KR20050092774A - 전기 영동 디스플레이 - Google Patents

Abstract

디스플레이 디바이스는 픽셀(18)을 디스플레이 될 영상 정보에 대응하는 미리 결정된 광학적 상태로 만들기 위한 픽셀(18)에 구동 펄스를 공급하는 구동기(10, 16)를 포함한다. 제어기(15)는 구동 펄스(Vni)와 정정 펄스(dni)를 연속적으로 공급하도록 구동기(10, 16)를 제어한다. 구동 펄스(Vni)는 구동 펄스(Vni)가 존재하는 한 전기 영동 입자(8, 9)를 연속적으로 움직이는 상태로 만들기에 충분히 높은 전압 레벨을 가진다. 픽셀(18)의 구동의 이력 때문에, 원하는 광학적 상태는 보통 대략적으로만 도달될 것이다. 정정 펄스(dni)는, 구동 펄스(Vni)처럼, 전기 영동 입자(8, 9)를 연속적으로 움직이는 상태로 만들기에 너무 낮지만, 상기 전기 영동 입자(8, 9)를 픽셀(18)의 크기에 대해 상대적으로 작은 거리에 걸쳐 움직이기에 충분히 높은 전압 레벨을 가진다. 따라서, 정정 펄스(dni)는 평형 상태를 향한 전기 영동 입자(8, 9)의 상대적으로 작은 움직임을 만든다.

Description

전기 영동 디스플레이{AN ELECTROPHORETIC DISPLAY}

본 발명은 전기 영동 디스플레이에 관한 것으로, 그러한 전기 영동 디스플레이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

도입 문단에서 언급된 형태의 디스플레이 디바이스는 국제 특허 출원 WO 99/53373로부터 알려져 있다. 이 특허 출원은, 하나는 투명하고, 다른 하나는 행과 열로 배열된 전극이 제공된, 두 개의 기판을 포함하는 전자 잉크 디스플레이를 개시한다. 디스플레이 요소 또는 픽셀은 행 전극과 열 전극의 교차점에 연관된다. 상기 디스플레이 요소는, 게이트가 행 전극에 연결된, (더 나아가, TFT로 지칭되는)박막 트랜지스터를 통해 열 전극에 연결되었다. 디스플레이 요소, TFT 트랜지스터, 행 및 열 전극들의 이 배열은 함께 활성 매트릭스를 형성한다. 더 나아가, 디스플레이 요소는 픽셀 전극을 포함한다. 행 구동기는 디스플레이 요소의 한 행을 선택하고 열 구동기는 열 전극들과 TFT 트랜지스터들을 통해 디스플레이 요소의 선택된 행으로 데이터 신호를 공급한다. 상기 데이터 신호는 디스플레이될 그래픽 데이터에 대응한다.

더 나아가, 전자 잉크는 픽셀 전극과 투명 기판에 제공된 공통 전극 사이에 제공된다. 상기 전자 잉크는 10내지 50 미크론의 복수의 마이크로 캡슐로서, 각각의 마이크로 캡슐은 유체 안에 부유되어 양으로 충전된 백색 입자와 음으로 충전된 흑색 입자를 포함하는, 복수의 마이크로 캡슐을 포함한다. 음의 전압이 상기 공통 전극에 인가될 때, 상기 백색 입자는 투명 기판을 향하는 마이크로 캡슐의 한 측으로 움직이고, 시청자는 백색 디스플레이 요소를 보게 될 것이다. 동시에, 흑색 입자는 시청자에게는 가려져 안보이는 마이크로 캡슐의 반대 측에 있는 픽셀 전극으로 움직인다. 공통 전극에 양의 전압을 인가함으로써, 상기 흑색 입자는 투명 기판을 향한 마이크로 캡슐의 한 측에 있는 공통 전극으로 움직이고, 디스플레이 요소는 시청자에게 어둡게 나타난다. 전압이 제거되면, 디스플레이 디바이스는 달성된 상태로 남아있고 그럼으로써 쌍-안정 특성을 보인다. 흑색과 백색 입자를 갖는 상기 전자 잉크 디스플레이는 특히 전자 책에 유용하다.

마이크로 캡슐의 상부의 카운터 전극으로 움직이는 입자의 양을 제어함으로써, 그레이 스케일은 디스플레이 디바이스 안에 생성될 수 있다. 예를 들어, 전기장의 세기와 인가 시간의 곱으로 정의되는, 전극 사이의 전압 차이에 의해 발생하는 픽셀 안의 양의 또는 음의 전기장의 에너지는 마이크로캡슐의 상부로 움직이는 입자의 양을 제어한다.

알려진 디스플레이 디바이스는 이른바 드웰 타임(dwell time)을 보인다. 드웰 타임은 두 개의 연속적인 영상 업데이트 사이의 간격으로 정의된다. 전기 영동 디스플레이의 스위칭 동작은 드웰 타임에 크게 의존한다. 미리 결정된 구동 펄스를 사용하여, 증가된 드웰 타임은 흔히 증가된 "언더-드라이브"를 초래한다. 즉, 어두운 상태에서 밝은 상태로 스위칭할 때, 원하는 상태보다 어두운 상태가 얻어지고, 밝은 상태에서 어두운 상태로 스위칭할 때, 원하는 상태보다 밝은 상태가 얻어-진다. 실제로 드웰 타임은 디스플레이와 애플리케이션의 사용 모델에 의존하는 변수이다. 이것은 그레이 스케일의 정확도를 제한한다.

본 디스플레이의 단점은 이것이 부정확한 그레이 스케일 재생을 초래하는 언더-드라이브 효과를 보인다는 것이다. 이 언더-드라이브 효과는, 예를 들어, 디스플레이 디바이스의 시작 상태가 흑색이고 디스플레이가 백색과 흑색 상태 사이에서 정기적으로 스위치될 때, 일어난다. 예를 들어, 몇 초 간의 드웰 타임 후에, 디스플레이 디바이스는 200ms의 간격 동안 음의 전기장을 인가함으로써 백색으로 스위치된다. 다음의 후속적인 간격에서, 200ms동안 아무런 전기장이 인가되지 않고, 디스플레이는 백색으로 유지되며, 다음 후속적인 간격에서 양의 전기장이 200ms동안 인가되고, 상기 디스플레이는 흑색으로 스위치된다. 일련의 제 1 펄스의 응답으로써의 디스플레이의 밝기는 원하는 최대 밝기 이하이다.

도 1은 전기 영동 디스플레이 디바이스의 일부의 단면을 개략적으로 도시하는 도면.

도 2는 전기 영동 디스플레이 디바이스의 일부의 등가 회로도를 개략적으로 도시하는 도면.

도 3은 단일 레벨의 구동 펄스와 정정 펄스를 포함하는 구동 신호를 도시하는 도면.

도 4는 복수의 레벨의 구동 펄스와 정정 펄스를 포함하는 구동 신호를 도시하는 도면.

도 5는 프리-펄스가 단일 레벨 구동 펄스보다 선행하는 도 3의 구동 신호를 도시하는 도면.

도 6은 프리-펄스가 복수 레벨의 구동 펄스보다 선행하는 도 4의 구동 신호를 도시하는 도면.

도 7 및 도 8은 종래의 디스플레이 디바이스의 구동 신호를 도시하는 도면.

도 9는 몇 초간의 드웰 기간 후에 교번하는 극성의 펄스를 포함하는 데이터 신호에 대한 디스플레이 요소의 광학적 응답을 도시하는 도면.

도 10은 교번하는 양과 음의 15V의 전압을 가지는 20ms의 일련의 12개의 미리 설정된 펄스와 200ms의 데이터 펄스의 응답으로서 디스플레이 디바이스의 광학적 응답을 도시하는 도면.

도 11은 디스플레이 픽셀에서 방출되는 빛의 양을 측정하는 회로를 도시하는 도면.

본 발명의 목적은 그레이 스케일의 향상된 재생을 가지는 도입 문단에서 언급된 형태의 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이다.

본 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 양상은 청구항 제 1항에서 한정된 디스플레이 디바이스를 제공한다. 본 발명의 제 2 양상은 청구항 제 11항에 청구된 디스플레이 장치를 제공한다. 본 발명의 유리한 실시예는 종속항에 한정되어 있다.

본 발명의 제 1양상에 따라 한정된 디스플레이 디바이스에서, 디스플레이될 영상 정보에 대응하는 미리 결정된 광학 상태로 픽셀을 만들기 위해 구동기는 구동 펄스 파형을 픽셀에 제공한다. 제어기는 구동 펄스와 정정 펄스를 연속적으로 공급하도록 구동기를 제어한다. 구동 펄스는, 구동 펄스가 존재하는 동안 전기 영동 입자를 연속적인 움직임 상태로 만들기에 충분히 높은, 전압 레벨을 가진다. 픽셀의 구동의 이력 때문에, 원하는 광학 상태는 흔히 대략적으로만 달성될 것이다. 정정 펄스는, 구동 펄스처럼, 전기 영동 입자를 연속적인 움직임 상태로 만들기에는 너무 낮지만, 픽셀의 크기에 대해 상대적으로 작은 거리 상에서 전기 영동 입자를 움직이기에 충분히 높은 전압 레벨을 가진다. 따라서, 정정 펄스는 평형 상태를 향한 전기 영동 입자의 상대적으로 작은 움직임을 일으킨다. 정정 펄스의 정확한 레벨에서, 픽셀의 구동 이력의 실질적인 영향없이 원하는 광학 상태가 도달될 것이다.

일반적으로, 전기 영동 디스플레이에서의 그레이 스케일은 높은 재현성을 가지고 생성하기가 어렵다. 일반적으로, 이것들은, 특정 기간 동안 전압 펄스를 인가함으로써, 생성된다. 이것들은 전기 영동 포일의 영상 이력, 드웰 타임, 온도, 습도, 측면 불균등성 등에 의해 강하게 영향을 받는다.

(더 나아가 E-잉크로 불리는)전자 잉크 전기 영동 디스플레이에서, 반사율은, 입자가 전체 캡슐에 걸쳐 분포되는 동안, 캡슐의 전면에 가까운 입자 분포의 함수이다. 많은 입자 분포는 동일한 반사율을 제공할 것이다. 따라서, 반사성은 입자 분포의 일대일 함수가 아니다. 입자 운동의 전압과 시간 응답만이 진정한 결정 요소이다. 특히 만약 광학 상태가 임의의 그레이 상태에서 또 다른 임의의 그레이 상태로 변화해야 한다면, E-잉크 전기 영동 디스플레이를 정확하게 어드레스지정하기 위해서 완전한 영상 이력이 고려되어야 한다. 전환 매트릭스-기반 구동 방식은 영상 이력을 처리한다. 이런 접근 방식으로, 6개까지의 종전 상태가 고려되어야 할 수 있고, 직접 그레이-대-그레이 상태 변화에 대한 적당한 정확성을 얻기 위해 최소한 4개 프레임 메모리가 고려되어야 한다("완전 전환 구동 방식"). 그레이 스케일 정확도는 메모리 안의 종전 상태의 수를 증가시킴으로써 향상될 수 있다. 사실, 전환 매트릭스에 더해진 각각의 추가의 상태는 선형적으로 요구되는 영상 저장의 양과 전환 매트릭스의 크기를 지수 함수적으로 증가시킨다. 더 큰 전환 매트릭스는 또한, 디스플레이 제어기에 대해 더 많은 요구를 하여 전력 소모와 비용을 증가시키고 속도를 감소시킨다. 수용가능한 디스플레이 성능을 위해 종전 상태의 수는 필수적으로 최소화되어야 한다.

따라서, 전자 잉크의 영상 이력 또는 구동 이력 때문에, 종래의 E-잉크 디스플레이 디바이스는 데이터의 몇 가지 이전 프레임의 저장, 큰 룩-업 테이블, 및 픽셀의 구동 이력을 고려하는 새로운 프레임의 데이터 펄스의 생성을 위한 큰 신호 처리 회로를 요구한다. 종전 기술의 데이터 펄스는 본 발명의 구동 펄스이다.

본 발명에 따른 전기 영동 디스플레이 디바이스에서, 하나의 그레이-대-그레이 전환 실험은, 낮은 DC-전압을 인가함으로써 "로버스트" 그레이 스케일이 얻어질 수 있다는 것을 보여주었다. 낮은 DC 전압이 인가되기 전에 구동 펄스를 인가함으로써 스위칭 속도는 상당하게 향상된다.

청구항 제5항에 한정된 본 발명의 하나의 실시예에서, 각각의 원하는 광학 상태에 대해 요구되는 정정 펄스의 전압 레벨은 메모리 안에 저장된다. 구동 펄스는 픽셀의 광학 상태를 원하는 광학 상태로 근접하게 변화시키는 것으로 나타났다. 그러면, 정정 펄스의 고정된 레벨은 원하는 광학 상태에 도달하게 한다. 원하는 광학 상태는 두 개의 말단 상태를 포함하여 그 사이에 있는 임의의 상태일 수 있다. 만약 흑색 및 백색 입자가 사용되면, 두 개의 말단 광학 상태는 흑색 픽셀과 백색 픽셀이고, 원하는 광학 상태는 이러한 말단 광학 상태를 포함하며 그 사이의 그레이 스케일을 포함한다. 입자는 채색될 수 있고 원하는 광학 상태는 채색된 입자와 가능한 칼라 셰이드를 포함한다.

청구항 6항에 한정된 것과 같은 본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 광학 감지 요소는, 예를 들어, 픽셀에 의해 반사되는 빛의 양을 측정함으로써 픽셀의 광학 상태를 감지한다. 모든 원하는 광학 상태에 대해, 원하는 빛 출력은 알려져 있다. 특정 원하는 광학 상태에 대해, 정정 펄스의 레벨은 실제 측정된 빛의 양과 원하는 빛의 양 사이의 차이에 의존한다. 요구되는 정정 펄스의 마지막으로 결정된 레벨과 각각의 광학 상태에 대해 생성된 빛의 양에 있어서 측정된 차이를 저장하는 학습 메카니즘을 포함하는 것도 가능하다. 차이가 실질적으로 영으로 레벨이 확인되는 순간에, 이 레벨이 사용되고, 단지 노화 효과에 대처하기 위해 측정은 산발적으로 수행되어야 한다.

청구항 7항에 한정된 것과 같은 본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 전압 레벨, 또는 기간 또는 구동 펄스의 전압 레벨과 기간 둘 다는 종래의 E-잉크 디스플레이 디바이스에 사용되는 전환 구동 방식에 근거하여 결정된다. 그러한 디스플레이의 픽셀의 광학 상태가 픽셀의 구동 이력에 크게 의존한다는 사실 때문에, 픽셀에 공급되는 구동 전압의 이전 시퀀스가 알려져 있을 때, 원하는 광학 상태의 정확한 재생을 얻는 것이 가능하다. 이것은 픽셀 구동 전압의 몇 가지 이전 프레임의 저장, 큰 룩-업 테이블 및 새로운 프레임의 데이터 펄스의 생성을 위한 매우 큰 신호 처리 회로를 요구한다.

하지만, 본 발명과 조합하여, 심지어 완전 전환 구동 방식을 사용하지 않고도, 원하는 광학 상태의 매우 향상된 재생이 얻어진다. 결과적으로, 추적되어야 하는 구동 이력이 하나 이상의 이전 프레임에 걸쳐 확장될 필요가 없기 때문에, 본 발명에 따른 정정 펄스와 함께 사용된 전환 구동은 종래 기술에 비해 상당히 덜 복잡하다.

청구항 8항에 한정된 하나의 실시예에 있어서, 구동 펄스는 몇 가지 레벨을 포함한다. 몇 가지 레벨의 사용은, 구동 전압의 더 낮은 값에서 입자의 움직임을 더 정확하게 제어하는 것이 가능하기 때문에, 원하는 빛의 출력에 더 가깝게 도달하게 한다. 몇 개의 레벨의 발생 시간을 변화시키는 것이 또한 가능하다.

청구항 9항에 한정된 것과 같은 하나의 실시예에 있어서, 구동 신호에 앞서 미리 설정된 신호는 픽셀에 제공된다. 상기 미리 설정된 신호는 두 개의 전극 중 하나에서 정적 상태로부터 전기 영동 입자를 방출하기에 충분하지만, 상기 전극 중 다른 하나에 도달하기에 너무 낮은 에너지를 갖는 펄스를 포함한다. 이런 방식으로 언더-드라이브 효과는 감소된다. 감소된 언더-드라이브 효과 때문에, 디스플레이 디바이스의 이력과 특히 드웰 타임에 상관없이, 다른 순간에 공급된 동일한 데이터 신호(또는 구동 신호나 구동 전압)에 대한 광학 응답은 실질적으로 동일할 것이다. 미리 설정된 펄스를 인가하지 않고, 디스플레이 디바이스가, 예컨대, 흑색 상태와 같은 미리 결정된 상태로 스위치된 후에, 전기 영동 입자는 정적 상태에 도달한다. 후속적인 스위칭이 백색 상태에 대해 일어날 때, 시작 속도가 영에 가까워서, 긴 스위칭 시간을 초래하기 때문에, 입자의 시작 모멘텀은 낮다. 미리 설정된 펄스의 인가는 전기 영동 입자의 시작 모멘텀을 증가시켜, 그럼으로써, 스위칭 시간을 짧게 한다. 그러한 미리 설정된 펄스는 두 개의 후속적인 영상 업데이트 사이의 시간 간격 보다 작은 크기의 하나의 순서의 기간을 가질 수 있다. 영상 업데이트는 디스플레이 디바이스의 정보가 갱신되거나 리프레쉬되는 시간 상의 기간이다. 추가의 장점은 미리 설정된 펄스의 인가가 전자 잉크의 이전 이력을 상당하게 감소시킨다는 것이다.

본 발명에 따른 정정 펄스와 조합하여, 픽셀의 이력의 영향은 픽셀의 현재 구동 전압을 계산하기 위한 픽셀의 이전 구동 전압의 저장 및 처리에 대한 요구 조건을 추가로 줄이고 따라서 감소시킨다.

청구항 10항에 한정된 본 발명에 따른 하나의 실시예에서, 정정 펄스의 전압 크기는 0.5 V와 3V 사이에서 선택된다. 다음과 같은 특성을 가지는 전기 영동 디스플레이의 실제 구현에 있어서 이러한 전압 레벨은 픽셀 안의 입자의 예견된 제한된 움직임을 제공한다. 캡슐에 걸쳐 입자가 연속적으로 움직일 수 있는 전기 영동 디스플레이에서, 1초 이하 동안 15V 크기를 갖는 전압을 인가할 때, 입자가, 3V 이상의 전압에서 연속적으로 움직이는 것을 보이는 반면, 0.5V 이하의 전압에서 움직이지 않는 것을 관찰하였다.

본 발명의 이러한 그리고 다른 양상들은 이후에 개시되는 실시예를 참조로 명백하게 될 것이다.

다른 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 신호나 동일한 기능을 수행하는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은, 예를 들어, 수 개의 디스플레이 요소 크기의 전기 영동 디스플레이 디바이스(1)로서, 베이스 기판(2)과, 예컨대 폴리에틸렌으로 된 두 개의 투명 기판들(3, 4) 사이에 존재하는 전자 잉크를 갖는 전기 영동 막을 포함하는 전기 영동 디스플레이 디바이스(1)의 일부의 단면을 개략적으로 도시한다. 기판 중 하나(3)는 투명 영상 전극(5, 5')이 제공되고, 다른 기판(4)은 투명 카운터 전극(6)이 제공된다. 전자 잉크는 약 10에서 50 미크론의 복수의 마이크로 캡슐(7)을 포함한다. 각각의 마이크로 캡슐(7)은 유체(40) 안에 떠있는 양으로 충전된 백색 입자(8)와 음으로 충전된 흑색 입자(9)를 포함한다. 점선의 재료(41)는 폴리머 바인더이다. 층(3)은 필요하지 않거나 접착제 층일 수 있다. 영상 전극(5)에 대해 카운터 전극(6)에 음의 전압이 인가되었을 때, 백색 입자(8)를 카운터 전극(6)을 향하는 마이크로 캡슐(7)의 측으로 움직이게 하는 전기장이 생성되고, 디스플레이 요소는 시청자에게 백색으로 나타날 것이다. 동시에, 흑색 입자(9)는 시청자에게는 가려져 있는 마이크로 캡슐(7)의 대향 측으로 움직인다. 카운터 전극(6)과 영상 전극(5) 사이에 양의 전기장을 인가함으로써, 흑색 입자(9)는 카운터 전극(6)을 향하는 마이크로 캡슐(7)의 측으로 움직이고, 디스플레이 요소는 시청자(미도시)에게 어둡게 나타날 것이다. 전기장이 제거되었을 때, 입자(7)는 달성된 상태로 유지되고 디스플레이는 쌍-안정 특성을 나타내며 실질적으로 아무런 전력을 소비하지 않는다.

도 2는 활성 스위칭 요소(19), 행 구동기(16) 및 열 구동기(10)가 제공된 베이스 기판(2) 상에 적층된 전기 영동 필름을 포함하는 영상 디스플레이 디바이스(1)의 등가의 회로를 개략적으로 도시한다. 바람직하게, 카운터 전극(6)은 캡슐화된 전기 영동 잉크를 포함하는 필름 상에 제공되지만, 만약 디스플레이가 평면상의 전기장을 사용하는 것에 근거하여 동작하면, 카운터 전극(6)은 베이스 기판 상에 교번적으로 제공될 수 있다. 디스플레이 디바이스(1)는, 예컨대 박막 트랜지스터(19)인 활성 스위칭 요소에 의해 구동된다. 디스플레이 디바이스(1)는 행 또는 선택 전극(17)과 열 또는 데이터 전극(11)이 교차하는 영역에서 디스플레이 요소의 매트릭스를 포함한다. 행 구동기(16)는 행 전극(17)을 연속적으로 선택하고, 동시에 열 구동기(10)는 선택된 행 전극(17)을 위해 열 전극(11)에 데이터 신호를 제공한다. 바람직하게, 프로세서(15)는 들어오는 데이터(13)를 상기 열 전극(11)에 의해 공급될 데이터 신호로 먼저 처리한다.

구동 선(12)은 열 구동기(10)와 행 구동기(16) 사이의 상호 동기화를 제어하는 신호를 전달한다. 행 전극(17)에 전기적으로 연결되어 있는 행 구동기(16)로부터의 선택 신호는 박막 트랜지스터(19)의 게이트 전극(20)을 통해 픽셀 전극(22)을 선택한다. 박막 트랜지스터(19)의 소스 전극(21)은 열 전극(11)에 전기적으로 연결되어 있다. 열 전극(11)에 존재하는 데이터 신호는 TFT의 드레인 전극에 연결된 (또한 픽셀로도 지칭되는) 디스플레이 요소(18)의 픽셀 전극(22)에 전달된다. 도시된 실시예에서, 도 1의 디스플레이 디바이스는 각각의 디스플레이 요소(18)의 위치에서 추가의 캐패시터(23)를 추가로 포함한다. 이 추가의 캐패시터(23)는 연관된 픽셀(18)의 픽셀 전극(22)과 하나 이상의 저장 캐패시터 선(24) 사이에 연결되어 있다. TFT 대신에, 다이오드, MIM 등과 같은 다른 스위칭 요소가 적용될 수 있다.

프로세서(15)는, 적용가능하다면, 전환 구동 방식을 위해 요구되는 픽셀(18)의 이전 구동 전압을 저장하기 위한 메모리(150)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 메모리(150)는 각각의 광학 상태에 요구되는 정정 펄스의 레벨을 저장하는데 사용될 수 있다.

도 3은 단일 레벨 구동 펄스와 정정 펄스를 포함하는 구동 신호를 도시한다. 구동 신호는, 통틀어 TFi로 지칭되는, 몇몇 프레임 기간(TF1 내지 TF3)동안 도시된다. 각각의 프레임 기간은, 정정 펄스(dni)(dn1 내지 dn4)와 구동 펄스(Vni)(Vn1 내지 Vn4)가 일어나는, 드웰 시간(DFi)을 갖는다(DF1만이 명백히 도시되었다).

도 3에서, 가장 왼쪽의 구동 펄스(Vn1)는, 다음 구동 펄스(Vn2)가 공급될 때 까지 픽셀(18)이 원하는 광학 상태를 가져야하는 다음 드웰 시간(DF1)의 시작으로 간주되는 순간(t1)에, 픽셀(18)이 원하는 상태 근처의 광학 상태를 얻게 할 것이다. 프레임 시간(TF1)은 t1에서 t2까지 지속된다. 구동 펄스(Vn1)에 뒤따르고 따라서 드웰 시간(DF1) 동안에 일어나는 정정 펄스(dn1)는 픽셀(18)이 실질적으로 원하는 광학 상태에 도달하게 한다. 정정 펄스(dn1)는 원하는 광학 상태(그레이 레벨)에 대응하는 DC-레벨을 가진다. 정정 펄스(dn1)의 이 DC-레벨은 룩-업-테이블로부터 미리 결정된 값으로서 검색된다. DC-레벨은 각각의 원하는 광학 상태에 대해 경험적으로 결정될 수 있다. 실제 실시예에서, 정정 펄스나 DC-레벨(dni)의 기간은 몇 초인 반면, 전형적으로 구동 펄스(Vni)의 기간은 몇 백 밀리 초이다. 정정 펄스(dni)의 부호는 바람직하게 구동 펄스(Vni)의 부호와 동일하다. 정정 펄스(dni)의 레벨은 도달될 광학 상태에 의존하여 선택되고, 정정 펄스가 여전히 픽셀에 공급되어도 입자가 최종 상태에 도달하도록 한정된 시간에만 움직이도록 값을 가진다. 실제 실시예에서, 정정 펄스(dni)의 크기(양 또는 음)는 0.5에서 3 볼트 사이이다.

구동 펄스(Vni)는 전환 매트릭스 구동 방식으로 결정될 수 있다. 정정 펄스(dni)의 정정 동작 때문에, 그레이 스케일은 아무런 정정 펄스(dni)가 사용되지 않는 종래 기술의 전환 매트릭스 구동 방식에 비해 이전 상태의 감소된 양을 가지고 요구되는 레벨로 설정될 수 있다.

구동 펄스(Vni)의 랜덤 시퀀스에 대한 광학 응답이 기록되는, 특정 전기 영동 디스플레이 샘플을 사용한 실험은, 2.25V의 DC-전압{정정 펄스(dni)의 DC-레벨}이 랜덤전압 시퀀스의 마지막에 공급되었을 때, 특정 고정 그레이 레벨에 도달된다는 것을 보여주었다. 이 특정 고정 그레이 레벨에 대응하는 특정 밝기는 DC-전압 인가후 약 5초 후에 도달된다.

구동 펄스(Vni)의 선행하는 랜덤 시퀀스와는 완전히 다른 구동 펄스(Vni)의 다음 랜덤 시퀀스 후에 2.25V의 동일한 DC 전압을 공급함으로써, 동일한 특정 그레이 레벨이 얻어진다는 것이 다시 보여진다.

그래서, 상대적으로 낮은 DC-전압 레벨을 갖는 정정 펄스(dni)는, 이전 영상 이력에 거의 무관하게, 정확한 그레이 스케일을 생성하게 한다. 이것은, 몇 가지 프레임 메모리와 종래 기술의 전환 매트릭스 구동 방식에서 요구되었던 큰 룩-업-테이블의 비용을 절약하는 것을 가능하게 한다. 하지만, 그레이 스케일의 재현성을 추가로 향상시키기 위해서, 더 짧은 이력이 동일한 성능에 도달하는데 충족시키기 때문에 정정 펄스(dni)는 종래 기술에 비해 훨씬 단순한 단순화된 전환 매트릭스 구동 방식과 결합될 수 있다.

구동 펄스(Vni)의 레벨을 변화시킴으로써, 원하는 광학 상태가 거의 도달된다는 것이 도시되었으나, 고정된 레벨에서 구동 펄스(Vni)의 기간을 변화시키거나 기간 및 레벨 둘 다를 변화시키는 것 또한 가능하다.

도 4는 복수의 레벨의 구동 펄스 및 정정 펄스를 포함하는 구동 신호를 도시한다. 낮은 DC-전압 레벨을 갖는 정정 펄스(dni)는 또한 구동 펄스(Vni)가 복수의 레벨을 가지는 구동 방식에서 사용될 수 있다. 복수의 레벨은 구동 펄스(Vn1)에 대한 Vn11, Vn12 및 Vn13에 의해 명백하게 나타난다. 이러한 복수의 레벨(Vn11, Vn12, Vn13)은 전환 매트릭스 구동 방식으로 결정될 수 있다. 구동 펄스(Vni)의 레벨을 변화시킴으로써, 원하는 광학 상태가 거의 도달되었다는 것이 도시되었으나, 고정된 레벨에서 구동 펄스(Vni)의 복수의 레벨(Vn11, Vn12, Vn13)의 기간을 변화시키거나 기간 및 레벨 둘 다를 변화시키는 것 또한 가능하다.

도 5는 프리-펄스가 단일 레벨의 구동 펄스보다 선행하는 도 3의 구동 신호를 도시한다. 미리 설정된 신호(Ppi)(Pp1 내지 Pp4)가 구동 펄스(Vni)보다 선행하는 점에서 도 5에 도시된 구동 신호는 도 3에 도시된 구동 펄스와는 다르다.

미리 설정된 신호(Ppi)는 두 개의 전극 중 하나에서 정적 상태로부터 전기 영동 입자를 방출하기에 충분하지만, 상기 전극 중 다른 하나에 도달하기에는 너무 낮은 에너지를 갖는 펄스를 포함한다. 이런 방식으로, 언더-드라이브 효과가 감소된다. 감소된 언더-드라이브 효과 때문에, 다른 순간에 공급되는 동일한 데이터 신호(Vni)(또한 구동 신호, 구동 전압으로도 지칭되고, 구동 펄스와 동일함)에 대한 광학 응답은, 디스플레이 디바이스의 이력과 특히 드웰 타임에 관계없이 실질적으로 동일할 것이다.

도 6은 프리-펄스가 복수의 레벨의 구동 펄스보다 선행하는 도 4의 구동 신호를 도시한다. 미리 설정된 신호(Ppi)가 구동 펄스(Vni)보다 선행한다는 점에서 도 6에 도시된 구동 신호는 도 4에 도시된 구동 신호와는 다르다.

도 7 및 도 8은 종래의 디스플레이 디바이스의 구동 신호를 도시한다. 순간(t0)에서, 동시에 데이터 신호(Vd)가 열 전극(11)에 공급되는 반면, 특정 행 전극(17)은 선택 신호(Vsel)에 의해 충전된다. 선 선택 시간(TL)이 경과한 후, 후속적인 행 전극(17)이 순간(t1) 등에서 선택된다. 예컨대, 보통 16.7 msec 또는 20msec인, 필드 시간 또는 프레임 시간(TF)과 같은, 어느 정도 시간이 지난 후, 상기 특정 행 전극(17)은 선택 신호(Vsel)에 의해 순간(t2)에서 다시 충전되는 반면, 동시에 데이터 신호(Vd)는 열 전극(11)에 제공된다.

t0, t2에서 시작하는 선 선택 시간(TL)이 경과한 후, 다음 행 전극(17)이 순간(t1, t3)에서 선택된다. 이러한 전체 과정은 순간(t4)에서 시작하여 반복된다.

디스플레이 디바이스의 쌍-안정 특성 때문에, 원하는 그레이 레벨이 얻어졌을 때, 전기 영동 입자는 선택된 상태로 유지되고 데이터 신호(Vd)의 반복은 수 프레임 시간(TF) 후에 중단될 수 있다. 흔히, 영상 업데이트 시간은 수 프레임(TF)이고, 따라서, 원하는 그레이 레벨에 도달하기 위해, 수 연속적인 프레임(TF) 동안 동일한 데이터 신호(Vd)가 인가되어야 한다.

도 9는 수초의 드웰 기간(Tdi) 후에 교번하는 극성의 펄스를 포함하는 데이터 신호(50)에 대한 도 2의 디스플레이 디바이스의 디스플레이 요소의 광학적 응답(51)을 도시한다. 광학적 응답(51)은 점선의 펄스로 나타나고 데이터 신호(50)는 실선의 펄스로 나타난다. 데이터 신호(50)의 각각의 펄스(52)는 200ms의 기간과 ±15V의 교류 전압 레벨을 가진다. 광학적 응답(51)의 최종 값은 제3 또는 제 4 음의 펄스를 요구한다.

가장 왼쪽의 수직 축은 측정되는 전압으로서 반사(Re)를 나타낸다. 가장 오른쪽의 수직 축은 볼트 단위로 구동 전압(DV)을 나타내고, 수평 축은 초 단위로 시간(t)을 나타낸다.

데이터 신호에 대응하여 원하는 그레이 레벨의 정확도를 향상시키기 위해서, 프로세서(15)는 다음 리프레쉬 필드의 오버 드라이브 펄스(Vni)인 데이터 펄스 앞에 하나의 미리 설정된 펄스(Ppi)나 일련의 미리 설정된 펄스(Ppi)를 생성한다. 이 때, 미리 설정된 펄스(Ppi)의 펄스 시간은 전형적으로 두 개의 이어지는 영상 업데이트 사이 간격의 5 내지 10배 짧다. 두 개의 영상 업데이트들 사이의 간격이 200ms인 경우, 미리 설정된 펄스의 기간은 전형적으로 20ms이다.

일련의 프리-펄스(Ppi)는 리프레쉬되어야 하는 하나의 픽셀(18)로 또는 모든 픽셀(18)로 공급된다. 미리 설정된-펄스(Ppi)의 수와 기간은 미리 결정된다. 예를 들어, 메모리 안에 저장된다. 미리 설정된-펄스(Ppi)의 전압 레벨은 바람직하게 구동기(10, 16)가 처리할 수 있는 최대 전압이다. 오버드라이브 펄스(Vni) 직후에, 낮은 DC-전압 레벨을 갖는 정정 펄스(dni)가 공급된다. 달성하게 될 그레이 레벨에 대응하는 이 DC-레벨은 또한 미리 결정되고 룩-업-테이블 안에 저장된다. 전형적인 오버드라이브 펄스(Vdi)의 펄스 시간은 수 백 밀리 초인 반면, DC 전압을 인가하는 기간은 몇 초이다.

도 10은 교류의 20ms의 기간을 갖는 일련의 12개의 미리 설정된 펄스(53)의 응답으로써 도 2의 디스플레이 디바이스의 데이터 신호(60)의 광학적 응답과, 교류 ±15V의 전압을 갖는 200ms의 데이터 펄스(55)를 도시한다. 광학적 응답(51)은 파선으로 된 펄스(----)로 나타나고, 향상된 광학적 응답(61)은 일점쇄선 펄스(-.-.-.-.-)에 의해 나타나며, 데이터 신호는 실선 펄스(55)에 의해 나타난다.

가장 왼쪽의 수직 축은 측정된 전압으로써의 반사(Re)를 나타내고, 가장 오른쪽 수직 축은 볼트 단위로 구동 전압(DV)을 나타내며, 수평 축은 초 단위로 시간을 나타낸다.

오버-드라이브 펄스(Vni)인 각 데이터 펄스(55)의 전압은 양의 또는 음의 15V이다. 도 10은 그레이 스케일 정확도의 상당한 증가와, 제 1 데이터 펄스(55)가 실질적으로 제 4 데이터 펄스(55) 후의 광학적 응답과 동일한 레벨에 있은 후의 광학적 응답(61)을 도시한다.

따라서, 미리 설정된 펄스(Ppi 또는 53)가 오버드라이브 펄스(Vni)인 데이터 펄스(55)보다 선행하고, 본 발명의 실시예에 따른 정정 펄스(dni)가 구현되었을 때, 픽셀(18)의 구동 이력의 영향없이 픽셀(18)의 원하는 광학적 상태가 실질적으로 도달될 것이다. 결과적으로, 전환 매트릭스 구동 방식은 불필요하거나, 매우 단순할 수 있다.

하지만, 만약 미리 설정된-펄스가 약간 길어지거나 중간 그레이 레벨에서 시작한다면, 미리 설정된 펄스(53)에 의해 유도된 몇몇 깜빡임은 눈에 띌 수 있다. 이 깜빡임의 가시성을 감소시키기 위해서, 디스플레이 요소와 연관된 행 전극(17)이 두 개의 그룹으로 서로 연결되도록, 프로세서(15)와 행 구동기(16)가 배열될 수 있고, 디스플레이 요소(18)의 제 1 그룹에 대해 제 1 단계를 갖는 제 1 미리 설정된 신호(Ppi)와 디스플레이 요소(18)의 제 2 그룹에 대해 제 2 단계를 갖는 제 2 미리 설정된 신호(Ppi)를 생성함으로써, 역 방식을 실행하기 위해 프로세서(15)와 열 구동기(10)가 배열되고, 그럼으로써, 제 2 단계는 제 1 단계에 대향된다. 대안적으로, 미리 설정된 펄스(53)에 다른 단계가 공급되는, 복수의 그룹이 정의될 수 있다. 예를 들어, 행 전극(17)은 짝수 행의 그룹과 홀수 행의 그룹인 두 개의 그룹으로 서로 연결될 수 있어, 프로세서는, 짝수 행의 디스플레이 요소에 대해 음의 펄스로 시작하는 6개의 ±15V의 교류의 미리 설정된 펄스로 이루어진 제 1 미리 설정된 신호와 홀수 행의 디스플레이 요소에 대해 양의 펄스로 시작하는, 6개의 ±15V의 교류의 미리 설정된 펄스로 구성된 제 2 미리 설정된 신호를 생성한다.

두 개 이상의 다른 그룹의 행에 인가되는 일련의 미리 설정된 펄스 대신에, 디스플레이 요소(18)는, 예를 들어, 짝수 열의 그룹과 홀수 열의 그룹인, 열의 두 개의 그룹으로 분할될 수 있어서, 프로세서(15)는 짝수 열의 디스플레이 요소에 대해 음의 펄스로 시작하는, 6개의 ±15V의 교류 펄스의 미리 설정된 펄스로 구성된 제 1 미리 설정된 신호와 홀수 열의 디스플레이 요소에 대해 양의 펄스로 시작하는, 6개의 ±15V 교류 펄스의 미리 설정된 펄스로 구성된 제 2 미리 설정된 신호를 생성함으로써 역 방식을 실행한다. 이 때, 모든 행은 동시에 선택될 수 있다. 또 다른 대안책에 있어서, 위에서 언급된 역 방식은 이른바 점-역(dot-inversion) 방식을 생성하기 위해 동시에 행 및 열에 공급될 수 있고, 이것은 광학적 깜빡임을 추가로 감소시킨다.

전압 레벨의 및/또는 전압 범위의 수가 (보통 집적 회로인) 구동기에 한정되어 있을 때, 전압 변조와 펄스 폭 변조 둘 다를 갖는 구동 방식은 특히 바람직하다. 그러한 구동 방식은 흔히 "펄스-성형 구동 방식"으로 지칭된다. 펄스-성형 구동 방식의 전환 매트릭스 테이블은 복잡하고, 많은 수의 이전 상태가 포함될 필요가 없을 때, 이것은 수용할 수 없을 정도로 길어진다. 낮은 DC-전압{정정 펄스(dni)}의 사용은 이전 상태의 수를 감소시켜, 그럼으로써, 룩-업-테이블을 단순화시켜, 비용과 액세스 시간을 절약한다.

도 11은 디스플레이 픽셀에서 방출되는 빛의 양을 측정하는 회로를 도시한다. 디스플레이 픽셀(18)에서 나오는 빛은 광학적 감지 요소(30)에 의해 측정된다. 비교기(31)는 비교 신호(CO)를 얻기 위해 측정된 빛 출력(ML)과 원하는 빛 출력(DL)을 비교한다. 제어기(15)는 상기 비교 신호(CO)를 수신하고, 원하는 빛 출력을 얻기 위해 정정 펄스(dcin)의 전압 레벨을 적응시킨다.

상기 언급된 실시예들이 본 발명을 한정한다기 보다는 예시한다는 것과, 당업자는 청부된 청구항의 범위에서 벗어나지 않으면서 많은 대안적인 실시예들을 설계할 수 있을 것이라는 것이 주지되어야 한다.

예를 들어, 정정 펄스는 두 개의 전극 및 세 개의 전극 디스플레이와 같은 모든 형태의 전기 영동 디스플레이에 적용될 수 있다.

청구항에서, 괄호 안에 있는 임의의 참조 부호는 청구항을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. "포함하다"라는 단어는 청구항에서 개시된 것 이외의 구성 요소나 단계의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 몇 가지 독특한 요소를 포함하는 하드웨어를 이용하여, 그리고 적절하게 프로그램된 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 몇 가지 수단을 나열하는 디바이스 청구항에서, 몇가지 이러한 수단은 하나 및 동일한 항목의 하드웨어에 의해 구현될 수 있다. 몇몇 방법이 상호 다른 종속항에서 반복된다는 단순한 사실은 이러한 방법의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 의미하지 않는다.

상술한 바와 같이 본 발명은 전기 영동 디스플레이를 포함하는 디스플레이 장치에 응용될 수 있다.

Claims (11)

1. 디스플레이 디바이스로서,

   전기 영동 입자(8, 9)를 갖는 픽셀(18)과,

   상기 픽셀(18)이 디스플레이될 영상 정보에 대응하는 미리 결정된 광학 상태가 되도록 하기 위해 상기 픽셀(18)에 구동 펄스를 공급하기 위한 구동기(10, 16)와,

   구동 펄스(Vni)와 정정 펄스(dcni)를 연속적으로 공급하기 위한 구동기(10, 16)를 제어하는 제어기(15)로서, 상기 구동 펄스(Vni)는 구동 펄스(Vni)가 존재하는 한 상기 전기 영동 입자(8, 9)를 연속적으로 움직이는 상태로 만들어 원하는 광학적 상태를 근사시키기 위한 전압 레벨을 갖고, 상기 정정 펄스(dcni)는 상기 전기 영동 입자(8, 9)를 연속적으로 움직이는 상태로 만들기에는 너무 낮지만 원하는 광학적 상태에 도달하도록 상기 전기 영동 입자(8, 9)를 픽셀(18)의 크기에 대해 상대적으로 작은 거리에 걸쳐 움직이기에는 충분히 높은 전압 레벨을 갖는, 제어기(15)를 포함하는, 디스플레이 디바이스.
2. 제 1항에 있어서, 상기 구동 펄스는 하나의 가변 전압을 가지는, 디스플레이 디바이스.
3. 제 1항에 있어서, 상기 구동 펄스는 가변 기간을 가지는, 디스플레이 디바이스.
4. 제 1항에 있어서, 상기 구동 펄스는 적어도 하나의 이전 영상에 의존하는, 디스플레이 디바이스.
5. 제 1항에 있어서, 대응하는 원하는 광학적 상태를 위한 상기 정정 펄스(dcni)의 전압 레벨은 메모리(14)에 저장되는, 디스플레이 디바이스.
6. 제 1항에 있어서, 픽셀(18)의 빛 출력을 측정하는 광감응 요소(30), 비교 신호(CO)를 얻기 위해 측정된 빛 출력(ML)과 원하는 빛 출력(DL)을 비교하기 위한 비교기(31), 원하는 빛 출력을 얻기 위해 상기 정정 펄스(dcni)의 전압 레벨을 적응시키기 위한 상기 비교 신호(CO)를 수신하도록 적응된 제어기(15)를 추가로 포함하는, 디스플레이 디바이스.
7. 제 1항에 있어서, 상기 제어기(15)는 전환에 기초한 구동 구조를 가지는 구동 펄스(Vni)의 기간, 또는 전압 레벨, 또는 기간과 전압 레벨 둘 다를 계산하기 위한 계산 유닛(150)을 추가로 포함하는, 디스플레이 디바이스.
8. 제 1항에 있어서, 상기 제어기(15)와 구동기(10, 16)는 몇몇 레벨(Vn11, Vn12, Vn13)을 갖는 구동 펄스(Vni)를 공급하도록 적응된, 디스플레이 디바이스.
9. 제 1항에 있어서, 구동 펄스(Vni)보다 선행하는 미리 설정된 신호(53, 71, 72, 97)을 공급하도록 적응된 제어기(15)를 더 포함하고 상기 미리 설정된 신호(53, 71, 72, 97)는, 제 1 광학적 상태에 대응하는 두 개의 전극(5, 6) 중 하나 근처의 제 1 위치에서 전기 영동 입자(8, 9)를 방출하기에 충분하지만, 상기 입자(8, 9)가 제 2 광학적 상태에 대응하는 다른 전극(5, 6) 근처의 제 2 위치에 도달하게 하기에는 너무 낮은 에너지를 갖는 미리 설정된 펄스를 포함하는, 디스플레이 디바이스.
10. 제 1항에 있어서, 상기 정정 펄스(dcni)의 상기 전압 크기는 0.5와 3 볼트 사이에서 선택되는, 디스플레이 디바이스.
11. 제 1항에 따른 디스플레이 디바이스를 포함하는 디스플레이 장치.