a 및 도 11b 에 도시된 구동 방식 참조. 따라서, 본 전기 영동 디스플레이는 그레이 스케일 모드에서 포화 펄스의 길이 (여기서 "포화 펄스의 길이" 는 특정 전압에서, 하나의 극단 광학 상태에서 다른 것으로 디스플레이의 픽셀을 구동하기에 충분한 시간 주기로서 정의된다) 의 약 2 내지 3 배, 또는 약 700-900 밀리초의 업데이트 시간을 가질 수도 있는 반면, DUDS 는 포화 펄스의 길이와 동일하거나, 약 200-300 밀리초인 최대 업데이트 시간을 갖는다.
그러나, 구동 방식의 변동은 사용되는 그레이 레벨의 수의 차이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 구동 방식은 (전체 디스플레이 또는 그것의 일부 정의된 부분일 수도 있는) 글로벌 업데이트 구동 방식 (보다 정확하게 "글로벌 완성 (global complete)" 또는 "GC" 구동 방식으로 지칭됨) 이 적용되고 있는 영역 내의 모든 픽셀에 구동 전압이 인가되는 글로벌 구동 방식, 및 구동 전압이 비제로 천이 (즉, 초기 및 최종 그레이 레벨이 서로 상이한 천이) 를 겪고 있는 픽셀에만 적용되지만, (초기 및 최종 그레이 레벨이 동일한) 제로 천이 또는 널 (null) 천이 동안에는 구동 전압이 인가되지 않거나 제로 전압이 인가되는 부분 업데이트 구동 방식으로 분할될 수도 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "제로 천이" 및 "널 천이" 라는 용어들은 상호교환적으로 사용된다. 중간 형태의 구동 방식 ("글로벌 제한 (global limited)" 또는 "GL" 구동 방식으로 지정됨) 은 제로, 백색-백색 천이를 겪고 있는 픽셀에 구동 전압이 인가되지 않는다는 점을 제외하고는 GC 구동 방식과 유사하다. 예를 들어, 흰색 배경에 검정색 텍스트를 표시하는, 전자 책 리더로서 사용되는 디스플레이에서는, 특히 텍스트의 한 페이지에서 다음 페이지로 변하지 않은 채로 유지되는 텍스트의 여백 및 텍스트의 라인 사이에 수많은 흰색 픽셀이 존재한다; 따라서, 이들 흰색 픽셀을 재기록하지 않는 것은 디스플레이 재기록의 명백한 "플래시니스 (flashiness)" 을 실질적으로 감소시킨다.
그러나, 이러한 유형의 GL 구동 방식에는 특정의 문제가 남아 있다. 먼저, 상술된 MEDEOD 애플리케이션의 일부에서 상세하게 논의된 바와 같이, 쌍 안정성 전기 광학 매체는 전형적으로 완전히 쌍 안정하지는 않으며, 하나의 극단의 광학 상태에 배치된 픽셀들은 중간 그레이 레벨을 향해서 수 분 내지 수 시간의 주기에 걸쳐 점차적으로 드리프트한다. 특히, 흰색으로 구동된 픽셀은 밝은 회색으로 천천히 드리프트한다. 따라서, GL 구동 방식에서 흰색 픽셀이 다수의 페이지 넘김을 통해 구동되지 않은 채 유지되는 것이 허용되고, 그 동안 다른 흰색 픽셀 (예를 들어, 텍스트 문자의 일부를 형성하는 픽셀) 은 구동되는 경우, 새로 업데이트된 흰색 픽셀은 비구동된 흰색 픽셀보다 약간 더 밝을 것이고, 결과적으로 그 차이는 훈련받지 않은 사용자에게도 분명하게 될 것이다.
둘째, 비구동 픽셀이 업데이트되고 있는 픽셀에 인접해 있을 때, "블루밍 (blooming)" 으로 알려진 현상이 발생하는데, 이로 인해 구동 픽셀의 구동은 구동 픽셀보다 약간 큰 영역에 걸쳐 광학 상태의 변화를 야기하고, 이 영역은 인접한 픽셀의 영역으로 침입한다. 이러한 블루밍은 구동되지 않은 픽셀이 구동된 픽셀에 인접하여 놓이는 에지를 따라 에지 효과로서 나타난다. 영역 업데이트를 사용하면 업데이트되는 영역의 경계에서 에지 효과가 발생하는 것을 제외하고, 영역 업데이트를 사용할 때 (예를 들어 이미지를 표시하기 위해 디스플레이의 특정 영역만 업데이트되는 경우) 유사한 에지 효과가 발생한다. 시간이 지남에 따라, 이러한 에지 효과는 시각적으로 산만 해지고 클리어링되어야 한다. 지금까지, 이러한 에지 효과 (및 구동되지 않은 흰색 픽셀의 색상 드리프트의 효과) 는 일반적으로 간격을 두고 단일 GC 업데이트를 사용하여 제거되었다. 불행하게도, 그러한 가끔의 GC 업데이트의 사용은 "플래시" 업데이트의 문제를 재도입시키고, 실제로 플래시 업데이트가 긴 간격을 두고만 발생한다는 사실로 인해 업데이트의 플래시니스가 높아질 수도 있다.
본 발명의 일부 양태들은 가능한 플래시 업데이트를 여전히 회피하면서 상기 논의된 문제점을 감소 또는 제거하는 것에 관한 것이다. 그러나, 위에서 언급한 문제, 즉 전체 DC 밸런스의 필요성을 해결하려는 시도에는 추가적인 문제가 있다. 상기 언급된 다수의 MEDEOD 애플리케이션들에서 논의된 바와 같이, 사용된 구동 방식이 실질적으로 DC 평형을 이루지 않으면 (즉, 동일한 그레이 레벨에서 시작하고 종료하는 임의의 일련의 천이들 동안 픽셀에 인가되는 임펄스의 대수적 합이 0 에 가깝지 않은 경우), 디스플레이의 전기 광학 특성 및 작동 수명은 악영향을 받을 수도 있다. 2 이상의 구동 방식을 사용하여 수행되는 천이를 포함하는 소위 "이종 루프" 에서의 DC 평형의 문제를 논의하는 전술한 미국 특허 제 7,453,445 호를 특히 참조한다. DC 평형 구동 방식은 임의의 주어진 시간에서의 총 순 임펄스 바이어스가 (유한 수의 회색 상태들에 대해) 제한되는 것을 보장한다. DC 평형 구동 방식에서, 디스플레이의 각각의 광학 상태는 임펄스 전위 (IP) 가 할당되고, 광학 상태 사이의 개개의 천이는 천이의 순 임펄스가 천이의 초기 및 최종 상태 사이의 임펄스 전위의 차이와 동일하도록 정의된다. DC 평형 구동 방식에서, 임의의 왕복 순 임펄스는 실질적으로 0 이 되도록 요구된다.
하나의 양태에서, 본 발명은 에지 아티팩트, 고스팅 및 플래쉬 업데이트를 줄이면서 검정색 배경에 흰색 텍스트를 표시하기 위해 복수의 픽셀을 갖는 전기 광학 디스플레이를 구동하는 방법 ("블랙 모드" 로도 여기서 지칭되는 "다크 모드") 을 제공한다. 게다가, 텍스트가 앤티 앨리어싱되는 경우, 흰색 텍스트는 중간 그레이 레벨을 갖는 픽셀을 포함할 수도 있다. 밝은 배경 또는 흰색 배경에 검정색 텍스트를 표시하는 것은 여기에서 "밝은 모드" 또는 "흰색 모드" 라고 지칭된다. 일반적으로, 검정색 배경에 흰색 텍스트를 표시할 때, (밝은 모드에서의 어두운 에지와 같이) 다수의 업데이트 후 흰색 에지 또는 에지 아티팩트가 축적될 수도 있다. 이러한 에지 축적은 업데이트 동안 배경 픽셀 (즉, 여백의 픽셀과 텍스트의 라인들 사이의 행간의 픽셀) 이 플래싱하지 않는 경우에 특히 가시적이다 (즉, 반복된 업데이트들을 통해 검정색 극단 광학 상태에 유지되는 배경 픽셀들은 구동 전압이 픽셀들에 인가되지 않고, 그들이 플래싱하지 않는 반복된 블랙-블랙 제로 천이들을 겪는다. 블랙-블랙 천이 동안 구동 전압이 인가되지 않는 다크 모드는 "다크 GL 모드" 로 지칭될 수도 있으며; 이것은 본질적으로 화이트-화이트 제로 천이를 겪는 배경 픽셀에 구동 전압이 인가되지 않는 밝은 GL 모드의 역이다. 다크 GL 모드는 블랙-블랙 픽셀에 대한 제로 천이를 단순히 정의함으로써 구현될 수도 있지만, 또한 제어기에 의한 부분적 업데이트와 같은 일부 다른 수단에 의해 구현될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 상기 언급된 "다크 모드"에서의 일관된 검정색 배경을 유지하고, 일관된 그레이 톤 외관을 유지하기 위해 디스플레이에서 픽셀들을 업데이트하고, 여전히 업데이트 동안 디스플레이가 너무 번쩍 거리는 것을 피하기 위해, 픽셀이 다수의 그룹으로 그룹화되고 픽셀이 한 번에 하나의 그룹씩 업데이트되는 방식으로 디스플레이를 프로그래밍하는 것을 선택할 수도 있다. 다시 말해서, 픽셀의 소집단 (sub-population) 이 임의의 주어진 시간에 파형으로 업데이트되고, 각 픽셀은 특정 횟수의 업데이트를 통해 방문 또는 업데이트되어, 시간이 지남에 따라 에지 및 다른 아티팩트 (예를 들어, 그레이톤 드리프트) 의 표시를 클리어링한다. 이러한 구성은 사용자에게 비교적 유쾌한 외관을 유지 (예를 들어, 지나치게 번쩍거리는 것을 회피) 하면서 디스플레이 픽셀의 완전한 업데이트 또는 리셋을 허용한다.
도 1a 는 배경 픽셀의 수개의 소집단들이 업데이트마다 회전하는 것에 기반하여 업데이트되거나 리셋되는 예시적인 셋업을 도시한다. 임의의 주어진 시간에 어떤 소집단의 픽셀이 업데이트 또는 리셋될 수 있는지에 대한 결정은 테셀레이션 패턴을 사용하여 체계적으로 미리 결정될 수도 있거나, 또는 통계적으로, 각 업데이트에서 무작위로 픽셀의 적절한 제안이 선택된다. 도 1a 및 도 1b 에는 디더링 마스크 및 각 프레임에서 배경 픽셀의 업데이트된 소집단이 도시되어 있다. 이러한 구성은 업데이트 동안 배경 어두운 상태에서 약간의 플래시 (flash), 또는 딥 (dip) 만 발생시키면서, 모든 배경 픽셀이 일부, 모든 고정된 수의 패널 업데이트에 대해 업데이트되기 때문에 이미지 그레이톤 드리프팅을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 도 1a 에 예로서 도시된 바와 같은 디더링 마스크를 사용하는 것, 여기서, 모든 픽셀은 수치 값 n (예를 들어, 1-8) 이 할당되고, 모든 배경 픽셀은 n (예를 들어, n = 8) 프레임마다 한 번씩 업데이트 될 것이다. 다시 말하면, 디스플레이 내의 복수의 디스플레이 픽셀은 n 개의 그룹으로 분할될 수 있고, 여기서 n 은 1 보다 큰 수치 값이고, 모든 픽셀이 업데이트 또는 리세될 때까지 n 개의 그룹의 픽셀은 한 번에 한 그룹 씩 업데이트 될 수도 있다. 어떤 그룹의 픽셀이 업데이트 될지에 대한 시퀀스는 예를 들어 컴퓨터 알고리즘에 의해 미리 결정될 수도 있다. 도 1a 에 제시된 예에서, 픽셀 그룹은 수치 순서 1-8 에 따라 업데이트 될 수도 있지만, 임의의 다른 업데이트 순서 또는 시퀀스가 애플리케이션 요구에 따라 적용될 수도 있음을 이해해야 한다. 일부 실시형태에서, 모든 그룹의 픽셀들이 업데이트 될 수도 있고, 일부 다른 실시형태들에서는, 픽셀의 소정 그룹들이 업데이트 될 수도 있다. 디더링 마스크의 크기는 이미지 그레이톤 드리프트, 업데이트 플래시니스, 국소화된 피로 및/또는 잔류 전압에 영향을 줄 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 마스크 크기를 크게 하는 것은 프레임 당 더 적은 업데이트된 픽셀들을 가질 것이고, 이는 더 큰 이미지 그레이톤 드리프트를 야기하지만 더 적은 플래시 업데이트, 국소화된 피로 및 잔류 전압을 야기할 수 있다.
더욱이, 잉크의 특성은 DC 불평형 파형이 배경 픽셀을 리셋 또는 업데이트하도록 요구될 수도 있음을 나타내며, DC 불평형 파형의 세부 사항은 도 3 및 도 4 에서 아래에서 보다 상세하게 논의될 것이다. 이러한 DC- 불평형 파형은 풀 클리어링 파형 (예를 들어, iFull 펄스) 또는 탑-오프 펄스 (예를 들어, iTop 펄스) 일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 풀 클리어링 파형은 더 나은 클리어링 또는 리셋팅 결과를 생성할 수도 있다. 그러나, 풀 클리어링 파형이 적용될 때, 그러한 파형은 업데이트된 픽셀 주위에 그 자신의 에지 아티팩트를 생성할 수도 있으며, 이는 해당 픽셀들 자체가 업데이트 될 때까지 지속될 수 있다. 따라서, 이러한 업데이트된 픽셀들에 대해 에지 클리어링을 수행하는 것이 필요할 수도 있다.
도 2a 는 상술 한 바와 같이 업데이팅/리셋팅 그 후에 에지 클리어링 천이 또는 시퀀스를 거친 복수의 디스플레이 픽셀을 도시한다. 도시된 바와 같이, 일부 픽셀들 (예를 들어, 픽셀들 (200, 202, 204)) 은 풀 클리어링 천이를 겪을 수도 있다 (예를 들어, iFull 펄스가 도 2c 에 도시된 바와 같이 상태 I 에 대해 적용된다); 그리고 이러한 픽셀은 일부 에지 아티팩트를 생성할 수도 있고, 그 결과 그의 카디날 픽셀들 (예를 들어, 픽셀 (206, 208, 210 및 212) 는 픽셀 (200) 에 대한 카디날 픽셀들이다) 은 "에지 클리어링" 천이 (즉, 도 1b 에 도시된 바와 같은 iTop 펄스 또는 상태 S) 가 적용될 것이다. 이러한 프로세스는 선택된 그룹 내의 모든 픽셀 및 그들의 카디날 픽셀에 적용되어 모든 픽셀이 광학적 아티팩트가 없는 것을 보장할 뿐아니라 디스플레이 전체에 걸쳐 균일한 그레이톤을 생성할 수 있다. 그렇지 않으면, 다른 픽셀들 (예를 들어, 픽셀들 (214, 216)) 은 도 2d 에 도시된 바와 같이 유휴 상태를 유지할 (즉, 널 천이를 겪을) 수도 있고, 그들은 "엠프티 (empty)" 상태에 유지된다.
도 3 은 반전된 탑-오프 펄스의 그래픽 개략도를 도시하며, 여기서 이러한 파형은 도 2b 에서 상술된 바와 같이, 디스플레이 픽셀을 "에지 클리어링" 하는데 적용될 수도 있다. iTop 펄스는 두 가지 조정 가능한 파라미터 - 펄스의 크기 (임펄스) ("iTop 크기"- 즉, 시간에 대한 인가된 전압의 적분) 및 "패딩", 즉 iTop 펄스의 종단과 파형 ("iTop 패드") 의 종단 사이의 주기에 의해 정의될 수도 있다. 이 파라미터는 조정 가능하며 디스플레이의 유형 및 그것의 사용에 따라 결정될 수 있으며, 프레임 수 단위의 바람직한 범위들은: 1 에서 35 사이의 크기, 0 에서 50 사이의 패드이다. 위에서 언급한 것처럼, 디스플레이 성능에 필요한 경우 이 범위가 더 커질 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 다크 모드 디스플레이 시에 사용되는 iTop 펄스는 밝은 모드에서 "탑 오프 펄스"로서 디스플레이할 때 고스팅, 에지 아티팩트 및 플래시니스를 감소시키기 위해 역으로 (반대 극성) 인가될 수도 있다. 본 명세서에 전체적으로 통합 된 전술한 미국 특허 공개 번호 2013/0194250 에 기술된 바와 같이, 백색 또는 근-백색 (near-white) 픽셀에 적용되는 "top-off 펄스" 는 픽셀을 극단의 광학적 백색 상태로 구동한다 (그리고 픽셀을 극단의 광학적 흑색 상태로 구동하는 iTop 펄스의 반대 극성이다). 일반적으로, 탑-오프 펄스는 그의 DC 불평형 파형으로 인해 사용되지 않는다. 그러나, 잔류 전압 방전과 함께 사용될 때, DC 불평형 파형의 효과가 감소되거나 제거될 수 있고 디스플레이 성능이 향상될 수 있다. 따라서, 탑 오프 펄스는 크기 및 적용 측면에서 덜 제한된다. 일부 실시형태들에서, 탑-오프 크기는 최대 10 프레임일 수 있고 훨씬 더 클 수도 있다. 또한, 설명된 바와 같이, 평형 펄스 쌍의 순 임펄스가 실질적으로 0 이 되도록 반대 극성의 구동 펄스의 쌍인 평형 펄스 쌍 ("BPP") 대신에 탑 오프 펄스가 적용될 수도 있다.
도 4 는 전압이 y-축상에 있고 프레임 넘버가 x-축상에 있는 iFull 펄스의 그래픽 개략도이다. 각 프레임 넘버는 활성 매트릭스 모듈의 프레임 레이트에 대해 1 의 시간 간격을 나타낸다. iFull 펄스는 4 개의 조정 가능한 파라미터에 의해 정의될 수도 있다: 1) 흰색으로 구동되는 iFull 펄스의 크기 (임펄스) ("pl1" 파라미터); 2) "갭" 파라미터, 즉 "pl1" 과 "pl2" 파라미터의 종단 사이의 주기; 3) 검정색으로 구동되는 iFull 펄스의 크기 ("pl2") 및 "패딩"파라미터 - 즉, pl2 의 종단과 파형의 종단 사이의 주기 ("패드"). pl1 은 흰색 상태로의 초기 구동을 나타낸다. pl2 는 검정색 상태로의 구동을 나타낸다. iFull 펄스는 검정색에서 검정색으로 구동되지 않는 인접 픽셀에 의해 생성될 수도 있는 에지 아티팩트를 삭제함으로써 밝기 오류를 개선한다. 그러나, iFull 펄스는 상당한 DC 불평형을 도입할 수도 있다. iFull 펄스 파라미터는 최소 DC 불평형으로 에지 아티팩트 축적을 감소시킴으로써 디스플레이의 성능을 최적화하도록 조정 가능하다. 모든 파라미터가 조정 가능하며 디스플레이의 유형 및 그것의 사용에 따라 결정될 수 있지만, 프레임 수 단위의 바람직한 범위들은: 1 과 25 사이의 임펄스 크기, 0 과 25 사이의 갭, 1 과 35 사이의 크기, 및 0 과 50 사이의 패드이다. 위에서 언급한 것처럼, 디스플레이 성능에 필요한 경우 이 범위가 더 커질 수도 있다.
도 5a 는 픽셀들의 전체 세트를 업데이트하기 위해 일련의 업데이트 사이클들 (예를 들어, 8 사이클들) 를 겪는 복수의 픽셀을 도시하며, 여기서 각각의 업데이트 사이클은 상술한 바와 같이 픽셀들의 일부만을 업데이트한다. 도 5b 는 각각의 디스플레이 픽셀이 특정 업데이트 사이클에서 업데이트되도록 프로그래밍되는 예시적인 픽셀 맵 매트릭스를 도시한다. 도 5c 는 도 5b 의 픽셀 맵이 생성될 수도 있는 예시적인 알고리즘을 도시한다.
도 6a 는 복수의 픽셀이 특정 업데이트 사이클에서 먼저 매핑되고 이어서 업데이트 될 수 있는 예시적인 흐름 프로세스를 도시한다. 단계 (610) 에서 원하는 디더링 마스크가 선택될 수 있는 경우, 디더링 마스크의 크기는 전체 디스플레이 플래시니스, 픽셀 피로 및 업데이트 시간에 관한 설계 목표에 의존할 수도 있다. 단계 (612) 에서, 각각의 디스플레이 픽셀은 수치 값이 할당되어, 디스플레이 픽셀들은 그들의 할당된 수에 따라 그룹화되고 한 번에 하나의 그룹 씩 (예를 들어, 전술한 바와 같이 8 개의 그룹) 업데이트 될 것이다. 마지막으로 단계 (614) 에서, 픽셀이 업데이트 단계를 통과하고 있는 경우, 적절한 파형이 픽셀에 적용될 것이다. 예를 들어, 위에서 논의된 바와 같이, 업데이트를 겪도록 선택된 픽셀들의 그룹은 iFull 펄스가 적용될 것이지만, 그것의 카디날 이웃은 에지 아티팩트를 제거하기 위해 iTop 펄스가 적용될 것이다. 도 6b 는 도 6a 에 도시된 프로세스가 구현될 수도 있는 알고리즘의 일 실시형태를 도시한다.
대안적으로, 일부 다른 실시형태들에서, 풀 업데이트 또는 리셋을 위해 선택된 픽셀들 (예를 들어, 픽셀들 (702 및 704)) 은 대신 풀 클리어링 펄스 (예를 들어, iFull 펄스) 대신에 탑 오프 펄스 (예를 들어, iTop 펄스) 가 적용될 수도 있고, 그것의 카디날 픽셀들은 유휴 상태로 유지되거나 널 파형이 적용될 수도 있다. 이러한 셋업은 다크 모드 동작에서 어두운 배경 픽셀의 훨씬 덜 플래시한 업데이트를 허용한다. 잉크 입자의 특성으로 인해, 풀 클리어링 펄스 대신 iTop 펄스와 같은 탑 오프 펄스 만 적용하는 것은 디스플레이 픽셀의 훨씬 덜 플래시한 업데이트를 생성할 수 있는 한편, 여전히 (예를 들어, 업데이트된 픽셀 (702, 704) 과 그것의 유휴 카디널 픽셀 사이에서) 디스플레이 전체에서 비교적 일관된 그레이톤을 유지할 수 있다.
수 많은 변경들 및 수정들이 본 발명의 범위로부터 일탈함 없이 위에 설명된 본 발명의 특정 실시형태들에서 이루어질 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 이에 따라, 전술한 설명의 전부는 한정적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 복수의 픽셀들을 갖는 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법으로서,
    상기 복수의 픽셀들을 n 개의 그룹들로 분할하는 단계로서, n 은 1 보다 큰 정수인, 상기 복수의 픽셀들을 n 개의 그룹들로 분할하는 단계; 및
    선택된 픽셀들에 풀 클리어링 파형을 적용하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은:
    상기 디스플레이가 검정색 배경에 흰색 텍스트를 디스플레이하도록 배열되고, 상기 디스플레이 상에 일련의 연속적인 이미지들 동안 검정색을 유지하는 복수의 배경 픽셀들을 가지고, 상기 배경 픽셀들은 검정색에서 중간 그레이 레벨로 점차 드리프트하는 경향이 있고;
    상기 풀 클리어링 파형이 픽셀들의 상기 n 개의 그룹들 중 적어도 하나의 그룹에의 배경 픽셀들에 적용됨으로써 상기 적어도 하나의 그룹에의 배경 픽셀들을 배경 픽셀들의 검정색 상태로 복원하고;
    탑 오프 파형은 픽셀들의 상기 적어도 하나의 그룹에의 상기 배경 픽셀들의 카디날 이웃들에 적용되고, 상기 탑 오프 파형은 상기 카디날 이웃들을 카디날 이웃들의 검정색 상태를 향해 구동하고;
    어떤 구동 전압도 픽셀들의 카디날 이웃들 또는 픽셀들의 상기 적어도 하나의 그룹에 있지 않는 배경 픽셀들에는 적용되지 않는 것을 특징으로 하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 풀 클리어링 파형을 적용하는 단계는 미리 결정된 시퀀스에서 픽셀들의 모든 그룹들에의 상기 배경 픽셀들에 상기 풀 클리어링 파형을 적용하는 단계를 더 포함하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 광학 디스플레이는 디스플레이 매체의 층을 갖는 전기 영동 디스플레이인, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 디스플레이 매체의 층은 전기영동 매체인, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디스플레이 매체의 층은 캡슐화된 전기영동 디스플레이 매체인, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기영동 디스플레이 매체는 액체 및 상기 액체 내에 배치되고 상기 매체에 전기장의 인가 시 상기 액체를 통해 이동할 수 있는 적어도 하나의 입자를 포함하는 전기영동 매체를 포함하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
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