KR20090020988A - Driving apparatus and method for pixel of electro phoretic display - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기영동 표시장치의 구동기술에 관한 것으로, 특히 스위칭 소자로 박마트랜지스터 대신 박막다이오드를 사용하여 하부기판의 공정 단가를 낮추고 EP 필름의 추가공정 없이 그대로 사용할 수 있도록 한 전기영동 표시장치의 화소 구동 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
전기영동 표시장치(EPD: Electrophoretic Display Device)는 전압이 인가되는 한 쌍의 전극을 폴라이드 용액에 담그면 콜로이드 입자가 어느 한쪽의 극성으로 이동하는 현상을 이용한 화상표시장치이다. An electrophoretic display device (EPD) is an image display device using a phenomenon in which colloidal particles move to either polarity when a pair of electrodes to which a voltage is applied is immersed in a solution of a polyamide.
예를 들어, 상부기판과, 화소전극이 형성된 하부기판이 대향지게 배치되고 그 사이에 전기 영동막이 개재된 전기영동 표시장치에서, 상기 화소전극에 부극성(-)의 전압을 인가하면 블랙 입자(+)들이 하강하고 화이트 입자(-)들이 상승하여 상부기판 측에 화이트가 관찰된다. 또한, 상기 화소전극에 정극성(+)의 전압을 인가하면 화이트 입자(-)들이 하강하고, 블랙 입자(+)들이 상승하여 상부기판 측에 블랙이 관찰된다. 또한, 상기 화소전극에 소정의 전압을 인가하여 블랙 입자 및 화이트 입자의 분포를 적절히 조절하면 상부기판 측에서 그레이 색상이 관찰된다.For example, in an electrophoretic display device in which an upper substrate and a lower substrate on which pixel electrodes are formed are disposed to face each other, and an electrophoretic film is interposed therebetween, when a negative voltage (−) is applied to the pixel electrodes, black particles ( +) Drops and white particles (-) rise, and white is observed on the upper substrate side. In addition, when a positive voltage is applied to the pixel electrode, white particles (−) fall, black particles (+) rise, and black is observed on the upper substrate side. In addition, when a predetermined voltage is applied to the pixel electrode to properly adjust the distribution of the black particles and the white particles, gray color is observed on the upper substrate side.
이와 같은 전기영동 표시장치는 백라이트를 사용하지 않으며 넓은 시야각, 높은 반사율, 읽기 쉬움 및 저소비전력 등의 특성이 있으므로 향후 전기 종이(electric paper)로서 각광을 받을 것으로 기대된다. Such an electrophoretic display device does not use a backlight and has a wide viewing angle, high reflectivity, easy readability, and low power consumption, so it is expected to be spotlighted as an electric paper in the future.
근래 들어, 전기영동물질을 이용한 화상표시 장치가 많이 제안되었는데, 그 예로써, 미국특허 US6961047B2, US7012600B2 등을 들 수 있다. 도 1 내지 도 6은 전기영동 소자의 구동원리를 예시적으로 나타내기 위한 상기 미국특허 US6961047B2와 관련된 도면이다.Recently, many image display apparatuses using electrophoretic materials have been proposed, and examples thereof include US Patent US6961047B2, US7012600B2, and the like. 1 to 6 are views related to the US patent US6961047B2 for illustratively showing the driving principle of the electrophoretic device.
도 1 은 종래의 전기영동 표시패널의 기계적인 구성을 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 그의 부분 단면도이다.1 is an exploded perspective view showing the mechanical configuration of a conventional electrophoretic display panel, Figure 2 is a partial cross-sectional view thereof.
상기 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 전기영동 표시패널(A)은 픽셀전극(104) 등이 형성된 유리나 반도체 등의 소자기판(100)과, 평면상의 공통전극(201) 등이 형성된 대향기판(200)을 구비한다. 상기 소자기판(100)과 대향기판(200)은 일정한 간격을 유지하고, 각각의 전극 형성 면이 서로 대향되게 부착된다. 상기 소자기판(100)과 대향기판(200) 사이의 공간은 일정한 높이를 가지는 격벽(110)에 의해 구분되어 있다. 여기서, 상기 격벽(110)은 화상의 표시 단위인 픽셀을 구분하도록 설치되어 있다. 상기 격벽(110)에 의해 구분되는 공간은 분할 셀(cell)이라 칭하고, 여기에는 분산계(1)가 충전되어 있다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the electrophoretic display panel A is opposed to a
상기 분산계(1)는 분산매(2)에 전기영동입자(3)를 분산시키는 것이다. 상기 분산매(2)는 계면활성제 등의 첨가제가 필요에 따라 첨가되어 있다. 상기 분산계(1) 에서는 전기영동입자(3)의 중력에 의한 침강을 피하기 위하여, 분산매(2)의 비중과 전기영동입자(3)의 비중은 거의 같아지도록 선택되어 있다.The
이와 같이 상기 격벽(110)에 따라 다수의 분할셀(11C)을 설치하기 때문에 전기영동입자(3)가 영동 가능한 영역이 분할셀(11C)의 내부로 제한된다. 상기 분산계(1)에는 입자의 분산이 치우치거나 복수의 입자가 결합되어 큰 덩어리로 되는 응결이 일어날 수 있다. 하지만, 상기 격벽(110)을 이용하고 복수의 분할셀(11C)을 형성하면 나쁜 현상을 방지하고 표시화상의 품질을 향상시키는 것이 가능해진다.In this way, since the plurality of
상기 전기영동 표시패널(A)은 풀컬러 표시가 가능하다. 이 경우 각 픽셀에 있어서 원색(RGB) 중 1 색을 표시할 수 있게 하기 위하여 분산계(1)로서는 적색, 녹색, 청색에 3 종류가 사용된다.The electrophoretic display panel A is capable of full color display. In this case, three types of red, green, and blue are used as the
우선, 적색(R)에 대응하는 분산계(1r)는 전기영동입자(3r)로서 적색의 입자를 이용하는 것과 동시에, 분산매(2r)로서 시안(cyan)색의 것을 이용한다. 이 전기영동입자(3r)로서는 예를 들어, 산화철을 이용할 수 있다. 그리고 녹색(G)에 대응하는 분산계(1g)는 전기영동입자(3g)로서 녹색의 입자를 이용함과 동시에, 분산매(2g)로서 마젠다의 것을 이용한다. 상기 전기영동입자(3g)로서는 예를 들어, 코발트 그린(cobalt green)의 안료 입자를 이용할 수 있다. 그리고, 청색(B)에 대응하는 분산계(1b)는 전기영동입자(3b)로서 청색의 입자를 이용함과 동시에, 분산매(2b)로서 옐로(yellow) 색의 것을 이용한다. 상기 전기영동입자(3b)로서는 예를 들어, 코발트 블루(cobalt blue)의 안료 입자를 이용한다. First, the dispersion system 1r corresponding to red (R) uses red particles as the electrophoretic particles 3r, and uses cyan color as the dispersion medium 2r. Iron oxide can be used as this electrophoretic particle 3r, for example. Dispersion system 1g corresponding to green G uses green particles as electrophoretic particles 3g and magenta as dispersion medium 2g. As the electrophoretic particles 3g, cobalt green pigment particles may be used. The dispersing system 1b corresponding to blue (B) uses blue particles as the electrophoretic particles 3b and uses a yellow color as the dispersion medium 2b. As the electrophoretic particles 3b, for example, cobalt blue pigment particles are used.
즉, 전기영동입자(3)로서 표시색을 반사하는 것을 이용하는 한편, 분산매(2)로 서 표시색을 흡수하는 색(상기 예에서 보색)에 대응한 것을 이용한다. 그리고, 대향기판(200) 및 봉지재(202)의 부재를 이용한다. 따라서, 상기 전기영동입자(3)가 표시면과 반대측의 전극에 부상할 때 전기영동입자(3)에 따라 표시색에 대응하는 파장의 빛이 반사되고, 이 반사광에 따라 관측자가 색을 인식한다. 한편, 상기 전기영동입자(3)가 표시면과 반대측의 전극에 침강할 때 표시색에 대응하는 파장의 빛은 분산매(2)에 의해 흡수되기 때문에 그 파장의 빛이 관측자에게 도착하지 않아 관측자는 색을 인식할 수 없게 된다. 하지만, 분산계(1)에 인가하는 전계의 방향과 강도에 따라서 상기 전기영동입자(3)를 분산계(1)의 두께 방향에 어떻게 분포시킬지를 제어할 수 있다. 따라서, 전기영동입자(3)와 그 반사광을 흡수하는 분산매(2)를 조합하여 이용함과 동시에 전기장 강도를 제어하는 것에 의해 전기영동입자(3)에 의해 반사되는 빛의 강도를 조정할 수 있고, 그 결과 관측자에게 도달하는 빛의 강도를 변화시킬 수 있다. That is, the
상기 소자기판(100)의 표면에는 표시영역(A1)과 주변영역(A2)이 마련되어 있다. 상기 표시영역(A1)은 상기 격벽(110)에 의해 구분하게 되어 있고, 거기에는 픽셀전극(104)의 다른 곳에 후술하는 주사선, 데이터선, 및 스위칭 소자로서 기능하는 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 형성되어 있다. 한편, 상기 소자기판(100)의 주변영역(A2)에는 후술하는 주사선 구동회로, 데이터선 구동회로 및 외부접속전극이 형성되어 있다.The display area A1 and the peripheral area A2 are provided on the surface of the
도 3은 종래의 전기영동 표시장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 전기영동 표시장치는 전기영동 표시패널(panel)(A)과 그 주변회로인 화상신호 처리회 로(300A) 및 타이밍 발생기(timing geneator)(400)를 구비하고 있다. FIG. 3 is a block diagram of a conventional electrophoretic display device. As shown in FIG. 3, an electrophoretic display device includes an electrophoretic display panel A and a peripheral circuit of an image
상기 화상신호 처리회로(300A)는 입력화상신호(VID)에 상기 전기영동 표시패널(A)의 전기적인 특성에 대응하는 보정처리를 실시하여 화상데이터(D)를 생성 출력함과 아울러, 이 화상데이터(D)를 출력하기 전에 리세트 데이터(Drest)를 소정 기간 출력한다. 상기 리세트 데이터(Drest)는 분산계(1) 중을 영동하고 있는 전기영동입자(3)를 픽셀전극(104) 측으로 끌어당기고, 그 공간적인 상태를 초기화하기 위해 사용된다. 이하 설명에서는 설명을 간략화하기 위해 분산계(1)의 분산매(2)는 흑색으로 착색되어 있고, 상기 전기영동입자(3)는 산화 티탄(Titan) 등의 백색의 입자인 동시에, 확실하게 대전하고 있는 것으로 한다.The image
또한, 상기 타이밍 발생기(400)는 화상데이터(D)가 상기 화상신호 처리회로(300A)로부터 출력될 때 주사선 구동회로(130)나 데이터선 구동회로(140A)를 제어하기 위한 각종 타이밍신호를 생성한다.In addition, the
소자기판(100)의 표시영역(A1)에는 X 방향에 따라 평행하게 복수개의 주사선(101)이 형성되고, 또한 이것과 직교하는 Y 방향에 따라 평행하게 복수개의 데이터선(102)이 형성되어 있다. 그리고, 이러한 주사선(101)과 데이터선(102)의 각 교차점에 있어서는, 박막트랜지스터(TFT)(103)의 게이트 전극이 상기 주사선(101)에 접속되는 한편, 그의 소스전극이 데이터선(102)에 접속되고, 또한 그의 드레인 전극이 픽셀전극(104)에 접속되어 있다. 각 픽셀은 픽셀전극(104)과 대향기판(200)에 형성되는 공통전극(201)과, 이들의 양 전극간에 협지되는 분산계(1)에 의해 구성된다(도 2 참조). 즉, 각 픽셀은 주사선(101)과 데이터선(102)의 교차에 대응하여 매 트릭스 모양으로 배열되어 있다. In the display area A1 of the
이와 같은 전기영동 표시패널(A)에 있어서, 주사선신호 Yj가 액티브되면 해당 주사선신호 Yj가 공급되어 있는 j번째의 주사선(101)의 박막트랜지스터(103)가 온 상태가 되어, 데이터선 신호 X1,X2,…,Xn이 픽셀전극(104)에 공급된다. 한편, 대향기판(200)의 공통전극(201)에는 도시하지 않은 전원회로로부터 공통전압이 인가되게 되어 있다. 이에 의해 픽셀전극(104)과 공통전극(201)의 사이에 전위차가 생겨 분산계(1)의 전기영동입자(3)가 영동하고 화상데이터(D)에 따르는 계조의 표시가 각 픽셀마다 행하여진다.In the electrophoretic display panel A, when the scan line signal Yj is activated, the
다음에 계조의 표시 원리에 대하여 설명한다. 도 4는 분할 셀(cell)의 구조를 간략하게 나타낸 단면도이다. 이 예의 전기영동 표시장치에 있어서는, 우선 리세트 동작이 행해진다. 이 리세트 동작에서는 전기영동입자(3)가 픽셀전극(104) 측으로 끌어 당겨진다. 확실하게 대전한 전기영동입자(3)를 이용하는 경우, 공통전극(201)의 전압을 기준으로 음극성의 전압이 픽셀전극(104)에 인가된다. 이 결과, 도 4의 (a)에서와 같이 픽셀전극(104)에서 전기영동입자(3)가 끌어 당겨진다. Next, the principle of displaying gradation is explained. 4 is a cross-sectional view briefly illustrating a structure of a split cell. In the electrophoretic display of this example, a reset operation is first performed. In this reset operation, the
다음에, 도 4의 (b)에서와 같이 표시해야 할 계조에 따르는 정극성의 전압을 전극간에 인가한다. 이렇게 하면 전계에 따라서 전기영동입자(3)는 공통전극(201) 측으로 이동한다. 전위차를 제로(zero)로 한다면 전계가 작용하지 않게 되므로 전기영동입자(3)는 분산매(2)의 점성 저항에 따라서 정지한다. 이 경우, 전기영동입자(3)의 이동 속도는 전기장 강도 즉, 인가 전압에 따라 정해지기 때문에 그 이동 거리는 인가 전압과 인가 시간에 따라 결정된다. 따라서, 인가 시간을 일정하게 하 면 인가 전압을 조정하는 것에 의해 전기영동입자(3)의 두께 방향의 위치를 제어할 수 있다. Next, as shown in Fig. 4B, a positive voltage having a gray scale to be displayed is applied between the electrodes. In this way, the
상기 공통전극(201) 측으로부터 입사한 빛은 전기영동입자(3)에 의해 반사되고, 이 반사광이 공통전극(201)을 통과하여 관측자의 눈에 이르게 된다. 입사광과 반사광은 분산매(2)에 의해 흡수되는데 그 흡수되는 정도는 광로 길이에 비례한다. 따라서, 관측자가 인식하는 계조는 전기영동입자(3)의 위치에 따라 결정된다. 상기한 바와 같이 인가시간을 일정하게 할 경우 전기영동입자(3)의 두께 방향의 위치는 인가 전압에 따라 결정되기 때문에 표시하여야 할 계조에 상응되는 전압을 인가하면 원하는 계조 표시가 가능하게 된다.Light incident from the
그런데, 상기 분산계(1)는 다수의 전기영동입자(3)를 포함하고 있다. 여기에서, 전기적 특성(예를 들면, 전하량)이나 기계적 특성(예를 들면, 입자경, 중량) 등의 입자 특성이 갖추어져 있으면, 모든 입자의 이동속도가 일정해지고 모든 전기영동입자(3)는 똑같이 행동한다.By the way, the
다음으로, 상기 주사선(101) 및 데이터선(102)을 구동하는 회로에 대하여 설명한다. Next, a circuit for driving the
먼저, 주사선 구동회로(130)는 시프트 레지스터를 구비하여 타이밍 발생기(400)로부터의 클럭신호(YCK)나 이의 반전된 클럭신호(YCKB)를 근거로 하고, 수직 주사 기간의 개시로 액티브 상태로 되는 전송개시펄스(DY)를 순차적으로 시프트시켜 주사선신호(Y1,Y2,…Ym)를 생성한다. 이에 의해 액티브 기간(H 레벨)이 순차적으로 시프트되어 가는 주사선신호(Y1,Y2,…Ym)를 생성하여 각 주사선(101)에 출력한다.First, the scan line driver circuit 130 includes a shift register, based on the clock signal YCK from the
다음에, 데이터선 구동회로(140A)는 상기 화상신호 처리회로(300A)로부터 화상데이터(D) 및 리세트 데이터(Drest)를 공급받고, 상기 타이밍 발생기(400)로부터 X 클럭신호(XCK) 및 반전된 X 클럭신호(XCKB), X 전송 개시펄스(DX) 등을 공급받아 데이터선 신호(X1,X2…,Xn)를 생성하여 이들을 각 데이터선(102)에 출력한다.Next, the data
다음에, 도 5의 타이밍 챠트를 참조하여 전기영동 표시장치의 동작 개요를 설명한다. Next, the operation outline of the electrophoretic display will be described with reference to the timing chart of FIG. 5.
우선, 시각 t0에 있어서, 전기영동 표시장치의 전원이 오프 상태에서 온 상태로 되면, 상기 화상신호 처리회로(300A), 타이밍 발생기(400) 및 전기영동 표시패널(A)에 전원이 급전된다. 이로부터 소정 시간이 경과되어 회로 동작이 안정되는 시각 t1에 있어서, 상기 화상신호 처리회로(300A)는 리세트 데이터(Drest)를 1 필드 기간동안 출력한다. 이 리세트 기간(Tr)에 있어서는 상기 설명에서와 같이 전기영동입자(3)가 픽셀전극(104) 측으로 끌어당겨 지고, 그 공간적인 상태가 초기화 된다. 데이터선 구동회로(140)가 상기 리세트 데이터(Drest)의 데이터값에 상응되는 리세트 전압(Vrest)을 각 데이터선(102)에 출력하는 한편, 주사선 구동회로(130)가 각 주사선(101)을 순차적으로 선택하는 것에 의해 픽셀전극(104)에 전압이 공급되고, 모든 픽셀전극(104)과 공통전극(201) 사이에 리세트전압(Vrest)이 인가되는 것이 된다.First, when the power of the electrophoretic display device is turned on from the off state at time t0, power is supplied to the image
다음에, 시각 t2에 이르면, 기록시간 Tw가 개시된다. 이 기록시간 Tw에 있어서는, 상기 화상신호 처리회로(300A)가 1 필드 기간에 걸쳐 화상데이터(D)를 출력한다. 각 픽셀전극(104)에는 표시해야 할 계조에 대응한 계조전압(V)이 기록되고, 이 에 의해 1 장의 표시 화면이 완성된다.Next, when time t2 is reached, recording time Tw is started. In this recording time Tw, the image
다음에, 시각 t3에서부터 시각 t4까지의 유지기간 Th는, 직전의 기록기간 Tw로 기록되는 화상을 지지하는 기간이고, 그 길이는 임의로 설정할 수 있다. 해당 기간에 있어서, 화상신호 처리회로(300A)는 동작을 정지하여 화상데이터(D)를 출력하지 않고, 픽셀전극(104)와 공통전극(201)의 사이에는 전계가 발생하지 않도록 된다. 상기 전기영동입자(3)는 전계가 없으면 공간적인 상태에 변화가 없게 된다. 따라서, 해당 기간에 정지화상이 표시된다.Next, the holding period Th from the time t3 to the time t4 is a period for supporting the image recorded in the immediately preceding recording period Tw, and the length can be arbitrarily set. In this period, the image
다음에, 시각 t4에서부터 시각 t6은 화상데이터를 다시 쓰기 위한 기간으로서, 상기 시각 t1으로부터 시각 t3 까지의 기간에서와 같이 리세트 동작과 기록동작이 행해진다. 이에 의해 표시화면이 갱신된다.Next, time t4 to time t6 is a period for rewriting image data, and the reset operation and the recording operation are performed as in the period from the time t1 to the time t3. As a result, the display screen is updated.
결국, 주사선 구동회로(130)가 각 주사선(101)을 순차적으로 선택하는 것에 의해 픽셀전극(104)이 선택되고, 이렇게 선택된 픽셀전극(104)을 대상으로 상기 데이터선 구동회로(140)가 상기와 같은 과정을 통해 정극성의 데이터 또는 부극성의 데이터를 출력하는 동작을 반복적으로 수행하게 된다. 이와 같은 과정을 통해 각 픽셀에 공급된 정극성의 데이터와 부극성의 데이터의 합계 값에 의해 해당 픽셀이 표시하게 될 계조가 결정되며, 이와 같이 동작하는 픽셀들에 의해 전체 화상이 결정된다. As a result, the
그러나, 이와 같은 종래의 전기영동 표시장치 및 그 밖의 전기영동 표시장치에 있어서는 픽셀전극에 데이터를 전달하기 위한 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)를 사용하는데, 이와 같은 경우 후속 패너닝 공정이 어려운 문제점이 있었다. 즉, 전기영동 표시장치의 스위칭 소자로 사용되는 TFT는 TFD(MIM diode)와 비교해 볼 때 제조공정이 복잡하여 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.However, such a conventional electrophoretic display device and other electrophoretic display devices use a thin film transistor (TFT) as a switching element for transferring data to the pixel electrode, in which case the subsequent panning process There was this difficult issue. That is, the TFT used as the switching element of the electrophoretic display device has a problem in that the manufacturing process is complicated and expensive compared with the TFD (MIM diode).
따라서, 본 발명의 목적은 전기영동 표시장치에서 픽셀전극에 데이터를 전달하는 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터를 사용하는 대신에, 금속-절연층-금속의 구조를 가지는 티에프디(TFD: Thin Film Diode)를 사용하여 전기영동 표시를 행하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to use a thin film diode (TFD) having a metal-insulating layer-metal structure instead of using a thin film transistor as a switching element for transferring data to a pixel electrode in an electrophoretic display. To perform electrophoretic display.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 입력화상신호를 보정처리하여 화상데이터를 출력함과 아울러, 그 화상데이터에 대한 리세트 데이터를 출력하는 화상신호 처리회로와; 상기 화상신호 처리회로에서 출력하는 화상데이터에 대응하여, 주사선 구동회로나 데이터선 구동회로를 제어하기 위한 각종 타이밍신호를 생성하는 타이밍 발생기와; 전기영동 표시패널 상의 표시영역에 매트릭스 형태로 배열된 픽셀의 전기영동물질에 주사선신호를 공급하는 주사선 구동회로와; 상기 전기영동물질에 데이터선신호를 공급하는 데이터선 구동회로와; 상기 타이밍 발생기의 제어를 받아 상기 전기영동물질에 하이전압, 로우전압, 제로전압 인가구간의 공통전압을 선택적으로 출력하는 공통전압 공급부와; 스위칭 소자인 티에프디와 상기 전기영동물질을 단위 구성요소로 하여 매트릭스 형태의 픽셀 구조를 이루고, 상기 주사 선신호 및 데이터선신호에 의해 선택된 픽셀의 전기영동물질에 상기 화상데이터에 상응되는 상기의 공통전압이 전달되어 해당 픽셀이 표시하게 될 계조가 결정되도록 하는 전기영동표시패널의 표시영역을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object comprises: an image signal processing circuit for correcting an input image signal to output image data, and outputting reset data for the image data; A timing generator for generating various timing signals for controlling a scan line driver circuit or a data line driver circuit in response to the image data output from the image signal processing circuit; A scan line driver circuit for supplying a scan line signal to an electrophoretic material of pixels arranged in a matrix in a display area on an electrophoretic display panel; A data line driver circuit for supplying a data line signal to the electrophoretic material; A common voltage supply unit selectively outputting a common voltage between a high voltage, a low voltage, and a zero voltage applying section to the electrophoretic material under the control of the timing generator; The pixel structure in the form of a matrix is formed by using TD, which is a switching element, and the electrophoretic material as a unit component, and the common corresponding to the image data is applied to the electrophoretic material of the pixel selected by the scan line signal and the data line signal. And a display area of the electrophoretic display panel to determine the gray level at which the pixel is displayed by transferring the voltage.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명은, 주사선 구동회로를 통해 출력하는 주사선신호와 데이터선 구동회로를 통해 출력하는 데이터선신호를 이용하여 표시영역상의 목적한 픽셀을 선택하는 과정과; 상기 선택된 픽셀의 전기영동물질에 대하여 하이전압, 로우전압, 제로전압 인가구간의 공통전압을 선택적으로 출력하는 과정과; 스위칭 소자인 티에프디와 상기 전기영동물질을 단위 구성요소로 하여 매트릭스 형태의 픽셀 구조를 이루고, 상기 선택된 픽셀의 전기영동물질에 상기 화상데이터에 상응되는 상기의 공통전압이 전달되어 해당 픽셀이 표시하게 될 계조가 결정되도록 하는 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. Another object of the present invention is to select a target pixel on the display area by using a scan line signal output through a scan line driver circuit and a data line signal output through a data line driver circuit; Selectively outputting a common voltage between a high voltage, a low voltage, and a zero voltage application period with respect to the electrophoretic material of the selected pixel; A pixel structure in a matrix form is formed by using TD, which is a switching element, and the electrophoretic material as unit components, and the common voltage corresponding to the image data is transferred to the electrophoretic material of the selected pixel so that the corresponding pixel is displayed. It is characterized in that it comprises a process that allows the gradation to be determined.
본 발명은 주사선 구동회로를 통해 출력하는 데이터선 신호와 데이터선 구동회로를 통해 출력하는 데이터선 신호를 이용하여, 티에프디와 전기영동물질을 기본 단위로 하여 매트릭스 형태로 배열된 각 픽셀 중에서 목적한 픽셀을 선택하고, 그 선택된 픽셀의 전기영동물질에 대하여 정극성의 공통전압 또는 부극성의 공통전압 또는 제로 레벨의 공통전압을 공급하는 것에 의해 해당 픽셀이 표시하게 될 계조가 결정되도록 함으로써, 공정 단가가 저감되고 EP 필름의 추가 공정없이 그대로 사용할 수 있는 이점이 있다. The present invention uses the data line signal output through the scan line driver circuit and the data line signal output through the data line driver circuit, and among the pixels arranged in a matrix form on the basis of TDF and electrophoretic material, By selecting a pixel and supplying a positive common voltage, a negative common voltage, or a zero level common voltage to the electrophoretic material of the selected pixel, the gray level to be displayed by the pixel is determined, thereby reducing the process cost. There is an advantage that it can be reduced and used as is without further processing of the EP film.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6은 본 발명에 의한 전기영동 표시장치의 화소 구동 장치의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 입력화상신호(VID)에 대하여 전기영동 표시패널(607)의 전기적인 특성에 대응하는 보정처리를 실시하여 화상데이터(D)를 생성해서 출력함과 아울러, 이 화상데이터(D)를 출력하기 전에 리세트 데이터(Drest)를 소정 기간 출력하는 화상신호 처리회로(601)와; 상기 화상데이터(D)가 상기 화상신호 처리회로(601)로부터 출력될 때, 주사선 구동회로(603)나 데이터선 구동회로(604)를 제어하기 위한 각종 타이밍신호를 생성하는 타이밍 발생기(602)와; 전기영동 표시패널(607) 상의 표시영역(606)에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 전기영동물질(606C)에 주사선신호(Y1,Y2,…Ym)를 공급하는 주사선 구동회로(603)와; 상기 다수의 전기영동물질(606C)에 데이터선신호(X1,X2…,Xn)를 공급하는 데이터선 구동회로(604)와; 상기 타이밍 발생기(602)의 제어를 받아 상기 다수의 전기영동물질(606C)에 하이전압 인가구간, 로우전압 인가구간, 제로전압 인가구간의 공통전압을 선택적으로 출력하는 공통전압 공급부(605)와; 스위칭 소자인 티에프디와 상기 전기영동물질(606C)을 단위 구성요소로 하여 매트릭스 형태의 픽셀 구조를 이루고, 상기 주사선신호(Y1,Y2,…Ym) 및 데이터선신호(X1,X2…,Xn)에 의해 선택된 픽셀의 전기영동물질(606C)에 상기 화상데이터에 상응되는 상기의 공통전압이 전달되도록 하여 해당 픽셀이 표시하게 될 계조가 결정되도록 하는 전기영동표시패널(607)의 표시영역(606)으로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 실시예에 대한 작 용을 상세히 설명하면 다음과 같다.FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of a pixel driving apparatus of an electrophoretic display according to the present invention. As shown therein, the electrical characteristics of the
전기영동 표시패널(607) 상의 표시영역(606)에 매트릭스 형태로 배열된 전기영동물질(606C)을 구동하기 위하여, 주사선 구동회로(603)를 통해 주사선신호(Y1,Y2,…Ym)를 출력하고, 데이터선 구동회로(604)를 통해 데이터선 신호(X1,X2,…,Xn)를 출력하는 기본원리는 통상의 전기영동 표시장치에서와 유사하다.In order to drive the
즉, 화상신호 처리회로(601)는 입력화상신호(VID)에 대하여 상기 전기영동 표시패널(607)의 전기적인 특성에 대응하는 보정처리를 실시하여 화상데이터(D)를 생성해서 출력함과 아울러, 이 화상데이터(D)를 출력하기 전에 리세트 데이터(Drest)를 소정 기간 출력한다. 상기 리세트 데이터(Drest)는 분산계 중을 영동하고 있는 전기영동입자를 픽셀전극 측으로 끌어당기고, 그 공간적인 상태를 초기화하기 위해 사용된다.That is, the image
타이밍 발생기(602)는 상기 화상데이터(D)가 상기 화상신호 처리회로(601)로부터 출력될 때 주사선 구동회로(603)나 데이터선 구동회로(604)를 제어하기 위한 각종 타이밍신호를 생성한다.The
주사선 구동회로(603)는 시프트 레지스터를 구비하여 상기 타이밍 발생기(602)로부터의 클럭신호(YCK)나 이의 반전된 클럭신호(YCKB)를 근거로 하고, 수직 주사 기간의 개시로 액티브 상태로 되는 전송개시펄스(DY)를 순차적으로 시프트시켜 주사선신호(Y1,Y2,…Ym)를 생성한다. The scanning
데이터선 구동회로(604)는 상기 화상신호 처리회로(601)로부터 화상데이터(D) 및 리세트 데이터(Drest)를 공급받고, 상기 타이밍 발생기(602)로부터 X 클럭신 호(XCK) 및 반전된 X 클럭신호(XCKB), X 전송 개시펄스(DX) 등을 공급받아 데이터선신호(X1,X2…,Xn)를 생성하여 이들을 각 데이터선(606A)에 출력한다.The data line driving
그런데, 본 발명에서는 주사선 구동회로(603)를 통해 출력하는 데이터선 신호(X1,X2…,Xn)와, 데이터선 구동회로(604)를 통해 출력하는 데이터선 신호(X1,X2…,Xn)를 이용하여, 티에프디(TFD)와 전기영동물질(606C)을 기본 단위로 하여 매트릭스 형태로 배열된 각 픽셀 중에서 목적한 픽셀을 선택한다. 그리고, 상기 선택된 픽셀의 전기영동물질(606C)에 대하여 상기 화상데이터(D)에 상응되게 상기 정극성의 공통전압 또는 부극성의 공통전압 또는 제로 레벨의 공통전압을 공급하는 것에 의해 해당 픽셀이 표시하게 될 계조가 결정되도록 하였는데, 이에 대하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.By the way, in the present invention, the data line signals X1, X2 ..., Xn output through the scan
도 7은 본 발명에 의한 전기영동장치에서의 화소 구동 타이밍을 나타낸 것이다. 공통전압 공급부(605)로부터 공통전극에 공급되는 공통전압(Vc)의 구간은 전압의 레벨에 따라 하이전압(Vc_H) 인가구간, 로우전압(Vc_L) 인가구간, 제로전압(0V) 인가구간으로 분류된다. Figure 7 shows the pixel driving timing in the electrophoretic apparatus according to the present invention. The section of the common voltage Vc supplied from the common
상기 각 구간에서 주사선신호(Y)와 데이터선신호(X)의 조합에 따라 주사선 및 데이터선신호가 모두 인가되는 구간(①), 데이터선신호만 인가되는 구간(②), 주사선신호만 인가되는 구간(③)이 발생될 수 있다.In each of the sections according to the combination of the scan line signal (Y) and the data line signal (X), the section (①) to which both the scan line and the data line signal is applied, the section (②) to which only the data line signal is applied, and only the scan line signal is applied. A
데이터선 및 주사선 신호(X,Y)가 모두 인가되는 픽셀의 경우(①), 그 주사선 및 데이터선신호(X,Y)에 의하여 해당 티에프디(TFD)가 턴온되므로 해당 픽셀을 도 8a와 같은 등가회로로 표현할 수 있다.In the case of a pixel to which both the data line and the scan line signals X and Y are applied (1), the TFT T is turned on by the scan line and the data line signals X and Y, so that the corresponding pixel is shown in FIG. 8A. It can be expressed as an equivalent circuit.
이 경우, 해당 픽셀에서 주사선(606B)과 데이터선(606A) 간의 전위차 "Vd_H - Vd_L"에 의해 두 개의 티에프디(TFD)가 모두 턴온되므로, 해당 전기영동물질(606C)의 양단에는 그 두 개의 티에프디(TFD)의 공통노드(Nc)의 전압과 공통전압 공급부(605)에서 공급되는 공통전압(Vc) 간의 전위차에 해당하는 전압이 공급된다.In this case, since both TDFDs are turned on by the potential difference "Vd_H-Vd_L" between the
이때, 상기 전기영동물질(606C)의 양단에 공급되는 전압 VEP = (Vd_H + Vd_L)/2 - Vc로 표현된다. 예를 들어, Vd_H = 15V, Vd_L = -15V, Vc = 15V 라면, 전기영동물질(606C)의 양단에 공급되는 전압 VEP = (15 - 15)/2 - 15[V] = -15[V]가 된다. 단, (Vd_H - Vd_L) > 2 ×Vth_TFD.At this time, the voltage VEP = (Vd_H + Vd_L) / 2-Vc supplied to both ends of the
상기 티에프티(TFD)는 금속-절연층-금속의 MIM(MIM:Metal Insulator Metal) 구조를 가지는 것이 바람직하다. The TFT TFD preferably has a metal insulator metal (MIM) structure of a metal, an insulating layer, and a metal.
주사선신호(Y)는 인가되지 않고 데이터선신호(X)만 인가되는 픽셀의 경우(②), 해당 픽셀에서의 주사선(606B)과 데이터선(606A) 간의 전위차가 Vd_L로서 이는 해당 픽셀에서의 두 티에프디(TFD)의 문턱전압의 합보다 작다. 따라서, 두 개의 티에프디(TFD)의 공통노드(Nc)가 플로팅되어 해당 픽셀을 도 8b와 같은 등가회로로 표현할 수 있다.In the case of a pixel to which the scan line signal Y is not applied and only the data line signal X is applied (②), the potential difference between the
이 경우, 공통전압 공급부(605)에서 공급되는 공통전압(Vc)의 레벨에 관계없이 그 공통전압(Vc)이 해당 전기영동물질(606C)에 공급되지 않는다. 이로 인하여 상기 전기영동물질(606C)에는 공통전압(Vc)에 의한 전위차가 형성되지 않는다. 단, |Vd_L| < 2 ×|Vth_TFD|.In this case, the common voltage Vc is not supplied to the
데이터선신호(X)는 인가되지만 주사선신호(Y)가 인가되지 않는 픽셀의 경우(③ ), 해당 픽셀에서의 주사선(606B)과 데이터선(606A) 간의 전위차가 Vd_H로서 이는 해당 픽셀에서의 두 티에프디(TFD)의 문턱전압의 합보다 작다. 따라서, 두 개의 티에프디(TFD)의 공통노드(Nc)가 플로팅되어 해당 픽셀을 도 8c와 같은 등가회로로 표현할 수 있다.In the case of a pixel to which the data line signal X is applied but the scan line signal Y is not applied (③), the potential difference between the
이 경우에도, 공통전압 공급부(605)에서 공급되는 공통전압(Vc)의 레벨에 관계없이 그 공통전압(Vc)이 해당 전기영동물질(606C)에 공급되지 않는다. 이로 인하여 상기 전기영동물질(606C)에는 공통전압(Vc)에 의한 전위차가 형성되지 않는다. 단, |Vd_H| < 2 ×|Vth_TFD|. Even in this case, the common voltage Vc is not supplied to the
결국, 상기 세가지의 구간(①,②,③) 중에서 ②,③ 구간의 경우에는 해당 픽셀에서의 두 개의 티에프디(TFD)의 공통노드(Nc)가 플로팅되어 해당 전기영동물질(606C)에 아무런 영향을 주지 못한다. 하지만, ① 구간의 경우 해당 픽셀에서의 두 개의 티에프디(TFD)가 모두 턴온되므로, 해당 전기영동물질(606C)의 양단에는 그 두 개의 티에프디(TFD)의 공통노드(Nc)의 전압과 공통전압 공급부(605)에서 공급되는 공통전압(Vc) 간의 전위차에 해당하는 전압이 공급되고, 이에 의해 해당 픽셀이 표시하게 될 계조가 결정된다.As a result, in the case of
그러므로, 목적한 픽셀에 대해서는 상기 ① 구간에서와 같이 데이터선신호(X)와 주사선신호(Y)를 모두 인가하여 그 픽셀을 선택하고, 여기에 상기 공통전압 공급부(605)를 통해 하이전압(Vc_H) 또는 로우전압(Vc_L) 또는 제로전압(0V)을 선택적으로 공급하게 된다. Therefore, for the target pixel, the pixel is selected by applying both the data line signal X and the scan line signal Y as in the
이와 같은 방식으로 공통전압을 공급하는 이유는 전기영동장치의 구동방법이 기 본적으로 PWM(PWM: Pulse Width Modulation) 방식을 적용하기 때문이다. 상기 하이전압(Vc_H)은 상기 전기영동물질(606C)의 구동전압이고, 로우전압(Vc_L)은 상기 하이전압(Vc_H)의 역전압으로서 초기 리세트 구동이나 역상신호 인가시 사용되는 전압이고, 제로전압(0V)은 전기영동물질(606C)의 양단에 0V를 공급하여 기생 캐패시턴스(C)의 영향을 제거하기 위해 사용되는 기준전압이다.The reason for supplying the common voltage in this manner is that the driving method of the electrophoretic device basically uses a PWM (PWM) method. The high voltage Vc_H is a driving voltage of the
전기영동 디스플레이의 구동순서는 "이전 화상프레임의 역상데이터 입력"→"화면 리세트(B&W)"→"본 프레임의 화상입력"→"기준전위 입력"으로 진행되므로, 이를 본 발명에 적용하면 도 9와 같이 된다.The driving sequence of the electrophoretic display proceeds from "inverted phase data input of the previous image frame" → "screen reset (B & W)" → "image input of this frame" → "reference potential input". It becomes like 9.
즉, 도 9에서 T1 구간은 이전 화상프레임의 역상데이터를 입력하는 구간이고, T2,T3 구간은 블랙 및 화이트(Black & White)를 입력하는 화면 리세트 구간으로서 반복 입력이 가능하다. T4 구간은 본 프레임의 화상 데이터를 입력하는 구간이고, T5 구간은 제로전압(0V) 인가구간이다. That is, in FIG. 9, the T1 section is a section for inputting reversed phase data of the previous image frame, and the T2 and T3 sections can be repeatedly input as a screen reset section for inputting black and white. The T4 section is a section for inputting image data of this frame, and the T5 section is a zero voltage (0V) application section.
도 10은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 도 7에서와 반대로 상기 주사선신호(Y)를 부극성의 신호로 하고, 데이터선신호(X)를 정극성의 신호로 한 것이다. FIG. 10 shows another embodiment of the present invention, in which the scan line signal Y is a negative signal and the data line signal X is a positive signal as in FIG.
도 11은 본 발명에 적용된 티에프디(TFD)의 구조를 예시적으로 나타낸 것으로, 2∼3 마스크 스텝으로 간단히 제작되며, 요구되는 레이어의 수도 TFT에 비하여 작다. Fig. 11 shows the structure of TFTD applied to the present invention by way of example, and is simply manufactured in two to three mask steps, and the number of layers required is smaller than that of the TFT.
도 12는 본 발명에 적용된 티에프디(TFD)의 전달특성을 나타낸 그래프이다. 이 티에프디(TFD)는 아날로그 데이터를 전달하고 유지(hold)하기 위한 스위치로서 통 상의 LCD에 적용하는 경우 고계조 표현에 문제가 있으나, 전기영동 디스플레이에 적용하는 경우 LCD에서와 달리 디지털 데이터 입력 방식(PWD)이므로 고계조표현에 별다른 문제가 발생되지 않는다. 12 is a graph showing the transfer characteristics of the TFT D applied to the present invention. This TFT is a switch for transmitting and holding analog data, and when applied to a conventional LCD, there is a problem in expressing a high gradation, but when applied to an electrophoretic display, unlike a LCD, a digital data input method is used. (PWD), so there is no problem in high gradation expression.
특히, 본 발명을 적용하여 전기영동 디스플레이를 구현하는 경우, 제작비가 저렴하다는 큰 장점이 있어 휴대용 디스플레이 장치에 적용하는데 유리하다. In particular, in the case of implementing the electrophoretic display by applying the present invention, there is a big advantage that the manufacturing cost is low, it is advantageous to apply to a portable display device.
도 1은 종래의 전기영동 표시패널의 기계적인 구성을 나타낸 분해사시도.1 is an exploded perspective view showing the mechanical configuration of a conventional electrophoretic display panel.
이고, ego,
도 2는 종래의 전기영동 표시패널의 부분 단면도.2 is a partial cross-sectional view of a conventional electrophoretic display panel.
도 3은 종래의 전기영동 표시장치의 블록도.3 is a block diagram of a conventional electrophoretic display.
도 4의 (a),(b)는 분할셀에서 전기영동입자의 이동 원리를 나타낸 설명도.Figure 4 (a), (b) is an explanatory diagram showing the principle of movement of electrophoretic particles in the divided cell.
도 5는 화상신호 처리회로에서의 출력 데이터를 나타낸 타이밍도.5 is a timing diagram showing output data in an image signal processing circuit;
도 6은 본 발명에 의한 전기영동 표시장치의 화소 구동 장치의 블록도.6 is a block diagram of a pixel driving device of an electrophoretic display device according to the present invention;
도 7은 본 발명에 의한 전기영동장치에서의 화소 구동 타이밍도.7 is a pixel driving timing diagram in an electrophoretic apparatus according to the present invention.
도 8a 내지 8c는 본 발명에서 구동모드에 따른 픽셀의 등가회로도.8A to 8C are equivalent circuit diagrams of pixels according to a driving mode in the present invention.
도 9는 본 발명에 의한 전기영동 디스플레이의 구동순서를 나타낸 타이밍도.9 is a timing diagram showing a driving sequence of an electrophoretic display according to the present invention;
도 10은 본 발명에서 주사선신호 및 데이터선신호의 다른 실시예를 보인 파형도.10 is a waveform diagram showing another embodiment of a scan line signal and a data line signal in the present invention;
도 11은 본 발명에 적용된 티에프디(TFD)의 구조도. Figure 11 is a structural diagram of the TFT (TFD) applied to the present invention.
도 12는 본 발명에 적용된 티에프디(TFD)의 전달특성을 나타낸 그래프.12 is a graph showing the transfer characteristics of the TFT (TFD) applied to the present invention.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*** *** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
601 : 화상신호 처리회로 602 : 타이밍 발생기601: image signal processing circuit 602: timing generator
603 : 주사선 구동회로 604 : 데이터선 구동회로603: scan line driver circuit 604: data line driver circuit
605 : 공통전압 공급부 606 : 표시영역605: common voltage supply unit 606: display area
606A : 데이터선 606B : 주사선606A:
606C : 전기영동물질 607 : 전기영동 표시패널 606C: Electrophoretic material 607: Electrophoretic display panel
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