KR20080019617A - 쌍안정 디스플레이 디바이스 및 이 디바이스를 구동시키는방법 - Google Patents

쌍안정 디스플레이 디바이스 및 이 디바이스를 구동시키는방법 Download PDF

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KR20080019617A
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KR1020077029064A
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헨리 야트
구오푸 쥬
피터 제이. 슬리케르베에르
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

쌍안정 디스플레이 디바이스는 하나의 측면 상에, 복수의 전극 세그먼트(28, 30) 및 이 세그먼트에 연결하는 공급 라인(26)을 보유하는 제1 기판(22)을 포함한다. 전극 세그먼트는 사용자에게 정보를 제공하기 위한 디스플레이 영역을 한정하는 제1 세트의 전극 세그먼트(30)와, 배경 디스플레이 영역을 한정하는 제2 세트의 전극 세그먼트(28)를 포함한다. 쌍안정 디스플레이 매체 층은 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치된다. 각 공급 라인(26)은 전극 세그먼트 사이에 측면으로 삽입되어, 공급 라인의 영역 내의 시각적인 디스플레이 출력이 공급 라인을 삽입하는 전극 세그먼트의 영역 내의 것과 실질적으로 동일하게 한다. 공급 라인을 삽입하는 전극 세그먼트는 디스플레이 매체 층 내에서 전계 분포를 지배해서, 전극 세그먼트와 동일한 기판 표면 상에 형성되는 경우에도, 공급 라인의 가시도가 감소되게 한다. 쌍안정 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법이 또한 개시되어 있다.

Description

쌍안정 디스플레이 디바이스 및 이 디바이스를 구동시키는 방법{BISTABLE DISPLAY DEVICES AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 디스플레이 디바이스, 특히 세그먼트화된 쌍안정 디스플레이 디바이스에 대한 것이다.
전기이동 디스플레이 디바이스가 쌍안정 디스플레이 기술의 일 예인데, 이 디바이스는 선택적인 광 산란 또는 흡수 기능을 제공하기 위해 전계 내에서 입자의 이동을 이용한다.
일 예에서, 백색 입자가 흡수성 액체 내에서 떠다니며, 전계가 이 입자를 디바이스의 표면으로 가져가기 위해 사용될 수 있다. 이 위치에서, 디스플레이가 백색으로 보이도록, 광 산란 기능을 수행할 수 있다. 상부 표면에서 먼 이동은 액체의 색이 예컨대 흑색으로 보이게 한다. 또 하나의 예에서, 투명한 유체 내에서 떠다니는, 두 가지 유형의 입자, 예컨대 흑색의 음으로 대전된 입자 및 백색의 양으로 대전된 입자가 존재할 수 있다. 다수의 상이한 가능한 구성이 존재한다.
전기이동 디스플레이 디바이스가 쌍안정성의 결과로서 저 전력 소비를 가능하게 한다는 것이 인지되어 왔으며(이미지가 인가된 어떠한 전압도 가지지 않은 채로 보유됨), 이 디바이스는 얇은 디스플레이 디바이스가 형성되는 것을 가능하게 하는데, 이는 백라이트 또는 편광기에 대한 필요성이 존재하지 않기 때문이다. 이 디바이스는 또한 플라스틱 물질로 만들어질 수 있으며, 이러한 디스플레이의 제조시에 저 비용 릴-투 릴(reel-to reel) 처리의 가능성이 또한 존재한다.
예컨대, 저 전력 소비뿐만 아니라, 플라스틱 기판의 얇고 본질적으로 유연한 성질을 이용해서, 전기이동 디스플레이 디바이스의 스마트 카드로의 통합이 제안되어 왔다.
디스플레이 디바이스의 가장 간단한 구성은 세그먼트화된 반사형 디스플레이이며, 이러한 유형의 디스플레이로 충분한 다수의 응용분야가 존재한다. 세그먼트화된 반사형 전기이동 디스플레이는 저 전력 소비, 양호한 밝기를 가지고, 또한 작동시 쌍안정하며, 따라서 디스플레이가 턴 오프되는 때에도 정보를 디스플레이할 수 있다.
일반적인 상부-하부 전극 구조에서, 전기이동 디스플레이는 하위 전극 층과 상위 전극 층에 의해 제어되는데, 이 층 사이에 디스플레이 매체가 삽입되어 있다. 바이어스 전압이 상위 및/또는 하위 전극 층 내의 전극에 선택적으로 인가되어, 바이어스되고 있는 전극과 연관된 디스플레이 매체의 부분(들)의 상태를 제어한다.
세그먼트화된 디스플레이 구성에서, 세그먼트화된 전극이 기판의 하나 상에 제공되고, 각각이 원하는 광학 상태를 주기 위해 원하는 전압을 가지고 독립적으로 구동된다(소위 직접 구동 방식). 공통 전극이 대향 기판 상에 제공될 수 있다.
본 발명은 특히 세그먼트화된 전극을 보유하는 기판의 제조에 대한 것이다. 이 기판은 일반적으로 전기이동 포일을 디스플레이 영역 전극 세그먼트를 가지고 구조화된, 백플레인에 적층시켜서 만들어진다. 백플레인은 유연한 포일 또는 그밖의 유형의 기판, 예컨대 얇은 PCB, 플라스틱 막 또는 유리일 수 있다.
세그먼트화된 전극을 위한 공급 라인 리드가 세그먼트화된 전극과 기판의 동일 측면 상에 있는 경우, 세그먼트화된 전극과 동일한 방식의 디스플레이 층의 변화(modulation)를 야기하며, 따라서 가시적이다. 이러한 문제점을 극복하기 위한 한 가지 방법은 양면(double-sided) 백플레인 포일을 제공하는 것으로서, 이포일 내에서 세그먼트를 위한 공급 라인 리드가 포일의 후방 측면 상에 제공되며, 비어를 이용해서 대향 전방 측면 상의 세그먼트화된 전극에 연결된다. 이러한 방식의 양면(two-sided) 포일의 처리는 힘이 들고, 낮은 수율을 가지며 따라서 비싸다.
따라서 세그먼트화된 전극 패턴을 기판의 단일 측면 상에 제공하기 위한 저 비용 프로세스에 대한 필요성이 존재하며 이 패턴은 공급 라인 리드의 시각적인 외관이 감소되게 한다.
본 발명에 따르면, 디스플레이 디바이스가 제공되는데, 이 디스플레이 디바이스는,
하나의 측면 상에, 복수의 전극 세그먼트 및 이 세그먼트에 연결되는 공급 라인을 보유하는 제1 기판으로서, 전극 세그먼트가 사용자에게 정보를 제공하기 위한 디스플레이 영역을 한정하는 제1 세트의 전극 세그먼트와, 배경 디스플레이 영역을 한정하는 제2 세트의 전극 세그먼트를 포함하는, 제1 기판;
제2 전극 배열을 보유하는 제2 기판; 및
제1 기판과 제2 기판 사이의 쌍안정 디스플레이 매체 층을 포함하되,
각 공급 라인이 전극 세그먼트 사이에 삽입되어, 공급 라인의 영역 내의 디스플레이 매체 층의 시각적인 외관이 공급 라인을 삽입하는 전극 세그먼트의 영역 내의 디스플레이 매체 층의 시각적인 외관과 실질적으로 동일하다.
이 배열에서, 전극 세그먼트는 디스플레이 매체 층 내의 전계 분포를 지배하는(dominate) 방식으로, 공급 라인을 삽입하도록 배열된다. 이 결과, 공급 라인은 선택된 디스플레이 세그먼트가 특별한 상태로 구동되도록 제어하기 위해 인가된 전압을 가질 수 있으나, 디스플레이 매체 층의 동일한 상태로의 구동이 공급 라인 근처에서 회피되거나(또는 실질적으로 감소됨), 배경의 후속적인 어드레스 지정시에 배경의 색으로 정정된다. 이는 전극 세그먼트와 동일한 기판 표면 상에 형성되는 경우에도, 공급 라인의 가시도를 감소시키거나 제거한다. 이에 따라 단일 측면 전극 패턴이 구동된 전극 세그먼트에 연결된 공급 라인을 보지 않고도 디스플레이를 위해 사용될 수 있다. 디스플레이 매체 층의 공급 라인의 근처에서 동일한 상태로의 구동의 회피는 전극 세그먼트로부터 야기된 크로스토크의 결과이며, 공급 라인의 근처에서 디스플레이 매체 광학 상태는 주로, 공급 라인을 삽입하는 전극 세그먼트에 인가된 신호에 따른다.
공급 라인 및 전극 세그먼트(바람직하게는 배경 전극의 세그먼트)는 서로맞물린 패턴을 형성하며, 배경 전극 세그먼트는 공급 라인보다 상당히 폭이 넓다.
각 공급 라인의 폭은 바람직하게는 주변 전극 세그먼트의 각각의 폭의 5% 미만이며, 더 바람직하게는 2% 또는 심지어는 1% 미만이다.
사이에 공급 라인이 삽입되는 두 개의 전극 세그먼트 사이의 간격은 바람직하게는 두 개의 전극 세그먼트의 폭의 10% 미만이며, 더 바람직하게는 5%, 2% 또는 심지어는 1% 미만이다.
사이에 공급 라인이 삽입되는 두 개의 전극 세그먼트 사이의 간격은 바람직하게는 기판 사이의 간격의 10% 미만이며, 각 공급 라인의 폭 또한 바람직하게는 기판 사이의 간격의 10% 미만이다.
이러한 측정치는 공급 라인의 근처에서 전계가 인접 전극 세그먼트에 의해 지배되게 한다. 예컨대, 공급 라인은 예컨대, 3 내지 6㎛의 폭을 가질 수 있고, 각 공급 라인의 각 측면 상의 간격이 또한 범위 3 내지 6㎛ 내에 있을 수 있으며, 기판 사이의 간격이 30 내지 100㎛ 일 수 있다.
전극 세그먼트(배경 패턴과 전극 세그먼트 패턴의 조합)는 바람직하게는, 실질적으로 모든 디스플레이 영역을 채워서, 모든 공급 라인이 위에서 설명된 바와 같이 삽입될 수 있게 한다.
전기이동 디스플레이 매체 층은 제2 색(예컨대 백색 또는 흑색)의 매체에서 떠다니는 제1 색(예컨대 흑색 또는 백색)의 입자를 포함할 수 있거나, 매체는 투명할 수 있다. 또한 두 가지 유형의 입자가 존재할 수 있다.
본 발명은 또한 쌍안정 디스플레이 디바이스를 작동시키는 방법을 제공하는데, 상기 디스플레이 디바이스는 하나의 측면 상에, 사용자에게 정보를 제공하기 위한 디스플레이 영역을 한정하는 제1 세트의 전극 세그먼트로서, 공급 라인이 제1 전극 세그먼트에 연결되는 제1 세트의 전극 세그먼트와, 배경 디스플레이 영역을 한정하는 제2 세트의 전극 세그먼트를 캐리하는 제1 기판과, 제2 전극 배열을 보유하는 제2 기판을 포함하고, 상기 방법은,
디스플레이의 부분 내의 제1 세트의 전극 세그먼트의 그룹과 제2 전극 세그먼트 사이에 제1 상대(relative) 전압을 인가하고, 제2 세트의 전극 세그먼트와 제2 전극 배열 사이에 제2 상대 전압을 인가하는 단계로서, 상기 그룹은 디스플레이될 이미지에 따라서 선택되어, 전극 그룹의 근처에서 디스플레이 디바이스를 이미지를 디스플레이하기 위한 원하는 광학 상태로 구동시키는, 전압 인가 단계를 포함하고,
공급 라인을 이용해서 그룹의 전극에 전압을 공급하는 단계로서, 공급 라인 각각이 제2 세트의 전극 세그먼트 사이에 삽입되어 있는, 전압 공급 단계를 더 포함한다.
이 방법에서, 디스플레이 이미지는 디스플레이될 이미지의 전극 및 모든 그밖의 전극에 상이한 구동 조건을 제공함으로써 형성된다. 디스플레이 영역으로의 공급 라인이 반대 구동 조건 전압을 보유하는 전극에 의해 측면접하며(flank), 이는 공급 라인에 의해 디스플레이 층의 변화를 억제한다.
이 구동 방법은 바람직하게는 완전한 디스플레이(상기 부분은 완전한 디스플레이임)에 적용되나, 상기 부분은 그대신 디스플레이의 단지 일부일 수 있다.
이 방법은 제1 및 제2 상대 전압을 인가하기 전에, 적어도 제어될 디스플레이의 부분을 제1 광학 상태로 구동시키기 위해 제1 및 제2 세트의 전극 세그먼트를 이용해서 초기화 단계를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이것은 초기에 모든 전극을 하나의 상태로 만든다.
초기화 단계는 제1 및 제2 세트의 전극 세그먼트와 공통 전극 사이에 초기화 상대 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 디스플레이 부분을 하나의 색으로 리셋한다. 더 복잡한 초기화 단계가 이용될 수 있으며, 이는 특별한 디스플레이 기술의 구동 요건에 따를 것이다.
이 초기화 상대 전압은 공통 전극 상에서 제1 전압을 인가하고 제1 및 제2 세트의 전극 상에서 제2 전압을 인가함으로써 획득될 수 있고, 제1 상대 전압은 공통 전극 및 전극 세그먼트 그룹에 제2 전압을 인가함으로써 획득될 수 있으며, 제2 상대 전압은 제2 전압을 공통 전극에 인가하고 제1 전압을 제2 세트의 전극 세그먼트에 인가함으로써 획득될 수 있다. 이로써, 세 가지 상이한 구동 구성이 단지 두 개의 전압 예컨대, 동일한 크기의 양 및 음 전압에 의해 정해질 수 있다.
이 방법의 하나의 버전에서, 초기화 단계는 디스플레이를 전경 색으로 구동시키는 단계를 수반한다. 이에 따라, 제1 광학 상태는 원하는 광학 상태를 포함한다. 제2 상대 전압은 디스플레이를 원하는 광학 상태로부터 배경 색(반대 광학 상태)으로 전환하기 위해 선택되며, 이는 선택된 그룹 이외의 모든 전극 세그먼트를 배경 색으로 전환시킨다.
단지 두 개의 전압 레벨을 사용하는 대신에, 공통 전극 전압이 공통 전압에서 고정될 수 있고, 제1 및 제2 상대 전압은 제1 및 제2 전압을 인가함으로써 획득되며, 상기 공통 전압은 제1 전압과 제2 전압 사이이다. 이에 따라 이 방식은 세 개의 전압 레벨을 이용한다.
이는 초기화 단계가 디스플레이를 배경 색으로 구동시키는 단계를 수반하는 구동 방식을 구현하기 위한 특별한 혜택이다. 이 경우에, 제1 광학 상태는 원하는 광학 상태와 반대인 광학 상태이다.
본 발명의 예가 이제 첨부 도면을 참조해서 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 디스플레이의 유형을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 디스플레이 구성 및 구동 방식의 제1 예를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 구동 방식의 제2 예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 구동 방식의 제3 예를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 구동 방식의 제4 예를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 구동 방식의 제5 예를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 디스플레이 구성을 더 명확하게 하기 위해 간략화된 세그먼트화된 전극 배치를 평면도로 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 디스플레이를 이용하는 스마트 카드를 도시하는 도면.
동일한 층 또는 구성요소를 표시하기 위해 상이한 도면에서 동일한 참조번호가 이용되며, 설명은 반복되지 않는다.
본 발명은 쌍안정 디스플레이 디바이스에 대한 것이다. 디스플레이 디바이스에서 쌍안정성은 디바이스가 오프되어 있는 때에도 저 전력 동작, 및 디스플레이 출력을 가능하게 할 수 있다. 전기이동 디스플레이 디바이스가 쌍안정 디스플레이 기술의 일 예이며, 본 발명은 전기이동 디스플레이 설계의 일 예를 이용해서 설명될 것이다.
이러한 유형의 디스플레이는 다수의 방식으로 입자의 이동을 이용할 수 있다. 본 발명은 특히 횡전계(transverse electric field)를 생성하는 시스템에 대한 것이다. 이 구성에서, 입자는 디스플레이 물질 층을 선택적으로 위 아래로 이동하도록 제어된다. 입자가 상부에 있을 때, 입자는 가시적이며, 입자가 하부에 있는 경우, 입자는 비 가시적이고, 입자를 지지하는 매체가 이때 가시적이다(또는 상부 표면으로 이동된 그밖의 입자가 이때 가시적임). 흑백 디스플레이 또는 컬러 디스플레이가 이런 방식으로 구현될 수 있다. 예컨대, 입자가 백색일 수 있고, 지지 매체가 컬러 구현을 위해 적색, 녹색 또는 청색일 수 있다.
본 발명은 특히 저 비용 및 간단한 디스플레이와 관련되며, 이러한 이유로, 아래에 제공된 본 발명의 예는 직접 구동된 두 가지-색(예컨대, 흑색 및 백색) 세그먼트화된 디스플레이의 간단한 디스플레이 구성을 이용한다. 본 발명은 그러나 그밖의 세그먼트화된 디스플레이 설계에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 디스플레이의 유형을 도시하고, 7 디지트 세그먼트화된 디스플레이를 도시하며, 각 디지트(10)는 별 구성의 전극(12)을 가진다. (각 디지트에 대해 14개인) 각 전극 세그먼트(12)는 연관된 공급 라인을 가지며, 이는 각 전극의 독립적인 제어를 가능하게 한다. 이러한 공급 라인은 도 1에 도시되어 있지 않다. 7개의 디지트의 세그먼트화된 전극 주위의 영역 또한 하나의 큰 배경 전극으로서 배열되며, 이는 쌍안정 디스플레이의 해당 부분을 정해진 상태 로 구동시키기 위해 이용된다. 배경 전극이 하나의 패턴으로서 배열될 수 있으나, 그대신에, 전기적으로 함께 연결된, 다수의 세그먼트로서 배열될 수 있다.
도 2는 세그먼트화된 전극 백플레인을 도시하며, 전기이동 포일이 몇 개의 층 :
- 세그먼트화된 전극 백플레인 포일에 접착시키기 위한 아교층;
- 전기이동 층;
- ITO로 형성된 공통 전극 층; 및
- 공통 전극 층을 위한 지지대로서의 플라스틱 포일
내에서 이것의 상부에 적층되어 있다.
도 2는 본 발명의 제1 구현예를 설명하기 위해 이용된다. 본 발명은 세그먼트화된 전극 구조 및 이 전극을 어드레스지정하기 위해 이용된 구동 방식 모두에 대한 것이다.
세그먼트화된 전극 및 이 전극 세그먼트에 연결하는 공급 라인이 기판의 동일 측면 상에 제공된다. 도 2에서, 공통 전극 층이 20으로 도시되고, 세그먼트화된 전극 층이 22로 도시되며, 전기이동 디스플레이 층(24)이 사이에 삽입된다.
세그먼트화된 전극 층(22)은 공급 라인(26), 배경 전극 배열(28) 및 전극 세그먼트(30)를 구비하는데, 이 전극 세그먼트는 이용자에게 정보를 제공하기 위한 것이다. 이 세그먼트(30)는 도 1 내의 각 디지트의 14개의 세그먼트이다.
공급 라인(26)이 전극 세그먼트(28) 특히, 배경 전극의 전극 세그먼트 사이에 측면으로(laterally) 삽입된다. 디스플레이 층(24)의 제어가 횡전계를 기초로 하며, 전극(28)의 공급 라인(26)으로의 근접이 전극(28)과 연관된 전계 패턴으로 하여금 공급 라인의 전계 패턴과 상호작용하게 함으로써, 공급 라인의 영역에서 디스플레이 매체 층의 제어가 공급 라인을 삽입하는 전극 세그먼트(28)에 인가된 신호에 따르도록 한다.
공급 라인(26)은 작은 폭을 가지며, 따라서 전극(28)의 영향이 지배적이 되도록 한다. 특히, 공급 라인(26)의 폭 및 공급 라인과 인접 전극 사이의 간격이 공통 전극에 대한 거리와 비교해서 즉, 디스플레이 층 두께와 비교해서 작게 유지된다.
예컨대, 공급 라인은 디스플레이 층 두께의 1/3보다 더 작은, 그리고 바람직하게는 간격의 1/5 또는 심지어는 1/10만큼 작은 폭을 가져야 한다. 이 간격은 일반적으로 약 50㎛이며, 공급 라인(26)의 폭은 약 5㎛일 수 있다.
공급 라인(26)의 각 측면 상의 측면(lateral) 간격이 또한 배경 전극(28)과 연관된 전계가 공급 라인(26) 근처에서 디스플레이 층에 영향을 미치게 하기 위해, 가능한한 작게 유지되어야 한다. 특히, 공급 라인의 각 측면 상의 거리는 공급 라인의 폭의 3배 미만이고, 바람직하게는 공급 라인 폭(본 예에서 5㎛)과 대략적으로 동일하다. 이러한 분리 및 공급 라인 폭은 감소된 세그먼트 크기가 존재하는 경우 일정 비율로 줄어들어야 한다. 이에 따라, 사이에 공급 라인이 삽입되는 세그먼트 사이의 공간의 치수가 배경 전극 세그먼트 크기 및 패턴화된 전극 세그먼트 크기뿐만 아니라, 디스플레이 층 두께에 따라서 선택될 수 있다.
전극 세그먼트(공통전극 세그먼트(30)와 배경 전극(28)의 조합)가 실질적으 로 모든 디스플레이 영역을 채워서, 디스플레이 영역 내에서, 공급 라인 모두가 그밖의 전극 부분에 의해 둘러싸이도록 배열될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 전극 배치 설계 및 공급 라인 폭은 디스플레이 층 상에서 공급 라인의 영향이 감소되게 하며, 이것이 디스플레이 품질을 개선시킬 수 있는 방식이 이제 설명될 것이다.
구동 방식의 하나의 바람직한 실시예에서, 2 단계 프로세스가 채용된다. 도 2는 왼쪽에 프로세스의 제1 단계를 도시하고 오른쪽에 프로세스의 제2 단계를 도시한다. 도 2의 상부는 배경 전극 부분(28) 사이에 삽입된 공급 라인(26)이 존재하는 세그먼트화된 전극 기판의 영역을 도시하고, 도 2의 하부는 디스플레이 출력의 부분으로서 구동될 전극이 존재하는 세그먼트화된 전극 기판의 영역을 도시한다.
본 발명의 구동 방식이 흑백 디스플레이에 대해 설명될 것인데, 이 디스플레이에서 흑색 입자는 양 전압에 끌리고 백색 입자는 음 전압에 끌린다. 실제로, 단지 한 세트의 입자만이 그밖의 디스플레이 구성에서 이동될 필요가 있다.
도 2의 예는 공통 전극(20)의 디스플레이의 측면으로부터 보여지는 디스플레이에 대한 것이다. 흑색띠(32)는 흑색 입자가 모여있는 곳을 도시하고 백색띠(34)는 백색 입자가 모여있는 곳을 도시한다.
도 2는 흑색 배경의 디스플레이를 위한 동작을 도시하며 백색(즉, 반사형) 이미지 부분이 사용자에게 정보를 제공하기 위해 사용된다. 도 2는 두 개의 가능한 구동 전압, + 및 -의 이용을 개략적으로 도시한다.
프로세스의 제1 단계(도 2 내의 왼쪽열)는 모든 전극을 양의 전압으로 구동 시키는 단계, 및 공통 전극을 음의 전압으로 구동시키는 단계를 수반한다. 이는 완전한 디스플레이를 백색으로 구동시키는 효과를 갖는다.
제2 단계에서, 디스플레이될 이미지의 부분이 아닌 모든 세그먼트 및 배경 전극(28)이 반대 전압 즉, 음의 전압으로 구동된다. 또한, 공통 전극의 극성이 전환된다.
세그먼트(30)는 광학 상태에서 변하지 않는데, 그 이유는 극성이 역전되지 않았으며, 디스플레이가 쌍안정하기 때문이다. 그 대신에, 극성이 중성으로 변한다. 이러한 세그먼트 전극은 크며, 예컨대 대략적으로 0.5mm의 폭을 가지며, 근처 의 배경 전극 부분의 극성에서의 변화에도 불구하고, 원래의 광학 상태를 보유한다.
배경 전극(뿐만 아니라 디스플레이될 이미지의 부분을 형성하지 않는 세그먼트)는 변환된 극성을 가지며, 이러한 배경 영역에서의 디스플레이의 출력이 도 2의 상부의 오른쪽 부분에 도시된 바와 같이, 흑색으로 변한다.
공급 라인(26)은 공통 전극과 백플레인 전극 사이의 전기이동 매체(및 접착제)의 두께에 비해 매우 얇다(3 내지 20㎛). 크로스토크로 인해, 주변의 전계가 따라서 공급 라인에서 전기이동 매체에 대해 강한 영향을 미치는데, 이는 공급 라인의 근처에서 디스플레이를 주변과 동일한 방식으로 광학적으로 전환하게 만든다. 이에 따라, 공급 라인 전압이 전환 동작을 야기하지 않는 경우에도, 광학 층의 전환이 발생한다. 공급 라인 전압은 공통 전극 전압과 동일하며, 이 상태는 다음 설명에서 "중성"으로서 설명된다. 따라서 세그먼트의 공급 라인이 주변과 구별되지 않게 남는다.
도 3 내지 도 6은 디스플레이의 동일 부분을 도시하고, 도 2와 동일한 방식으로, 2 단계를 도시하며, 또한 동일한 유형의 디스플레이 설계(흑색 및 백색 입자가 반대 전압에 끌림)를 도시한다.
도 3은 백색 배경 상에 흑색 텍스트(또는 그밖의 정보)를 디스플레이하기 위한 동일한 동작 원리를 도시한다.
제1 단계에서, 도 3의 왼쪽 상에서, 디스플레이가 흑색으로 구동되고, 제2 단계에서, 디스플레이될 이미지를 위한 전극 세그먼트가 극성에서 역전되고 이에 따라 백색으로 구동된다. 다시, 공급 라인(26)이 중성으로 구동됨에 따라, 광학 상태에서 변화를 생성하도록 제어되지 않으나, 이웃하는 배경 전극으로부터의 전계 영향이 스위칭이 발생하게 한다.
위의 두 개의 예에서, 제1 단계는 완전한 디스플레이를 선택된 이미지 세그먼트에 필요한 상태로 구동시키는 단계를 수반한다. 선택된 전극은 이후 턴 오프된다. 이는 출력 디스플레이 상태의 플래시(flash)를 야기한다.
그러나, 완전한 디스플레이를 오프 상태로 구동시키고 이후 원하는 전극 세그먼트를 온 상태로 전환시키기 위한, 대안적인 접근법은 공급 라인(26)에 의해 야기된 디스플레이 변화의 억제를 가능하게 하지 않는다. 특히, 공급 라인(26)은 이후 광학 상태를 변화시키도록 디스플레이 층을 구동할 것을 시도한다. 배경 전극은 공통 전극과 동일한 전위에 있으며, 이에 따라 공급 라인의 근처에서 광학 상태에서 이러한 변화를 견디도록 작용하는 어떠한 전계도 존재하지 않는다.
세 가지 전환 레벨을 이용하는 디스플레이가 위에서 설명된 동일한 기능을 구현하기 위해 사용될 수 있으나, 또한 오프로부터 온 상태로 구동 방식의 제1 단계로부터 제2 단계로 전환하는 것을 구현할 수 있다.
도 4는 디스플레이의 제어를 도시하는데, 이 디스플레이에서 공통 전극은 0V로 구동되고, 세그먼트화된 전극은 양 또는 음 전압으로 구동되며, 도 4는 도 2와 동일한 구동 방식을 구현한다.
세그먼트화된 전극 기판(22) 상의 전극은 도 2의 실시예에 대해서와 정확히 동일한 방식으로 제어되나, 공통 전극은 0V로 남아 있다. 이 경우에, 배경 전극의 간섭 전계가 도 2 내의 중성 바이어스를 극복하는 것이 아니라, (40으로 개관된) 공급 라인의 영역에서 반대 바이어스를 극복해야 한다. 이러한 이유로, 공급 라인 폭 및 간격이 더 중요하다.
도 5 또한 디스플레이의 제어를 도시하는데, 이 디스플레이에서 제어 전극은 0V로 구동되고, 도 3과 동일한 구동 방식을 구현한다.
다시, 세그먼트화된 전극 기판(22) 상의 전극이 도 3의 실시예에 대해서와 정확히 동일한 방식으로 제어되나, 공통 전극은 0V로 남아 있다. 간섭 전계가 다시 도 3 내의 중성 바이어스를 극복하는 것이 아니라, (50으로 개관된) 공급 라인의 영역에서 반대 바이어스를 극복해야 한다.
그러나, 세 개(또는 더 많은) 제어 전압의 이용이 제1 단계가 오프 상태를 포함하게 할 수 있으며, 제2 단계로의 전이가 이후 원하는 세그먼트의 광학 상태를 전환하는 것을 수반할 수 있다.
도 6은 흑색인 제1 단계, 및 원하는 전극을 백색으로 전환하는 제2 단계를 구현하기 위해 세 개 레벨의 구동 방식의 이용을 도시한다. 영역(60)은 공급 라인(26)이 광학 층의 상태를 전환하려고 시도한다는 것을 도시한다. 이 경우에, 배경 전극으로부터의 대향 전계가 존재한다. 배경 전극과 연관된 전계의 영향을 증가시키기 위해, 음극 전압의 크기가 양극 전압의 크기보다 더 크게 만들어질 수 있다.
물론, 백색 배경 상의 흑색 디스플레이가 또한 도 6을 참조해서 설명된 바와 동일한 원리를 이용해서 구현될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 야기된 크로스토크로 인해, 주변 배경 전극 세그먼트에 정확한 전압이 공급되는 때에, 공급 라인이 연결된 전극 세그먼트와 상이한 광학 상태로 전환되게 한다. 그러나, 공급 라인 주위의 영역의 전환 속도가 주변 영역의 전환 속도보다 더 느린데, 그 이유는 더 낮은 유효 전압이 존재하기 때문이다.
디스플레이의 광학 상태에서의 시각적인 변화는 단지 입자가 일정 거리만큼 이동될 때만 획득된다는 것을 알게 되었다. 비교적 낮은 구동 전압이 이용될 때, 입자는 광학 상태에서의 변화가 이용가능한 시간 내에서 효력을 발생시키기에 충분한 거리를 이동하지 못할 수 있다. 이는 공급 라인의 근처에서 전환 속도를 개선하기 위해 이용될 수 있다.
예컨대, 도 5를 참조컨대, 공급 라인의 근처(50)에서의 광학 상태가 전환되나, 공급 라인 상의 음 전압은 주변 전극의 양 전계가 지배적인 경우에도 이 영역 에서 전환 속도를 늦출 것이다.
공급 라인의 근처에서 전환 속도를 증가시키기 위해, 주변 전극에 공급된 전압과 동일한 극성의 공급 라인 상에서 바이어스 전압을 공급하는 것이 가능하다(전극(28)에 대해 더 높은 전압, 예컨대 10V를 갖는 도 5의 예에 대해 공급 라인(26) 상에서 예컨대 2V). 이 바이어스는 주변 전극에 의해 야기된 전계에 더해질 것이며 전환 속도를 증가시킬 것이다.
이 바이어스 전압은 물론 또한 선택된 전극 세그먼트에 인가될 것이며, 이는 선택된 전극 세그먼트가 이 세그먼트와 연관된 디스플레이 부분을 전환하는 경향이 있는 극성을 갖는다는 것을 의미한다. 이 광학적 전환은 바람직하지 않으며, 따라서, 바이어스 전압 레벨은 시각적 광학적 전환이 어드레스 지정 시간에 발생하지 않도록 하기에 충분히 낮게 선택된다.
도 5의 예를 참조컨대, 이는 예컨대 0V 및 -10V(도 5의 왼쪽 열)를 이용하는 초기화 단계, 및 0V, 10V 및 2V를 이용하는 구동 단계를 야기한다(도 5의 오른쪽 열 내의 + 및 -는 10V 및 2V로 변함).
동일한 접근법이 공급 라인(도 2 내지 도 4)의 근처에서 디스플레이의 전환이 존재하는 그밖의 구동 방식을 변경시키기 위해 이용될 수 있다.
구동 시간을 증가시키기 위한(그리고 이전의 디스플레이 출력 이력에 대한 디스플레이 출력의 의존성을 제거하도록) 추가적인 접근법은 일련의 셰이킹 펄스(ac 펄스)를 이용하는 것이다. 이는 DC 구동 전압을 공급하기 전에, 공급 라인 주위의 배경 전극에 인가될 수 있다. 이러한 셰이킹 펄스는 공급 라인 위에 위치된 입자가 이러한 ac 필드의 인가시에 더 이동성이 있기 때문에 전환 속도를 상당히 증가시킬 수 있다.
단일 셰이킹 펄스 또는 일련의 짧은 지속기간의 셰이킹 펄스가 이용될 수 있으며, 이는 구동 방식의 그밖의 단계에 필요한 것과 동일한 전압 레벨을 이용할 수 있다. 지속기간은 입자를 반대 극단 상태로 구동시키지 않고 극단 위치 중 하나 내의 입자를 방출하기(release) 위해 선택된다. 셰이킹 펄스(들)의 효과는 입자의 이동도를 증가시켜서, 후속적인 구동 조건이 입자의 위치에 대해 즉각적인 효과를 나타낼 수 있게 한다. 다수의 셰이킹 펄스가 연속적으로 반대 극성 전압 레벨을 이용할 수 있다.
예컨대, 셰이킹 펄스는 120ms 지속기간의, 초기화 단계와 최종 구동 단계 사이에, 부가적인 구동 단계를 제공하는, 수 또는 수십(ones or tens) 밀리초 예컨대, 교류 전압인 6개의 20ms 펄스 정도의 지속기간을 가질 수 있다.
전기이동 디스플레이에서의 셰이킹 펄스의 이용이 예컨대 WO 03/079323 및 WO 03/100757에, 특히 능동 매트릭스 디스플레이 구성과 관련해서 설명되어 있다. 출원인의 이러한 공보 및 다른 공보가 본 발명의 세그먼트화된 디스플레이 구성에서 사용될 수 있는 셰이킹 펄스 배열의 추가적인 설명 및 예를 제공한다.
디스플레이 층의 전환 응답은 또한 물론, 적당한 전압 레벨을 선택함으로써 변할 수 있다.
완벽하게 하기 위해, 도 7은 본 발명의 전극 배열을 평면도로 도시하며, 간단하게 하기 위해 공급 라인(26)을 가지는 단일 전극 세그먼트(30), 및 배경 전 극(28)을 도시한다. 참조번호 70은 도 3 내지 도 6에서 하부 이미지를 형성하는 단면을 도시하고, 참조번호 72는 도 3 내지 도 6에서 상부 이미지를 형성하는 단면을 도시한다.
전기이동 디스플레이 시스템은 예컨대, 정보 간판(information sign), 공공 운송 간판(public transport sign), 광고 포스터, 가격표시 라벨, 광고판 형태로, 정보가 디스플레이될 수 있는 다양한 응용분야의 기초를 형성할 수 있다. 또한, 이 시스템은, 특히 표면이 종이 유사 외관을 요구하는 경우에, 변하는 패턴 또는 색을 갖는 벽지와 같이, 변하는 비-정보 표면이 요구되는 곳에서 이용될 수 있다.
본 발명의 디스플레이의 이용의 일 예는 도 8에 도시된 바와 같이, 스마트 카드에 통합될 수 있다. 도 8은 본 발명의 디스플레이(84) 및 통상적인 스마트 카드 메모리 디바이스(82)를 구비하는 스마트 카드(80)를 도시한다. 이 스마트 카드는 또한 도시된 바와 같이 사용자 입력 제어부(86)를 구비한다.
위에서 언급된 바와 같이, 본 발명은 한 가지 유형의 디스플레이 구성 및 한 가지 유형의 디스플레이 층을 참조해서 설명되었다. 본 발명은 쌍안정 LCD 디스플레이를 포함하는, 다수의 그밖의 디스플레이 층 배열에 적용될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 본 방법은 단지 디스플레이의 부분에만 적용될 수 있다. 예컨대, 전력 절감 또는 대기 모드에서, 디스플레이의 부분만이 어드레스 지정될 수 있는데, 예컨대 디바이스가 대기 모드에 있을 때 단지 필수적인 정보만을 표시한다(이를테면 배터리 세기).
설명된 바람직한 작동 방법은 모든 전극에 대해 초기화 단계를 이용하나, 이 는 구동 방식의 그밖의 단계 및 디스플레이 유형에 따라서 필요하지 않을 수 있다.
다양한 변경이 당업자에게는 명백할 것이다.
본 발명은 디스플레이 디바이스, 특히 세그먼트화된 쌍안정 디스플레이 디바이스에 이용가능하다.

Claims (24)

  1. 디스플레이 디바이스로서,
    하나의 측면 상에, 복수의 전극 세그먼트(28, 30) 및 이 세그먼트에 연결하는 공급 라인(26)을 보유하는 제1 기판(22)으로서, 전극 세그먼트가 사용자에게 정보를 제공하기 위한 디스플레이 영역을 한정하는 제1 세트의 전극 세그먼트(30)와, 배경 디스플레이 영역을 한정하는 제2 세트의 전극 세그먼트(28)를 포함하는, 제1 기판(22);
    제2 전극 배열을 보유하는 제2 기판(20); 및
    제1 기판과 제2 기판 사이의 쌍안정 디스플레이 매체 층(24)을 포함하되,
    각 공급 라인(26)이 전극 세그먼트 사이에 삽입되어, 공급 라인(26)의 영역 내의 디스플레이 매체 층의 시각적인 외관이 공급 라인을 삽입하는 전극 세그먼트(28)의 영역 내의 디스플레이 매체 층의 시각적인 외관과 실질적으로 동일한, 디스플레이 디바이스.
  2. 제1 항에 있어서,
    제2 전극 배열은 공통 전극을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    쌍안정 디스플레이 매체 층(24)은 전기이동 디스플레이 매체 층을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  4. 제1 항, 또는 제2 항, 또는 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공급 라인을 삽입하는 전극 세그먼트는 제2 세트의 전극 세그먼트(28)이고, 공급 라인(26)이 제1 세트의 전극 세그먼트(30)에 연결되는, 디스플레이 디바이스.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 및 제2 세트의 전극 세그먼트(28, 30)가 실질적으로 모든 디스플레이 영역을 채우는, 디스플레이 디바이스.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공급 라인(26)의 폭이 주변 전극 세그먼트(28)의 폭의 5% 미만인, 디스플레이 디바이스.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사이에 공급 라인이 삽입되는 두 개의 전극 세그먼트(28) 사이의 간격이 두 개의 전극 세그먼트(28)의 폭의 10% 미만인, 디스플레이 디바이스.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사이에 공급 라인(26)이 삽입되는 두 개의 전극 세그먼트 사이의 간격이 기 판(20, 22) 사이의 간격의 10% 미만인, 디스플레이 디바이스.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공급 라인(26)과 상기 공급 라인의 각 측면 상의 간격의 조합된 폭이 3 내지 20㎛인, 디스플레이 디바이스.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 디스플레이 디바이스(84) 및 메모리 디바이스(82)를 포함하는 스마트 카드(80).
  11. 쌍안정 디스플레이 디바이스를 작동시키는 방법이되, 상기 디스플레이 디바이스는 하나의 측면 상에, 사용자에게 정보를 제공하기 위한 디스플레이 영역을 한정하는 제1 세트의 전극 세그먼트(30) 및 이 세그먼트에 연결하는 공급 라인(26)을 보유하는 제1 기판(22)과, 제2 전극 배열을 보유하는 제2 기판(20)을 포함하는, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법으로서,
    디스플레이의 부분 내의 제1 세트의 전극 세그먼트(30)의 그룹과 제2 전극 배열 사이에 제1 상대(relative) 전압을 인가하고, 제2 세트의 전극 세그먼트(28)와 제2 전극 배열 사이에 제2 상대 전압을 인가하는 단계로서, 상기 그룹은 디스플레이될 이미지에 따라서 선택되어, 전극 그룹의 근처에서 디스플레이 디바이스를 이미지를 디스플레이하기 위한 원하는 광학 상태로 구동시키는, 전압 인가 단계를 포함하고,
    공급 라인(26)을 이용해서 그룹의 전극에 전압을 공급하는 단계로서, 공급 라인 각각이 제2 세트의 전극 세그먼트 사이에 삽입되어 있는, 전압 공급 단계를 더 포함하는, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 부분은 완전한 디스플레이를 포함하는, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
  13. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    제1 및 제2 상대 전압을 인가하기 전에, 적어도 디스플레이의 부분을 제1 광학 상태로 구동시키기 위해 제1 및 제2 세트의 전극 세그먼트를 이용해서 초기화 단계를 수행하는 단계를 포함하는, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    초기화 단계는 제1 및 제2 세트의 전극 세그먼트(28, 30)와 제2 전극 배열 사이에 초기화 상대 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    초기화 상대 전압은 제2 전극 배열 상에서 제1 전압(+;-)을 인가하고 제1 및 제2 세트의 전극 상에서 제2 전압(-;+)을 인가함으로써 획득되고, 제1 상대 전압은 제2 전극 배열 및 전극 세그먼트 그룹에 제2 전압(-;+)을 인가함으로써 획득되며, 제2 상대 전압은 제2 전압(-;+)을 제2 전극 배열에 인가하고 제1 전압(+;-)을 제2 세트의 전극 세그먼트에 인가함으로써 획득되는, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
  16. 제11 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 광학 상태는 원하는 광학 상태를 포함하고, 제2 상대 전압은 디스플레이를 원하는 광학 상태로부터 반대 광학 상태로 전환하기 위해 선택되는, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
  17. 제11 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 전극 배열은 공통 전압에서 고정되고, 제1 및 제2 상대 전압은 제1 및 제2 전압을 인가함으로써 획득되며, 상기 공통 전압은 제1 전압과 제2 전압 사이인, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    제1 및 제2 상대 전압은 동일한 극성을 가지나 상이한 크기를 갖는, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    제1 상대 전압의 크기는 광학 상태의 전환을 야기하기에 충분하지 않은, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
  20. 제18 항 또는 제19 항에 있어서,
    제2 전극 배열 전압은 공통 전압에서 고정되고, 제1 및 제2 상대 전압은 제1 및 제2 전압을 인가함으로써 획득되며, 제2 전극 배열 전압은 제1 전압 및 제2 전압보다 더 크거나 더 작은, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
  21. 제11 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 광학 상태는 원하는 광학 상태와 반대 광학 상태인, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    제2 전극 배열 전압은 공통 전극에서 고정되고, 제1 및 제2 상대 전압은 제1 및 제2 전압을 인가함으로써 획득되며, 공통 전압은 제1 전압과 제2 전압 사이인, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
  23. 제11 항 내지 제22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 및 제2 상대 전압을 인가하기 전에 ac 펄스를 제1 세트의 전극 세그먼트 및/또는 제2 세트의 전극 세그먼트에 인가하는 단계를 더 포함하는, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
  24. 제11 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공급 라인의 영역 내의 디스플레이 상태는 제2 세트의 전극 세그먼트로부터 야기된 크로스토크의 결과로서 공급 라인을 삽입하는 제2 세트의 전극 세그먼트의 영역 내의 것과 동일한, 쌍안정 디스플레이 디바이스 작동 방법.
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