KR102576895B1 - 전기-광학 디스플레이들 - Google Patents

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Abstract

전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 장치는 이격된 제 1 및 제 2 디바이스 층들 및 디스플레이 픽셀들의 제 1 및 제 2 로우들을 포함할 수도 있고, 각각의 로우는 복수의 디스플레이 픽셀들을 포함할 수도 있고, 각각의 디스플레이 픽셀은 디스플레이 픽셀을 구동하기 위한 제 1 디바이스 층 상에 위치된 픽셀 전극 및 제 2 디바이스 층 상에 위치되고 복수의 디스플레이 픽셀들의 픽셀 전극들의 일부분과 오버랩하는 전도 라인을 갖고; 그리고 적어도 하나의 전도성 경로는 디스플레이 픽셀들의 제 2 로우의 전도 라인에 제 1 로우의 전도 라인을 접속한다.

Description

전기-광학 디스플레이들
관련 출원들에 대한 상호참조
본 출원은 2018년 11월 09일자로 출원된 미국 가출원 제62/757,818호에 관련되고 이를 우선권 주장한다.
전술한 출원의 전체 개시들은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
기술 분야
본 발명은 전기 광학 디스플레이 장치들에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 박막 트랜지스터 어레이들을 포함하는 디스플레이 백플레인들에 관한 것이다.
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. 전기장은 전형적으로 전도성 필름 또는 전계 효과 트랜지스터와 같은 트랜지스터에 의해 제공된다. 전기영동 디스플레이는 액정 디스플레이와 비교할 때 양호한 휘도 및 콘트라스트, 광시야각, 상태 쌍안정성 및 저전력 소비를 갖는다. 이러한 전기영동 디스플레이는 LCD 디스플레이보다 느린 스위칭 속도를 가지지만, 전기영동 디스플레이는 일반적으로 너무 느려 실시간 비디오를 표시하지 못한다. 또한, 유체의 점도가 전기영동 입자의 움직임을 제한하기 때문에, 전기영동 디스플레이는 저온에서 느려질 수 있다. 이러한 단점에도 불구하고, 전자 책 (e-리더), 휴대폰 및 휴대폰 커버, 스마트 카드, 간판, 시계, 선반 라벨 및 플래시 드라이브와 같은 일상적인 제품에서 전기영동 디스플레이를 찾아볼 수 있다.
많은 상용 전기영동 매체는 본질적으로, "그레이스케일" (grayscale) 이라고 알려진, 블랙과 화이트 극단 사이의 그래디언트를 갖는 두 가지 컬러만 표시한다. 이러한 전기영동 매체는 제 1 컬러를 갖는 단일 유형의 전기영동 입자를 제 2, 상이한 컬러를 갖는 착색 유체에 사용하거나 (이 경우, 입자가 디스플레이의 시인 표면에 인접하게 놓일 때 제 1 컬러가 표시되고, 입자가 시인 표면으로부터 이격될 때 제 2 컬러가 표시된다) 또는 비착색된 유체에 상이한 제 1 및 제 2 컬러를 갖는 제 1 및 제 2 유형의 전기영동 입자를 사용한다. 후자의 경우, 제 1 유형의 입자가 디스플레이의 시인 표면에 인접하게 놓일 때 제 1 컬러가 표시되고, 제 2 유형의 입자가 시인 표면에 인접하게 놓일 때 제 2 컬러가 표시된다. 일반적으로 두 가지 색상들은 블랙 및 화이트이다.
겉으로 보기에는 단순하지만, 전기영동 매체 및 전기영동 디바이스는 복잡한 거동을 나타낸다. 가령, 단순한 "온/오프" 전압 펄스는 전자 판독기에서 고품질 텍스트를 얻기에 불충분하다는 것을 발견했다. 오히려 복잡한 "파형" 이 상태들 사이에서 입자를 구동하고 새로운 표시된 텍스트가 이전 텍스트의 메모리, 즉 "고스트" 를 유지하지 않도록 보장하는데 필요하다.
본 발명은 이격된 제 1 및 제 2 디바이스 층들 및 디스플레이 픽셀들의 제 1 및 제 2 로우들을 갖는 전기 광학 디스플레이를 제공하며, 각각의 로우는 복수의 디스플레이 픽셀들을 포함하며, 각각의 디스플레이 픽셀은 디스플레이 픽셀을 구동하기 위한 제 1 디바이스 층 상에 위치된 픽셀 전극 및 제 2 디바이스 층 상에 위치되고 복수의 디스플레이 픽셀들의 픽셀 전극들의 일부분과 오버랩하는 전도 라인을 갖고; 그리고 적어도 하나의 전도성 경로는 디스플레이 픽셀들의 제 2 로우의 전도 라인에 제 1 로우의 전도 라인을 접속한다.
도 1 은 본 명세서에서 개시된 청구대상에 따른 백플레인 회로를 예시한다.
도 2 는 본 명세서에 개시된 청구대상에 따른 디스플레이 픽셀의 평면도를 예시한다.
도 3a 은 본 명세서에 개시된 청구대상에 따른 디스플레이 픽셀의 등가 회로의 일 실시형태를 예시한다.
도 3b 는 본 명세서에 개시된 청구대상에 따른 샘플 구동 방식을 예시한다.
도 4a 는 본 명세서에서 개시된 청구대상에 따른 백플레인 회로를 예시한다.
도 4b 는 본 명세서에서 개시된 청구대상에 따른 다른 백플레인 회로를 예시한다.
도 5a 는 본 명세서에서 개시된 청구대상에 따른 크로스토크를 갖는 디스플레이 이미지를 예시한다.
도 5b 는 본 명세서에 개시된 청구대상을 사용하여 감소된 크로스토크를 갖는 디스플레이 이미지를 예시한다.
위에 나타낸 바와 같이, 본 명세서에 제시된 청구대상은 용량 커플링을 감소시키고 전기 광학 디스플레이 성능을 개선하기 위한 방법들 및 수단들을 제공한다.
재료 또는 디스플레이에 적용되는 용어 "전기 광학" 은 적어도 하나의 광학 특성에서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 재료를 지칭하도록 이미징 기술에서의 통상적인 의미로 본원에서 사용되고, 그 재료는 재료로의 전기장의 인가에 의해 재료의 제 1 디스플레이 상태로부터 재료의 제 2 디스플레이 상태로 변경된다. 광학 특성은 통상적으로 인간 눈에 인지가능한 컬러이지만, 그것은 광학 투과, 반사율, 발광, 또는 머신 판독을 위해 의도된 디스플레이들의 경우, 가시 범위 밖의 전자기 파장들의 반사율에서의 변화의 의미에서의 의사-컬러와 같은 다른 광학 특성일 수도 있다.
용어 "그레이 상태" 는 픽셀의 2 개의 극단 광학 상태들 중간의 상태를 지칭하도록 이미징 기술에서의 그 종래 의미로 본 명세서에서 사용되고, 반드시 이들 2 개의 극단 상태들 간의 블랙-화이트 천이를 암시하는 것은 아니다. 예를 들어, 이하에 언급되는 여러 E Ink 특허들 및 공개된 출원들은, 극단 상태들이 화이트 및 딥 블루이어서 중간의 "그레이 상태" 는 실제로 페일 블루일 것인 전기영동 디스플레이들을 설명한다. 실제로, 이미 언급된 바와 같이, 광학 상태의 변화는 컬러 변화가 전혀 아닐 수도 있다. 용어들 "블랙" 및 "화이트" 는 이하에서 디스플레이의 2 개의 극단 광학 상태들을 지칭하는데 사용될 수도 있으며, 엄밀하게 블랙 및 화이트가 아닌 극단 광학 상태들, 예를 들어 전술한 화이트 및 다크 블루 상태들을 보통 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "모노크롬" 은, 오직 개재하는 그레이 상태들이 없는 그 2 개의 극단 광학 상태들로 픽셀들을 구동하는 구동 방식을 표시하기 위해 이하에 사용될 수도 있다.
용어 "쌍안정" 및 "쌍안정성" 은 적어도 하나의 광학적 특성에서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 디스플레이를 지칭하도록 본원에서 당해 기술 분야에서의 통상의 의미로 사용되며, 따라서 유한의 지속기간의 어드레싱 펄스에 의해, 임의의 주어진 엘리먼트가 구동된 후, 어드레싱 펄스가 종료된 후의 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태를 취하기 위해 그 상태가 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변경하는데 필요한 어드레싱 펄스의 최소 지속기간의 적어도 수 배 동안, 예를 들어, 적어도 4 배 동안 지속될 것이다. 공개된 US 특허 출원 제2002/0180687호 (또한 대응하는 국제 출원 공개 WO 02/079869를 참조함) 에서, 그레이 스케일이 가능한 일부 입자-기반 전기영동 디스플레이들은 그들의 극단적인 블랙 및 화이트 상태들에서 뿐만 아니라 그들의 중간의 그레이 상태들에서 안정하고, 이는 일부 다른 유형의 전기-광학 디스플레이들에서도 마찬가지인 것이 보여진다. 이러한 유형의 디스플레이는 쌍안정적이라기 보다는 "멀티-안정적" 으로 적절히 지칭되지만, 편의상, 용어 "쌍안정" 은 쌍안정 및 멀티-안정 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.
캡슐화된 전기영동 매체들을 기술하는, 매사추세츠 공과대학 (MIT) 및 E Ink Corporation 에 양도된 또는 그 명의로의 수개의 특허들 및 출원들이 최근 공개되었다. 그러한 캡슐화된 매체들은 수개의 소형 캡슐들을 포함하고, 그 각각은 자체가 액체 부유 매체에 부유된 전기영동식 이동성 입자들을 포함하는 내부상 (internal phase), 및 그 내부상을 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 제 7,002,728 호 및 제 7,679,814 호 참조;
(b) 캡슐, 바인더 및 캡슐화 프로세스; 예를 들어, 미국 특허 번호 제 7,072,276 호 및 제 7,411,719 호 참조;
(c) 마이크로셀 구조, 벽 재료 및 마이크로셀 형성 방법; 예를 들어, 미국 특허 번호 제 7,072,095 호 및 제 9,279,906 호 참조;
(d) 마이크로셀 충전 및 밀봉 방법; 예를 들어, 미국 특허 번호 제 7,144,942 호 및 제 7,715,088 호 참조;
(e) 전기-광학 재료를 함유하는 필름 및 서브어셈블리; 예를 들어, 미국 특허 번호 제 6,982,178 호 및 제 7,839,564 호 참조;
(f) 백플레인들, 접착제층 및 다른 보조 층들, 및 디스플레이들에 사용된 방법들; 예를 들어 미국 특허들 제 D485,294; 6,124,851; 6,130,773; 6,177,921; 6,232,950; 6,252,564; 6,312,304; 6,312,971; 6,376,828; 6,392,786; 6,413,790; 6,422,687; 6,445,374; 6,480,182; 6,498,114; 6,506,438; 6,518,949; 6,521,489; 6,535,197; 6,545,291; 6,639,578; 6,657,772; 6,664,944; 6,680,725; 6,683,333; 6,724,519; 6,750,473; 6,816,147; 6,819,471; 6,825,068; 6,831,769; 6,842,167; 6,842,279; 6,842,657; 6,865,010; 6,873,452; 6,909,532; 6,967,640; 6,980,196; 7,012,735; 7,030,412; 7,075,703; 7,106,296; 7,110,163; 7,116,318; 7,148,128; 7,167,155; 7,173,752; 7,176,880; 7,190,008; 7,206,119; 7,223,672; 7,230,751; 7,256,766; 7,259,744; 7,280,094; 7,301,693; 7,304,780; 7,327,511; 7,347,957; 7,349,148; 7,352,353; 7,365,394; 7,365,733; 7,382,363; 7,388,572; 7,401,758; 7,442,587; 7,492,497; 7,535,624; 7,551,346; 7,554,712; 7,583,427; 7,598,173; 7,605,799; 7,636,191; 7,649,674; 7,667,886; 7,672,040; 7,688,497; 7,733,335; 7,785,988; 7,830,592; 7,843,626; 7,859,637; 7,880,958; 7,893,435; 7,898,717; 7,905,977; 7,957,053; 7,986,450; 8,009,344; 8,027,081; 8,049,947; 8,072,675; 8,077,141; 8,089,453; 8,120,836; 8,159,636; 8,208,193; 8,237,892; 8,238,021; 8,362,488; 8,373,211; 8,389,381; 8,395,836; 8,437,069; 8,441,414; 8,456,589; 8,498,042; 8,514,168; 8,547,628; 8,576,162; 8,610,988; 8,714,780; 8,728,266; 8,743,077; 8,754,859; 8,797,258; 8,797,633; 8,797,636; 8,830,560; 8,891,155; 8,969,886; 9,147,364; 9,025,234; 9,025,238; 9,030,374; 9,140,952; 9,152,003; 9,152,004; 9,201,279; 9,223,164; 9,285,648; 및 9,310,661 호들; 및 미국 특허 출원 공개 번호 제2002/0060321; 2004/0008179; 2004/0085619; 2004/0105036; 2004/0112525; 2005/0122306; 2005/0122563; 2006/0215106; 2006/0255322; 2007/0052757; 2007/0097489; 2007/0109219; 2008/0061300; 2008/0149271; 2009/0122389; 2009/0315044; 2010/0177396; 2011/0140744; 2011/0187683; 2011/0187689; 2011/0292319; 2013/0250397; 2013/0278900; 2014/0078024; 2014/0139501; 2014/0192000; 2014/0210701; 2014/0300837; 2014/0368753; 2014/0376164; 2015/0171112; 2015/0205178; 2015/0226986; 2015/0227018; 2015/0228666; 2015/0261057; 2015/0356927; 2015/0378235; 2016/077375; 2016/0103380; 및 2016/0187759 호들; 및 국제출원 공개 번호 제 WO 00/38000 호; 유럽 특허 제 1,099,207 B1 및 1,145,072 B1 호를 참조;
(g) 컬러 형성 및 컬러 조정; 예를 들어 미국 특허 제 7,075,502 호 및 제 7,839,564 호 참조;
(h) 디스플레이 구동 방법; 예를 들어, 미국 특허 제 7,012,600 호 및 제 7,453,445 호 참조;
(i) 디스플레이의 응용; 예를 들어 미국 특허 제 7,312,784 호 및 제 8,009,348 호들을 참조;
(j) 미국 특허 번호 제 6,241,921 호; 및 미국 특허 출원 공개 번호 2015/0277160; 및 미국 특허 출원 공개 번호 2015/0005720 및 2016/0012710 에 기재된, 비전기영동 디스플레이.
위의 특허들 및 특허 출원들 모두는 그 전체가 참조로 포함된다.
전술된 특허들 및 출원들 중 다수는, 캡슐화된 전기영동 매체에서의 개별 마이크로캡슐들을 둘러싼 벽들이 연속상에 의해 대체되고 따라서 전기영동 매체가 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 2002/0131147 참조. 따라서, 본 출원의 목적을 위해, 이러한 중합체-분산 전기영동 매체는 캡슐화된 전기영동 매체의 하위 종으로 간주된다.
캡슐화된 전기영동 디스플레이는 통상적으로 종래의 전기영동 디바이스들의 클러스터화 및 침강 실패 (settling failure) 모드를 겪지 않으며, 광범위하게 다양한 유연성 및 강성 기판들 상에 디스플레이를 인쇄하거나 또는 코팅하는 능력과 같은 추가의 이점들을 제공한다. (단어 "프린팅" 의 사용은 제한 없이, 미리 계측된 코팅들, 이를 테면, 패치 다이 코팅, 슬롯 또는 압출 성형 코팅, 슬라이드 또는 캐스케이드 코팅, 커튼 코팅; 롤 코팅, 이를 테면, 나이프 오버 롤 코팅, 순방향 및 역방향 롤 코팅; 그라비어 코팅; 딥코팅; 스프레이 코팅; 메니스커스 코팅; 스핀 코팅; 브러쉬 코팅; 에어 나이프 코팅; 실크스크린 프린팅 프로세스들; 정전식 프린팅 프로세스들; 서멀 프린팅 프로세스들; 잉크젯 프린팅 프로세스들; 및 다른 유사한 기법들을 포함하는 프린팅 및 코팅의 모든 형태들을 포함하도록 의도된다.). 따라서, 결과적인 디스플레이는 유연성 (flexible) 일 수 있다. 또한, (다양한 방법을 사용하여) 디스플레이 매체가 인쇄될 수 있기 때문에, 디스플레이 자체는 저렴하게 제조될 수 있다.
관련된 유형의 전기영동 디스플레이는 소위 "마이크로셀 전기영동 디스플레이" 이다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에 있어서, 하전된 입자 및 부유하는 유체는 마이크로캡슐들 내에 캡슐화되지 않지만, 대신 캐리어 매체, 통상, 폴리머 필름 내에 형성된 복수의 캐비티(cavity)들 내에 보유된다. 예를 들어, 양자 모두가 Sipix Imaging, Inc. 에 양도된 국제 출원 공개 번호 WO 02/01281호, 및 공개된 미국 출원 번호 제2002/0075556호를 참조한다.
전술된 유형들의 전기 광학 디스플레이들은 쌍안정성이고 통상적으로 반사형 모드에서 사용되지만, 전술된 특허들 및 출원들 중 특정 특허 및 출원에서 설명된 바와 같이, 그러한 디스플레이들은, 전기 광학 매체가 광의 투과를 조정하도록 사용되어 디스플레이가 투과형 모드에서 동작하는 "셔터 모드" 에서 동작될 수도 있다. 폴리머 분산형 액정들을 포함하는 액정들은 물론 또한 전기 광학 매체들이지만, 통상적으로 쌍안정성이 아니고 투과형 모드에서 동작한다. 하기에서 설명되는 본 발명의 특정 실시형태들은 반사형 디스플레이들과의 사용으로 한정되지만, 다른 실시형태들은 종래의 액정 디스플레이들을 포함하여 반사형 및 투과형 디스플레이들 양자 모두와 사용될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전기 광학 매체는 회전 이색 부재 또는 전기변색 매체일 수 있다.
디스플레이가 반사형인지 또는 투과형인지의 여부 및 사용된 전기 광학 매체가 쌍안정성인지 여부에 따라, 고해상도 디스플레이를 획득하기 위해, 디스플레이의 개별 픽셀들은 인접한 픽셀들로부터의 간섭없이 어드레싱가능해야 한다. 이러한 목적을 달성하는 하나의 방법은 "액티브 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 연결된다. 통상적으로, 비선형 엘리먼트가 트랜지스터일 경우, 픽셀 전극은 트랜지스터의 드레인에 연결되고, 이러한 배열은 다음의 설명에서 가정될 것이지만, 이는 본질적으로 임의적이며, 픽셀 전극은 트랜지스터의 소스에 연결될 수 있다. 통상적으로, 고해상도 어레이들에서, 픽셀들은 로우들 및 컬럼들의 2 차원 어레이로 배열되어, 임의의 특정 픽셀은 하나의 특정된 로우와 하나의 특정된 컬럼의 교차에 의해 고유하게 정의된다. 각각의 컬럼에서의 모든 트랜지스터들의 소스들은 단일 컬럼 전극에 연결되는 한편, 각각의 로우에서의 모든 트랜지스터들의 게이트들은 단일 로우 전극에 연결되며; 다시, 소스들의 로우들로의 할당과 게이트들의 컬럼들로의 할당은 관습적이지만 본질적으로 임의적이고, 원한다면 반전될 수 있다. 로우 전극들은 로우 드라이버에 연결되며, 이 로우 드라이버는, 임의의 주어진 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. 컬럼 전극들은 컬럼 드라이버들에 연결되고, 이 컬럼 드라이버들은 선택된 로우에서의 픽셀들을 그들의 원하는 광학 상태들로 구동하기 위해 선택된 전압들을 다양한 컬럼 전극들에 부과한다. (앞서 언급된 전압들은 종래에 비선형 어레이로부터 전기 광학 매체의 반대 측 상에 제공되고 전체 디스플레이에 걸쳐 연장되는 공통 전면 전극에 대한 것이다.) "라인 어드레스 시간" 으로 알려진 사전 선택된 간격 후에, 선택된 로우는 선택 해제되고, 다음 로우가 선택되며, 컬럼 드라이버 상의 전압들이 변경되어 디스플레이의 다음 라인이 기입된다. 이러한 프로세스는 전체 디스플레이가 로우 단위 방식으로 기입되도록 반복된다.
액티브 매트릭스 디스플레이들을 제조하기 위한 프로세스들이 잘 확립되어 있다. 박막 트랜지스터들은, 예를 들어, 다양한 디포지션 및 포토리소그래피 기법들을 사용하여 제조될 수 있다. 트랜지스터는 게이트 전극, 절연 유전체층, 반도체층, 및 소스 및 드레인 전극들을 포함한다. 게이트 전극으로의 전압의 인가는 유전체층에 걸쳐 전기장을 제공하며, 이는 반도체층의 소스-대-드레인 전도성을 극적으로 증가시킨다. 이러한 변경은 소스 전극과 드레인 전극 간에 전기 전도를 허용한다. 통상적으로, 게이트 전극, 소스 전극, 및 드레인 전극은 패터닝된다. 일반적으로, 반도체 층은 또한, 이웃한 회로 엘리먼트들 간에 표유 전도 (stray conduction) (즉, 크로스토크) 를 최소화하기 위하여 패터닝된다.
액정 디스플레이들은 일반적으로, 디스플레이 픽셀들을 위한 스위칭 디바이스들로서 비정질 실리콘 ("a-Si") 박막 트랜지스터들 ("TFT"들) 를 채용한다. 그러한 TFT들은 통상적으로 하부 게이트 (bottom-gate) 구성을 갖는다. 하나의 픽셀 내에서, 박막 커패시터는 통상적으로 스위칭 TFT 에 의해 이송된 전하를 유지한다. 전기영동 디스플레이들은 커패시터들을 갖는 유사한 TFT들을 사용할 수 있지만, 커패시터들의 기능은 액정 디스플레이들에서의 기능들과는 다소 상이하다; 전술된 공동계류 중인 출원 09/565,413 및 공개공보들 2002/0106847 및 2002/0060321 참조. 박막 트랜지스터들은 고성능을 제공하도록 제조될 수 있다. 하지만, 제조 프로세스들은 상당한 비용을 초래할 수 있다.
TFT 어드레싱 어레이들에 있어서, 픽셀 전극들은 라인 어드레스 시간 동안 TFT들을 통해 하전된다. 라인 어드레스 시간 동안, TFT 는, 인가된 게이트 전압을 변경함으로써 전도 상태로 스위칭된다. 예를 들어, n형 TFT 에 대해, 게이트 전압은, TFT 를 전도 상태로 스위칭하기 위해 "하이 (high)" 상태로 스위칭된다.
또한, 원하는 않는 효과, 이를 테면, 전압 시프트들이, 디스플레이 픽셀에 구동 파형들을 공급하는 데이터 라인과 픽셀 전극 사이에서 발생하는 크로스토크에 의해 야기될 수도 있다. 상기 설명된 전압 시프트와 유사하게, 데이터 라인과 픽셀 전극 사이의 크로스토크는, 디스플레이 픽셀이 어드레싱되고 있지 않을 경우에도 (예를 들어, 공핍에 있어서의 연관된 픽셀 TFT) 그 둘 사이에서 용량성 커플링에 의해 야기될 수 있다. 그러한 크로스토크는, 이미지 스트레이킹 (image streaking) 과 같은 광학 아티팩트들을 유도할 수 있기 때문에 바람직하지 않은 전압 시프트들을 초래할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 전기영동 디스플레이 또는 EPD (100) 는 두개의 기판들 (예를 들어, 플라스틱 또는 유리) 을 포함할 수도 있고, 여기서 프론트 평면 라미네이트 또는 FPL 은 두개의 기판들 사이에 위치된다. 일부 실시형태들에서, 상부 기판의 하부 부분은 전도성 전극 (즉, Vcom 평면) 으로서 기능하도록 투명 전도성 재료로 코팅될 수도 있다. 하부 기판의 상부 부분은 전극 엘리먼트들 (예를 들어, 각각의 디스플레이 픽셀들에 대한 전도성 전극들) 의 어레이를 포함할 수도 있다. 반도체 스위치, 이를 테면, 박막 트랜지스터들, 또는 TFT 가 이들 픽셀 전극들의 각각과 연관될 수도 있다. 픽셀 전극 및 Vcom 평면에 대한 바이어스 전압의 인가는 FPL 의 전기 광학 변환으로 귀결될 수도 있다. 이 광학 변환은 EPD 상의 텍스트 또는 그래픽 정보의 디스플레이에 대한 기반으로서 사용될 수 있다. 원하는 이미지를 디스플레이하기 위하여, 적절한 전압이 각각의 픽셀 전극에 인가되는 것이 필요하다. 이를 실현하기 위하여, 각각의 TFT (102) 에는 게이트 라인 신호, 데이터 라인 신호, Vcom 라인 신호 및 저장 커패시터가 제공될 수도 있다. 일 실시형태에서, 도 1 에 예시된 바와 같이, 각각의 TFT (102) 의 게이트는 스캔 라인 (104) 에 전기적으로 커플링될 수도 있고, 트랜지스터의 소스 또는 드레인은 데이터 라인 (106) 에 접속될 수도 있고, 저장 커패시터의 두개의 단자들은 Vcom 라인 (108) 및 픽셀 전극 각각에 접속될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 상부 기판의 하부 부분 상의 Vcom 및 하부 기판의 상부 부분 상의 Vcom 라인 그리드는 동일한 DC 소스에 접속될 수도 있다.
EPD 동작 및 크로스토크
동작 시에, 구동 신호들 (예를 들어, 전압 펄스들) 은 디스플레이 픽셀들을 업데이트하기 위해 각각의 데이터 라인들에 인가된다. 어느 디스플레이 픽셀들이 업데이트될 것인지를 선택하기 위해, 스캔 라인들 (예를 들어, 스캔 라인 (104)) 은 데이터 라인들 (예를 들어, 데이터 라인(106)) 로부터의 구동 신호들이 대응하는 디스플레이 픽셀들을 업데이트하기 위해 픽셀 전극들에 인가될 수도 있도록 선택적으로 활성화될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 각각의 스캔 라인은 EPD (100) 의 디스플레이 픽셀들 모두가 업데이트될 때까지 순차적으로 활성화될 수도 있다. 이 업데이트 프로세스에서, Vcom 신호는 원하지 않는 용량 커플링 효과들에 의해 의도한 레벨로부터 교란 또는 이탈될 수 있다.
도 2 는 본 명세서에 개시된 청구대상에 따른 디스플레이 픽셀 (200) 의 평면도를 예시한다. 디스플레이 픽셀 (200) 은 디스플레이 픽셀을 구동하도록 구성된 픽셀 전극 (204) 을 포함한다. 사용중에, 디스플레이 픽셀 (200) 은 픽셀 전극 (204) 상에서 유도된 일련의 전압 펄스들에 의해 구동될 것이다. 일련의 전압 펄스들은 트랜지스터 (208) 를 통하여 픽셀 전극 (204) 에 인가될 수도 있다. 트랜지스터 (208) 는 픽셀 전극 (204) 으로 이어지는 신호 경로를 스위칭 온 및 오프하는 스위치로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터 (208) 의 게이트 (216) 는 신호 선택 게이트 라인 (202) 에 접속될 수도 있다. 사용중에, 이 게이트 (202) 는 트랜지스터들 (208) 의 게이트 (216) 에 전압을 인가하든 인가하지 않음으로써 트랜지스터 (208) 를 선택적으로 턴온 및 오프하는데 사용될 수 있다. 또한, 일련의 전압 펄스들은 데이터 라인 (206) 을 통하여 공급될 수 있다. 이 데이터 라인 (206) 은 또한 도 2 에 예시된 바와 같이, 트랜지스터 (208) 에 전기적으로 커플링된다. 동작시에, 신호 (예를 들어, 전기 펄스) 는 트랜지스터 (208) 을 활성화 또는 턴온하도록 게이트 라인 (202) 을 통하여 송신될 수 있고, 트랜지스터 (208) 가 턴온되면, 데이터 라인 (206) 을 통하여 인가된 전기 신호들은 트랜지스터 (208) 를 통하여 픽셀 전극 (204) 에 송신될 수 있다. 또한, 도 2 에는 Vcom 라인 (210) 이 제시되어 있다. 일부 실시형태들에서, 이 Vcom 라인 (210) 은 전기적으로 일정한 전압 레벨 (예를 들어, Vcom) 로 상부 전극을 유지하도록 디스플레이의 상부 전극 (도 2 에서는 여기에 도시되지 않음) 에 전기적으로 커플링될 수도 있다. 일반적으로, 이 Vcom 라인 (210) 은 픽셀 전극 (204) 아래에 위치된 디바이스 레벨에 있다. 또한 이 Vcom 라인 (210) 에는 저장 커패시터의 전극 (214) 이 접속되고, 여기서 전극 (214) 은 Vcom 라인 (210) 과 동일한 디바이스 층 상에 위치될 수도 있다.
이때 도 3a 를 참조하여 보면, 용량 커플링의 소스들 중에, 하나의 가능한 소스는 데이터 라인 (304) 과 Vcom 라인 (306)(즉, CDC (302)) 사이의 용량일 수도 있다. 예를 들어, 전압 신호들이 데이터 라인 (304) 을 통하여 인가될 때, 데이터 라인 (304) 에서의 전압 레벨들에서의 변화가 데이터 라인 (304) 과 Vcom 라인 (306) 사이의 용량 커플링 효과를 발생시킬 수도 있다. 용량 커플링의 다른 가능한 소스는 저장 커패시터와 픽셀 전극 사이에 발생할 수도 있다.
동작시에, 디스플레이 픽셀이 선택될 때 (즉, 스캔 라인 (308) 은 픽셀 (310) 을 선택할 때) Vcom 전압 값은 변동들 (예를 들어, 전압 값에서의 딥) 을 경험할 수도 있고, 구동 전압 신호들은 데이터 라인 (304) 을 통하여 인가되어, 데이터 라인 (304) 에서 전압값들에서의 변화들을 야기한다. 이 경우에, 위에 언급된 용량 효과들의 일부에 의해 영향을 받을 때, Vcom 전압 값은 타겟 값 (예를 들어, +15, -15, 또는 0 V) 으로부터 벗어날 수도 있다. 스캔 라인 (308) 이 턴오프될 때 Vcom 이 타겟 전압 값으로 리턴가능하지 않다 (즉, 선택된 디스플레이 픽셀을 플로팅 상태로 둔다). 그 결과, 선택된 픽셀 전극의 전압 레벨은 타겟 값으로부터 대략 아래 추정된 양으로 시프트하고 이는 Vcom 라인 방향을 따라 관측가능한 대역으로 이어질 수 있다. 픽셀 전압의 시프트 (ΔVPIXEL) 는 전하 보존의 원리를 사용하여 계산될 수 있다:
여기서 ΔVcom 은 스캔 라인이 턴오프될 때의 Vcom 값에서의 결과적인 전압 시프트이며, Ctotal 는 픽셀 전극의 총 용량이고, Ctotal 는 위에 언급된 용량 커플링 효과들에 더하여, 또한 금속 층들 및 재료 층들의 어느 것 사이에 발생할 수도 있는 용량 커플링 효과들을 포함할 수도 있다.
이 픽셀 전압의 시프트 (ΔVPIXEL) 는 종종 크로스토크 또는 스트레이킹을 지칭할 수도 있다. 이들 원하지 않는 효과들을 완화시키는 일 방식은 Vcom 값이 스캔 라인의 활성화 동안에 타겟 값 또는 레벨로 복귀하는 것을 보장하기 위해 Vcom 신호의 RC 지연을 감소시키는 것일 수도 있다. 도 3b 는 픽셀을 턴온하는 스캔 전압 (314) 이 하이로 됨 (즉, 픽셀 (310) 을 턴온) 에 따라, Vcom 전압 (312) 이 딥을 겪는 것을 예시한다.
빠른 V 레벨 복구를 보장하도록 위에 언급된 RC 지연을 감소시키는 것에 대하여, 디스플레이 백플레인의 새로운 설계가 도 4b 에 제시된다. 그러나, 먼저, 도 4a 를 참조하여 보면, 통상의 백플레인 (400) 이 제시된다. 도 4a 에 예시된 바와 같이, 디스플레이 픽셀의 각각의 로우들은 Vcom 라인 (402) 에 의해 바이어싱되고, 이 라인을 통하여 Vcom 전압은 각각의 픽셀에 인가된다. 도 4a 에는 각각의 라인에 대한 Vcom 신호 라인들이 서로 독립적인 것으로 도시되어 있다. 이 구성에서, Vcom 값이 저장 커패시터들 및 데이터 라인 (즉, CDC) 에 의해 야기되는 용량성 커플링 효과들에 의해 영향을 받거나 시프트될 때 Vcom 값은 픽셀 어레이의 두개의 단부들에 인가된 전압들만을 통하여 복구될 수 있고 이는 본질적으로 충분히 빠르지 않을 수도 있다.
이때, 도 4b 를 참조하여 보면, 본 명세서에서 제시된 청구대상에 따른 설계 (410) 에서 하나의 Vcom 라인 (412) 은 전도성 경로 (416) 를 사용하여 인접하는 로우로부터 다른 Vcom 라인 (414) 에 전기적으로 커플링될 수도 있고, 여기서, 전도성 경로 (416) 는 전기 전도성 라인 (예를 들어, 구리, 금 등) 을 구성하는데 종래 기술에 통상적으로 사용된 재료를 사용하여 구성될 수 있다. 이 구성에서, Vcom 전류는 이때 픽셀 어레이의 네 개의 측면들로부터 픽셀 영역 각각에 도달할 수 있고, 이는 감소된 RC 지연으로 이어지며, 이는 더 빠른 Vcom 복구 시간으로 귀결된다.
실제로, EPD 는 디스플레이 픽셀들의 두개의 인접하는 로우들을 가질 수도 있고 여기서, 각각의 로우는 복수?? 복수의 디스플레이 픽셀들을 포함할 수도 있고, 각각의 디스플레이 픽셀은 디스플레이 픽셀을 구동하기 위한 픽셀 전극을 갖는다. 그리고 각각의 로우는 또한 복수의 디스플레이 픽셀들의 픽셀 전극들의 각각에 접속된 제 1 신호 라인, 및 디스플레이 픽셀들의 제 2 로우의 제 2 신호 라인에 제 1 로우의 제 1 신호 라인을 접속하는 적어도 하나의 전도성 경로를 가질 수도 있다. 또는 도 4b 에 예시된 바와 같이, 1 보다 많은, 예를 들어, 2 또는 3 또는 4 개의 이러한 전도 경로들이 디스플레이 픽셀들의 인접하는 로우들 사이에 존재한다.
다른 실시형태에서, 위의 도 2 에 설명된 바와 같이, EPD 는 이격된 제 1 및 제 2 디바이스 층들 및 디스플레이 픽셀들의 제 1 및 제 2 로우들을 가질 수 있고, 여기서 각각의 로우는 복수의 디스플레이 픽셀들을 가질 수 있고, 각각의 디스플레이 픽셀은 디스플레이 픽셀을 구동하기 위한 제 1 디바이스 층 상에 픽셀 전극을 갖는다. 또한, 신호 라인은 제 2 디바이스 층 상에 위치되고 복수의 디스플레이 픽셀들의 픽셀 전극들의 부분과 오버랩하고, 적어도 하나의 전도성 경로는 디스플레이 픽셀들의 제 2 로우의 신호 라인에 제 1 로우의 신호 라인을 접속시킨다.
도 5a 는 도 4a 에 예시된 백플레인을 사용하여 디스플레이되는 이미지를 예시하며, 여기서 크로스토크 효과가 존재한다. 이에 비해, 도 5b 는 도 4b 에 설명된 백플레인을 사용한 이미지를 예시하며, 여기서 크로스토크 효과가 감소된다.
전술한 바로부터, 본 발명은 디스플레이 픽셀 전압 시프트들을 감소시키기 위한 백플레인을 제공할 수 있음을 볼 수 있을 것이다. 다수의 변경들 및 수정들이 본 발명의 범위로부터 일탈함 없이 상기 설명된 본 발명의 특정 실시형태들에서 이루어질 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 이에 따라, 전술한 설명의 전부는 한정적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 이격된 제 1 및 제 2 디바이스 층들 및 디스플레이 픽셀들의 복수의 로우들을 갖는 전기 광학 디스플레이로서,
    상기 디스플레이 픽셀들의 복수의 로우들의 각각의 로우는:
    복수의 디스플레이 픽셀들을 갖고, 각각의 디스플레이 픽셀은:
    데이터 라인을 통해 공급된 일련의 전압 펄스들로 상기 디스플레이 픽셀을 구동하기 위하여 구성된 제 1 디바이스 층 상에 위치된 픽셀 전극;
    상기 제 2 디바이스 층 상에 위치되고 상기 픽셀 전극의 일부분과 오버랩하는 VCOM 신호 라인;
    상기 VCOM 신호 라인에 평행한 게이트 라인; 및
    상기 디스플레이 픽셀들의 복수의 로우들의 제 1 로우에 인접한 상기 디스플레이 픽셀들의 복수의 로우들의 제 2 로우의 VCOM 신호 라인에만 상기 디스플레이 픽셀들의 복수의 로우들의 상기 제 1 로우의 VCOM 신호 라인을 접속하는 전도성 경로를 갖는, 전기 광학 디스플레이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전도성 경로는 상기 제 2 디바이스 층 상에 위치되는, 전기 광학 디스플레이.
  6. 제 4 항에 있어서,
    전기 광학 매체를 더 포함하는, 전기 광학 디스플레이.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기 광학 매체는 회전 이색 부재 또는 전기변색 매체인, 전기 광학 디스플레이.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기 광학 매체는 유체에서 그리고 상기 전기 광학 매체에 대한 전기장의 인가시 상기 유체를 통하여 이동가능한 복수의 하전된 입자들을 포함하는 전기 영동 매체인, 전기 광학 디스플레이.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 전도성 경로로부터 상기 VCOM 신호 라인에 평행한 방향으로 이격된 제 2 전도성 경로로서, 상기 제 2 전도성 경로는 상기 디스플레이 픽셀들의 복수의 로우들의 상기 제 1 로우의 상기 VCOM 신호 라인을 DC 소스에만 전기적으로 결합하는, 제 2 전도성 경로를 더 포함하는, 전기 광학 디스플레이.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 디스플레이 픽셀들의 각각은 상기 픽셀 전극과 상기 VCOM 신호 라인의 사이에 형성된 제 1 용량을 더 포함하는, 전기 광학 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 디스플레이 픽셀들의 각각은 상기 데이터 라인과 상기 VCOM 신호 라인의 사이에 형성된 제 2 용량을 더 포함하는, 전기 광학 디스플레이.
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