KR20050109948A - 전기영동 능동 매트릭스 디스플레이 디바이스 - Google Patents

전기영동 능동 매트릭스 디스플레이 디바이스 Download PDF

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KR20050109948A
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구오프 저우
프렌시스쿠스 제이. 에이. 엠. 그렌디아누스
마크 티. 존슨
알렉산더 브이. 헨젠
윌리브로두스 제이. 디즈크만
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 디스플레이 상에 데이터를 디스플레이하는 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 전기영동 디스플레이 디바이스, 저장 디바이스, 사용자 입력 수단 및 상기 저장 디바이스로부터 데이터를 검색하여 상기 검색된 데이터를 디스플레이를 위하여 디스플레이 디바이스로 전송하는 중앙 처리 유닛을 포함한다. 바람직하게 저장 디바이스는 25밀리미터 내지 50밀리미터 사이의 직경을 갖는 제거가능한 광 디스크들로부터 데이터를 판독하기 위한 디스크 드라이브이다. 상기 장치는 전자 책으로서 사용될 수 있다.

Description

전기영동 능동 매트릭스 디스플레이 디바이스{ELECTROPHORETIC ACTIVE MATRIX DISPLAY DEVICE}
본 발명은 디스플레이 상에 데이터를 디스플레이하는 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 전기영동 디스플레이 디바이스를 포함한다.
전기영동 디스플레이들은 국제 특허 출원 WO 99/53373으로부터 알려져 있다. 상기 특허 출원은 2개의 기판들을 포함하는 전자 잉크 디스플레이를 개시하는데, 이들 기판 중 한 기판은 투명하며, 다른 한 기판에는 로우 및 칼럼들로 배열된 전극들이 제공되어 있다. 로우 및 칼럼 전극 사이의 크로싱은 디스플레이 소자와 관련된다. 상기 디스플레이 소자는 박막 트랜지스터(TFT)를 통해서 칼럼 전극에 결합되며, 이 TFT의 게이트는 로우 전극에 결합된다. 디스플레이 소자들, TFT 트랜지스터들 및 로우 및 칼럼 전극들의 이러한 배열은 능동 매트릭스를 형성한다. 게다가, 디스플레이 소자는 픽셀 전극을 포함한다. 로우 구동기는 디스플레이 소자들의 로우를 선택하고 칼럼 구동기는 칼럼 전극들 및 TFT 트랜지스터들을 통해서 데이터 신호를 디스플레이 소자들의 선택된 로우에 공급한다. 데이터 신호는 디스플레이될 그래픽 데이터에 대응한다.
게다가, 전자 잉크는 투명 기판상에 제공되는 공통 전극 및 픽셀 전극간에 제공된다. 전자 잉크는 약 10 내지 50 마이크론의 다수의 마이크로캡슐들을 포함한다. 각 마이크로캡슐은 유체 내에 현수된(suspended) 포지티브로 대전된 화이트 입자 및 네거티브로 대전된 블랙 입자들을 포함한다. 네거티브 필드가 공통 전극에 인가될 때, 화이트 입자들은 투명 기판으로 향하는 마이크로캡슐의 측으로 이동하고, 디스플레이 소자는 시청자에게 보일 수 있게 된다. 동시에, 블랙 입자들은 시청자로부터 감춰지는 마이크로캡슐의 대향측에서 픽셀 전극으로 이동한다. 포지티브 필드를 공통 전극으로 인가함으로써, 블랙 입자들은 투명 기판으로 향하는 마이크로캡슐의 측에서 공통 전극으로 이동하고, 디스플레이 소자는 시청자에게 어둡게 나타난다. 전계가 제거될 때, 디스플레이 디바이스는 획득된 상태로 유지되며, 쌍안정 캐릭터(bi-stable character)를 나타낸다.
계조들은 마이크로캡슐들의 최상부에서 카운터 전극으로 이동하는 입자들의 량을 제어함으로써 디스플레이 디바이스에서 생성될 수 있다. 예를 들어, 가해지는 필드 세기 및 시간의 곱으로서 규정된 포지티브 또는 네거티브 전계의 에너지는 마이크로캡슐들의 최상부로 이동하는 입자들의 량을 제어한다.
알려진 디스플레이 디바이스들은 소위 드웰 시간(dwell time)이라 칭한다. 드웰 시간은 이전 영상 갱신 및 새로운 영상 갱신 사이의 간격으로서 규정된다.
본 디스플레이의 단점은 부정확한 계조 재생을 야기하는 언더드라이브 작용을 나타낸다는 것이다. 이 언더드라이브 작용은 예를 들어, 디스플레이 디바이스의 초기 상태가 블랙이고 디스플레이가 화이트 및 블랙 상태 사이에서 주기적으로 스위칭될 때 발생된다. 예를 들어, 수 초의 드웰 시간 이후, 디스플레이 디바이스는 200ms 간격 동안 네거티브 필드를 적용함으로써 화이트으로 스위칭된다. 다음 간격에서, 전계가 200ms동안 인가되지 않고, 디스플레이는 화이트으로 유지되며, 다음 간격에서, 포지티브 필드는 200ms 동안 인가되고 디스플레이는 블랙으로 스위치된다. 상기 일련의 제 1 펄스의 응답으로서 디스플레이의 휘도는 원하는 최대 휘도보다 아래가 되는데, 이는 나중에 수개의 펄스들이 재생될 수 있다.
서두에 언급된 장치의 단점은 데이터를 저장하는 저장 디바이스를 제공하지 못한다는 것이다. 이는 예를 들어 휴대용 전자 책으로서 장치가 휴대될 때 별도의 저장 디바이스가 상기 장치에 부착되어야 한다는 것을 의미한다. 이는 장치의 휴대성을 방해한다.
도 1은 디스플레이 디바이스의 일부의 단면도.
도 2는 디스플레이 디바이스의 일부의 등가 회로도.
도 3 및 도 4는 디스플레이 디바이스의 구동 신호들 및 내부 신호들을 도시한 도면.
도 5는 데이터 신호의 광학 응답을 도시한 도면.
도 6은 프리셋 신호 및 데이터 신호의 광학 응답을 도시한 도면.
도 7은 대향 극성들의 6개의 펄스들로 이루어진 2개의 인접한 로우들을 위한 픽셀 전극들의 프리셋 신호들을 도시한 도면.
도 8은 인터디지트화된 콤 구조들을 포함하는 카운터 전극의 예를 도시한 도면.
도 9는 2개의 TFT들을 지닌 디스플레이 소자의 등가 회로도.
도 10은 본 발명을 따른 장치의 실시예를 도시한 도면.
본 발명의 목적은 향상된 휴대성을 지닌 전자이동 디스플레이 디바이스를 포함하는 디스플레이 상에 데이터를 디스플레이하는 장치를 제공하는 것이다. 이 목적을 성취하기 위하여, 본 발명의 제 1 양상은 청구항 제 1 항에 규정된 바와 같은 장치를 제공한다.
이와 같은 장치의 이점은 전자이동 디스플레이 디바이스상에 데이터를 디스플레이하는 시스템을 위한 휴대용 솔루션을 제공하는 모든 필요한 구성요소들, 즉 전자이동 디스플레이 디바이스 및 데이터가 저장되는 메모리가 단일 장치로 포함된다는 것이다. 이는 시스템의 휴대성을 향상시킴으로 본 발명을 따른 장치는 종래 기술에 의해 제공되는 시스템들에 비해서 향상된 휴대성을 갖는다.
본 발명의 부가적인 이점은 종속항들에 규정되어 있다.
청구항 제 3 항에 규정된 바와 같은 실시예에서, 저장 디바이스는 3센티미터 또는 그보다 작은 직경의 광 디스크로부터 데이터를 판독하는 디스크 드라이브이다.
이와 같은 장치의 이점은 상대적으로 작은 광 디스크 드라이브를 포함한다는 것이다. 이 디스크의 직경은 단지 Compact Disc® 또는 Digital Versatile Disc®과 같은 종래의 광 디스크들의 직경의 1/4인데, 이론적으로 말하면, 작은 광 디스크용 디스크 드라이브에 의해 소모되는 장치의 표면/풋프린트는 종래 광 디스크 드라이브의 표면/풋프린트의 불과 1/16라는 것을 의미한다. 그러므로, 이 실시예는 시스템 및 장치의 휴대성을 향상시킨다.
청구항 제 4 항에 규정된 바와 같은 실시예에서, 디스플레이 디바이스는 전기영동 입자들; 픽셀 전극을 포함하는 디스플레이 소자; 카운터 전극으로, 이 전극 사이에 전기영동 입자들의 일부가 제공되는, 카운터 전극; 및 상기 디스플레이 소자를 디스플레이될 영상 정보에 대응하는 미리결정된 광학 상태가 되도록 하기 위하여 구동 신호를 상기 전극들에 공급하는 제어 수단을 포함하며, 상기 제어 수단은 또한 구동 신호에 선행하고 제 1 광학 상태에 대응하는 2개의 전극들 중 한 전극 근처의 제 1 위치에서 상기 전기영동 입자들을 릴리스하도록 하는데 충분하지만, 입자들을 제 2 광학 상태에 대응하는 다른 전극 근처의 제 2 위치에 도달하도록 하기에는 너무 낮은 에너지를 표시하는 프리셋 펄스(preset pulse)를 포함하는 프리셋 신호를 공급하도록 배열된다.
청구항 제 4 항에 규정된 바와 같은 실시예는 광학 응답이 디스플레이 소자의 내력(history)에 좌우된다는 인식을 토대로 한다. 본 발명가들은 구동 신호보다 먼저 프리셋 신호가 픽셀 전극에 공급될 때 언더드라이브 작용이 감소된다는 것을 관찰하였는데, 이 프리셋 신호는 2개의 전극들 중 한 전극에서 정적 상태로부터 전기영동 입자를 릴리스하도록 하는데 충분하지만 상기 전극들 중 다른 한 전극에 도달하기에는 너무 낮은 에너지를 표시하는 펄스를 포함한다. 감소된 언더드라이브 작용 때문에, 동일한 데이터 신호에 대한 광학 응답은 디스플레이 디바이스의 내력 및 특히, 드웰 시간에 관계없이 실질적으로 동일하게 될 것이다. 디스플레이 디바이스가 미리결정된 상태, 예를 들어 블랙 상태로 스위칭된 후 전기영동 입자들이 정적 상태로 되기 때문에 기초 메커니즘이 설명될 수 있고, 이후 화이트 상태로 스위칭될 때, 입자들의 모멘텀(momentum)은 자신들의 시작 속도가 제로에 근접하기 때문에 낮게된다. 이는 스위칭 시간을 길게한다. 프리셋 펄스들을 인가하면, 전기영동 입자들의 모멘텀을 증가시키고 스위칭 시간을 단축시킨다.
프리셋 펄스들의 인가는 실질적으로 전자 잉크의 사전 내력을 제거하는 부가적인 이점이 있는 반면에, 종래의 전자 잉크 디스플레이 디바이스들이 새로운 프레임의 데이터 펄스들을 발생시키고 여러 이전 프레임들 및 큰 룩업 테이블을 저장하는 대량 신호 처리 회로들을 필요로 한다.
이와 같은 프리셋 펄스는 2개의 다음 영상 갱신들 사이의 시간 간격보다 1 차수 작은 크기의 지속기간을 가질 수 있다. 영상 갱신은 디스플레이 디바이스의 영상 정보가 재생 또는 리프레시될 때의 인스턴트이다.
청구항 제 6 항에 규정된 바와 같은 실시예에서, 디스플레이 디바이스의 전력 분산은 단일 프리셋 펄스만을 인가함으로써 최소화될 수 있다.
청구항 제 7 항에 규정된 바와 같은 실시예에서, 대향 극성의 우수의 프리셋 펄스들로 이루어진 프리셋 신호는 디스플레이 디바이스의 프리셋 펄스들의 가시성 및 DC 성분을 최소화하기 위하여 발생될 수 있다. 2개의 프리셋 펄스들, 즉 포지티브 극성을 지닌 펄스 및 네거티브 극성을 지닌 펄스는 이 동작 모드 내에서 디스플레이 디바이스의 전력 분산을 최소화할 것이다.
청구항 제 8 항에 규정된 바와 같은 실시예에서, 전극들은 수동 매트릭스 디스플레이를 형성하도록 배열된다.
청구항 제 9 항에 규정된 바와 같은 실시예에서, 디스플레이 디바이스에는 데이터 신호들을 디스플레이 소자들의 픽셀 전극들에 공급하도록 능동 매트릭스 어드레싱이 제공된다.
청구항 제 10 항에 규정된 바와 같은 실시예에서, 디스플레이 소자들은 2개 또는 그보다 많은 그룹들에서 상호접속되는데, 여기서 상이한 극성을 갖는 프리셋 펄스들은 스크린의 상이한 부분들에 공급된다. 예를 들어, 단일 프레임 어드레싱 기간에서, 프리셋 펄스들이 포지티브 극성으로 모든 우수의 로우들 및 네거티브 극성으로 모든 기수의 로우들에 인가될 때, 디스플레이 디바이스의 인접 로우들이 택일적으로 더욱 밝게되고 더욱 어둡게 나타나고, 프리셋 펄스들의 포지티브 및 네거티브 극성들은 다음 프레임 어드레싱 기간에서 반전되어, 눈이 디스플레이(공간 통합성) 및 다음 프레임들(일시적 평균화) 둘다에 걸쳐서 이들 짧은 휘도 변동들을 통합하기 때문에, 인식 형태(perceptual appearance)가 거의 영향을 받지 않도록 한다. 이 원리는 감소된 플리커(flicker)로 액정 디스플레이들을 구동하는 방법들에서 라인 반전 원리와 유사하다.
청구항 제 11항 에 규정된 바와 같은 실시예에서, 프리셋 신호들은 제 2 구동 수단에서 발생되고, 예를 들어, 제 1 구동 수단에 의해 모든 기수 로우들 보다 앞서 모든 우수 칼럼들을 한번에 선택함으로써 동시에 픽셀 전극들에 인가된다. 본 실시예는 기판들상에 부가적인 전자들을 필요로 하지 않는다.
청구항 제 12 항에 규정된 바와 같은 실시예에서, 프리셋 신호들은 카운터 전극을 통해서 픽셀 전극에 직접 인가된다. 이 배열의 장점은 전력 소모가 이 경우에 수반되는 커패시턴스가 로우 또는 칼럼 전극들이 어드레스되는 경우에서보다 낮기 때문에 낮게 되는 이점이 있다.
청구항 제 13 항에 규정된 바와 같은 실시예에서, 카운터 전극은 여러 부분들로 분할되어 프리셋 펄스들의 가시성을 감소시킨다.
청구항 제 14 항에 규정된 바와 같은 실시예에서, 픽셀 전극은 제 1 부가적인 용량성 소자를 통해서 결합된다. 픽셀 전극 상의 전압 펄스들은 현재 픽셀 커패시턴스 및 제 1 부가적인 용량성 소자의 비로서 규정될 수 있다. 픽셀 커패시턴스는 픽셀 전극 및 투명 기판 사이의 재료의 진성 커패시턴스(intrinsic capacitance)이다. 특히 E-Ink Corporation에 의해 공급되는 바와 같은 캡슐화된 전기영동 재료와 조합하여, 이 실시예는 제 1 부가적인 용량성 소자가 픽셀 커패시턴스와 비교하여 큰 값을 갖는 것으로 선택되기 때문에 유용할 수 있으며, 프리셋 신호는 픽셀 전극으로 실질적으로 전달되며, 이는 전력 소모를 감소시킨다.
게다가, 픽셀 커패시턴스는 상이한 인가된 그레이 레벨들로 인해 크게 변화되지 않을 것이다. 따라서, 픽셀 전극 상의 프리셋 펄스는 인가된 그레이 레벨들과 관계없이 실질적으로 모든 디스플레이 소자들에 대해서 동일하게 될 것이다.
청구항 제 15 항에 규정된 바와 같은 실시예에서, 픽셀 소자는 부가적인 스위칭 소자를 통해서 제어 수단에 결합된다. 부가적인 스위칭 소자는 디스플레이 소자들을 2개 또는 그보다 많은 그룹들로 분할한다.
청구항 제 19 항에 규정된 바와 같은 실시예에서, 디스플레이 디바이스는 이 장치를 제어하기 위한 터치-스크린 기능성을 갖는다.
이 실시예의 이점은 본 발명의 이 실시예를 따른 장치를 제어하는 물리적인 버튼들이 생략된다는 것인데, 그 이유는 사용자가 터치-스크린에 이해 장치와 상호작용할 수 있기 때문이다.
본 발명의 이들 및 그외 다른 양상들은 후술되는 실시예들과 관련하여 명백하게 설명될 것이다.
이 도면들은 개요적이고 원래 크기대로 도시되지 않았고, 일반적으로, 동일한 참조 번호들이 동일한 부품들에 관련되어 있다.
도 1은 베이스 기판(2), 예를 들어 폴리에틸렌으로 이루어진 2개의 투명 기판들(3, 4) 간에 제공되는 전자 잉크를 지닌 전기영동 필름을 포함하는, 예를 들어 몇몇 디스플레이 소자들의 크기의 전기영동 디스플레이 디바이스(1)의 일부를 단면도인데, 기판들(3)중 하나에는 투명한 픽쳐 전극들(transparent picture electrodes)(5)이 제공되고 다른 한 기판(4)에는 투명한 카운터 전극(6)이 제공된다. 전자 잉크는 약 10 내지 50 미크론들의 다수의 마이크로캡슐들(7)을 포함한다. 각 마이크로캡슐(7)은 유체(10) 내에서 현수된 양의 대전된 화이트 입자들(8) 및 음의 대전된 블랙 입자들(9)을 포함한다. 네거티브 필드가 카운터 전극(6)에 인가될 때, 화이트 입자들(8)은 카운터 전극(6)으로 향하는 마이크로캡슐(7)의 측으로 이동하고, 디스플레이 소자는 시청자에게 가시화될 수 있다. 동시에, 블랙 입자들(9)은 마이크로캡슐(7)의 대향측으로 이동하는데, 여기서, 이 입자들은 시청자로부터 감춰진다. 포지티브 필드를 카운터 전극들(6)에 인가함으로써, 흑색 입자들(9)은 카운터 전극(6)으로 지향되는 마이크로캡슐(7)의 측으로 이동하고, 디스플레이 소자는 시청자(도시되지 않음)에게 어둡게 된다. 전계가 제거될 때, 입자들(8, 9)은 획득된 상태로 유지되고 디스플레이는 쌍안정 캐릭터로 나타나고 실질적으로 전력을 소모하지 않는다.
도 2는 능동 스위칭 소자들, 로우 구동기(16) 및 칼럼 구동기(10)가 제공된 베이스 기판(2) 상에 라미네이트된 전기영동 필름을 포함하는 픽쳐 디스플레이 디바이스의 등가 회로도이다. 바람직하게, 카운터 전극(6)은 캡슐화된 전기영동 잉크를 포함하는 필름 상에 제공되지만, 대안적으로 동일평면 전계들을 사용하여 동작들을 하는 경우에 베이스 기판상에 제공될 수 있다. 디스플레이 디바이스(1)는 능동 스위칭 소자들, 이 예에서 박막 트랜지스터들(19)로 구동된다. 이는 로우 또는 선택 전극들(17) 및 칼럼 또는 데이터 전극들(11)의 에어리어에서 디스플레이 소자들의 매트릭스를 포함한다. 로우 구동기(16)는 연속적으로 로우 전극들(17)을 선택하는 반면에 칼럼 구동기(10)는 데이터 신호를 칼럼 전극(11)에 공급한다. 바람직하게, 프로세서(15)는 우선 데이터 신호들로 인입 데이터(13)를 처리한다. 칼럼 구동기(10) 및 로우 구동기(16) 사이의 상호 동기화는 구동선들(12)을 통해서 발생된다. 로우 구동기(16)로부터의 선택 신호들은 박막 트랜지스터들(19)을 통해서 픽셀 전극들(22)을 선택하며, 이 트랜지스터들의 게이트 전극들(20)은 로우 전극들(17)에 전기 접속되고 소스 전극들(21)은 칼럼 전극들(11)에 전기 접속된다. 이 칼럼 전극(11)에 제공되는 데이터 신호는 TFT를 통해서 드레인 전극에 결합되는 디스플레이 소자의 픽셀 전극(22)에 전달된다. 이 실시예에서, 도 1의 디스플레이 디바이스는 또한 각 디스플레이 소자(18)의 위치에서 부가적인 커패시터(23)를 포함한다. 이 실시예에서, 부가적인 커패시터(23)는 하나 이상의 저장 커패시터 라인들(24)에 접속된다. TFT들 대신에, 다이오드들, MIM들 등과 같은 다른 스위치 소자들이 적용될 수 있다.
도 3 및 도 4는 종래의 디스플레이 디바이스의 구동 신호들을 도시한다. 인스턴스(t0)에서, 로우 전극(17)은 선택 신호(Vsel)(도 1)에 의해 활성화되며, 동시에 데이터 신호들(Vd)이 칼럼 전극들(11)에 공급된다. 라인 선택 시간(tL)이 경과된 후, 다음 로우 전극(17)은 인스턴트(t1) 등에서 선택된다. 어떤 시간 후, 예를 들어, 필드 시간 또는 프레임 시간 후, 통상적으로 16.7msec 또는 20msec후, 상기 로우 전극(17)은 선택 신호(Vsel)에 의해 인스턴트(t2)에서 다시 활성화되면서, 동시에, 데이터 신호들(Vd)은 픽쳐가 변화하지 않는 경우에 칼럼 전극(11)에 제공된다. 선택 시간(tL)이 경과된 후, 다음 로우 전극은 인스턴트(t3)에서 선택된다. 이는 인스턴스(t4)로부터 반복된다. 디스플레이 디바이스의 쌍안정 캐릭터 때문에, 전기영동 입자들은 자신들의 선택된 상태로 유지되고 데이터 신호들의 반복은 원하는 그레이 레벨이 얻어질 때 수 프레임 후 중지될 수 있다. 통상적으로, 영상 갱신 시간은 수 프레임들이다.
도 5는 수 초의 드웰 기간 후 교대 극성의 펄스들을 포함하는 데이터 신호(50)에 대한 도 2의 디스플레이 디바이스의 디스플레이 소자의 광학 응답을 표시하는 제 1 신호(51)를 도시한다. 도 5에서, 광학 응답(51)은 ---로 표시되고 데이터 신호는 으로 표시된다. 데이터 신호(50)의 각 펄스(52)는 200ms의 지속기간 및 교호적인(alternating) 플러스 및 마이너스 15V의 전압을 갖는다. 도 5는 제 1 네거티브 펄스(52) 이후 광학 응답이 원하는 그레이 레벨이 아니라는 것을 도시하는데, 이는 제 3 또는 제 4 네거티브 펄스 이후에만 얻어진다.
데이터 신호로 원하는 그레이 레벨 정확도를 개선하기 위하여, 프로세서(15)는 다음 리프레시 필드의 데이터 펄스들 전 일련의 프리셋 펄스들 또는 단일 프리셋 펄스를 발생시키는데, 여기서 펄스 시간은 2개의 영상 갱신들 사이의 간격이 200ms 이면, 전형적으로 영상 갱신 및 다음 영상 갱신 사이의 간격보다 5 내지 10배 적다. 프리셋 펄스의 지속기간은 전형적으로 20ms이다.
도 6은 플러스 및 마이너스 15V의 교호 극성의 전압을 갖는 일련의 20ms의 12개의 프리셋 펄스들 및 200ms의 데이터 펄스들의 응답으로서 도 2의 디스플레이 디바이스의 데이터 신호(60)의 광학 응답을 도시한다. 도 6에서, 광학 응답(51)은 ----로 표시되고 개선된 광학 응답(61)은-.-.-.-으로 표시되고 데이터 신호는 으로 표시된다. 일련의 프리셋 펄스들은 12개의 펄스들의 교호 극성으로 이루어진다. 각 펄스의 전압은 플러스 또는 마이너스 15V이다. 도 6은 계조 정확도의 상당한 증가를 도시하는 반면에, 광학 응답(61)은 제 4 데이터 펄스(55) 이후 광학 응답과 실질적으로 동일한 레벨이 된다. 그러나, 프리셋 펄스들에 의해 발생된 일부 플리커는 가시될 수 있는데, 광학 응답(56)을 참조하라. 이 플리커의 가시성을 감소시키기 위하여, 프로세서(15) 및 로우 구동기(16)는 디스플레이 소자들과 관련된 로우 전극들(17)이 2개의 그룹들로 상호접속되는 방식으로 배열되고, 프로세서(15)및 칼럼 구동기(10)는 제 1 디스플레이 소자들의 그룹에 대해 제 1 위상을 갖는 제 1 프리셋 신호 및 디스플레이 소자들의 제 2 그룹에 대해 제 2 위상을 갖는 제 2 프리셋 신호를 발생시킴으로써 반전 방식을 실행하도록 배열되는데, 여기서 제 2 위상은 제 1 위상과 대향된다. 대안적으로, 다수의 그룹들은 최종 프리셋 펄스들이 서로 다른 위상들로 공급되는 것으로 규정될 수 있다. 예를 들어, 로우 전극들(17)은 2개의 그룹들, 즉 우수 로우들의 한 그룹 및 기수 로우의 한 그룹에서 상호접속될 수 있는데, 프로세서는 기수 로우들의 디스플레이 소자들에 대해 네거티브 펄스로 시작하여 플러스 및 마이너스 15V의 교호 극성의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어진 제 1 프리셋 신호 및 기수 로우들의 디스플레이 소자들에 포지티브 펄스로 시작하여 플러스 및 마이너스 15V의 교호 극성의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어진 제 2 프리셋 신호를 발생시킨다.
도 7은 반전 방식을 나타내는 2개의 그래프들을 도시한다. 제 1 그래프(71)는 우수 로우(n)의 디스플레이 소자에 공급되는 20ms의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어진 제 1 프리셋 신호와 관계되고 제 2 그래프(42)는 우수 로우(n+1)의 디스플레이 소자에 공급되는 20ms의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어진 제 2 프리셋 신호와 관계되는데, 여기서 제 2 프리셋 신호의 위상은 제 1 프리셋 신호의 위상과 대향된다. 펄스의 전압은 플러스 및 마이너스 15V 간에서 교호된다.
로우들의 2개 이상의 상이한 그룹들에 인가되는 일련의 프리셋 펄스들 대신에, 디스플레이 소자들은 칼럼들의 2개의 그룹들, 예를 들어 우수 칼럼들의 한 그룹 및 기수 칼럼들의 한 그룹으로 분할될 수 있는데, 여기서 프로세서(15)는 우수 칼럼들의 디스플레이 소자들에 대해 네거티브 펄스로 시작하여 플러스 및 마이너스 15V의 교호 극성의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어진 제 1 프리셋 신호 및 기수 칼럼들의 디스플레이 소자들에 포지티브 펄스로 시작하여 플러스 및 마이너스 15V의 교호 극성의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어진 제 2 프리셋 신호를 발생시킴으로써 반전 방식을 실행한다. 여기서, 모든 로우들은 동시에 선택될 수 있다. 부가적인 실시예들에서, 상술된 바와 같은 반전 방식들은 동시에 로우들 및 칼럼들 둘 다에 공급되어 소위 도트-반전 방식을 발생시키는데, 이는 여전히 광학 플리커를 더욱 감소시킨다.
부가적인 실시예에서, 카운터 전극(80)은 도 8에 도시된 바와 같이 인터디지트화된 콤 구조들(interdigitized comb structures)(81, 83)로서 형상화되어, 광학 플리커를 감소시킨다. 이 종류의 전극은 당업자에게 널리 알려져 있다. 2개의 카운터 전극들(81, 83)은 프로세서(15)의 2개의 출력들(85, 87)에 결합된다. 게다가, 프로세서(15)는 픽셀 전극을 0V로 유지하면서, 제 1 콤 구조(81)에 대해 네거티브 펄스로 시작하여 플러스 및 마이너스 15V의 교호 극성의 20ms의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어진 제 1 프리셋 신호 및 제 2 콤 구조(83)에 대해 포지티브 펄스로 시작하여 플러스 및 마이너스 15V의 교호 극성의 20ms의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어진 제 2 프리셋 신호를 공급함으로써 반전 방식을 발생시키도록 배열된다. 프리셋 펄스가 공급된 후, 2개의 콤 구조들(81, 83)은 새로운 데이터가 디스플레이 디바이스에 공급되기 전 서로에 접속될 수 있다.
부가적인 실시예에서, 프리셋 펄스들은 부가적인 저장 커패시터(23) 및 픽셀 커패시턴스(18) 간에서 전하를 공유함으로써 부가적인 저장 커패시터들(23)을 통해서 프로세서(15)에 의해 인가될 수 있다. 이 실시예에서, 디스플레이 소자들의 로우 상의 저장 커패시터들은 저장 커패시터 라인을 통해서 서로에 접속되고, 로우 구동기(16)는 이들 저장 커패시터 라인들을 2개의 그룹들에서 서로 상호접속시키도록 배열되어, 2개의 그룹들, 디스플레이 소자들의 우수 로우들에 관계되는 제 1 그룹 및 디스플레이 소자들의 기수 로우들에 관계되는 제 2 그룹에 대해서 프리셋 펄스들을 반전을 허용한다. 새로운 데이터가 디스플레이 소자에 공급되기 전 계조 재생을 개선시키기 위하여, 로우 구동기는 제 1 그룹에 대해 교호 극성의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어진 제 1 프리셋 신호 및 제 2 그룹에 대해 교호 극성의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어진 제 2 프리셋 신호를 발생시킴으로써 반전 방식을 실행하는데, 제 2 신호의 위상은 제 1 신호의 위상과 대향된다. 프리셋 펄스들이 디스플레이 소자들에 공급된 후, 저장 커패시터들은 새로운 데이터가 디스플레이 소자들에 공급되기 전 접지될 수 있다.
부가적인 실시예에서, 프리셋 펄스들은 프로세서(15)에 의해 부가적인 박막 트랜지스터(90)를 통해서 직접적으로 픽셀 전극(22)에 인가될 수 있는데, 이 박막트랜스터는 도 9에 도시된 바와 같이 자신의 소스(94)를 통해서 전용 프리셋 펄스 라인(95)에 결합된다. 드레인(92)은 픽셀 전극(22)에 결합된다. 게이트(91)는 분리된 프리셋 펄스 어드레싱 라인(93)을 통해서 로우 구동기(16)로 결합된다. 어드레싱 TFT(19)는 예를 들어 로우 전극(17)을 OV로 설정함으로써 비도전성이 되어야만 된다.
프리셋 신호가 모든 디스플레이 소자들에 동시에 인가될 때, 플리커가 발생될 수 있다. 그러므로, 프리셋 신호 반전은 부가적인 박막 트랜지스터들(90)을 2개의 그룹들, 우수 로우들의 디스플레이 소자들에 접속되는 한 그룹 및 기수 로우들의 디스플레이 소자들에 접속되는 한 그룹으로 분할함으로써 적용된다. TFT들(90)의 2그룹들은 분리되어 어드레스될 수 있고 프리셋 펄스 라인들(95)에 접속된다. 프로세서(15)는 프리셋 펄스 라인(95)을 통해서 TFT들(90)에 대해 예를 들어 교호 극성의 전압 15V 및 20ms의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어진 제 1 프리셋 신호 및 TFT들(90)의 제 2 그룹들에 대해 교호 극성의 20ms의 전압 및 20ms의 6개의 프리셋 펄스들로 이루어진 제 2 프리셋 신호를 발생시킴으로써 반전 방식을 실행하는데, 여기서 제 2 신호의 위상은 제 1 신호의 위상과 대향된다. 대안적으로, 동시에 어드레스가능한 TFT들의 단일 세트는 반전된 프리셋 펄스들을 지닌 2개의 분리된 프리셋 펄스 라인들에 부착될 수 있다.
프리셋 신호들이 TFT들(90)에 공급된 후, TFT들은 새로운 데이터가 칼럼 구동기들(10)을 통해서 공급되기 전 비활성화된다.
게다가, (반전된) 프리셋 펄스 시퀀스들에 널리 알려진 전하 재생 기술들중 어떠한 기술을 적용함으로써 서술된 실시예에서 더욱 전력을 감소시켜 프리셋 펄스 사이클들 동안 픽셀 전극을 충전 및 방전하는데 사용되는 전력을 감소시킨다.
고 휘도 및 고 콘트라스트 비 때문에, 상술된 바와 같은 디스플레이 디바이스는 텍스트를 사용자에게 제공하는데 매우 적합하다. 게다가, 이와 같은 디스플레이는 경량이며 -앞서 언급한 바와 같이- 저전력인데, 이는 예를 들어 영상이 메모리에 저장되는 텍스트북의 휴대용 랜더링과 같이 휴대용 애플리케이션들에 매우 적합하게 된다. 이러한 애플리케이션은 전자 책으로서 알려져 있다.
휴대용 디바이스의 가장 중요한 특징들 중 한 특징은 크기 및 무게이다. 그러므로, 본 발명을 따른 장치에 의해 포함되는 메모리 또는 디스크 드라이브는 작고 가벼워야 된다. 이와 같은 디바이스들은 고상 메모리들로서 이용될 수 있다. 그러나, 이와 같은 메모리들은 비교적 값이 비싸고 비교적 적은 데이터 량만을 지닐 수 있다는 문제가 있다.
현재 하드디스크 드라이브들은 콤팩트플래시 카드의 크기로 이용될 수 있다. 그러나, 이 유형의 드라이브들은 일반적인 하드디스크 드라이브들(3.5인치, 대략 89밀리미터들)과 같은 일반적인 대량 저장장치 솔루션들과 비교하여 여전히 비교적 값이 비싸다.
값싼 대량 저장 메모리들은 Compact Disc®과 같은 광학 디스크들로서 이용될 수 있다. 그러나, CD 드라이브들은 다소 크고 무겁다. 휴대용 CD 플레이어들이 이용가능하지만, 이들은 여전히 너무 커서 어떠한 옷 주머니에도 맞지 않는다. 전자 포맷의 책의 프리젠테이션은 6인치, 약 15센티미터들의 대각선을 지닌 전자이동 디스플레이에 대해 행해지는 것이 바람직하다. 이는 변들이 약 9×12 센티미터의 디스플레이를 산출한다. CD의 크기가 이미 직경면에서 12 센티미터이기 때문에, 드라이브는 디스플레이보다 훨씬 더 큰 공간을 취하는 반면, 디스플레이는 실제로 장치의 가장 중요한 부분이고 메모리는 단지 오버헤드 볼륨이다.
그러므로, 25밀리미터와 50밀리미터 사이의 직경, 바람직하게는 약 3센티미터의 직경을 지닌 광 디스크로부터 데이터를 판독하는 더욱 소형의 디스크 드라이브를 사용하는 이점이 있다. 디스크는 바람직하게는 제거가능한 광 디스크들이다. 이와 같은 소형 디스크 및 디스크 드라이브의 실시예들은 http://www.cd-rw.org에 서술되어 있다. 현재, 5.6×3.4×0.75 입방 센티미터의 프로토타입 드라이브가 3센티미터의 직경을 지닌 디스크에 이용될 수 있다. 이와 같은 광학 디스크들의 주요한 이점은 사전기록된 내용을 위한 값싼 디스트리뷰션 매체(distribution medium)를 제공한다는 것인데, 그 이유는 이들 매체가 제조하는데 노력을 덜 들면서 매우 저렴한 비용으로 제조될 수 있기 때문이다. 이는 또한, 복제들이 손쉽게 이루어져 분포될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 특히 전자 책 내의 이와 같은 디스크들을 위한 디스크 드라이브의 애플리케이션과 관련된다.
작은 광학 디스크로부터 또는 이 디스크로 판독 및/또는 기록을 위하여 청색 레이저를 사용하면, 소형 스폿 크기를 위한 고 수치 구경을 지닌 렌즈 시스템과 결합되며, 고 데이터 밀도에 도달되어(3cm 직경 디스크 당 1기가바이트), 저장 공간의 메가바이트 당 저 가격을 산출한다. 이는 제공된 바와 같은 작은 광학 드라이브에 대한 정보가 소비자들에게 값싼 1회용 판독-전용 메모리 데이터 캐리어로서 제공될 수 있다는 것을 의미한다.
도 10은 본 발명을 따른 장치의 실시예로서 장치 (100)을 도시한다. 이 장치(100)는 소형 광 디스크(140)를 수용하여 이로부터 데이터를 검색하는 디스크 드라이브(120), 소형 광 디스크(140)로부터 검색되는 데이터를 변환시키는 비디오 프로세서(130), 변환된 데이터를 렌더링하는 전기영동 디스플레이 디바이스(150) 및 디스크 드라이브(120)와 비디오 프로세서(130)를 제어하는 중앙 처리 유닛(110)을 포함한다.
본 발명의 실시예를 따르면, 전기영동 디스플레이 디바이스(150)는 이 장치(100)를 제어하는 터치 스크린 기능을 갖는다. 장치(100)를 제어하기 위하여 입력 수단을 제공하는 이 솔루션은 버튼들의 세트만을 제공하는 것보다 더 값비싸지만 장치(100)의 크기를 감소시킨다.
전기영동 디스플레이(150) 상에 제공되는 책들을 통해서 브라우징하기 위하여, 전기영동 디스플레이(150) 상에 디스플레이될 수 있는 별도의 소프트 버튼이 본 발명을 따른 장치의 일 실시예에서 제공된다. 본 발명을 따른 장치의 부가적인 실시예에서, 사용자는 스크린상에 2회, 순방향으로 브라우즈 하기 위하여 전기영동 디스플레이(150)의 중간에서 1번 및 우측 절반상에서 1번 그리고 책을 통해서 역방향으로 브라우즈 하기 위하여 전기영동 디스플레이(150)의 중간에서 1번 그리고 좌측 절반상에서 1회 태핑하는 것처럼 전용 사용자 명령들을 사용하여 책의 페이지를 통해서 브라우즈하도록 인에이블 된다. 사용자 제어 입력 신호들의 전달을 위하여, 전기영동 디스플레이(150)는 중앙 처리 유닛(110)에 결합된다.
상술된 크기들은 본 발명가들에 의해 선호되지만, 단지 본 발명의 더욱 일반적인 개념을 예시한 것이며; 당업자들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 서술된 실시예들로부터의 변형이 가능하다는 것을 인지할 것이다.

Claims (19)

  1. 디스플레이 상에 데이터를 디스플레이하는 장치로서, 상기 장치는:
    전기영동 디스플레이 디바이스,
    저장 디바이스,
    사용자 입력 수단, 및
    중앙 처리 유닛을 포함하며,
    상기 중앙 처리 유닛은:
    (a) 상기 저장 디바이스로부터 데이터를 검색하고,
    (b) 상기 검색된 데이터를 디스플레이를 위하여 상기 디스플레이 디바이스로 전송하는, 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 저장 디바이스는 25 밀리미터 내지 50밀리미터 사이의 직경을 갖는 광 디스크로부터 데이터를 판독하는 디스크 드라이브인, 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 저장 디바이스는 30밀리미터 또는 그보다 작은 직경을 갖는 광 디스크로부터 데이터를 판독하는 디스크 드라이브인, 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스는:
    (a) 전기영동 입자들;
    (b) 픽셀 전극을 포함하는 디스플레이 소자;
    (c) 카운터 전극으로서, 그 사이에 상기 전기영동 입자들의 일부가 제공되는, 상기 카운터 전극; 및
    (d) 상기 디스플레이 소자를 디스플레이될 영상 정보에 대응하는 미리결정된 광학 상태가 되도록 하기 위하여 구동 신호를 상기 전극들에 공급하는 제어 수단을 포함하며,
    상기 제어 수단은 또한 상기 구동 신호에 선행하고 제 1 광학 상태에 대응하는 2개의 전극들 중 한 전극 근처의 제 1 위치에서 상기 전기영동 입자들을 릴리스하도록 하기에 충분하지만, 상기 입자들을 제 2 광학 상태에 대응하는 다른 전극 근처의 제 2 위치에 도달하도록 하기에는 너무 낮은 에너지를 표시하는 프리셋 펄스(preset pulse)를 포함하는 프리셋 신호를 공급하도록 배열되는, 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 프리셋 펄스의 지속기간은 2개의 다음 영상 갱신들 사이의 시간 간격보다 1 차수 정도 작은 크기인, 디스플레이 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제어 수단은 또한 네거티브 또는 포지티브 극성을 갖는 프리셋 펄스를 발생시키고 네거티브 또는 포지티브 극성을 갖는 펄스를 포함하는 상기 구동 신호를 발생시키기 위하여 배열되며, 상기 프리셋 펄스의 극성은 상기 데이터 신호의 펄스의 극성에 대향되는, 디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제어 수단은 또한 프리셋 펄스들의 우수를 발생시키기 위하여 배열되는, 디스플레이 장치.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 전극들 중 한 전극은 데이터 전극을 포함하고 다른 한 전극은 선택 전극을 포함하고, 상기 제어 수단은 선택 신호를 상기 선택 전극들에 인가하는 제 1 구동 수단 및 상기 데이터 전극에 데이터 신호를 인가하는 제 2 구동 수단을 포함하는, 디스플레이 장치.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 디스플레이 소자의 픽셀 전극은 스위칭 소자를 통해서 선택 전극 또는 데이터 전극에 결합되고, 상기 제어 수단은 선택 신호를 상기 선택 전극들에 인가하는 제 1 구동 수단 및 데이터 신호를 상기 데이터 전극에 인가하는 제 2 구동 수단을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 디스플레이 소자들과 관련된 선택 전극들은 2개의 그룹들에서 상호접속되고, 상기 제어 수단은 제 1 위상을 갖는 제 1 프리셋 신호를 제 1 그룹에 발생시키기 위하여 배열되고 상기 제 1 위상에 대향되는 제 2 위상을 갖는 제 2 리셋 신호를 상기 제 2 그룹에 발생시키도록 배열되는, 디스플레이 장치.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 구동 수단은 상기 프리셋 신호를 발생하도록 배열되는, 디스플레이 장치.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 픽셀 전극은 상기 제어 수단에 결합되어 상기 카운터 전극을 통해서 상기 프리셋 신호를 발생시키는, 디스플레이 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 카운터 전극은 2개의 부분들로 분할되며, 각 부분은 선택 전극을 통해서 접속되는 디스플레이 소자들의 세트와 관련되는, 디스플레이 장치.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 픽셀 전극은 제 1 부가적인 용량성 소자를 통해서 상기 제어 수단에 결합되어 상기 프리셋 신호를 수신하는, 디스플레이 장치.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 픽셀 전극은 부가적인 스위칭 소자를 통해서 상기 제어 수단에 결합되는, 디스플레이 장치.
  16. 제 4 항에 있어서, 상기 디스플레이는 2개의 기판들을 포함하고, 상기 기판들 중 하나는 투명하며, 상기 전기영동 입자들은 상기 2개의 기판들 사이에 제공되는, 디스플레이 장치.
  17. 제 4 항에 있어서, 상기 전기영동 재료는 캡슐화된 전기영동 재료인, 디스플레이 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터는 전자 포맷의 책인, 디스플레이 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스는 상기 장치를 제어하기 위한 터치-스크린 기능을 갖는, 디스플레이 장치.
KR1020057016033A 2003-02-27 2004-02-18 전기영동 능동 매트릭스 디스플레이 디바이스 KR20050109948A (ko)

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