KR20040093124A - 전기 이동 액티브 매트릭스 디스플레이 디바이스 - Google Patents

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KR20040093124A
KR20040093124A KR10-2004-7014222A KR20047014222A KR20040093124A KR 20040093124 A KR20040093124 A KR 20040093124A KR 20047014222 A KR20047014222 A KR 20047014222A KR 20040093124 A KR20040093124 A KR 20040093124A
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display
electrode
preset
signal
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KR10-2004-7014222A
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Inventor
구오-푸 초우
마크 티. 존슨
알렉산더 페. 헨젠
빌리브롤더스 예이. 디크만
Original Assignee
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Publication date
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Abstract

본 발명은 전기 이동 입자들, 1개의 픽셀 전극과 1개의 관련 상대 전극을 포함하는 디스플레이 소자로서, 그 사이에 전기 이동 입자들의 일부가 존재하는, 디스플레이 소자, 및 디스플레이 소자로 하여금 디스플레이될 이미지 정보에 대응하는 미리 결정된 흑색 또는 백색 상태가 되게 하기 위해, 구동 신호를 전극들에 공급하기 위한 제어기를 포함하는 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 상기 디스플레이의 리프레시 시간을 개선하기 위해, 상기 제어기는 구동 신호에 선행하는 프리셋 신호를 공급하도록 더 배치되는데, 상기 프리셋 신호는 흑색 상태에 대응하는 2개 전극 중 한 전극 근처의 제 1 위치에서 전기 이동 입자들을 방출하기에 충분하지만, 백색 상태에 대응하는 다른 전극 근처의 제 2 위치에 입자들이 도달하게 하기에는 너무 낮은 에너지를 나타내는 프리셋 펄스를 포함한다.

Description

전기 이동 액티브 매트릭스 디스플레이 디바이스{ELECTROPHORETIC ACTIVE MATRIX DISPLAY DEVICE}
서문에서 언급된 타입의 디스플레이 디바이스는 국제 특허 출원 WO99/53373호로부터 알려져 있다. 이 특허 출원은, 하나는 투명하고 나머지 기판에는 행과 열로 배치된 전극들이 제공되는 2개의 기판들을 포함하는 전자 잉크 디스플레이를 개시하고 있다. 행 전극과 열 전극 사이의 교차점은 디스플레이 소자와 연관되어 있다. 디스플레이 소자는 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 열 전극에 결합되고, 이 박막 트랜지스터의 게이트는 행 전극에 결합된다. 디스플레이 소자들, TFT 트랜지스터, 및 행과 열 전극들의 이러한 배치는 함께 액티브 매트릭스를 형성한다. 또한, 디스플레이 소자는 1개의 픽셀 전극을 포함한다. 행 구동기는 디스플레이 소자의 1개의 행을 선택하고, 열 구동기는 열 전극들과 TFT 트랜지스터들을 통해 디스플레이 소자의 선택된 행에 데이터 신호를 공급한다. 데이터 신호는 디스플레이될 그래픽 데이터에 대응한다.
또한, 전자 잉크가 픽셀 전극과 투명 기판 상에 제공된 공통 전극 사이에 제공된다. 전자 잉크는 약 10 내지 50 미크론의 다수의 마이크로캡슐(microcapsule)을 포함한다. 각 마이크로캡슐은 액체 속에 떠있는 양으로 대전된 백색 입자들과 음으로 대전된 흑색 입자들을 포함한다. 음의 전계가 공통 전극에 인가되면, 백색 입자들이 투명한 기판을 향하는 마이크로캡슐의 면으로 이동하고, 디스플레이 소자는 관찰자의 눈에 보일 수 있게 된다. 동시에, 흑색 입자들은 관찰자로부터 숨겨지는 마이크로캡슐의 반대 면에 있는 픽셀 전극으로 이동한다. 양의 전계를 공통 전극에 인가하면, 흑색 입자들이 투명 기판을 향하는 마이크로캡슐의 면에 있는 공통 전극으로 이동하고, 디스플레이 소자는 관찰자에게 어둡게 보인다. 전계가 제거되면, 디스플레이 디바이스는 얻어진 상태를 유지하고 쌍안정(bi-stable) 특성을 나타낸다.
그레이 스케일은 마이크로캡슐의 상부에 있는 카운터 전극으로 움직이는 입자들의 양을 제어함으로써, 디스플레이 디바이스에서 생성될 수 있다. 예를 들어, 전계 강도와 인가 시간의 곱(product)으로서 정의되는 양 또는 음의 전계의 에너지는 마이크로캡슐들의 상부로 움직이는 입자들의 양을 제어한다.
알려진 디스플레이 디바이스들은, 소위 체재 시간(dwell time)을 가진다. 체재 시간은 이전의 이미지 업데이트와 새로운 이미지 업데이트 사이의 간격으로서 정의된다.
이 디스플레이의 단점은, 부정확한 그레이 스케일 재생을 초래하는 저구동(underdrive) 효과를 나타낸다는 점이다. 이러한 저구동 효과는, 예를 들어 디스플레이 디바이스의 초기 상태가 흑색이고, 디스플레이가 백색과 흑색 상태 사이에서 주기적으로 전환될 때 일어난다. 예를 들면, 수초 동안의 체재 시간 이후에 디스플레이 디바이스는 200㎳의 간격 동안에 음의 전계를 인가함으로써 백색으로 전환된다. 이어지는 간격에서, 200㎳ 동안에는 어떠한 전계도 인가되지 않고, 디스플레이는 백색으로 유지되며 다음 간격에서 양의 전계가 200㎳ 동안 인가되고 디스플레이는 흑색으로 전환된다. 일련의 제 1 펄스의 응답으로서 디스플레이의 밝기는 수 개 펄스 이후에 발생될 수 있는 원하는 최대 밝기 이하이다.
본 발명은 청구항 1의 전제부에서 한정된 바와 같은 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
이러한 타입의 디스플레이 디바이스들은, 예를 들어 모니터, 랩탑 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 이동 전화 및 전자 책(electronic book)에 사용된다.
도 1은 디스플레이 디바이스의 일부분의 단면도.
도 2는 디스플레이 디바이스의 일부분의 등가 회로도.
도 3과 도 4는 디스플레이 디바이스의 구동 신호들과 내부 신호들을 도시하는 도면.
도 5는 데이터 신호의 광 응답을 도시하는 도면.
도 6은 프리셋 신호와 데이터 신호의 광 응답을 도시하는 도면.
도 7은 반대 극성을 가지는 6개의 펄스들로 이루어지는 2개의 인접한 행들에 관한 픽셀 전극들에 대한 프리셋 신호들을 도시하는 도면.
도 8은 빗살 무늬 구조(interdigitized comb structure)를 포함하는 상대 전극의 일 예를 도시하는 도면.
도 9는 2개의 TFT를 구비한 디스플레이 소자의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 10은 상태 메모리를 구비한 디스플레이 디바이스를 도시하는 도면.
도 11은 프리셋 펄스들과 구동 신호들의 통합된 시퀀스를 도시하는 도면.
도 12는 2개의 이전 상태들에 대한 상태 메모리를 구비한 디스플레이 디바이스의 히스토그램(histogram)을 도시하는 도면.
도 13은 2개의 이전 상태들에 대한 상태 메모리를 구비한 디스플레이 디바이스와 각 전이에 대해서 4개의 프리셋 펄스들이 선행하는 구동 신호의 히스토그램(histogram)을 도시하는 도면.
본 발명의 목적은 그레이 스케일의 재생을 개선시킨 서문에 언급된 타입의 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 이루기 위해, 본 발명의 제 1 양상은 청구항 1에 정의된 바와 같은 디스플레이 디바이스를 제공한다.
본 발명은 광 응답이 디스플레이 소자의 이력(history)에 따라 달라진다는 인식에 기초하고 있다. 본 발명자는 2개의 전극 중 한 전극에서의 정지 상태로부터 전기 이동 입자를 방출하기에 충분하지만 전극의 다른 전극에 도달하기에는 너무 낮은 에너지를 나타내는 펄스를 포함하는 프리셋(preset) 신호가 구동 신호에 앞서 픽셀 전극에 공급될 때, 저구동 효과가 감소되는 것을 관찰하였다. 감소된 저구동 효과 때문에, 동일한 데이터 신호에 대한 광 응답이, 디스플레이 디바이스의 이력과 특히 그것의 체재 시간과 무관하게 대체로 같게 될 것이다. 기초가 되는 메커니즘은, 디스플레이 디바이스가 예를 들어 흑색 상태와 같은 미리 정해진 상태로 전환된 후, 백색 상태로의 후속적인 전환이 일어날 때, 전기 이동 입자들은 정지 상태가 되고, 입자들의 운동량(momentum)은 그것들의 시작 속도가 0에 가깝게 되기 때문에 낮다는 사실에 의해 설명될 수 있다. 이는 긴 전환 시간을 초래한다. 프리셋 펄스들의 인가는 전기 이동 입자들의 운동량을 증가시키고, 따라서 전환 시간을 감소시킨다.
또다른 장점은 프리셋 펄스들이 전자 잉크의 이전 이력을 크게 줄이는데 반해, 대조적으로 종래의 전자 잉크 디스플레이 디바이스는 새로운 프레임의 데이터 펄스들과, 여러 개의 이전 프레임들의 저장 공간, 및 큰 색인표를 생성하기 위한 다량의 신호 처리 회로들을 필요로 한다.
그러한 프리셋 펄스는 2개의 후속 이미지 업데이트 사이의 시간 간격보다 10배 정보 적은 지속 시간을 가진다. 이미지 업데이트는 디스플레이 디바이스의 이미지 정보가 다시 새롭게 될 때, 즉 리프레시(refresh)될 때 일어난다.
본 발명의 또다른 유리한 실시예들은 종속항들에서 정의된다.
청구항 3에 정의된 바와 같은 일 실시예에서, 디스플레이 디바이스의 전력 소비는 단지 하나의 프리셋 펄스를 인가함으로써 최소화될 수 있다.
청구항 4에 정의된 바와 같은 일 실시예에서, 반대 극성을 가진 짝수개의 프리셋 펄스들로 이루어지는 프리셋 신호가 디스플레이 디바이스의 프리셋 펄스들의 DC 성분과 가시도를 최소화하기 위해 생성될 수 있다. 양의 극성을 가진 것과 음의 극성을 가진 것의 2개의 프리셋 펄스들은, 이러한 동작 모드에서 디스플레이 디바이스의 전력 소비를 최소화할 것이다.
청구항 5에 정의된 바와 같은 일 실시예에서, 전극들은 수동 매트릭스 디스플레이를 형성하도록 배치된다.
청구항 6에 정의된 바와 같은 일 실시예에서, 디스플레이 디바이스에는 데이터 신호들을 디스플레이 소자들의 픽셀 전극에 제공하기 위한 액티브 매트릭스 어드레싱이 제공된다.
청구항 7에 정의된 바와 같은 일 실시예에서, 디스플레이 소자들은 2개 또는 그 이상의 그룹들로 상호 연결되고, 상이한 극성을 가지는 프리셋 펄스들은 스크린의 상이한 부분들에 공급된다. 예를 들어, 프리셋 펄스들이 양의 극성으로 모든 짝수 행들에 인가되고, 음의 극성으로 모든 홀수 행들에 인가되는 단일 프레임 어드레싱 기간에서, 디스플레이 디바이스의 이웃하는 행들은 번갈아 밝게 그리고 어둡게 보일 것이고, 그 다음 프리셋 펄스들의 양과 음의 극성들이 반전되는 프레임 어드레싱 기간에서, 눈은 디스플레이(공간 적분)에 걸쳐서 및 이어지는 프레임들(시간 평균)에서 이러한 짧은 밝기 변동을 통합시키므로 지각되는 외관은 거의 영향을 받지 않을 것이다. 이러한 원리는 플리커가 감소된 액정 디스플레이들을 구동하는 방법에서의 라인 반전 원리와 유사하다.
청구항 8에서 정의된 바와 같은 일 실시예에서, 프리셋 신호들이 제 2 구동 수단에서 생성되고, 예를 들어 모든 홀수 행들이 이어지는 모든 짝수 행들을 제 1 구동 수단에 의해 한번에 선택함으로써, 동시에 픽셀 전극들에 인가된다. 이러한 실시예는 기판 위에서의 어떠한 추가적인 전자 소자들을 필요로 하지 않는다.
청구항 9에서 정의된 바와 같은 일 실시예에서, 프리셋 신호들이 상대 전극을 통해 픽셀 전극에 직접 인가된다. 이러한 배치의 장점은 이 경우에 수반된 커패시턴스가 행 또는 열 전극들이 어드레스되는 경우보다 낮기 때문에 전력 소비가 더 낮다는 점이다.
청구항 10에서 정의된 바와 같은 일 실시예에서, 상대 전극은 프리셋 펄스들의 가시도를 감소시키기 위해, 여러 개의 부분들로 분할된다.
청구항 11에서 정의된 바와 같은 일 실시예에서, 픽셀 전극은 제 1 추가 용량성 소자를 통해 결합된다. 이제, 픽셀 전극 상의 전압 펄스들은 픽셀 커패시턴스와 제 1 추가 용량성 소자의 비율로서 정의될 수 있다. 픽셀 커패시턴스는 픽셀 전극과 투명한 기판 사이 물질의 고유 커패시턴스이다. 특히 E-Ink사에 의해 공급된 바와 같은 캡슐화된 전기 이동 물질과 관련되어, 픽셀 커패시턴스에 비해 큰 값을 가지도록 제 1 추가 용량성 소자가 선택되는 경우에, 프리셋 신호가 픽셀 전극으로 실질적으로 전송되어, 전력 소비를 감소시키기 때문에, 이 실시예는 유리할 수 있다.
또한, 픽셀 커패시턴스는 인가된 상이한 그레이 레벨들에 따라 크게 변하지 않을 것이다. 그러므로, 픽셀 전극 상의 프리셋 펄스는 인가된 그레이 레벨들에 무관하게, 모든 디스플레이 소자들에 대해서 실질적으로 동일하게 될 것이다.
청구항 12에서 정의된 바와 같은 일 실시예에서, 픽셀 전극은 추가 전환 소자를 통해 제어 수단에 결합된다. 추가 전환 소자들은 2개 또는 그 이상의 그룹들로 디스플레이 소자들의 분할을 허용한다.
청구항 15에서 정의된 바와 같은 일 실시예에서, 디스플레이 디바이스의 그레이 스케일 재생이 더 개선될 수 있다. 디스플레이 소자의 이전 상태와 현재 상태를 저장하고, 디스플레이 소자의 저장된 이전 상태, 현재 상태, 및 새로운 상태에 따라 구동 신호를 결정하는 것이 그레이 스케일 재생을 개선한다. 구동 신호를 결정하기 위해, 처리 수단에는 디스플레이 소자의 이전 상태와 새로운 상태에 대응하는 항목을 갖는 색인표가 제공될 수 있다.
청구항 17에서 정의된 바와 같은 일 실시예에서, 그레이 스케일 재생은 디스플레이 디바이스의 실제 동작 온도에 관한 구동 신호를 정정하기 위해, 온도 센서와 온도 보상을 통합함으로써, 추가로 개선될 수 있다.
본 발명의 이들 및 기타 양상들은 이후 설명되는 실시예들로부터 자명해질 것이고, 이들을 참조하여 설명될 것이다.
도면들을 개략적인 것으로 축적에 맞게 그려져 있지 않으며, 일반적으로 유사한 참조 번호는 유사한 부품들을 가리킨다.
도 1은 예를 들어 수개의 디스플레이 소자 크기의 전기 이동 디스플레이 디바이스(1) 일부분의 단면도이고, 베이스 기판(2)과, 예를 들어 폴리에틸렌으로 이루어진 2개의 투명한 기판(3, 4) 사이에 있는 전자 잉크를 구비한 전기 이동 막을 포함한다. 기판 중 하나(3)에는 투명한 화상 전극(5)이 제공되고, 나머지 기판(4)에는 투명한 상대 전극(6)이 제공된다. 전자 잉크는 약 10 내지 50미크론의 다수의 마이크로캡슐(7)을 포함한다. 각 마이크로캡슐(7)은 유체(10)중에 떠다니는 양으로 대전된 백색 입자(8)들과 음으로 대전된 흑색 입자(9)들을 포함한다. 음의 전계가상대 전극(6)에 인가되면, 백색 입자(8)들은 상대 전극(6)을 향하는 마이크로캡슐(7)의 면으로 이동하고, 디스플레이 소자는 관찰자에게 보일 수 있게 된다. 동시에, 흑색 입자(9)들은 관찰자로부터 숨겨지는 마이크로캡슐(7)의 반대 면으로 이동한다. 양의 전계를 상대 전극(6)들에 인가함으로써, 흑색 입자(9)들은 상대 전극(6)을 향하는 마이크로캡슐(7)의 면으로 이동하고, 디스플레이 소자는 관찰자(미도시)에게 어둡게 보인다. 전계가 제거되면, 입자(7)들은 얻어진 상태로 유지되고, 디스플레이는 쌍안정 특성을 보이며, 실질적으로 전력 소비가 없다.
도 2는 액티브 전환 소자, 행 구동기(16), 및 열 구동기(10)가 제공된 베이스 기판(2) 상에 얇은 판으로 적층된 전기 이동막을 포함하는 화상 디스플레이 디바이스(1)의 등가 회로도이다. 상대 전극(6)이 캡슐화된 전기 이동 잉크를 포함하는 막 위에 제공되는 것이 바람직하지만, 평면 내(in-plane) 전계로 동작하는 경우 베이스 기판 상에 대안적으로 제공될 수도 있다. 디스플레이 디바이스(1)는 이 경우 박막 트랜지스터(19)인 액티브 전환 소자들에 의해 구동된다. 이는 행 또는 선택 전극(17)들과 열 또는 데이터 전극(11)들이 교차하는 영역에서 디스플레이 소자들의 매트릭스를 포함한다. 행 구동기(16)는 계속해서 행 전극(17)들을 선택하고, 열 구동기(10)는 데이터 신호를 열 전극(11)에 제공한다. 프로세서(15)는 먼저 입력 데이터(13)를 데이터 신호로 처리하는 것이 바람직하다. 열 구동기(10)와 행 구동기(16) 사이의 상호 동기화는 구동 라인(12)들을 통해 일어난다. 행 구동기(16)로부터의 선택 신호들은, 게이트 전극(20)이 행 전극(17)에 전기적으로 연결되고, 소스 전극(21)이 열 전극(17)에 전기적으로 연결되는 박막 트랜지스터(19)를 통해픽셀 전극(22)을 선택한다. 열 전극(17)에 존재하는 데이터 신호는 TFT를 통해 드레인 전극에 결합된 디스플레이 소자의 픽셀 전극(22)으로 전송된다. 이 실시예에서, 도 1의 디스플레이 디바이스는 또한 각 디스플레이 소자(18)의 위치에서 추가 커패시터(23)를 또한 포함한다. 이 실시예에서, 추가 커패시터(23)는 하나 또는 그 이상의 저장 커패시터 라인(24)들에 연결된다. TFT들 대신, 다이오드, MIM 등의 다른 전환 소자들이 사용될 수 있다.
도 3과 도 4는 종래의 디스플레이 디바이스의 구동 신호들을 도시한다. t0인 순간에서, 행 전극(17)은 선택 신호(Vsel)(도 1)에 의해 전압이 가해지고, 동시에 데이터 신호(Vd)가 열 전극(11)들에 공급된다. 라인 선택 시각(tL)이 경과한 후, 순간(t1) 등에서 그 다음 행 전극(17)이 선택된다. 보통 16.7㎳나 20㎳인 전계 시간이나 프레임 시간과 같은 일정 시간 후, 상기 행 전극(17)은 선택 신호(Vsel)에 의해 순간(t2)에서 재차 전압이 가해지고, 동시에 데이터 신호(Vd)들이 변하지 않은 화상의 경우에, 열 전극(11)으로 나타난다. 선택 시각(tL)이 경과한 후, 다음 행 전극이 순간(t3)에서 선택된다. 이는 순간(t4)으로부터 반복된다. 디스플레이 디바이스의 쌍안정 특성 때문에, 전기 이동 입자들은 그들의 선택된 상태로 유지되고, 원하는 그레이 레벨이 얻어지는 수회의 프레임 시간들 후, 데이터 신호들의 반복이 중지될 수 있다. 보통, 이미지 업데이트 시간은 여러 개의 프레임들이다.
도 5는 수초의 체재 기간 후, 교대되는 극성의 펄스들을 포함하는 데이터 신호(50)에 대한, 도 2의 디스플레이 디바이스의 디스플레이 소자의 광 응답을 나타내는 제 1 신호(51)를 도시한다. 도 5에서, 광 응답(51)은 점선(----)으로, 데이터 신호는 실선(━━)으로 표시되어 있다. 데이터 신호(50)의 각 펄스(52)는 200㎳의 지속 시간과 ±15V의 극성이 교대 극성의 전압을 가진다. 도 5는 제 1의 음의 펄스(52) 이후의 광 응답(51)이 원하는 그레이 레벨이 아니고, 이러한 원하는 그레이 레벨은 제 3 또는 제 4 음의 펄스 이후에만 얻어진다는 점을 보여준다.
데이터 신호를 가진 원하는 그레이 레벨의 정확도를 개선하기 위해, 프로세서(15)는 다음 리프레시 필드의 데이터 펄스들 전에, 단일 프리셋 펄스나 일련의 프리셋 펄스들을 생성하고, 여기서 펄스 시간은 이미지 업데이트와 다음 이미지 업데이트 사이의 간격보다 통상 5 내지 10배 짧다. 2개의 이미지 업데이트들 사이의 간격이 200㎳라면, 프리셋 펄스의 지속 시간은 통상 20㎳이다.
도 6은 20㎳의 일련의 12개의 프리셋 펄스와 ±15V로 극성이 바뀌는 전압을 가지는 200㎳의 데이터 펄스들의 응답으로서, 도 2의 디스플레이 디바이스의 데이터 신호(60)의 광 응답을 도시한다. 도 6에서, 광 응답(51)은 점선(----)으로 표시되고, 개선된 광 응답(61)은 1점 쇄선(-.-.-.-.-)으로 표시되며, 데이터 신호는 실선(━━)으로 표시되어 있다. 일련의 프리셋 펄스들은 극성이 바뀌는 12개의 펄스들로 이루어져 있다. 각 펄스의 전압은 +15V 또는 -15V이다. 도 6은 그레이 스케일 정확도의 상당한 증가를 보여주고, 광 응답(61)은 제 4의 데이터 펄스(55) 이후의, 광 응답과 실질적으로 동일한 레벨에 있다. 하지만, 프리셋 펄스들에 의해 도입된 일부 플리커가 보여질 수 있게 되고, 광 응답(56)을 참조하라. 이러한 플리커의 가시도를 감소시키기 위해서, 프로세서(15)와 행 구동기(16)는 디스플레이 소자들과 관련된 행 전극(17)들이 2개의 그룹에서 상호 연결되고, 프로세서(15)와 열 구동기(10)가, 디스플레이 소자들의 제 1 그룹에 대한 제 1 위상을 가지는 제 1 프리셋 신호를 생성시키고, 디스플레이 소자들의 제 2 그룹에 대한 제 2 위상을 가지는 제 2 리셋 신호를 생성함으로써 반전 방식을 실행하도록 배치되며, 상기 제 2 위상은 상기 제 1 위상과 반대이다. 대안적으로, 리셋 펄스들이 상이한 위상들을 가지고 공급되는 다수의 그룹들이 정의될 수 있다. 예를 들어, 행 전극(17)들은 짝수 행들의 한 그룹과 홀수 행들의 한 그룹으로 이루어지는 2개의 그룹으로 상호 연결될 수 있는데, 프로세스는 짝수 행들의 디스플레이 소자들에 대해 음의 펄스를 가지고 시작하는, ±15V의 교번하는 극성을 가진 6개의 프리셋 펄스들로 이루어지는 제 1 프리셋 신호와, 홀수 행들의 디스플레이 소자들에 대해 양의 펄스를 가지고 시작하는, ±15V의 교번하는 극성을 가진 6개의 프리셋 펄스들로 이루어지는 제 2 프리셋 신호를 생성한다.
도 7은 반전 방식을 나타내는 2개의 그래프들을 도시한다. 제 1 그래프(71)는 짝수 행(n)의 디스플레이 소자에 공급된 20㎳의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어지는 제 1 프리셋 신호에 관한 것이고, 제 2 그래프(73)는 홀수 행(n+1)의 디스플레이 소자에 공급된 20㎳의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어지는 제 2 프리셋 신호에 관한 것으로, 제 2 프리셋 신호의 위상은 제 1 프리셋 신호의 위상과 반대이다. 펄스의 전압은 +15V와 -15V 사이에서 교대된다.
행들의 2개 또는 그 이상의 상이한 그룹들에 인가된 일련의 프리셋 펄스들대신, 디스플레이 소자들은 예를 들어 짝수 열들의 한 그룹과 홀수 열들의 한 그룹의 2개의 열 그룹으로 분할될 수 있고, 상기 프로세서(15)는 짝수 열들의 디스플레이 소자들에 대해 음의 펄스를 가지고 시작하는, ±15V의 교번하는 극성을 가진 6개의 프리셋 펄스들로 이루어지는 제 1 프리셋 신호와, 홀수 열들의 디스플레이 소자들에 대해 양의 펄스를 가지고 시작하는, ±15V의 교번하는 극성을 가진 6개의 프리셋 펄스들로 이루어지는 제 2 프리셋 신호를 생성함으로써 반전 방식을 실행한다. 여기서, 모든 행들은 동시에 선택되어질 수 있다. 또다른 실시예에서, 전술한 바와 같은 반전 방식은 소위 도트(dot)-반전 상식을 생성하기 위해 행과 열 모두에 동시에 공급될 수 있으며, 이것 역시 광 플리커를 감소시킨다.
또 다른 실시예에서, 상대 전극(80)은 광 플리커를 감소시키기 위해 도 8에 도시된 바와 같은 2개의 빗살 무늬 구조(81, 83)로서 모양이 형성된다. 이러한 종류의 전극은 당업자들에게 공지된 것이다. 2개의 상대 전극(81, 83)은 프로세서(15)의 2개의 출력(85, 87)에 결합된다. 또한, 프로세서(15)는 제 1 빗살 무늬 구조(81)에 대해 ±15V의 교번하는 극성을 가진 20㎳의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어지고, 음의 펄스를 가지고 시작하는 제 1 프리셋 신호와, 제 2 빗살 무늬 구조(83)에 대해 ±15V의 교번하는 극성을 가진 20㎳의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어지고, 양의 펄스를 가지고 시작하는 제 2 프리셋 신호를 공급함으로써 반전 방식을 생성하도록 배치된다. 프리셋 펄스들이 공급된 후, 2개의 빗살 무늬 구조물(81, 83)은 새로운 데이터가 디스플레이 디바이스에 공급되기 전에, 서로 연결될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 프리셋 펄스들은 추가 저장 커패시터(23)와 픽셀 커패시턴스(18) 사이의 전하를 공유함으로써, 추가 저장 커패시터(23)를 통해 프로세서(15)에 의해 인가될 수 있다. 이 실시예에서, 디스플레이 소자들의 한 행 위에 있는 저장 커패시터들은 저장 커패시터 라인을 통해 서로 연결되고, 행 구동기(16)는 이들 저장 커패시터 라인들을 2개의 그룹에 걸쳐 프리셋 펄스들의 반전을 허용하는 2개의 그룹으로 서로 상호 연결시키도록 배치되는데, 제 1 그룹은 디스플레이 소자들의 짝수 행들에 관련되고, 제 2 그룹은 디스플레이 소자들의 홀수 행들에 관련된다. 새로운 데이터가 디스플레이 소자들에 공급되기 전에, 그레이 스케일 재생을 개선하기 위해서, 행 구동기는 제 1 그룹에 대한 교번하는 극성의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어지는 제 1 프리셋 신호와 제 2 그룹에 대한 교번하는 극성의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어지는 제 2 프리셋 신호를 생성함으로써 반전 방식을 실행하는데, 여기에서 제 2 신호의 위상은 제 1 신호의 위상과 반대이다. 프리셋 펄스들이 디스플레이 소자들에 공급된 후, 저장 커패시터들은 새로운 데이터가 디스플레이 소자들에 공급되기 전에 접지될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 프리셋 펄스들은 소스(94)를 통해 전용 프리셋 펄스 라인(95)에 결합된 추가 박막 트랜지스터(90)를 경유하여 프로세서(15)에 의해 픽셀 전극(22)에 직접 인가될 수 있다. 드레인(92)은 픽셀 전극(22)에 결합된다. 게이트(91)는 개별 프리셋 펄스 어드레싱 라인(93)을 통해, 행 구동기(16)에 결합된다. 어드레싱 TFT(19)는 예를 들어 행 전극(17)을 0V로 설정함으로써 도통 상태가 되지 않아야 한다.
프리셋 신호가 모든 디스플레이 소자들에 동시에 인가될 때, 플리커가 발생할 수 있다. 그러므로, 1개의 그룹은 짝수 행들의 디스플레이 소자들에 연결되고, 나머지 1개의 그룹은 홀수 행들의 디스플레이 소자들에 연결되는 2개의 그룹으로 추가 박막 트랜지스터(90)를 분할함으로써, 프리셋 신호 반전이 적용된다. TFT(90)의 양 그룹들은 개별적으로 어드레스 가능하고, 프리셋 펄스 라인(95)들에 연결된다. 프로세서(15)는 프리셋 펄스 라인(95)을 통해 TFT(90)의 제 1 그룹에 대해, 예를 들어 ±15V의 교번하는 극성의 전압을 가지고 20㎳의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어지는 제 1 프리셋 신호와, TFT(90)의 제 2 그룹에 대해 ±15V의 교번하는 극성의 전압을 가지고 20㎳의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어지는 제 2 프리셋 신호를 생성함으로써 반전 방식을 실행하고, 상기 제 2 신호의 위상은 상기 제 1 신호의 위상과 반대이다. 대안적으로, 동일한 기간에 어드레스 가능한 TFT의 단일 세트는 반전된 프리셋 펄스들을 갖는 2개의 개별 프리셋 펄스 라인들에 부착될 수 있다.
프리셋 신호들이 TFT(90)에 공급된 후, TFT들은 새로운 데이터가 열 구동기(10)를 통해 공급되기 전에 비활성화된다.
프리셋 펄스 사이클 동안에 픽셀 전극들을 충방전하기 위해 사용된 전력을 감소시키기 위해, 공지된 전하 재활용 기술 중 하나를 프리셋 펄스 시퀀스에 적용함으로써, 전술한 실시예들에서 추가 전력 감소가 가능하다.
디스플레이된 이미지 정보의 그레이 스케일 재생을 개선하기 위해서는, 종래의 전기 이동 디스플레이 디바이스에, 디스플레이 소자들의 다양한 이전 상태와 현재의 상태를 저장하기 위한 메모리 수단이 제공될 수 있다.
도 10은 일련의 연속하는 프레임(N-1, N, N+1)에서 디스플레이 디바이스에 제공된 이미지 정보를 디스플레이하기 위한 종래의 전기 이동 디스플레이 디바이스(100)를 도시한다. 디스플레이 디바이스는 도 2에 도시된 디바이스와 유사한 배치를 가지고, 제 1 RAM 메모리(101)와 제 2 RAM 메모리(103)와 같은 메모리 수단을 구비하였는데, 이들은 현재 프레임(N)이 디스플레이 되기 바로 전의 프레임(N-1)에 대응하는 디스플레이 소자들의 이전 상태와, 디스플레이되는 현재 프레임(N)에 대응하는 디스플레이 소자들의 현재 상태를 각각 저장한다. 또한, 이전 프레임(N-1)의 저장된 이전 상태, 디스플레이 되는 현재 프레임(N)에 대응하는 디스플레이 소자의 저장된 현재 상태, 및 디스플레이될 새로운 프레임(N+1)에 대응하는 디스플레이 소자의 새로운 상태에 따라, 구동 신호(12)를 생성하도록 처리 수단(15)이 배치된다. 처리 수단(15)은 디스플레이 소자의 이전 상태, 디스플레이 소자의 현재 상태, 및 디스플레이 소자의 새로운 상태에 대응하는 어드레스 엔트리(entry)들을 가지는 색인표(105)를 포함하는 것이 바람직하고, 각 상태는 16-레벨 그레이 스케일에 대응하는 4비트 숫자에 대응한다. 이들 비트들은 색인표(105)에서 함께 12-비트 엔트리를 형성한다. 또한, 디스플레이 디바이스(100)에는 디바이스의 동작 온도를 감지하고 디스플레이 디바이스의 그레이 값 재생의 온도 의존성을 감소시키기 위한 온도 보상을 제공하기 위한 디지털 온도 센서(107)가 제공될 수 있다. 이를 위해, 온도 센서(107)는 일반적으로 디스플레이 디바이스의 실제 동작 온도를 나타내는, 예를 들어 4비트의 숫자를 발생시키고, 색인표(105)의 엔트리는 이들 추가 4비트로 확장된다. 이제, 색인표 엔트리는 16비트들로 이루어진다. 색인표(105)의 이들 엔트리들은 프레임(N)에 대응하는 현재 상태에 대응하는 제 1 그레이 값으로부터 프레임(N+1)에 대응하는 새로운 상태에서의 제 2 그레이 값으로의 디스플레이 소자의 전이를 위한 구동 신호의 미리 결정된 구동 파라미터를 가리킨다. 색인표(105)는 ROM 메모리에서 실현될 수 있다. 구동 신호는 고정된 지속 시간과 진폭이 변하는 펄스, 진폭이 고정되고 극성이 교번하며 2개의 극값들 사이에서 변하는 지속 시간을 가지는 펄스, 및 펄스 길이와 진폭 모두가 변할 수 있는 하이브리드 구동 신호로 이루어질 수 있다. 펄스 진폭 구동 신호에 있어서, 이러한 미리 결정된 구동 파라미터는 그 부호를 포함하는 구동 신호의 진폭을 가리킨다. 펄스 시간 변조된 구동 신호에 있어서, 미리 결정된 구동 파라미터는 구동 신호를 구성하는 펄스의 지속 시간과 부호를 가리킨다. 하이브리드 생성 또는 펄스 형상의 구동 신호에 있어서, 미리 결정된 구동 파라미터는 구동 펄스를 구성하는 부분들의 진폭과 길이를 가리킨다. 미리 결정된 구동 파라미터는, 예를 들어 8비트 숫자 일 수 있다. 색인표(105)의 각 엔트리에 있어서, 구동 파라미터는 대응하는 그레이 레벨 전이와 미리 결정된 상이한 동작 온도들에 대한 전자 잉크의 선택된 타입에 대해서 실험적으로 결정된다. 구동 신호(12)는 열 구동기(10)에 인가된다.
또한, 본 전기 이동 디스플레이 디바이스(100)에서의 구동 신호의 생성은 그레이 스케일들의 재생을 더 개선하기 위해 프리셋 펄스들과 결합될 수 있다. 이를 위해, 프리셋 펄스들은 전술한 예들에 따른 구동 신호 전에 생성된다. 예를 들어, 프리셋 펄스들은 40㎳의 지속 시간과 15V의 진폭 및 교번하는 극성을 가지는 4개의 펄스들로 이루어질 수 있다.
도 11은 프리셋 펄스(97)들과 4개의 구동 신호들 V(n), V(n+1), V(n+2), V(n+3)의 통합된 시퀀스를 도시한다.
구동 신호 전에 삽입된 프리셋 펄스들이 없는 종래의 전기 이동 디스플레이와, 각 구동 신호 전에 삽입된 프리셋 펄스들을 가진 전기 이동 디스플레이 디바이스의 그레이 값 재생의 비교가 도 12와 도 13에 주어져 있다.
도 12는 디스플레이 표와 색인표의 2개의 이전 상태들에 대한 메모리들을 포함하는 전기 이동 디스플레이 디바이스의 많은 디스플레이 소자들의 밝기의 제 1 히스토그램(histogram)을 도시한다. 밝기는 프레임(N)에 대응하는 4개의 미리 결정된 상태들 중 하나로부터 프레임(N+1)에 대응하는 4개의 미리 결정된 상태들 중 또다른 것으로의 전이 후에 측정된다. 메모리들에 저장된 이전 상태들은 프레임(N-1)에 대응하는 제 1의 이전 상태이고, 현재 상태는 프레임(N)에 대응한다. 제 1 히스토그램은 4개의 미리 결정된 반사율 값들 사이의 1000개의 랜덤 전이들의 시퀀스의 결과, 즉 2개의 연속적인 전이들 사이의 2초 동안의 체재 시간을 가지는 구동 신호의 4개의 그레이 값들에 대응하는 결과로서의 밝기 L*을 가지는 디스플레이 소자들의 개수를 보여준다. 얻어질 수 있는 밝기 L*의 최대값은 70이다. 밝기 L*의 최소값은 25이다. 밝기 L*은 116{(반사율/100)1/3-16}으로 정의되고, 여기서 반사율은 0과 100 사이의 수이고, 0은 반사가 없음을, 100은 절대 반사를 가리킨다.
종래의 전기 이동 디스플레이 디바이스에서, 미리 결정된 4개의 그레이 값들 중 하나로부터 4개의 미리 결정된 그레이 값들 중 또다른 하나로의 전이에 대한 구동 신호 전에는 어떠한 프리셋 펄스들도 생성되지 않는다. 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 그레이 스케일 재생은 약하다.
도 13은 2개의 이전 상태들과, 4개의 미리 결정된 그레이 값들 중 하나로부터 미리 결정된 그레이 값들 중 또다른 하나로의 전이에 있어서 구동 신호 전에 프리셋 펄스들이 삽입되는 색인표를 포함하는 전기 이동 디스플레이 디바이스의 다수의 디스플레이 소자들의 밝기의 제 2 히스토그램(130)을 도시한다.
밝기는 프레임(N)에 대응하는 4개의 미리 결정된 상태들 중 하나로부터 프레임(N+1)에 대응하는 4개의 미리 결정된 상태들 중 또다른 것으로의 전이 후에, 측정된다. 메모리들에 저장된 이전 상태들은 프레임(N-1)에 대응하는 제 1 이전 상태와, 프레임(N)에 대응하는 현재 상태이다. 제 2 히스토그램(130)은 4개의 가능한 반사율 값, 즉 2개의 연속적인 전이들 사이의 2초 동안의 체재 시간을 가지는 구동 신호의 4개의 미리 결정된 그레이 값들에 대응하는 값들로의 1000개의 랜덤 전이의, 시퀀스의 결과로서 다수의 디스플레이 소자들의 밝기 L*를 보여준다. 프리셋 펄스 시퀀스는 40㎳의 지속 시간, 15V의 진폭, 및 교번하는 극성을 가지는 4개의 펄스들로 이루어진다. 이러한 시퀀스의 일부가 도 11에 도시되어 있다.
도 13은 4개의 미리 결정된 그레이 스케일들에 대응하는 분포의 폭이 도 12의 히스토그램의 분포의 폭에 비해 감소됨으로써, 그레이 스케일 재생이 크게 개선되었음을 보여주며, 여기서 그레이 스케일 오차는 1.5L*이다.
첨부된 청구항들의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 범위 내에서 많은 변형예들이 가능하다는 사실이 명백하게 될 것이다.
본 발명의 디스플레이 디바이스들은 모니터, 랩탑 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 이동 전화 및 전자 책(electronic book) 등에 이용 가능하다.

Claims (17)

  1. 전기 이동 입자들, 1개의 픽셀 전극과 1개의 관련 상대 전극을 포함하는 디스플레이 소자로서, 그 사이에 전기 이동 입자들의 일부가 존재하는, 디스플레이 소자, 및 디스플레이 소자로 하여금 디스플레이될 이미지 정보에 대응하는 미리 결정된 광 상태가 되게 하기 위해, 구동 신호를 전극에 공급하기 위한 제어 수단을 포함하는 디스플레이 디바이스에 있어서,
    상기 제어 수단은 구동 신호에 선행하는 프리셋 신호를 공급하도록 추가로 배치되는데, 상기 프리셋 신호는 제 1 광 상태에 대응하는, 2개의 전극 중 한 전극 위치 근처의 제 1 위치에서 전기 이동 입자들을 방출하기에 충분하지만, 제 2 광 상태에 대응하는 다른 전극 근처의 제 2 위치에 입자들이 도달하게 하기에는 너무 낮은 에너지를 나타내는 프리셋 펄스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 프리셋 펄스의 지속 시간은 2개의 연속하는 이미지 업데이트 사이의 시간 간격보다 한 차수 작은 크기의 것인, 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어 수단은 음 또는 양의 극성을 가진 프리셋 펄스를 생성하도록 더 배치되고, 상기 제어 수단은 음 또는 양의 극성을 가진 펄스를 포함하는 구동 신호를 생성하도록 더 배치되며, 상기 프리셋 펄스의 극성은 상기데이터 신호의 펄스의 극성과 반대인, 디스플레이 디바이스.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제어 수단은 짝수개의 프리셋 펄스를 생성하도록 더 배치되는, 디스플레이 디바이스.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전극들 중 하나는 데이터 전극을 포함하고, 나머지 전극은 선택 전극을 포함하며, 상기 제어 수단은 선택 신호를 선택 전극에 인가하기 위한 제 1 구동 수단과 데이터 신호를 상기 데이터 전극에 인가하기 위한 제 2 구동 수단을 더 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이 소자의 픽셀 전극은 전환 소자를 통해 선택 전극이나 데이터 전극에 결합되고, 상기 제어 수단은 선택 신호를 상기 선택 전극에 인가하기 위한 제 1 구동 수단과, 데이터 신호를 상기 데이터 전극에 인가하기 위한 제 2 구동 수단을 더 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 디스플레이 소자와 결합된 선택 전극은 2개의 그룹으로 상호 연결되어 있고, 상기 제어 수단은 상기 제 1 그룹에 대한 제 1 위상을 가지는 제 1 프리셋 신호와, 상기 제 2 그룹에 대한 상기 제 1 위상에 반대인 제 2 위상을 가지는 제 2 리셋(reset) 신호를 생성하도록 배치되는, 디스플레이 디바이스.
  8. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 제 2 구동 수단은 상기 프리셋 신호를 생성하도록 배치되는, 디스플레이 디바이스.
  9. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 픽셀 전극은 상기 상대 전극을 통해 상기 리셋 신호를 생성하기 위한 상기 제어 수단에 결합되는, 디스플레이 디바이스.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 상대 전극은 2개의 부분으로 분할되고, 상기 각 부분은 선택 전극을 통해 연결된 한 세트의 디스플레이 소자와 결합되는, 디스플레이 디바이스.
  11. 제 6항에 있어서, 상기 픽셀 전극은 상기 프리셋 신호를 수신하기 위해, 제 1 추가 용량성 소자를 통해 상기 제어 수단에 결합되는, 디스플레이 디바이스.
  12. 제 6항에 있어서, 상기 픽셀 전극은 추가 전환 소자를 통해 상기 제어 수단에 결합되는, 디스플레이 디바이스.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이는 2개의 기판을 포함하고, 그 중 하나는 투명하며, 상기 전기 이동 입자들이 상기 2개의 기판 사이에 존재하는, 디스플레이 디바이스.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 전기 이동 물질은 캡슐화된 전기 이동 물질인, 디스플레이 디바이스.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 이미지 정보는 연속하는 프레임(N-1, N)에서 수신되고, 상기 디스플레이 디바이스는 디스플레이 될 새로운 프레임(N) 바로 전의 프레임(N-1)에 대응하는 디스플레이 소자의 이전 디스플레이 상태를 저장하기 위한 메모리 수단을 더 포함하며, 상기 처리 수단은 상기 저장된 이전 상태와 디스플레이될 새로운 프레임에 대응하는 디스플레이 소자의 새로운 상태에 따라 구동 신호를 생성하도록 더 배치되는, 디스플레이 디바이스.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 이미지 정보는 연속적인 프레임(N-1, N, N+1)에서 수신되고, 상기 디스플레이 디바이스는 현재 프레임(N)이 디스플레이되기 바로 전의 프레임(N-1)에 대응하는 디스플레이 소자의 이전 디스플레이 상태와, 디스플레이되는 프레임(N)의 현재 디스플레이 상태를 저장하기 위한 메모리 수단을 더 포함하며, 상기 처리 수단은 저장된 이전 상태, 현재 상태, 및 디스플레이될 새로운 프레임(N+1)에 대응하는 디스플레이 소자의 새로운 상태에 따라 구동 신호를 생성하도록 더 배치되는, 디스플레이 디바이스.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스에는 상기 디스플레이 디바이스의 동작 온도를 감지하기 위한 온도 센서와, 원하는 그레이 스케일과 동작 온도에 따라 구동 신호를 생성하기 위한 온도 보상 회로가 제공되는, 디스플레이 디바이스.
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