KR20070058071A - 전기영동 표시패널 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기영동 표시패널 구동방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 전기영동 표시패널의 각 셀에 접속되어 있는 셀스위칭소자의 온상태와 오프상태를 절환하도록 스캔 전극에 스캔전압 펄스를 인가하는 한편, 전기영동 표시패널의 구동 소자가 발생시키는 구동전압 펄스의 전압 레벨이 감소될 수 있도록 하기 위해서 각 셀에 제공되는 공통 전극과 셀스위칭소자가 온상태인 때에 셀에 접속되는 데이터 전극으로 셀을 구동시키기 위해 필요한 구동전압을 분할하여 인가시킨다. 이에 따라, 셀 구동을 위해 인가되어야 하는 구동전압의 전압 레벨을 낮출 수가 있어, 구동 소자의 응답속도를 더욱 빠르게 할 뿐만 아니라 소자의 내전압을 낮추어 구동 소자에 의한 비용을 줄일 수 있게 해 준다.

전기영동, 표시패널, 구동 소자, 구동방법

Description

전기영동 표시패널 구동방법{Method For Driving An Electrophoretic Display Panel}

도 1은 E-Ink사의 마이크로 캡슐을 이용한 전기영동 표시패널을 도시한 단면도,

도 2는 건식 전기영동 표시패널의 단면도,

도 3은 전기영동 표시패널에서 구동 전압에 따른 반사율의 변화를 보인 도면,

도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 전기영동 표시패널 및 그의 구동장치를 도시해 놓은 도면,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동전압 펄스의 파형도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

400 : 구동장치 402 : 표시패널

404 : 스캔 구동부 406 : 데이터 구동부

408 : 공통전압 공급부 410 : 데이터 전극

412 : 스캔 전극 414 : 공통 전극

416 : 스위칭소자 418 : 셀

본 발명은 전기영동 표시패널 구동방법에 관한 것으로, 특히 구동 소자의 내전압을 낮추고 좀 더 빠른 응답속도를 제공하는 전기영동 표시패널 구동방법에 관한 것이다.

전기영동 표시패널로 대표적인 전자 종이(Electronic Paper)는 수백 만개의 구슬이 기름 구멍 안에 뿌려져 있는 박형의 플라스틱과 같은 유연한 기판으로 문자나 영상을 표시할 수 있도록 한 디스플레이 소자로써, 여러 번 재생하여 사용할 수 있기 때문에 장래에 책, 신문, 잡지 등 기존의 인쇄매체를 대체할 장치로 기대된다.

또한 기존의 평면 디스플레이 패널(Flat Display Panel)에 비하여 생산단가가 훨씬 저렴하며 액정 화면처럼 배경조명이나 지속적인 재충전이 필요하지 않으므로 아주 적은 에너지로도 구동될 수 있어 에너지 효율도 앞설 수 있다. 아울러 매우 선명하고 시야각이 넓으며 전원이 없더라도 글씨가 완전히 사라지지 않는 메모리 기능도 가지고 있어 공공 게시판, 광고물, 전자북 등에 폭넓게 사용될 가능성이 있다.

전자종이의 화상 구현을 위한 기술적 접근 방식은 크게 액정을 이용한 방식, 유기 EL(Electro-Luminescence), 반사 필름 반사형 표시, 전기영동(Electrophoresis), 트위스트 볼(Twist Ball), 미케니컬(Mechanical) 반사형 표시 방식등이 있다. 이 중에서 현재 가장 주목받고 있는 기술은 전기영동 현상을 이용하는 기술로 대전된 입자들과 유체를 마이크로 캡슐 속에 넣고 전기영동 현상을 이용하여 화상을 구현하는 방식이다.

이러한 전기영동은 유연한 소재의 기판을 활용하여 플렉서블(Flexible)하고, 박형화를 통하여 휴대성이 간편하게 하고, 전극구조가 간단하고 공정이 단순하여 저가격화 및 대형화가 용이하게 하는 장점을 가진다. 또한 백라이트(Back Light)를 사용하지 않으므로 소비 전력이 낮은 장점이 있다.

도 1은 E-Ink사의 마이크로 캡슐을 이용한 전기영동 표시패널을 도시한 단면도로, 도시된 바와 같이 특정 전하를 가진 특정색의 잉크 미립자(103a)와 반대전하를 띤 다른 색의 잉크 미립자(혹은 색을 띤 유전유체, 103b) 및 투명 유전유체(104)를 함유한 지름 200 ~ 300μm의 투명한 마이크로 캡슐(100)을 제조하였다.

그리고 이들 마이크로 캡슐(100)을 바인더(107)와 혼합하여 상, 하부 투명전극(105, 106) 사이에 위치시키고 전압을 인가하여 문자나 이미지를 표시하게 된다.

그러나 이러한 방식은 습식 방식으로서, 액의 점성 저항에 의하여 응답속도가 약 100ms으로 늦어 동영상 구현에 있어 문제점이 많으며, 대전된 두 색의 대전 입자와 유전 유체 간의 비중을 모두 같게 유지해야 한다. 또한 두 대전된 입자들 간의 응집을 방지시키고, 전기영동 이동도를 가지도록 전하 부착을 위한 물리, 화학적 처리가 추가로 요구된다.

즉, 화학적, 물리적 폴리머 코팅 또는 폴리머 볼 생성후 백색을 도입하고 전하 조절제의 부착을 용이하게 하는 기능기를 도입하기 위한 단계를 추가적으로 거치는 복잡한 과정을 수반하게 된다.

최근에는 이러한 습식 방식의 전기영동 표시패널의 단점을 보완하기 위해 건식 입자를 이용하는 건식 전기영동 표시패널에 대한 연구가 활발히 진행중이다.

도 2는 건식 전기영동 표시패널의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 건식 전기영동 표시패널은 일면에 전극(114, 115)이 형성된 투명기판(111, 112) 사이의 격벽(113)에 의하여 서로 격리되는 1개 이상의 셀(cell)에 색 및 대전 특성이 다른 2종류의 건식 입자군(116a, 116b)을 봉입하고, 상하판의 전극(114, 115)에 전압을 인가하여 입자들을 서로 부딪히게 한다.

이에 따라 충돌에 따른 전하를 띠게 하여 대전입자를 형성시킨 후에, 전위가 다른 상하판의 전극(114, 115)으로부터 대전된 입자군에 전계를 주어 이동시킴으로써 화상을 표시하는 것을 특징으로 한다.

건식 전기영동 표시패널은 화소 공간에 액체 등의 점도가 큰 물질이 존재하지 않으므로 응답속도가 상당히 빨라서 동영상의 구현에 적합하며, 전계를 제거한 후에도 정전기적인 특성으로 인해 화상이 다른 어떠한 구현 방법보다도 오랫동안 잔존한다. 따라서, 다른 전기영동 표시패널의 구현 방법보다 메모리 특성이 우수한 장점이 있다.

도 3은 전기영동 표시패널에서 구동 전압에 따른 반사율의 변화를 보인 도면으로, 전기영동 표시패널의 상하판 전극(114, 115)에 전압이 인가됨에 따라 전기영동 표시패널의 각 셀에 나타나는 빛 반사율의 변화를 도시하고 있다.

전기영동 표시패널 내에 각 셀에는 대전 특성이 서로 다른 검정색 및 흰색의 입자군이 존재하며, 상하판 전극(114, 115)에 전압이 인가되는 때에 각 입자들이 서로 부딪히며 검정색 입자군은 양의 전하로, 흰색 입자군은 음의 전하를 띄게 되는 경우를 하나의 실시예로 살펴보기로 한다.

도면을 참조하면, 상하판 전극(114, 115)에 인가되는 전압의 크기가 V1에서 V2로 올라감에 따라 음의 전하를 띄는 흰색 입자군이 양의 전하를 띄는 상판 전극(114)으로 점점 이동하게 되면서, 셀의 빛 반사율은 증가하게 된다.

그리고 전기영동 표시패널은 V2 이상의 전압이 상하판 전극(114, 115)에 인가되는 경우에 셀 내에 존재하는 흰색 입자군이 모두 상판 전극(114)으로 이동되면서 최대의 빛 반사율을 나타내는 특성을 가지고 있으며, 이와 반대로 V1 이하의 전압에 대해서는 검정색 입자군이 계속 상판 전극(114)에 머물고 흰색 입자군이 상판 전극(114)으로 이동되지 못하면서 셀은 검정색을 나타내는 최저의 빛 반사율을 가진다.

V1 전압은 셀의 빛 반사율을 변화시키기 시작하는, 즉 하부 전극(115)쪽에 위치해 있던 흰색 입자군을 상부 전극(114)쪽으로 이동시키기 시작하는 문턱(Threshold) 전압을 의미한다.

그리고 V2 전압은 셀 내에 존재하는 모든 흰색 입자군이 상부 전극(114)쪽으로 이동시킬 수 있는 전압, 반대로 검은색 입자군이 하부 전극(115)쪽으로 이동되도록 하는 전압을 의미한다.

그래서 문턱 전압을 넘어서 V2 크기의 구동 전압을 가지는 펄스가 선택적으로 상판 전극(114) 및 하판 전극(115)에 인가되어야만이 원하는 데이터를 표시할 수 있었다.

이에 따라 전기영동 표시패널 내에 V2 크기만큼의 큰 전압 레벨(Level)을 가지는 구동전압 펄스가 인가되어야 함으로써 구동 소자의 내전압이 커야하는 문제점이 발생되고, 또한 큰 전압 레벨을 가지는 구동전압 펄스를 발생시키는데 걸리는 시간에 의해 응답 속도가 느려질 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기영동 표시패널을 구동시키는 구동 소자의 내전압을 낮추고 좀 더 빠른 응답속도로 동작될 수 있도록 하는 전기영동 표시패널 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기영동 표시패널 구 동방법은 전기영동 표시패널의 각 셀에 존재하는 공통 전극에 기준전압으로부터 V1 전압이 낮은 전압을 인가하는 단계; 복수의 스캔 전극에 스캔전압 펄스를 순차적으로 인가하여 각각의 스캔 전극에 연결된 셀스위칭소자를 온시키는 단계; 및 상기 셀스위칭소자가 온상태인 경우에, 상기 셀스위칭소자를 통해 상기 셀에 접속되는 데이터 전극으로 상기 셀을 구동시키기 위한 데이터전압을 인가하는 단계;를 포함하여 이루어지고, 상기 데이터전압은, 상기 기준전압에 상기 V1 전압만큼을 뺀 셀 구동전압을 인가한 전압인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 기준전압은 접지전압이고, 상기 셀 구동 시에 상기 공통 전극에 음(-)의 V1 전압을, 상기 데이터 전극에 상기 V1 전압만큼을 뺀 셀 구동전압을 양(+)의 전압으로 인가할 수 있다.

그리고, 상기 V1은 상기 전기영동 표시패널의 빛 반사율이 변하기 시작하는 문턱전압이거나 상기 셀 구동전압의 1/2 크기를 가지는 전압이다.

또한, 상기 셀스위칭소자는 TFT(Thin Film Transistor)이고, 본 발명에서 상기 전기영동 표시패널은 마이크로캡슐형 전기영동입자를 포함하여 이루어지거나 건식 전기영동입자를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 전기영동 표시패널의 공통전극 및 데이터 전극은 각각 상기 전 기영동 표시패널의 상부전극 및 하부전극이거나 아니면 상기 전기영동 표시패널의 하부전극 및 상부전극이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 본 기술분야에서 알려진 사항들은 자세한 설명을 생략한다.

도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 전기영동 표시패널 및 그의 구동장치를 도시해 놓은 도면으로, 기존의 수동(Passive) 방식이 아니라 액티브(Active) 방식으로 구동되도록 이루어진 전기영동 표시패널(402) 및 그의 구동장치(400)를 도시하고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 액티브 방식으로 구동되는 전기영동 표시패널(402)은 셀스위칭소자(이하, '스위칭소자'라 함)(416)로써 제한되지 않으나 박막트랜지스터(TFT : Thin Film Transistor)를 이용하고, 스위칭소자(416)의 온상태와 오프상태를 절환하는 스캔전압 펄스를 스위칭소자(416)에 인가하는 복수의 스캔 전극(412)과, 스위칭소자(416)를 통해 셀(418)에 데이터전압 펄스를 인가하는 복수의 데이터 전극(410)과, 데이터 전극(410)과 대향 배치되어 셀에 공통전압을 인가하는 복수의 공통 전극(414)을 구비한다.

데이터 전극(410)은 공통 전극(414)과 상호 교차하여 위치하는 것이 좋고, 공통 전극(414)과는 대향 배치된다.

이에 따라, 데이터 전극(410) 및 공통 전극(414)은 각각 전기영동 표시패널의 상부 전극 및 하부전극일 수 있다. 또는 데이터 전극(410) 및 공통 전극(414)은 각각 전기영동 표시패널의 하부 전극 및 상부 전극일 수 있다.

본 발명을 설명함에 있어서는 공통 전극(414)이 셀(418)의 하부 전극이고, 데이터 전극(414)이 셀(418)의 상부 전극이며, 각 셀(418)에 존재하는 검정색 및 흰색의 입자군은 검정색 입자군이 양의 전하를, 흰색 입자군이 음의 전하를 띄는 경우를 하나의 실시예로 살펴보도록 한다. 그래서 셀(418)의 하부 전극인 공통 전극(414)에 음의 전압을, 그리고 셀(418)의 상부 전극인 데이터 전극(410)에 양의 전압이 인가되는 때에 흰색의 입자군이 셀(418)의 상부 전극으로 이동하여 셀(418)의 빛 반사율이 증가하게 된다.

스위칭소자(416)의 일예로서의 박막트랜지스터는 게이트(Gate)가 스캔 전극(412)에 접속되고, 소스(Source)가 데이터 전극(410)에 접속되고, 드레인(Drain)이 셀에 접속되어 있다.

이에 따라, 게이트에 스캔전압 펄스가 인가되어 스위칭소자(416)가 온상태일 때에 데이터전압이 스위칭소자(416)를 통해 셀에 인가되며, 공통 전극(414)에 인가된 공통전압과 데이터 전극(410)에 인가된 데이터전압과의 전위차가 도 3을 통해 언급한 바와 같이 V2 전압 크기일 때에 셀(418)이 구동된다.

한편, 상기와 같은 전기영동 표시패널을 구동시키는 구동장치(400)는 스캔 구동부(404), 데이터 구동부(406), 및 공통전압 공급부(408)를 구비하고, 스캔 구동부(404)는 입력받은 스캔 신호에 따라 스캔 전극(412)에 순차적으로 전압 펄스를 인가하여 스위칭소자(416)를 온시키고, 그에 따라 데이터 전극(410)에 인가된 데이터전압이 스위칭소자(416)를 통해 셀에 인가되도록 한다.

데이터 구동부(406)는 입력받은 데이터 신호에 따라 소정 레벨의 전압 펄스를 복수의 데이터 전극(410)에 인가한다.

공통전압 공급부(408)는 데이터 구동부(406)에서 데이터 전극(410)에 인가시키는 전압과 함께 셀(418)이 구동되기 위해 필요한 구동 전압을 복수의 공통 전극(414)에 공급한다.

한편, 스캔 구동부(404), 데이터 구동부(406), 및 공통전압 공급부(408)는 도시되지는 않았지만 신호 동기부에 의해 동기화된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동전압 펄스의 파형도이다.

여기서, 도 5에 도시되어 있는 구동전압 펄스의 파형도는 도 4의 전기영동 표시패널에 있어서 데이터를 표시하기 위해 인가되는 구동전압 펄스의 실시예이다.

살펴보면, 각 스캔 전극(412), 데이터 전극(410), 및 공통 전극(414)의 기준전압은 접지전압(0 볼트)이고, 스캔 전극(412)에는 접지 전압을 기준으로 스위칭소자(416)를 온시킬 수 있는 전압 레벨을 가지는 양의 스캔전압 펄스를 인가시킨다.

그리고 상기 스캔전압 펄스가 인가되는 시간 동안, 패널(402)에 존재하는 복수 개의 데이터 전극(410)에 접지 전압을 기준으로 A 크기(V2-V1)의 전압 레벨을 가지는 양의 데이터전압을 인가시키고, 공통 전극(414)에 전기영동 표시패널(402)의 빛 반사율이 변하기 시작하는 V1(문턱전압)을 음의 전압으로 인가시킨다.

스캔전압 펄스는 스캔 전극(412)에 연결되어 있는 스위칭소자(416)의 게이트에 인가되어 스위칭소자(416)를 온시키고, 스위칭소자(416)가 온됨에 따라 A 크기의 데이터전압이 스위칭소자(416)를 통해 셀에 인가된다.

결국, 셀(418)의 상부 전극인 데이터 전극(410)으로 A 크기의 양의 데이터전압이 인가되고, 셀(418)의 하부 전극인 공통 전극(414)으로 V1 크기의 음의 공통전압이 인가되어 셀(418)에는 V2 크기 만큼의 구동 전압이 인가되면서 셀(418) 내의 음의 전하를 띄는 흰색 입자군이 셀(418)의 상부 전극쪽으로 이동된다.

그러므로 본 발명에 따르면 공통 전극(414)에 음의 전압을, 데이터 전극(410)에 양의 전압을 가지는 구동전압이 가해지도록 함으로써 셀(418) 구동을 위해 필요한 구동 전압을 분할할 수가 있어 구동전압 펄스의 전압 레벨을 낮출 수가 있 다.

특히, 본 발명에서는 공통 전극(414)에 셀(418)의 빛 반사율이 변화되기 시작하는 V1(문턱전압)을 음의 전압으로 인가해 놓음으로써 스위칭소자(416)를 통해 셀의 데이터 전극(410)에 인가되는 데이터전압이 이전에 셀(418)을 구동시키기 위해서 필요한 V2 전압보다 V1 전압 크기만큼이 작은 A 크기의 전압을 인가시킬 수 있게 됨에 따라 구동 소자의 응답 속도를 높일 뿐만 아니라 소자의 내전압을 낮출 수가 있다.

한편, 앞서 언급된 실시예에서는 V1 전압이 전기영동 표시패널의 빛 반사율이 변하기 시작하는 문턱전압인 것을 특징으로 하였지만, V1 전압을 셀 구동전압인 V2 전압의 1/2 크기를 가진 전압으로 지정할 수도 있다.

또한, 도 5에 도시되어 있는 구동전압 펄스의 파형도는 기준전압이 접지전압(0 볼트)인 경우에, 접지전압에 맞추어 각 셀에 구동에 필요한 전압이 데이터 전극(410) 및 공통 전극(414)에 분할되어 인가되는 모습을 도시해 놓은 것이다.

그러므로, 기준전압이 임의의 다른 전압인 경우에는 해당 기준전압에 맞추어 상기와 같은 방식으로 데이터 전극(410) 및 공통 전극(414)에 셀 구동에 필요한 전압을 인가시킬 수 있다.

이러한 전기영동 표시패널 구동 방법은 전기영동 표시패널의 종류에 제한되지 않고 적용할 수 있으며, 일례로 마이크로캡슐 전기영동 입자를 이용하여 화상을 표현하는 전기영동 표시패널에도 적용이 가능하며, 또한 건식방식의 전기영동 표시패널, 즉 건식 전기영동 입자를 이용하여 화상을 표현하는 전기영동 표시패널에도 적용이 가능하다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명에 따르면, 전기영동 표시패널의 각 셀에 접속되어 있는 셀스위칭소자의 온상태와 오프상태를 절환하도록 스캔 전극에 스캔전압 펄스를 인가하는 한편, 전기영동 표시패널의 구동 소자가 발생시키는 구동전압 펄스의 전압 레벨이 감소될 수 있도록 하기 위해서 각 셀에 제공되는 공통 전극과 셀스위칭소자가 온상태인 때에 셀에 접속되는 데이터 전극으로 셀을 구동시키기 위해 필요한 구동전압을 분할하여 인가시킨다.

이에 따라, 셀 구동을 위해 인가되어야 하는 구동전압의 전압 레벨을 낮출 수가 있어, 구동 소자의 응답속도를 더욱 빠르게 할 뿐만 아니라 소자의 내전압을 낮추어 구동 소자에 의한 비용을 줄일 수 있게 해 준다.

Claims (9)

1. 전기영동 표시패널의 각 셀에 존재하는 공통 전극에 기준전압으로부터 V1 전압이 낮은 전압을 인가하는 단계;

   복수의 스캔 전극에 스캔전압 펄스를 순차적으로 인가하여 각각의 스캔 전극에 연결된 셀스위칭소자를 온시키는 단계; 및

   상기 셀스위칭소자가 온상태인 경우에, 상기 셀스위칭소자를 통해 상기 셀에 접속되는 데이터 전극으로 상기 셀을 구동시키기 위한 데이터전압을 인가하는 단계;를 포함하여 이루어지고,

   상기 데이터전압은,

   상기 기준전압에 상기 V1 전압만큼을 뺀 셀 구동전압을 인가한 전압인 것을 특징으로 하는 전기영동 표시패널 구동방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 기준전압은 접지전압이고, 상기 셀 구동 시에 상기 공통 전극에 음(-)의 V1 전압을, 상기 데이터 전극에 상기 V1 전압만큼을 뺀 셀 구동전압을 양(+)의 전압으로 인가하는 것을 특징으로 하는 전기영동 표시패널 구동방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 V1 전압은, 상기 전기영동 표시패널의 빛 반사율이 변하기 시작하는 문턱전압인 것을 특징으로 하는 전기영동 표시패널 구동방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 V1 전압은, 상기 셀 구동전압의 1/2 크기를 가지는 전압인 것을 특징으로 하는 전기영동 표시패널 구동방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 셀스위칭소자는 TFT(Thin Film Transistor)인 것을 특징으로 하는 전기영동 표시패널 구동방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기영동 표시패널은 마이크로캡슐형 전기영동입자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시패널 구동방법.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기영동 표시패널은 건식 전기영동입자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전기영동 표시패널 구동방법.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공통전극 및 상기 데이터 전극은, 각각 상기 전기영동 표시패널의 상부전극 및 하부전극인 것을 특징으로 하는 전기영동 표시패널 구동방법.
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공통전극 및 상기 데이터 전극은, 각각 상기 전기영동 표시패널의 하부전극 및 상부전극인 것을 특징으로 하는 전기영동 표시패널 구동방법.

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