KR20060090681A - 전기영동 디스플레이 유닛 - Google Patents

전기영동 디스플레이 유닛 Download PDF

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KR20060090681A
KR20060090681A KR1020067006131A KR20067006131A KR20060090681A KR 20060090681 A KR20060090681 A KR 20060090681A KR 1020067006131 A KR1020067006131 A KR 1020067006131A KR 20067006131 A KR20067006131 A KR 20067006131A KR 20060090681 A KR20060090681 A KR 20060090681A
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KR1020067006131A
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구오푸 죠우
마사루 야수이
마크 티 존슨
로버트 더블유 제너
칼 알 아먼슨
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
이 잉크 코포레이션
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Abstract

공통 전극(6)과 픽셀 전극(5) 사이에 위치한 픽셀(1)을 포함한 전기영동 디스플레이 유닛(1)은, 총 이미지 갱신 시간을 줄이기 위해, 픽셀 전극(5)과 결합된 트랜지스터(12)를 위태롭게 하는 픽셀(11) 양단에 증가된 구동 전압을 필요로 한다. 이것은 공통 전극(6)에 구동 전압(V6)을 증가시킨다. 이러한 증가된 구동 전압에 맞서는 트랜지스터(12)를 보호하기 위해서, 설정 신호(S1,S2)는 교류 전압 신호의 전이로부터 야기되는 픽셀(11) 양단의 전압을 감소시키기 위해 트랜지스터(12)를 지나 픽셀 전극(5)에 공급된다. 구동 프레임 기간(Fd) 동안에, 데이터 펄스(D1,D2,D3,D4,D5,D6)가 공급되고, 설정 프레임 기간(Fs) 동안에, 설정 신호(S1,S2)가 공급된다.

Description

전기영동 디스플레이 유닛{ELECTROPHORETIC DISPLAY UNIT}
본 발명은 전기영동 디스플레이 유닛, 디스플레이 디바이스와 전기영동 디스플레이 유닛을 구동하는 방법과 관련이 있다.
이런 종류의 디스플레이 디바이스의 예는: 모니터, 랩탑 컴퓨터, 개인 휴대용 정보 단말기(PDAs), 이동 전화, 전자 책, 전자 신문, 및 전자 잡지이다.
종래 기술의 전기영동 디스플레이 유닛은, 투과형이고 공통 전극(카운터 전극이라고도 알려짐)을 가진 하나의 기판과, 열과 행으로 배열된 픽셀 전극을 구비한 다른 기판인, 2개의 기판을 포함한 전자 잉크 디스플레이를 기술한 WO 99/53373에서 알 수 있다. 열 전극과 행 전극 사이에 교차점은 픽셀로 결합되었다. 픽셀은 공통 전극의 일부와 픽셀 전극 사이에 형성되었다. 픽셀 전극은 트랜지스터의 드레인에 결합되고, 트랜지스터의 소스는 열 전극 또는 데이터 전극과 결합되고, 트랜지스터의 게이트는 행 전극 또는 선택 전극과 결합된다. 픽셀, 트랜지스터 및 열과 열 전극의 배열은 능동 매트릭스를 함께 형성한다. 행 구동기(선택 구동기)는 픽셀의 행을 선택하기 위해 행 구동 신호 또는 선택 신호를 공급하고, 그리고 열 구동기(데이터 구동기)는 열 전극과 트랜지스터를 지나 선택된 픽셀의 행으로 열 구동 신호 또는 데이터 신호를 공급한다. 데이터 신호는 디스플레이될 데이터에 대응하 고, 그리고 선택 신호와 함께, 하나 이상의 픽셀을 구동하기 위한 구동 신호(의 부분)를 형성한다.
게다가, 전자 잉크는 투과형 기판에 제공되는 픽셀 전극과 공통 전극 사이에 제공된다. 전자 잉크는 약 10 내지 50 미크론의 직경을 가진 다수의 마이크로 캡슐을 포함한다. 각각의 마이크로 캡슐은 유체 안에 부유하는 양으로 대전된 흰색 입자와 음으로 대전된 흑색 입자를 포함한다. 양의 전압이 픽셀 전극에 인가될 때, 흰색 입자는 투과형 기판으로 유도된 마이크로캡슐의 측부로 이동하고, 픽셀은 시청자에게 보여지게 된다. 동시에, 흑색 입자는 시청자에게 보이지 않는 마이크로캡슐의 반대 측부의 픽셀 전극으로 이동한다. 음의 전압을 픽셀 전극에 인가함으로써, 흑색 입자는 투과형 기판으로 유도된 마이크로캡슐의 측부의 공통 전극으로 이동하고, 픽셀은 시청자에게 어둡게 나타난다. 동시에, 흰색 입자는 시청자에게 보이지 않는 마이크로캡슐의 반대 측부에 픽셀 전극으로 이동한다. 전기 전압이 제거될 때, 디스플레이 유닛은 습득된 상태로 남아있고 쌍안정 특성을 나타낸다.
픽셀의 히스토리에 대한 전기영동 디스플레이 유닛의 광학 응답의 종속성을 감소시키기 위해, 사전 설정된 데이터 신호를 데이터 종속 신호가 공급되기 전에 공급한다. 이러한 사전 설정된 데이터 신호는 2개의 전극 중 하나의 정적인 상태에서 전기영동 입자를 방출하기에 충분하지만, 전기영동 입자가 2개의 전극 중 다른 하나에 도달하도록 하기에 너무 적은 에너지를 나타내는 데이터 펄스를 포함한다. 픽셀의 히스토리에 대한 감소된 종속성 때문에, 동일한 데이터에 광학 응답은 픽셀의 히스토리에 관계없이, 실제적으로 동일하다.
(각 행을 차례로 구동하고 동시에 모든 열을 한 행마다 한번 구동함에 의해)모든 행의 모든 픽셀을 한번 구동하기 위해 필요한 시간-간격은 프레임이라고 부른다. 프레임마다, 픽셀을 구동하기 위한 각 데이터 펄스는, 행마다, 행 구동 신호(선택 신호)를 한 행에 공급하여 이 행을 선택(구동)하기 위한 행 구동 동작과 데이터 펄스, 예를 들면 사전 설정된 데이터 신호의 데이터 펄스 또는 데이터-종속 신호의 데이터 펄스를 픽셀로 공급하기 위한 열 구동 동작을 필요로 한다. 일반적으로, 열 구동 동작은 이 동시에 행의 모든 픽셀에 대해 이루어진다.
이미지를 갱신할 때, 먼저 추가로 사전 설정된 데이터 펄스라고 불리는 사전 설정된 데이터 신호의 다수의 데이터 펄스가 공급된다. 각 사전 설정된 데이터 펄스는 한 프레임 기간의 지속 시간을 갖는다. 제 1 사전 설정된 데이터 펄스는, 예를 들어 양의 진폭, 제 2 사전 설정된 데이터 펄스는 음의 진폭, 제 3 사전 설정된 데이터 펄스는 양의 진폭, 등을 갖는다. 교류 진폭(alternating amplitude)을 가진 그러한 사전 설정된 데이터 펄스는 픽셀에 의해 디스플레이되는 그레이 값을 전이시키지 않는다.
하나 이상의 연속하는 프레임 동안에, 데이터-종속 신호가 공급되는데, 데이터-종속 신호는 0, 1, 2 내지, 예를 들면 15 프레임 기간의 지속 시간을 갖는다. 그 때문에, 예를 들면, 0 프레임 기간의 지속 시간을 갖는 데이터-종속 신호는, 픽셀이 이미 완전한 흑색으로 디스플레이되었다고 가정할 때, 완전한 흑색을 디스플레이하는 픽셀에 대응한다. 픽셀이 일정 그레이 값을 디스플레이한 픽셀의 경우에, 이런 그레이 값은 픽셀이 0 프레임 기간의 지속 시간을 가진 데이터-종속 신호를 이용해 구동될 때, 바꾸어 말하면 0 진폭을 가진 구동 데이터 펄스를 이용해 구동될 때, 변하지 않는다. 예를 들어, 15개의 프레임 기간의 지속 시간을 가진 데이터-종속 신호는 15 구동 데이터 펄스를 포함하고 완전한 흰색을 디스플레이하는 픽셀을 야기하고, 1 내지 14 프레임 기간의 지속 시간을 갖는 데이터-종속 신호는 예를 들어, 1 내지 14 구동 데이터 펄스를 포함하고 완전한 흑색과 완전 흰색 사이의 제한된 수의 그레이 값 중 하나를 디스플레이하는 픽셀을 야기한다.
이러한 펄스 각각은 폭과 높이가 있다. 폭과 높이의 곱(product)은 이런 펄스의 에너지를 나타낸다. 일정 구동 동작마다, 일정 구동 동작에 필요한 일정 에너지 때문에, 필요한 에너지는 최소값과 같거나 또는 초과한다.
전기영동 디스플레이 유닛에 의해 디스플레이될 이미지를 갱신하기 위한 이미지 갱신 시간을 줄이기 위해서, 바꿔 말하면, 전기영동 디스플레이 유닛의 구동 속도를 증가시키기 위해서, 하나 이상의 펄스의 폭은 최소화된다. 펄스마다 필요한 에너지를 얻기 위해서, 이러한 펄스의 높이는 높아지고, 바꿔 말해서 픽셀을 구동하기 위한 이러한 펄스의 전압 진폭은 증가된다.
첫 번째 선택에 따라, 픽셀 양단의 펄스의 높이를 증가시키기 위해, 표준 데이터 구동기가 적응되거나 다른 데이터 구동기로 대체된다. 접지에 결합되는 공통 전극 때문에, 적응된 데이터 구동기 또는 다른 데이터 구동기는 더 높은 높이를 가진 펄스를 공급할 수 있다. 그러나, 그러한 적응된 또는 다른 데이터 구동기는 피하게 되는데, 그 이유는 상당히 고가일 수 있기 때문이다. 제 2 선택에 따라, 동일한 표준 데이터 구동기를 사용할 때, 픽셀 양단의 펄스의 높이는 0이 아닌, 교류 전압 신호를 공통 전극에 공급함으로써 증가된다. 거기에, 양의 데이터 펄스를 이용해 픽셀이 구동될 때, 공통 전극은 음의 전압 레벨이어야 하고, 음의 데이터 펄스를 이용해 픽셀이 구동될 때, 공통 전극은 양의 전압 레벨이어야 한다. 결과적으로, 더 높은 전압 진폭이 픽셀 양단에 나타날 것이다.
알려진 전기영동 디스플레이 유닛은 불리한데, 특히, 능동 매트릭스 디스플레이의 트랜지스터의 전기 특성이 이러한 높은 전압 진폭에 의해서 저하되기 때문이다. 오랜 동작(prolonged operation) 후에, 트랜지스터는 비활성으로 되거나 손상될 수도 있다. 프레임의 대부분의 시간에, 트랜지스터의 게이트는 0 V이고, 픽셀 전극과 결합된 드레인은 양의 또는 음의 전압일 것이다. 정전 용량을 포함하는 픽셀의 전기적 등가성 때문에, 픽셀 공통 전극의 교류 전압 신호에서, 전압 전이(즉, 에지)는 이런 양의 또는 음의 전압에 추가되고, 트랜지스터 양단에 비교적 큰 전압 스윙을 야기한다.
알려진 전기영동 디스플레이의 다른 불리한 점은, 픽셀 양단에 전압이 공통 전극의 전압에 대하여 음이고, 이런 공통 전압이 낮은 레벨로 될 때, 픽셀 전압은 더 나아가, 음이 될 것이다. 이 점에서, 픽셀 전압은 트랜지스터 게이트 전압보다 낮을 가능성이 있다. 이런 상황은 안정적이지 않다: 드레인 전압이 게이트 전압보다 낮은 경우, 트랜지스터는 턴온(turn-on)될 것이고, 픽셀 전극은 게이트 전압과 대략 같은 레벨이 될 때까지 전압에서 증가할 것이다. 결과적으로, 잉크는 필요한 음의 전압을 이용해 구동되지 않을 것이고, 그리고 인가된 픽셀 에너지는 실제적으로 예상했던 것보다 작을 것이다.
본 발명의 목적은, 특히, (예를 들면 트랜지스터 등 같은) 스위칭 소자가 심각하게 성능이 저하되거나 부서지지 않고 픽셀 양단의 큰 전압 진폭을 이용해 구동할 수 있는 전기영동 디스플레이 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명은 독립항에 의해 한정된다. 종속항은 유리한 실시예를 한정한다.
본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 유닛은 픽셀 전극과 결합된 픽셀을 포함하는 전기영동 디스플레이 패널과,
스위칭 소자를 거쳐 데이터 펄스를 픽셀 전극에 공급하기 위한 데이터 구동 회로와,
교류 전압 신호를 수신하기 위해 픽셀과 결합된 공통 전극과, 그리고
교류 전압 신호의 전이 전에 픽셀 양단의 전압을 감소시키기 위해 설정 신호를 픽셀 전극에 공급하기 위한 데이터 구동 회로를 제어하기 위한 제어기를 포함한다.
설정 신호를 픽셀 전극에 공급함으로써, 픽셀 전극은 미리 한정된 전압으로 설정된다. 예를 들어, 교류 전압 신호에서 양의 전이의 경우에, 픽셀(11) 양단의 전압은 양으로 전이되기 전에 픽셀 전극을 낮은 전압 또는 음의 전압으로 설정함으로써 감소된다. 교류 전압 신호에서 음의 전이의 경우에, 픽셀 전극은 음의 전이 전에 놓은 전압 또는 양의 전압으로 설정된다. 그래서, 교류 전압 신호에서 전이는 적어도 부분적으로 예상되고, 스위칭 소자 양단의 전체 전압 스윙은 감소된다. 스위칭 소자는 이제 그것의 비율(rating)을 초과하는 전압을 처리할 필요 없이, 픽셀 양단의 더 큰 전압 진폭을 제공하고, 이에 따라 스위칭 소자의 전기적 특성의 저하를 피한다.
본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 유닛의 실시예는 선택 구동 회로를 추가로 포함해서 한정된다. 선택 펄스가 선택 펄스 동안 스위칭 소자를 전도 상태로 이끌기 위해 스위칭 소자가 공급되고, 결과적으로 스위칭 소자에 공급되는 설정 신호는 픽셀 전극에 공급되는 설정 펄스가 된다.
본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 유닛의 실시예는 게이트, 소스 및 드레인을 가진 트랜지스터를 포함한 스위칭 소자, 데이터 전극을 거쳐 소스에 결합되는 데이터 구동 회로는, 선택 전극 양단의 게이트로 결합되는 드레인에 결합되는 픽셀 에 의해 한정된다. 픽셀 전극은 드레인에 결합된다. 특히 비정질 실리콘 또는 유기 반도체를 포함한 경우, 그러한 트랜지스터는 비용이 적게 드는 해결책이다. 선택 펄스의 부재 동안 접지, 또는 0V에 가까운 낮은 전압과 결합하는 게이트 때문에, 프레임의 대부분의 시간에 이 게이트-드레인 전압차는 접지(또는 낮은 전압)에 관하여 픽셀 전극의 전압과 같다.
본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 유닛의 실시예는 구동 프레임 기간 동안 공급되는 데이터 펄스와 설정 프레임 기간 동안 공급되는 설정 신호에 의해 한정되고, 교류 전압 신호는 설정 프레임 시간 후에 전이한다. 게다가, 단지 구동 프레임 기간을 포함하는 종래 기술의 해결책과 비교하면, 설정 신호를 공급할 수 있도록 설정 프레임이 도입되었다.
실시예에서, 데이터 펄스는 하나 보다 많은 연속적인 구동 프레임 기간 동안 공급된다. 이런 방식으로, 이미지 갱신 시간의 증가는 더 감소할 수 있다.
본 발명에 따라, 전기영동 디스플레이 유닛의 실시예는 구동 프레임 기간보다 짧은 설정 프레임 기간에 의해 한정된다.
설정 프레임 기간의 도입은 전기영동 디스플레이 유닛의 구동 속도를 감소시키며, 전기영동에 의해 디스플레이될 이미지를 갱신하기 위한 이미지 갱신 시간을 증가시킨다. 그러나, 설정 프레임 기간을 구동 프레임 기간 보다 짧게 함으로써, 이미지 갱신 시간의 증가가 감소할 수 있다.
본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 유닛의 실시예는 설정 프레임 기간 동안 동일한 극성을 갖는 교류 전압 신호와 설정 신호에 의해 한정된다. 그 후 교류 전압 신호의 전이는 그러한 방식으로 예상되고, 스위칭 소자 양단의 전체 전압 스윙은 감소된다.
실시예에서 교류 전압 신호의 진폭과 설정 신호의 진폭은 설정 프레임 기간 동안 실질적으로 서로 같다. 이런 실시예는 스위칭 소자 양단의 결과 전압 스윙을 실제적으로 최소화한다.
본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 유닛의 실시예는 셰이킹 데이터 펄스(shaking date pulse), 하나 이상의 리셋 데이터 펄스, 그리고 하나 이상의 구동 데이터 펄스를 픽셀에 제공하도록 데이터 구동 회로를 제어하기 위해 적응된 제어기에 의해 한정된다. 예를 들면, 셰이킹 데이터 펄스는 이전에 논의된 사전 설정된 데이터 펄스와 대응한다. 리셋 데이터 펄스는 구동 데이터 펄스에 대해 고정된 시작점(극단의 광학 상태, 예를 들면 고정된 흑색 또는 고정된 흰색)을 한정함에 의해서 전기영동 디스플레이 유닛의 광학 응답을 더 향상시키기 위해 구동 데이터 펄스 전에 발생한다. 대안적으로, 리셋 데이터 펄스는 구단 데이터 펄스에 대해 유연한 시작점(극도의 광학 상태, 예를 들면, 후속하는 구동 데이터 펄스에 의해 한정되도록 그레이 값에 따라 선택된 그리고 그레이 값에 가장 가깝게 선택된 흑색 또는 흰색)을 한정함에 의해서 전기영동 디스플레이 유닛의 광학 반응을 더 향상시키기 위해 구동 데이터 펄스 전에 발생한다.
에너지를 변하지 않게 유지하는 한편 셰이킹 펄스 및/또는 리셋 펄스를 줄이기 위해 더 큰 전압 진폭을 사용하는 대신에, 대안적으로 그들의 에너지를 증가시키고 그로써 및/또는 리셋의 질을 증가시키기 위해 셰이킹 펄스 및/또는 리셋 펄스를 줄이지 않고도 더 큰 전압 진폭이 사용될 수 있다.
청구항 제 9 항에 청구된 디스플레이 디바이스는 전자책이나, 정보를 저장하기 위한 저장 매체는 예를 들면, 디스플레이 유닛에 디스플레이될 책의 내용을 저장하기 위한 메모리 스틱, 집적 회로, 광학 또는 자기 디스크와 같은 메모리 또는 다른 저장 디바이스일 수 있다.
본 발명에 따른 방법과 본 발명에 따른 프로세서 프로그램 제품의 실시예는 본 발명에 따른 전기영동 디스플레이 유닛의 실시예와 대응한다.
본 발명은 특히, 증가된 구동 속도에 대응하는 짧아진 총 이미지 갱신 시간은 스위칭 소자를 위태롭게 하는 픽셀 양단에 더 큰 구동 전압을 필요로 한다는 통찰에 기초하고, 그리고 특히, 공통 픽셀 전극 상의 교류 전압 신호의 전이로부터 야기되는 스위칭 소자 양단의 전압 스윙이 전이 전에 픽셀 전극을 설정 전압으로 설정함에 의해 감소될 수 있다.
본 발명은 특히, (예를 들면 트랜지스터 등 같은) 스위칭 소자가 심각하게 성능이 저하되거나 멈추지 않고 픽셀 양단의 큰 전압 진폭을 이용해 구동될 수 있는 전기영동 디스플레이 유닛을 제공하는 문제를 해결하고 그리고 특히, 전기영동 디스플레이 유닛은 동일한 이미지 품질을 갖고 있는 이미지를 디스플레이 하기 위해 더 짧은 총 이미지 갱신 시간 따라서, 증가된 구동 속도를 가질 수 있거나, 또는 동일한 총 이미지 갱신 시간에 향상된 이미지 품질을 가진 이미지를 디스플레이할 수 있는 장점이 있다. 본 발명은 픽셀 전극이 트랜지스터의 게이트 오프 전압보다 더 음의 전압이 될 때, 트랜지스터를 통한 역-도통의 문제 또한 해결한다.
본 발명의 이러한 및 다른 양상은 다음에 기술된 실시예에서 명백해지고 이 실시예를 참조로 하여 설명될 것이다.
도 1은 픽셀을 (단면도로)도시한 도면.
도 2는 전기영동 디스플레이 유닛을 도식적으로 도시한 도면.
도 3은 전기영동 디스플레이 유닛 내에서의 종래 기술의 전압을 도시한 도면.
도 4는 전기영동 디스플레이 유닛 내에서의 본 발명에 따른 전압을 도시한 도면.
(단면도로)도 1에 도시된 전기영동 디스플레이 유닛의 픽셀(11)은 베이스 기 판(2), 전자 잉크를 구비하는 전기영동 필름{기판(2)에 적층됨}을 포함하는데, 이 필름은 예를 들면 폴리에틸렌으로 만들어진 2개의 투과형 기판(3, 4)사이에 있다. 기판 중 하나(3)는 투과형 픽셀 전극(5)을 구비하고 다른 기판(4)은 투과형 공통 전극(6)을 구비한다. 전자 잉크는 직경이 약 10 내지 50 미크론인 다수의 마이크로캡슐(7)을 포함한다. 각 마이크로캡슐(7)은 유체(10) 안에 부유하는 양으로 대전된 흰색 입자(8)와 음으로 대전된 흑색 입자(9)를 포함한다. 양전압이 픽셀 전극(5)에 인가됐을 때, 흰색 입자(8)는 공통 전극(6)으로 유도된 마이크로캡슐(7)의 측부로 이동하고, 픽셀은 시청자에게 볼 수 있게 된다. 동시에, 흑색 입자(9)는 시청자에게 보이지 않는 마이크로캡슐(7)의 반대 측부로 이동한다. 음의 전압을 픽셀 전극(5)에 인가함으로써, 흑색 입자(9)는 공통 전극(6)으로 유도된 마이크로캡슐(7)의 측부로 이동하고, 픽셀은 시청자에게 어둡게 나타난다(도시되지 않음). 전기 전압이 제거될 때, 입자(8, 9)는 획득된 상태로 남아있고 디스플레이는 쌍안정 특성을 나타내고 실제적으로 아무 전력도 소비하지 않는다. 대안적인 시스템에서, 입자는 동일 평면 방향으로 이동할 수 있고, 전극으로 구동되는데, 그 전극은 동일한 기판에 위치될 수 있다.
도 2에 도시된 전기영동 디스플레이 유닛(1)은 행 또는 선택 전극(41,42,43)과 열 또는 데이터 전극(31,32,33)의 교차 영역에서의 픽셀(11)의 매트릭스를 포함하는 디스플레이 패널(50)을 포함한다. 이러한 픽셀(11)은 모두 공통 전극(6)에 결합되었고, 그리고 각 픽셀(11)은 자체 픽셀 전극(5)에 결합되었다. 전기영동 디스플레이 유닛(1)은 행 전극(41,42,43)에 결합된 선택 구동 회로(40)(행 구동기 40) 와 열 전극(31,32,33)에 결합된 데이터 구동 회로(30)(열 구동기 30)를 포함하고 픽셀(11)마다 능동 스위칭 소자(12)를 포함한다. 전기영동 디스플레이 유닛(1)은 이러한 능동 스위칭 소자(12){본 예에서(박막)트랜지스터}에 의해 구동된다. 선택 구동 회로(40)가 행 전극(41,42,43)을 연속적으로 선택하는 한편, 데이터 구동 회로(30)는 열 전극(31,32,33)에 데이터 신호를 제공한다. 바람직하게, 제어기(20)는 처음에 입력 단자(21)를 거쳐 도착하는 인입 데이터를 처리하고 그 후 데이터 신호를 생성한다. 데이터 구동 회로(30)와 선택 구동 회로(40) 사이에 상호 동기화는 구동 라인(23 및 24)을 거쳐 발생한다. 선택 구동 회로(40)에서 나온 선택 신호는 트랜지스터(12)를 지나 픽셀 전극(5)을 선택하는데, 트랜지스터의 드레인 전극이 픽셀 전극(5)에 전기적으로 결합되고, 트랜지스터의 게이트 전극이 행 전극(41,42,43)에 전기적으로 결합되고, 트랜지스터의 소스 전극이 열 전극(31,32,33)에 전기적으로 결합된다. 열 전극(31,32,33)의 데이터 신호는 트랜지스터(12)의 드레인 전극에 결합되는 픽셀(11)의 픽셀 전극(5)으로 동시에 전송된다. 트랜지스터 대신에, 다른 스위칭 소자는 이를테면 다이오드, MIMs, 등이 사용될 수 있다. 데이터 신호와 선택 신호는 함께 구동 신호(의 부분)를 형성한다.
데이터 구동 회로(30)와 함께 프로세서(20)과 선택적으로, 선택 구동 회로(40)는, 구동 회로(20,30)를 형성한다. 이런 구동 유닛(20,30)은 하나 이상의 집적 회로에 의해 형성될 수 있는데, 전자 유닛으로서의 다른 구성 소자와 결합할 수 있다.
입력 단자(21)를 지나 수신 가능한 이미지 정보와 같은, 인입 데이터가 제어 기(20)에 의해 처리된다. 또한, 제어기(20)는 새로운 이미지에 대해 새로운 이미지 정보의 도착을 감지하고, 이에 따라, 수신된 이미지 정보의 처리를 시작한다. 이미지 정보의 이 처리는 새로운 이미지 정보의 로딩, 제어기(20)의 메모리에 저장된 이전 이미지와 새로운 이미지의 비교, 온도 센서와의 상호작용, 구동 파형의 룩업 테이블을 포함하는 메모리의 액세스 동작, 등을 포함한다. 최종적으로, 제어기(20)는 이미지 정보의 이 처리가 준비될 때를 감지한다.
그 후, 제어기(20)는 구동 라인(23)을 지나 데이터 구동 회로(30)에 공급되기 위한 데이터 신호를 생성하고 구동 라인(24)을 지나 행 구동기(40)에 공급되기 위한 선택 신호를 생성한다. 이러한 데이터 신호는 모든 픽셀(11)에 대해 동일한 데이터-독립 신호와 픽셀(11)마다 다르거나 다르지 않은 데이터-독립 신호를 포함한다. 데이터-독립 신호는 사전 설정된 데이터 펄스를 형성하는 셰이킹 데이터 펄스를 포함하여, 데이터-종속 신호는 하나 이상의 리셋 데이터 펄스와 하나 이상의 구동 데이터 펄스를 포함한다. 이러한 셰이킹 데이터 펄스는 2개의 전극(5,6) 중 하나에서 전기영동 입자(8,9)를 정지 상태(static state)로부터 방출시키기에 충분하지만, 입자(8,9)가 전극(5,6)중 다른 하나에 도달하기에는 너무 낮은 에너지를 나타내는 펄스를 포함한다. 히스토리에 대한 감소된 종속성 때문에, 동일 데이터에 대한 광학 응답은 픽셀(11)의 히스토리와 관계없이, 실제적으로 동일할 것이다. 그래서, 셰이킹 데이터 펄스는 픽셀(11)의 히스토리에 대한 전기영동 디스플레이 유닛의 광학 응답의 종속성을 감소시킨다. 리셋 데이터 펄스는 구동 데이터 펄스에 대해 유연한 시작점을 한정함으로써, 광학 응답을 추가적으로 향상시키도록 구동 데이터 펄스보다 먼저 일어난다. 이러한 시작점은 후속하는 구동 데이터 펄스에 의해 한정된 그레이 값에 따라 선택되고 그레이 값에 가장 가깝게 선택되도록 흑색 또는 흰색 레벨일 수 있다. 대안적으로, 리셋 데이터 펄스는 데이터-독립 신호의 부분을 형성할 수 있고 구동 데이터 펄스에 대해 고정된 시작점을 한정함으로써, 전기영동 디스플레이 유닛의 광학 응답을 추가적으로 향상시키도록 구동 데이터 펄스보다 먼저 일어날 수 있다. 이런 시작점은 고정된 흑색 또는 고정된 흰색 레벨일 수 있다.
도 3에 도시된 종래 기술의 전압은 4개의 구동 프레임(Fd)에 대해, 행 전극(41,42,43)에 있는 선택 펄스(V41,V42,V43), 공통 전극(6)에 있는 교류 전압 신호(V6), 공통 전극(31)에 있는 데이터 펄스(D1,D2,D3,D4) 그리고 픽셀 전극(5)에 있는 전압(V5)을 포함한다. 제 1 프레임(Fd)의 시작 전에, 전압(V5)은 예를 들어, 양이고 예를 들어 +15V의 양의 진폭을 가진 이전의 데이터 펄스 때문에, 예를 들어 +15V의 진폭을 갖는다. 그 후, 제 1 프레임(Fd)의 시작시에, 예를 들면 +15V에서 -15V까지 교류 전압 신호(V6)에서 음의 전이가 정전 용량을 포함하는 픽셀(11)의 전기적 등가성 때문에 전압(V5)에 결합된다. 전압(V5)은 -15V가 된다. 행전극(42)에 있는 제 1 선택 펄스(V42)동안, 제 1 데이터 펄스(D1)가 트랜지스터(12)를 지나, 행전극(42)과 대응하는 행내의, 그리고 데이터 전극(31)에 대응하는 열내의 픽셀 전 극(5)에 공급된다. 결과적으로, 전압(V5)은 +15V가 된다. 제 2 프레임(Fd)의 시작시에, 예를 들면 -15V에서 +15V까지 교류 전압 신호(V6)에서 양의 전이가 전압(V5)에 결합된다. 전압(V5)은 +45V가 된다. 행 전극(42)에 있는 제 2 선택 펄스(V42)동안에, 제 2 데이터 펄스(D2)는 트랜지스터(12)를 거쳐 픽셀 전극(5)에 공급된다. 결과적으로, 전압(V5)은 -15V가 된다. 제 3 프레임(Fd)의 시작시에, 예를 들면 +15V에서 -15V까지 교류 전압 신호(V6)에서 음의 에지는 전압(V5)과 결합한다. 전압(V5)은 -45V가 된다. 이 시점에서 트랜지스터(12)의 게이트 전압은 행 전극에서 약 0V인 전압 레벨이다. 결과적으로, 트랜지스터(12)는 도통되기 시작하고 전압(V5)이 0V의 이 레벨에 도달할 때까지 픽셀(11)의 정전 용량은 도통되기 시작하고 방전된다. 행전극(42)에 있는 제 3 선택 펄스(V42)동안에, 제 3 데이터 펄스(D3)는 트랜지스터(12)를 지나 픽셀 전극(5)에 공급된다. 결과적으로, 전압(V5)은 +15V가 된다. 제 4 프레임(Fd)의 시작시에, 예를 들면 +15V에서 -15V까지 교류 전압 신호(V6)에서 양의 에지는 전압(V5)와 결합된다. 전압(V5)은 +45V가 된다. 행전극(42)에 있는 제 4 선택 펄스(V42)동안, 제 4 데이터 펄스(D4)는 트랜지스터(12)를 지나 픽셀 전극(5)에 공급된다. 결과적으로, 전압(V5)은 +15V로 되는 식이다. 픽셀 전압이 V5와 V6 사이의 차에 의해 정의되기 때문에, 픽셀 전압은 +30V와 -30V 사이의 범위를 가진다.
명백하게, 전압(V5)에서 총 전압 스윙은 약 90V이다. 트랜지스터(12)의 게이트가 접지에 결합되어서, 대부분의 프레임 시간이 0V에 있고, 이 총 전압 스윙은 트랜지스터(12)의 드레인-게이트-접합점 양단에 있고, 트랜지스터(12)의 브레이크 다운을 야기할 수 있다. 더 자세하게, 트랜지스터(12)의 드레인-게이트-접합점 양단의 있는 전압차는 V5-V42와 대응한다. 도 3에서 도출될 수 있는 것처럼, 이런 전압차는 여전히 약 90V의 전압 스윙을 갖는다. 게다가, 트랜지스터의 소스와 드레인 양단의 큰 전압은 추가적인 성능 저하를 야기한다. 추가적으로, 짧은 시간 동안 큰 전압 진폭은 트랜지스터의 브레이크 다운의 위험을 감소시킬 것이다. 선택 펄스(V42)의 지속 시간은, 예를 들어, 프레임(Fd)의 지속 시간의 약 1/1000이어서, 이런 짧은 기간 동안 트랜지스터(12)가 브레이크 다운되는 위험이 훨씬 덜 존재한다.
도 4에 도시된 본 발명에 따른 전압은 첫 번째 구동 프레임(Fd), 제 1 설정 프레임(Fs), 제 2 구동 프레임(Fd), 그리고 제 2 설정 프레임(Fs)에 대해, 행 전극(41,42,43)에 있는 선택 전극(V41,V42,V43)과, 공통 전극(6)에 있는 교류 전압 신호(V6), 열 전극(31)에 있는 제 1 데이터 펄스(D5), 제 1 설정 신호(S1), 제 2 데이터 펄스(D6), 및 제 2 설정 신호(S2)와 픽셀 전극(5)에 있는 전압(V5)을 포함한다. 제 1 구동 프레임(Fd)의 시작 전에, 전압(V5)은 예를 들면 양의 전압이고, 예를 들어 +15V의 양의 진폭을 갖기 때문에, 예를 들어 +15V의 진폭을 갖는다. 그 후, 제 1 구동 프레임(Fd)의 시작시에, 예를 들면 +15V에서 -15V까지 교류 전압 신호(V6)에서 음의 에지가 정전 용량을 포함하는 픽셀(11)의 전기적 등가성 때문에 전압(V5)에 결합된다. 전압(V5)이 -15V가 된다. 행 전극(42)에 있는 제 1 선택 펄스(V42) 동안에, 제 1 데이터 펄스(D5)는 트랜지스터(12)를 지나, 행전극(42)에 대응하는 행내의 그리고 데이터 전극(31)에 대응하는 열 내의에 픽셀 전극(5)에 공급된다. 결과적으로, 전압(V5)은 +15V가 된다. 제 1 설정 프레임(Fs)의 시작에서, 교류 전압 신호(V6)에서 전이가 없고 전압(V5)은 +15V로 남아있다. 행 전극(42)에 있는 제 2 선택 펄스(V42) 동안에, 제 1 설정 신호(Ss)는 트랜지스터(12)를 지나 픽셀 전극(5)에 공급된다. 결과적으로, 전압(V5)은 -15V가 된다. 제 2 구동 프레임(Fd)의 시작에서, 예를 들면 -15V에서 +15V까지 교류 전압 신호(V6)에서 양의 에지는 전압(V5)과 결합된다. 전압(V5)은 +15가 된다. 행 전극(42)에 있는 제 3 선택 펄스(V42) 동안에, 제 2 데이터 펄스(D6)는 트랜지스터(12)를 지나 픽셀 전극(5)에 공급된다. 결과적으로, 전압(V5)은 -15V가 된다. 제 2 설정 프레임(Fs)의 시작에서, 교류 전압 신호(V6)에서 전이가 없고 전압(V5)은 -15V로 남아있다. 행 전극(42)에 있는 제 4 선택 펄스(V42) 동안에, 제 2 설정 신호(S2)는 트랜지스터(12)를 지나 픽셀 전극(5)에 공급된다. 결과적으로, 전압(V5)은 +15V 등이 되는 식이다. 역시, 픽셀은 +30 V와 -30V의 값을 가지며 또한 픽셀 양단의 전압이 0V인 시간 간격을 가진다.
명백하게, 전압(V5)에서 총 전압 스윙은 약 30V이다. 트랜지스터(12)의 게이트가 접지에 결합되어서, 대부분의 프레임 시간이 0V이고, 이 총 전압 스윙은 또한 트랜지스터(12)의 드레인-게이트-접합점 양단에 있고, 트랜지스터(12)를 위태롭게 하지 않는다. 더 자세하게, 트랜지스터(12)의 드레인-게이트-접합점 양단의 전압차는 V5-V42와 대응한다. 도 4에서 도출될 수 있는 것처럼, 이런 전압차는 30V가 될 수 있지만, 픽셀이 선택될 때 매우 짧은 시간 동안 만이고, 그리고 이것은 약 90 V의 종래 기술의 전압 스윙만큼 트랜지스터(12)를 위태롭게 하지 않는다. 이전에 기술된 바와 같이, 선택 펄스 (V42)의 지속 시간은, 예를 들어, 프레임 기간(Fd)의 지속 시간의 약 1/1000이다.
도 4는 행 전극(42)과 대응하는 행 내의 그리고 데이터 전극(31)과 대응하는 열 내의 픽셀(11)에 대한 전압을 도시한 것을 유념해야 한다. 데이터 전극(31)의 설정 신호(S1,S2)가 트랜지스터(12)의 소스에 공급되고, 트랜지스터(12)의 드레인에서, 선택 전극의 공급에 응답해서 그리고 그러한 공급 동안만 전도 상태로 되는 트렌지스터(12)로 인해, 트랜지스터(12)의 드레인의 설정 펄스(S1,S2)가 된다. 그러나, 실제로, 데이터 전극(31)을 지나 모든 데이터 펄스와 모든 설정 신호는 후속적으로 동일한 열의 모든 픽셀(11)에 대해 공급된다. 이것은 도 4를 훨씬 더 복잡하게 만들며, 따라서 명료하게 하기 위해, 한 픽셀(11)에 대해서만, 본 발명에 따른 전압이 도시되었다. 도시된 복잡도와 무관하게, 코스의 원리는 동일하다.
픽셀 전압은 V5와 V6 사이의 차이다. 도 4에서 도출되는 바와 같이, +30V와 -30V의 픽셀 전압을 가진 프레임 기간은 0V의 픽셀 전압을 가진 동일한 프레임 기간만큼 분리된다. 0V의 전압은 픽셀의 광학 상태가 변하도록 야기하지 않는다. 그러므로, 바람직하게 설정 프레임 기간(Fs)은 설정 프레임(Fs)의 도입부로부터 초래하는 구동 속도의 감소를 최소화하기 위해 구동 프레임 기간(Fd)보다 짧다. 픽셀(11) 양단의 증가된 전압 진폭으로부터 초래하는 총 이미지 갱신 시간의 상당한 감소와 비교하여, 설정 프레임(Fs)의 도입부로부터 야기하는 이미지 갱신 시간의 증가는 무시될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예에서, 교류 전압 신호(V6)는 단일의 설정 프레임 기간과 하나 이상의 구동 프레임 기간의 합과 같은 기간을 갖는다. 이러한 방법으로, 단일 극성의 전압만이 여러 프레임의 기간 동안 요구된다면, 높은 전압 펄스의 극성이 변할 때까지 설정 프레임을 도입할 필요가 없다. 이러한 방법으로, 설정 프레임 기간(Fs)만큼 야기된 이미지 갱신 시간의 증가는 추가적으로 최소화될 수 있다.
더 높은 전압의 사용은 몇 가지 유리한 선택을 가능하게 한다. 제 1 유리한 선택에 따라, 높은 전압 리셋 신호가 생성될 수 있다. (오버) 리셋은 레일 안정화 구동 방식의 레일의 가장 긴 부분 중의 하나로서, 특히 리셋의 시간을 감소시키는 데 유리하다. 그러나, 공통 카운터 전극과 함께, 총 디스플레이에 높은 양 또는 음의 전압을 제공하는 것이 가능할 것이다. 이것은 새로운 이미지가 디스플레이 상에 기록되는 것으로부터 전체 디스플레이를 극단의 광학 상태(완전 흑백 또는 완전 흰색) 중 하나로 리셋하는 것을 가능하게 한다. 이런 경우에, 과도한 DC 전압의 형성을 최소화하기 위하여, 각각의 후속 적인 이미지 갱신 시에 교류 흑색/흰색/흑색/흰색 상태로 되도록 선택될 수 있고, 이에 의해서 장기간의 DC 전압 형성이 제한될 수 있다.
제 2 유리한 선택에 따라, 높은 전압 셰이킹 신호가 생성될 수 있다. 셰이킹은 모든 구동 방식의 키(key) 구성 요소이고, 그래서 셰이킹 펄스의 시간을 감소시키는 것은 항상 유리하다. 그러나, 공통 카운터 전극과 함께, 총 디스플레이에 높은 양 또는 음의 전압을 제공하는 것이 가능할 것이다. 이것은 구동 파형의 나머지가 인가되는 것으로부터, 전체 디스플레이를 대안적으로 극단의 광학 상태(완전 흑색 또는 완전 흰색)로 셰이킹하는 것을 가능하게 한다. 이런 접근법에 따라서 셰이킹은 깜빡이는 스크린으로서 가식적일 수 있다. 이것은 높은 전압이 깜빡임을 더 보이게 만들기 때문에, 특히 명백할 것이다. 그러므로, 바람직한 실시예에서, 높은 전압 구동 방법은 일반적인 셰이킹 주파수보다 높은 셰이킹(예를 들어, 50Hz를 초과)과 결합해서 사용될 수 있다.
특히, 본 발명은 가변 진폭 전압으로 구동되는 시스템에 유리하게 응용될 수 있다.
전술한 실시예는 본 발명을 제한하기보다는 설명하는 것이며, 당업자는 첨부 된 청구항의 범위에서 벗어나지 않고 많은 대안적인 실시예를 설계할 수 있다는 점에 주의해야 한다. 청구항에서, 괄호 안에 있는 임의의 참조 부호는 청구항을 제한하는 것으로 해석되지 아니한다. 동사 "포함하다"와 그 활용어의 사용은 청구항에 기술된 요소 또는 단계 이외의 존재를 배제하지 아니한다. 단수로 쓰여진 요소는 해당 요소가 복수라는 것을 배제하지 아니한다. 본 발명은 여러 독특한 요소를 포함하는 하드웨어에 의해, 그리고 적절하게 프로그램된 컴퓨터에 의해 구형될 수 있다. 여러 수단을 열거하는 디바이스 청구항에서 이들 여러 수단들은 하나의 동일한 하드웨어 항목에 의해 구현될 수 있다. 일정 수단이 상호 다른 종속 청구항에 열거된다는 단순한 사실이 이들 수단의 조합이 유용하게 쓰일 수 없다는 것을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 특히, (예를 들면 트랜지스터 등 같은) 스위칭 소자가 심각하게 성능이 저하되거나 부서지지 않고 픽셀 양단의 큰 전압 진폭을 구동할 수 있는 전기영동 디스플레이 유닛을 제공한다.

Claims (11)

  1. 전기영동 디스플레이 유닛(1)으로서,
    - 픽셀 전극(5)에 결합되는 픽셀(11)을 포함하는 전기영동 디스플레이 패널(50)과,
    - 스위칭 소자를 지나 픽셀 전극(5)에 데이터 펄스(D1,D2,D3,D4,D5,D6)을 공급하기 위한 데이터 구동 회로(30)와,
    - 교류 전압 신호(V6)를 수신하기 위해 상기 픽셀(11)에 결합된 공통 전극(6)과,
    - 상기 교류 전압 신호(V6)의 전이 전에 픽셀(11) 양단의 전압을 감소시키기 위해 상기 픽셀 전극(5)에 설정 신호(S1,S2)를 공급하도록 상기 데이터 구동 회로(30)를 제어하는 제어기(20)를 포함하는 전기영동 디스플레이 유닛.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스위칭 소자는 게이트, 소스 및 드레인을 가진 트랜지스터(12)를 포함하므로, 상기 데이터 구동 회로(30)는 데이터 전극(32)을 지나 소스에 결합되며, 상기 선택 구동 회로(40)는 선택 전극(42)을 지나 게이트에 결합되고 상기 픽셀 전극(5)은 상기 드레인에 결합되는, 전기영동 디스플레이 유닛.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 데이터 펄스(D1,D2,D3,D4,D5,D6)는 구동 프레임 기간(Fd)동안 공급되고; 상기 설정 신호(S1,S2)는 설정 프레임 기간(Fs)동안 공급되고, 상기 교류 전압 신호(V6)로 설정 프레임 기간(Fs) 후에 전이하는 전기영동 디스플레이 유닛.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 데이터 펄스(D1,D2,D3,D4,D5,D6)는 하나 이상의 연속하는 구동 프레임 기간(Fd)동안 공급되는 전기영동 디스플레이 유닛.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 설정 프레임 기간(Fs)은 상기 구동 프레임 기간(Fd)보다 짧은 전기영동 디스플레이 유닛.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 교류 전압 신호(V6)와 상기 설정 신호(S1,S2)는 설정 프레임 기간(Fs)동안 동일한 극성을 갖는 전기영동 디스플레이 유닛.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 교류 전압 신호(V6)의 진폭과 상기 설정 신호(S1,S2)의 진폭이 설정 프레임 기간(Fs)동안 서로 실제적으로 동일한 전기영동 디스플레이 유닛.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제어기(20)는,
    - 셰이킹 데이터 펄스와,
    - 하나 이상의 리셋 데이터 펄스와,
    - 하나 이상의 구동 데이터 펄스를
    상기 픽셀(11)에 제공하기 위해 상기 데이터 구동 회로(30)를 제어하도록 적응되는 전기영동 디스플레이 유닛.
  9. 디스플레이 디바이스로서,
    제 1 항에서 한정된 전기영동 디스플레이 유닛(1); 및 디스플레이될 정보를 저장하기 위한 저장 매체를 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  10. 픽셀 전극에 결합된 픽셀(11)을 포함하는 전기영동 디스플레이 패널(50)을 포함하는, 상기 방법은,
    - 상기 픽셀 전극(5)에 데이터 펄스(D1,D2,D3,D4,D5,D6)를 공급하는 단계와,
    - 교류 전압 신호(V6)를 스위칭 소자를 통해 상기 픽셀(11)에 결합된 공통 전극(6)에 공급하는 단계와,
    - 상기 교류 전압 신호(V6)의 전이 전에 상기 픽셀(11) 양단의 전압을 감소시키기 위해 상기 픽셀 전극(5)에 설정 신호(S1,S2)를 공급하도록 상기 데이터 구동 회로(30)를 제어하는 단계를 포함하는 전기영동 디스플레이 유닛을 구동하는 방법.
  11. 교류 전압 신호(V6)를 수신하기 위한 픽셀 전극(5)과 공통 전극(6)에 결합된 픽셀(11)을 포함한 전기영동 디스플레이 패널(50)을 포함한 전기영동 디스플레이 유닛(1)을 구동하기 위한 구동 유닛(30,20)으로서,
    - 스위칭 소자를 지나 상기 픽셀 전극(5)에 데이터 펄스(D1,D2,D3,D4,D5,D6)를 공급하기 위한 데이터 구동 회로(30)와,
    - 상기 교류 전압 신호(V6)의 전이 전에 상기 픽셀(11) 양단의 전압을 감소시키기 위해 상기 픽셀 전극(5)에 설정 신호(S1,S2)를 공급하도록 상기 데이터 구동 회로(30)를 제어하는, 제어기를
    포함한 구동 유닛.
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