KR20100121549A - 전기-광학 디스플레이들을 구동시키기 위한 방법 - Google Patents

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이 잉크 코포레이션
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Abstract

복수의 픽셀들을 갖는 쌍안정 전기-광학 디스플레이를 제어할 시에 사용을 위한 데이터 구조는, 디스플레이의 각각의 픽셀에 대해, 픽셀의 초기 및 원하는 최종 상태를 나타내는 데이터, 및 적용될 구동 방식을 나타내는 구동 방식 인덱스 넘버를 저장하는 픽셀 데이터 저장 영역 (106', 108'); 및 픽셀 데이터 저장 영역 (106', 108') 에 저장된 구동 방식 인덱스 넘버들에 의해 표시된 적어도 모든 구동 방식들을 나타내는 데이터를 저장하는 구동 방식 저장 영역 (HO') 을 포함한다. 그러한 데이터 구조를 사용하여 쌍안정 전기-광학 디스플레이를 구동시키는 대응하는 방법이 또한 제공된다.

Description

전기-광학 디스플레이들을 구동시키기 위한 방법{METHODS FOR DRIVING ELECTRO-OPTIC DISPLAYS}
본 출원은,
(a) 미국 특허 제 6,504,524호;
(b) 미국 특허 제 6,512,354호;
(c) 미국 특허 제 6,531,997호;
(d) 미국 특허 제 6,995,550호;
(e) 미국 특허 제 7,012,600호 및 제 7,312,794호, 및 관련 특허 공개 공보 제 2006/0139310호 및 제 2006/0139311호;
(f) 미국 특허 제 7,034,783호;
(g) 미국 특허 제 7,119,772호;
(h) 미국 특허 제 7,193,625호;
(i) 미국 특허 제 7,259,744호;
(j) 미국 특허 공개 공보 제 2005/0024353호;
(k) 미국 특허 공개 공보 제 2005/0179642호;
(l) 미국 특허 제 7,492,339호;
(m) 미국 특허 제 7,327,511호;
(n) 미국 특허 공개 공보 제 2005/0152018호;
(o) 미국 특허 공개 공보 제 2005/0280626호;
(p) 미국 특허 공개 공보 제 2006/0038772호;
(q) 미국 특허 제 7,453,445호;
(r) 미국 특허 공개 공보 제 2008/0024482호;
(s) 미국 특허 공개 공보 제 2008/0048969호; 및
(t) 미국 특허 공개 공보 제 2008/0129667호
에 관련된다.
이하, 전술한 특허들 및 출원들은 편의를 위해, "MEDEOD" (MEthods for Driving Electro-Optic Displays) 출원으로 집합적으로 지칭될 수도 있다.
본 발명은 전기-광학 디스플레이, 특히, 쌍안정 (bistable) 전기-광학 디스플레이를 구동시키기 위한 방법 및 그러한 방법들에서의 사용을 위한 장치에 관한 것이다. 더 상세하게, 본 발명은, 복수의 구동 방식들이 전기-광학 디스플레이를 업데이트시키기 위해 동시에 사용될 수 있게 하도록 의도되는 구동 방법들에 관한 것이다. 배타적으로가 아니라 특히, 본 발명은, 전기적으로 대전된 입자들의 하나 이상의 타입들이 유체에 존재하고, 디스플레이의 외관을 변경시키기 위해 전기장의 영향 하에서 그 유체를 통해 이동되는 입자-기반 전기영동 디스플레이에 의한 사용에 의도된다.
전기-광학 디스플레이에 관한 종래 기술의 배경 용어 및 상태는, 판독자가 추가적인 정보를 위해 참조하는 미국 특허 제 7,012,600호에 충분히 설명되어 있다. 따라서, 종래 기술의 용어 및 상태는 아래에서 간단히 요약될 것이다.
재료 또는 디스플레이에 적용되는 바와 같이, "전기-광학" 이라는 용어는, 적어도 하나의 광학 특성에서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 재료를 지칭하기 위해 이미징 분야에서의 종래의 의미로 여기에서 사용되며, 그 재료는 그 재료로의 전기장의 인가에 의해 제 1 디스플레이 상태로부터 제 2 디스플레이 상태로 변경된다. 통상적으로, 광학 특성이 사람의 눈에 지각가능한 컬러이지만, 광 투과율, 반사율, 루미니센스, 또는 머신 판독에 의도된 디스플레이의 경우에서는 가시 범위 외부의 전자기 파장의 반사율에서의 전하의 관점에서 의사-컬러와 같은 또 다른 광학 특성일 수도 있다.
"그레이 상태" 라는 용어는, 픽셀의 상태 중간 2개의 극단의 광학 상태들을 지칭하기 위해 이미징 분야에서의 종래의 의미로 여기에 사용되며, 반드시 이들 2개의 극단의 상태 사이의 블랙-화이트 천이를 암시할 필요는 없다. 예를 들어, 그 극단의 상태들이 화이트 및 딥 블루여서, 중간 "그레이 상태" 가 실제로는 엷은 블루인 전기영동 디스플레이를 후술하기 위해, 수 개의 특허들 및 공개된 출원들이 참조된다. 실제로, 상술된 바와 같이, 2개의 극단의 상태들 사이의 천이는 컬러 변경이 전혀 아닐 수도 있다.
"쌍안정 (bistable)" 및 "쌍안정성" 이라는 용어는 당업계에서의 그들의 통상적인 의미로 여기에서 사용되어, 적어도 하나의 광학 특성에서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태를 갖는 디스플레이 엘리먼트를 포함하며, 유한한 지속기간의 어드레싱 펄스에 의해 임의의 소정의 엘리먼트가 그의 제 1 디스플레이 상태 또는 제 2 디스플레이 상태 중 어느 하나의 상태를 취하도록 구동된 후, 어드레싱 펄스가 종료된 이후에, 그 상태가 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변경시키는데 요구되는 어드레싱 펄스의 최소 지속기간의 적어도 여러 배, 예를 들어, 적어도 4배 동안 지속할 디스플레이를 지칭한다.
"임펄스" 라는 용어는, 시간에 관한 전압의 적분의 종래 의미로 여기에서 사용된다. 그러나, 몇몇 쌍안정 전기-광학 매체는 전하 트랜스듀서로서 기능하며, 그러한 매체에 관해, 임펄스의 대안적인 정의, 즉, (인가된 총 전하와 동일한) 시간에 걸친 전류의 적분이 사용될 수도 있다. 그 매체가 전압-시간 임펄스 트랜스듀서 또는 전하 임펄스 트랜스듀서로서 기능하는지에 의존하여, 임펄스의 적절한 정의가 사용되어야 한다.
아래의 대부분의 설명은, 초기 그레이 레벨로부터 (그 초기 그레이 레벨과 상이하거나 상이하지 않을 수도 있는) 최종 그레이 레벨로의 천이를 통해 전기-광학 디스플레이의 하나 이상의 픽셀들을 구동시키기 위한 방법들에 포커싱될 것이다. "파형" 이라는 용어는, 하나의 특정 초기 그레이 레벨로부터 특정한 최종 그레이 레벨로의 천이를 달성하기 위해 사용되는 시간 커브에 대한 전체 전압을 나타내기 위해 사용될 것이다. 통상적으로, 그러한 파형은 복수의 파형 엘리먼트들을 포함할 것이며, 여기서, 이들 엘리먼트들은 본질적으로 직사각형이고 (즉, 여기서, 소정의 엘리먼트는 시간 주기 동안 일정한 전압의 인가를 포함하고), 그 엘리먼트들은 "펄스" 또는 "구동 펄스" 로 지칭될 수도 있다. "구동 방식" 이라는 용어는, 특정한 디스플레이에 대한 그레이 레벨들 사이의 모든 가능한 천이들을 나타내는데 충분한 파형들의 세트를 나타낸다.
예를 들어, 여러 타입의 전기-광학 디스플레이가 알려져있다.
(a) 회전 이색성 부재 디스플레이 (rotating bichromal member display) (예를 들어, 미국 특허 제 5,808,783호; 제 5,777,782호; 제 5,760,761호; 제 6,054,071호; 제 6,055,091호; 제 6,097,531호; 제 6,128,124호; 제 6,137,467호; 및 제 6,147,791호를 참조);
(b) 일렉트로크로믹 (electrochromic) 디스플레이 (예를 들어, O'Regan, B., 등의 1991년 Nature지 353, 737; Wood, D., Information Display, 18(3), 24 (2002년 3월); Bach, U., 등의 Adv. Mater., 2002, 14(11), 845; 및 미국 특허 제 6,301,038호; 제 6,870,657호; 및 제 6,950,220호를 참조)
(c) 전기-습윤 (electro-wetting) 디스플레이 (Hayes, R.A., 등의 "Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting", Nature, 425, 383-385 (2003년 9월 25일) 및 미국 특허 공개 공보 제 2005/0151709호를 참조)
(d) 복수의 대전된 입자들이 전계의 영향하에서 유체를 관통하여 이동하는 입자-기반 전기영동 디스플레이 (미국 특허 제 5,930,026호; 제5,961,804호; 제6,017,584호; 제 6,067,185호; 제 6,118,426호; 제 6,120,588호; 제 6,120,839호; 제 6,124,851호; 제 6,130,773호; 제 6,130,774호; 미국 특허 공개 공보 제 2002/0060321호; 제 2002/0090980호; 제 2003/0011560호; 제 2003/0102858호; 제 2003/0151702호; 제 2003/0222315호; 제 2004/0014265호; 제 2004/0075634호; 제 2004/0094422호; 제 2004/0105036호; 제 2005/0062714호; 및 제 2005/0270261호; 및 국제 특허 공개 공보 WO 00/38000호; WO 00/36560호; WO 00/67110호; 및 WO 01/07961호; 및 유럽 특허 제 1,099,207 B1; 및 제 1,145,072 B1; 및 상술된 미국 특허 제 7,012,600호에서 설명된 다른 MIT 및 E 잉크 특허 및 출원을 참조)
전기영동 매체의 여러 상이한 변형이 존재한다. 전기영동 매체는 액체 또는 가스 유체를 사용할 수 있으며, 가스 유체에 대하여, 예를 들어, 2001 년 IDW Japan, Paper HCS1-1 의 Kitamura, T., 등의 "Electrical toner movement for electronic paper-like display" 및 2001년 IDW Japan, Paper AMD4-4의 Yamaguchi, Y.,등의 "Toner display using insulative particles charged triboelectrically"; 미국 특허 공개 공보 제 2005/0001810호; 유럽 특허 출원 제 1,462,847호; 제 1,482,354호; 제 1,484,635호; 제 1,500,971호; 제 1,501,194호; 제 1,536,271호; 제 1,542,067호; 제 1,577,702호; 제 1,577,703호; 및 제 1,598,694호; 및 국제 출원 WO 2004/090626호; WO 2004/079442호; 및 WO 2004/001498호를 참조한다. 다수의 작은 캡슐들을 포함하는 그 매체는 캡슐화될 수도 있으며, 그 작은 캡슐들 각각은 액체 서스펜딩 매체에 서스펜드된 전기영동적-이동성 입자들을 포함하는 내부 페이즈 (phase) 를 포함하고, 그 내부 페이즈를 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로, 그 캡슐들은 폴리머 바인더 내에 자체적으로 고정되어 2개의 전극들 사이에 위치된 코히어런트 (coherent) 층을 형성하며, 전술한 MIT 및 E 잉크 특허들 및 출원들을 참조한다. 대안적으로, 캡슐화된 전기영동 매체에서 별개의 마이크로캡슐들을 둘러싼 벽들은, 연속 페이즈에 의해 대체될 수도 있으며, 따라서, 전기영동 매체가 전기영동 유체의 복수의 개별 드롭렛 (droplet) 및 폴리머형 물질의 연속 페이즈를 포함하는 소위 폴리머-분산형 (polymer-dispersed) 전기영동 디스플레이를 생성하며, 예를 들어, 미국 특허 제 6,866,760호를 참조한다. 본 출원의 목적을 위해, 그러한 폴리머-분산형 전기영동 매체는 캡슐화된 전기영동 매체의 하위종으로서 간주된다. 또 다른 변형은, 대전된 입자 및 유체가 통상적으로 폴리머형 막인 캐리어 매체내에 형성되는 복수의 캐비티 (cavity) 내에 유지되는 소위 "마이크로셀 전기영동 디스플레이" 이며, 예를 들어, 미국 특허 제 6,672,921호 및 제 6,788,449호를 참조한다.
통상적으로, 캡슐화된 전기영동 디스플레이는 종래의 전기영동 디바이스들의 클러스터링 (clustering) 및 세틀링 실패 모드 (settling failure mode) 를 겪지 않으며, 광범위하게 다양한 유연하고 강인한 기판 상에 디스플레이를 프린트하거나 코팅하기 위한 능력과 같은 추가적인 이점들을 제공한다 ("프린팅" 이라는 단어의 사용은, 패치 다이 코팅 (patch die coating), 슬롯 또는 분출 코팅 (slot or extrusion coating), 슬라이드 또는 캐스캐이드 코팅, 커튼 코팅과 같은 프리-메터드 (pre-metered) 코팅; 나이프 오버 롤 코팅 (knife over roll coating), 포워드 및 리버스 롤 코팅 (forward and reverse roll coating) 과 같은 롤 코팅; 그라비어 코팅 (gravure coating); 딥 코팅 (dip coating); 스프레이 코팅; 매니스커스 코팅; 스핀 코팅; 브러시 코팅; 에어 나이프 코팅 (air knife coating); 실크 스크린 프린팅 프로세스; 정전기 프린팅 프로세스; 열 프린팅 프로세스; 잉크젯 프린팅 프로세스; 및 다른 유사한 기술들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 모든 형태의 프린팅과 코팅을 포함하는 것으로 의도된다). 따라서, 결과적인 표시장치는 유연할 수 있다. 또한, 디스플레이 매체가 (다양한 방법을 사용하여) 프린트될 수 있기 때문에, 디스플레이 자체는 저가로 생산될 수 있다.
(예를 들어, 많은 전기영동 매체에서, 입자들이 디스플레이를 통산 가시광의 투과를 실질적으로 블록킹하므로) 전기영동 매체가 종종 불투명하고 반사형 모드에서 동작하지만, 많은 전기영동 디스플레이들은, 하나의 디스플레이 상태가 실질적으로 불투명하고 다른 하나가 광-투과성 (light-transmissive) 인 소위 "셔터 모드" 로 동작할 수 있다. 예를 들어, 전술한 미국 특허 제 6,130,774호 및 제 6,172,798호, 및 미국 특허 제 5,872,552호; 제 6,144,361호; 제 6,271,823호; 제 6,225,971호; 및 제 6,184,856호를 참조한다. 전기영동 디스플레이와 유사하지만 전기장 가동에서의 변화에 의존하는 유전영동 (dielectrophoretic) 디스플레이가 유사한 모드로 동작할 수 있으며, 미국 특허 제 4,418,346호를 참조한다.
입자-기반 전기영동 디스플레이들의 쌍안정성 또는 멀티-안정 작동, 및 다른 전기-광학 디스플레이 디스플레잉 유사 작동 (이하 편의를 위해, 그러한 디스플레이들은 "임펄스 구동된 디스플레이" 로서 지칭될 수도 있다) 은, 종래의 액정 ("LC") 디스플레이의 작동과는 대조적인 것으로 마킹된다. 트위스트 네매틱 (twisted nematic) 액정은 쌍- 또는 멀티-안정성이 아니지만, 전압 트랜스듀서로서 기능하여, 픽셀에 이전에 존재하는 그레이 레벨에 관계없이, 그러한 디스플레이의 픽셀로의 소정의 전기장의 인가가 픽셀에서 특정한 그레이 레벨을 생성한다. 또한, LC 디스플레이는 일 방향 (비투과성 또는 "어둠" 으로부터 투과성 또는 "밝음" 으로) 으로만 구동하며, 더 밝은 상태로부터 더 어두운 상태로의 역천이는 전기장을 감소 또는 제거함으로써 달성된다. 최종적으로, LC 디스플레이의 픽셀의 그레이 레벨은 전기장의 극성이 아니라 그의 크기에만 민감하며, 실제로, 기술적인 이유 때문에, 상업적 LC 디스플레이는 일반적으로 빈번한 간격으로 구동 장의 극성을 반전시킨다. 이와 대조적으로, 쌍안정성 전기-광학 디스플레이는, 제 1 근사화에 대해 임펄스 트랜스듀서로서 기능하여, 픽셀의 최종 상태가, 인가된 전기장 및 이러한 전기장이 인가되는 시간뿐만 아니라 전기장의 인가 이전의 픽셀의 상태에 의존한다.
사용된 전기-광학 매체가 쌍안정인지에 관계없이, 고해상도 디스플레이를 획득하기 위해, 디스플레이의 개별 픽셀들은 인접한 픽셀들로부터의 간섭없이 어드레싱가능해야 한다. 이러한 목적을 달성하기 위한 일 방식은, 트랜지스터들 또는 다이오드들과 같은 비-선형 엘리먼트들의 어레이에 각각의 픽셀과 관련된 적어도 하나의 비-선형 엘리먼트를 제공하여, "활성 매트릭스" 디스플레이를 생성하는 것이다. 하나의 픽셀을 어드레싱하는 어드레싱 또는 픽셀 전극은, 관련 비-선형 엘리먼트를 통해 적절한 전압 소스에 접속된다. 통상적으로, 비-선형 엘리먼트가 트랜지스터일 경우, 픽셀 전극은 트랜지스터의 드레인에 접속되며, 이러한 배열이 다음의 설명에서 가정될 것이지만, 그것은 본질적으로 임의의 배열이고 픽셀 전극은 트랜지스터의 소스에 접속될 수 있다. 종래에는, 고해상도 어레이에서, 픽셀들이 행들 및 열들의 2차원 어레이로 배열되어, 임의의 특정한 픽셀이 하나의 특정된 행 및 하나의 특정된 열의 교차에 의해 고유하게 정의된다. 각각의 열에서의 모든 트랜지스터들의 소스들은 단일의 열 전극에 접속되지만, 각각의 행에서의 모든 트랜지스터들의 게이트들은 단일의 행 전극에 접속되며, 또한, 행들에 대한 소스들 및 열들에 대한 게이트들의 배열은 종래의 것이지만 본질적으로 임의적이며, 원한다면, 반전될 수 있다. 행 전극들은, 임의의 소정의 순간에서 하나만의 행이 선택되는 것을 본질적으로 보장하는 행 드라이버에 접속되며, 즉, 선택된 행에서의 모든 트랜지스터들이 도전성이라는 것을 보장하는 것과 같이 선택된 행 전극에 인가되는 전압이 존재한다는 것을 보장하면서, 이들 비-선택된 행들에서의 모든 트랜지스터들이 비-도전성으로 유지된다는 것을 보장하는 것과 같이 모든 다른 행들에 인가되는 전압이 존재한다는 것을 보장한다. 열 전극들은, 그들의 원하는 광학 상태들에 대한 선택된 행의 픽셀들을 구동시키도록 선택된 전압들을 다양한 열 전극들 상에 배치하는 열 드라이버들에 접속된다 (전술한 전압은, 비-선형 어레이로부터의 전기-광학 매체의 반대측 상에 통상적으로 제공되고, 전체 디스플레이에 걸쳐 연장하는 공통의 전면 전극에 대한 것이다). "라인 어드레스 시간" 으로서 알려진 미리-선택된 간격 이후, 선택된 행이 선택해제되고, 다음의 행이 선택되며, 열 드라이버들 상의 전압들은, 디스플레이의 다음 라인이 기입되도록 변경된다. 이러한 프로세스는, 전체 디스플레이가 행 단위 방식으로 기입되도록 반복된다.
먼저, 그러한 임펄스-구동 전기-광학 디스플레이를 어드레싱하기 위한 이상적인 방법은, 각각의 픽셀이 그의 초기 그레이 레벨로부터 그의 최종 그레이 레벨로 직접 천이하도록 이미지의 각각의 기입을 배열하는 소위 "일반적인 그레이스케일 이미지 흐름" 일 것이다. 그러나, 임펄스-구동 디스플레이 상에 이미지들을 기입할 시에 필연적으로 몇몇 에러가 존재한다. 사실상 직면하는 그러한 몇몇 에러는 다음을 포함한다.
(a) 이전 상태의 의존성; 적어도 몇몇 전기-광학 매체에 관해, 픽셀을 새로운 광학 상태로 스위칭하는데 요구되는 임펄스는 전류 및 원하는 광학 상태 뿐만 아니라 픽셀의 이전 광학 상태들에 의존한다.
(b) 드웰 시간 의존성; 적어도 몇몇 전기-광학 매체에 관해, 픽셀을 새로운 광학 상태로 스위칭하는데 요구되는 임펄스는, 픽셀이 그의 다양한 광학 상태들에서 소비하는 시간에 의존한다. 이러한 의존성의 정확한 속성은 잘 이해되지 않지만, 일반적으로, 임펄스가 더 많이 요구됨에 따라, 더 길게 픽셀이 그의 현재 광학 상태에 존재한다.
(c) 온도 의존성; 픽셀을 새로운 광학 상태로 스위칭하는데 요구되는 임펄스는 온도에 매우 의존한다.
(d) 습도 의존성; 전기-광학 매체의 적어도 몇몇 타입들에 관해, 픽셀을 새로운 광학 상태로 스위칭하는데 요구되는 임펄스는 주위의 습도에 의존한다.
(e) 기계적 균일성; 픽셀을 새로운 광학 상태로 스위칭하는데 요구되는 임펄스는 디스플레이에서의 기계적인 변화들, 예를 들어, 전기-광학 매체의 두께 또는 관련 라미네이션 (lamination) 접착제에서의 변화들에 의해 영향을 받을 수도 있다. 다른 타입의 기계적 비-균일성은, 매체의 상이한 제조 배치들, 제조 공차 (manufacturing tolerance), 및 재료 변화들 사이에서의 불가피한 변화들로부터 발생할 수도 있다.
(f) 전압 에러; 픽셀에 적용되는 실제 임펄스는, 드라이버들에 의해 전달되는 전압들에서의 회피불가능한 약간의 에러들 때문에, 이론적으로 그 임펄스로부터 불가피하게 약간 상이할 것이다.
일반적인 그레이스케일 이미지 흐름은 "에러들의 누산" 현상으로부터 영향을 받는다. 예를 들어, 온도 의존성이 각각의 천이시에 포지티브 방향에서 0.2L* 을 초래한다 (여기서, L* 는 일반적인 CIE 정의, 즉, L*＝116(R/R0)1/3－16 를 가지며, 여기서, R은 반사율이고, R0는 표준 반사값이다). 50번의 천이 이후, 이러한 에러는 10L* 로 누산할 것이다. 아마도 좀 더 현실적으로는, 디스플레이의 이론적인 반사율과 실제 반사율 사이의 차이의 관점으로 표현되는 각각의 천이상의 평균 에러가 ±0.2L* 인 것으로 가정한다. 100번의 연속하는 천이 이후, 픽셀들은 2L* 의 그들의 기대된 상태로부터의 평균 편차를 디스플레이할 것이며, 그러한 편차들은 특정한 타입의 이미지들에 대한 평균 옵저버에 명백하다.
에러 현상의 누산은 온도로 인한 에러들 뿐만 아니라 상기 리스트된 모든 타입의 에러들에 적용된다. 전술한 미국 특허 7,012,600호에서 설명된 바와 같이, 그러한 에러들을 보상하는 것이 가능하지만, 단지 제한된 정도의 정확도도 보상된다. 예를 들어, 온도 에러들은 온도 센서 및 룩업 테이블을 사용함으로써 보상될 수 있지만, 온도 센서는 제한된 해상도를 가지며, 전기-광학 매체의 온도와 약간 상이한 온도를 판독할 수도 있다. 유사하게, 이전 상태의 의존성은, 이전 상태들을 저장하고 다-차원 천이 매트릭스를 사용함으로써 보상될 수 있지만, 제어기 메모리는, 레코딩될 수 있는 상태들의 수, 및 저장될 수 있는 천이 매트릭스의 사이즈를 제한하며, 이러한 타입의 보상의 정확도에 제한을 둔다.
따라서, 일반적인 그레이스케일 이미지 흐름은 적용된 임펄스의 매우 정확한 제어를 요구하여, 양호한 결과들을 제공하며, 경험적으로는, 전기-광학 디스플레이의 기술의 현재 상태에서 일반적인 그레이스케일 이미지 흐름이 상업적인 디스플레이에서는 실행불가능하다.
몇몇 환경하에서, 단일 디스플레이가 다수의 구동 방식들을 사용하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 3개 이상의 그레이 레벨들이 가능한 디스플레이는, 가능한 모든 그레이 레벨들 사이에서의 천이를 달성할 수 있는 그레이 스케일 구동 방식 ("GSDS"), 및 2개의 그레이 레벨들 사이에서만의 천이들을 달성하는 모노크롬 구동 방식 ("MDS") 을 사용할 수도 있으며, MDS는 GSDS보다 더 신속한 디스플레이 재기입을 제공한다. 디스플레이의 재기입 동안 변경되는 모든 픽셀들이 MDS에 의해 사용되는 2개의 그레이 레벨들 사이에서만의 천이들을 달성하고 있을 경우, MDS가 사용된다. 예를 들어, 전술한 미국 특허 제 7,119,772호는, 전자책의 형태인 디스플레이, 또는 그레이 스케일 이미지들을 디스플레이할 수 있고, 또한, 사용자가 디스플레이된 이미지들에 관해 텍스트를 입력하도록 허용하는 모노크롬 다이얼로그 박스를 디스플레이할 수 있는 유사한 디바이스를 설명한다. 사용자가 텍스트를 입력하고 있는 경우, 다이얼로그 박스의 신속한 업데이트를 위해 신속한 MDS가 사용되며, 따라서, 입력될 텍스트의 신속한 확인을 사용자에게 제공한다. 한편, 디스플레이 상에 나타난 전체 그레이 스케일 이미지가 변경되고 있을 경우, 더 느린 GSDS가 사용된다.
더 상세하게, 종래의 전기영동 디스플레이는, 그레이스케일 모드에서는 약 1초의 업데이트 시간을 갖고, 모노크롬 모드에서는 500밀리초의 업데이트 시간을 갖는다. 또한, 많은 현재의 디스플레이 제어기들은, 임의의 소정의 시간에 하나의 업데이팅 방식만을 사용할 수 있다. 그 결과, 디스플레이는, 키보드 입력 또는 선택바의 스크롤링과 같은 신속한 사용자 입력에 반응하는데 충분히 응답하지 못한다. 이것은, 인터액티브 (interactive) 애플리케이션을 위한 디스플레이의 적용가능성을 제한한다. 따라서, 디스플레이의 일부가 신속한 구동 방식으로 업데이트되게 하면서 디스플레이의 나머지가 표준 그레이스케일 구동 방식으로 계속 업데이트되는 구동 방식들의 조합을 제공하는 구동 수단 및 대응하는 구동 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태는, 사용자 입력에 대한 신속한 반응을 허용하는 전기-광학 디스플레이들을 구동시키기 위한 데이터 구조들, 방법들 및 장치들에 관한 것이다. 전술한 MEDEOD 애플리케이션들은 전기-광학 디스플레이들을 구동시키기 위한 수 개의 방법들 및 제어기들을 설명한다. 대부분의 이들 방법들 및 제어기들은 2개의 이미지 버퍼들을 갖는 메모리를 이용하며, 그 이미지 버퍼들 중 제 1 이미지 버퍼는 (천이의 시작부 또는 디스플레이의 재기입시에 디스플레이 상에 존재하는) 제 1 또는 초기 이미지를 저장하고, 그 이미지 버퍼들 중 제 2 이미지 버퍼는 최종 이미지를 저장하며, 이들은 재기입 이후 디스플레이 상에 배치하는 것이 바람직하다. 제어기는 초기 및 최종 이미지들을 비교하며, 그들이 상이하면, (대안적으로 업데이트로 지칭되는) 재기입의 종료시에 최종 이미지가 디스플레이 상에 형성되도록 디스플레이의 다양한 픽셀들이 광학 상태에서의 변화들을 경험하게 하는 구동 전압들을 그 픽셀들에 적용한다.
그러나, 대부분의 전술한 방법들 및 제어기들에서, 업데이팅 동작은, 일단 업데이트가 시작되면 업데이트가 완료될 때까지 메모리가 임의의 새로운 이미지 데이터를 수용할 수 없다는 관점에서 "원자적 (atomic)" 이다. 이것은, 업데이트가 달성되는 동안 제어기가 사용자 입력에 응답하지 않으므로, 예를 들어, 키보드 또는 유사한 데이터 입력 디바이스를 통한 사용자 입력을 수용하는 애플리케이션에 대해 그 디스플레이를 사용하는 것이 바람직할 경우, 어려움을 초래한다. 2개의 극단의 광학 상태들 사이의 천이가 수백 밀리초가 걸릴 수도 있는 전기영동 매체에 대해, 이러한 무응답 주기는 약 800 밀리초로부터 약 1800 밀리초까지 변할 수도 있으며, 이러한 주기의 대부분은 전기-광학 재료에 의해 요구되는 업데이트 사이클에 기인할 수 있다. 업데이트 시간을 증가시키는 성능 아티팩트의 몇몇을 제거함으로써, 및 전기-광학 재료의 응답 속도를 증가시킴으로써 무응답 주기의 지속기간이 감소될 수도 있지만, 그러한 기술 단독이 약 500 밀리초 아래로 무응답 주기를 감소시키는 것은 가능하지 않다. 이것은, 사용자가 사용자 입력에 대해 신속한 반응을 기대하는 전자 사전과 같은 인터액티브 애플리케이션에 대해 바람직한 것보다 여전히 더 길다. 따라서, 감소된 무응답 주기를 갖는 이미지 업데이팅 방법 및 제어기에 대한 필요성이 존재한다.
전술한 2005/0280626호는, 무응답 주기의 지속기간을 실질적으로 감소시키기 위해 비동기 이미지 업데이팅의 개념 (Zhou 등에 의한 논문, "Driving an Active Matrix Electrophoretic Display", Proceedings of the SID 2004 참조) 을 사용하는 구동 방식들을 설명한다. 이러한 문서에서 설명된 방법은, 종래 기술의 방법들 및 제어기들과 비교하여, 제어기의 메모리 요건들 및 복잡도에서의 적절한 증가만으로 65퍼센트까지 무응답 주기를 감소시키기 위해 그레이 스케일 이미지 디스플레이에 대해 이미 개발된 구조들을 사용한다.
더 상세하게, 전술한 2005/0280626호는, 복수의 픽셀들을 갖는 전기-광학 디스플레이를 업데이트시키기 위한 2개의 방법들을 설명하며, 그 각각은 적어도 2개의 상이한 그레이 레벨들을 달성할 수 있다. 제 1 방법은,
(a) 디스플레이의 각각의 픽셀의 원하는 최종 상태를 정의하는 데이터를 수신하도록 배열된 최종 데이터 버퍼를 제공하는 단계;
(b) 디스플레이의 각각의 픽셀의 초기 상태를 정의하는 데이터를 저장하도록 배열된 초기 데이터 버퍼를 제공하는 단계;
(c) 디스플레이의 각각의 픽셀의 타겟 상태를 정의하는 데이터를 저장하도록 배열된 타겟 데이터 버퍼를 제공하는 단계;
(d) 초기 및 최종 데이터 버퍼내의 데이터가 상이할 시간, 및 (i) 초기 및 최종 데이터 버퍼들이 특정한 픽셀에 대해 동일한 값을 포함할 경우, 타겟 데이터 버퍼를 이러한 값으로 셋팅하고, (ii) 초기 데이터 버퍼가 특정한 픽셀에 대해 최종 데이터 버퍼보다 더 큰 값을 포함할 경우, 초기 데이터 버퍼의 값 플러스 증분으로 타겟 데이터 버퍼를 셋팅하며, (iii) 초기 데이터 버퍼가 특정한 픽셀에 대해 최종 데이터 버퍼보다 더 작은 값을 포함할 경우, 초기 데이터 버퍼의 값 마이너스 상기 증분으로 타겟 데이터 버퍼를 셋팅함으로써, 그러한 차이가 타겟 데이터 버퍼내의 값들을 업데이트한다고 발견될 시간을 결정하는 단계;
(e) 초기 데이터 버퍼 및 타겟 데이터 버퍼내의 데이터를 각각의 픽셀의 초기 및 최종 상태들로서 각각 사용하여, 디스플레이 상에 이미지를 업데이트하는 단계;
(f) 단계 (e) 이후, 타겟 데이터 버퍼로부터 초기 데이터 버퍼로 데이터를 카피하는 단계; 및
(g) 초기 및 최종 데이터 버퍼가 동일한 데이터를 포함할 때까지 단계들 (d) 내지 (f) 를 반복하는 단계를 포함한다.
제 2 방법은,
(a) 디스플레이의 각각의 픽셀의 원하는 최종 상태를 정의하는 데이터를 수신하도록 배열된 최종 데이터 버퍼를 제공하는 단계;
(b) 디스플레이의 각각의 픽셀의 초기 상태를 정의하는 데이터를 저장하도록 배열된 초기 데이터 버퍼를 제공하는 단계;
(c) 디스플레이의 각각의 픽셀의 타겟 상태를 정의하는 데이터를 저장하도록 배열된 타겟 데이터 버퍼를 제공하는 단계;
(d) 디스플레이의 각각의 픽셀에 대한 극성을 저장하도록 배열된 극성 비트 어레이를 제공하는 단계;
(e) 초기 및 최종 데이터 버퍼들내의 데이터가 상이할 시간, 및 (i) 초기 및 최종 데이터 버퍼들 내의 특정한 픽셀에 대한 값들 및 초기 데이터 버퍼내의 값이 픽셀의 극단의 광학 상태를 나타낼 경우, 반대 극단의 광학 상태로 향하는 천이를 나타내는 값으로 픽셀에 대한 극성 비트를 셋팅하고, (ii) 초기 및 최종 데이터 버퍼들내의 특정한 픽셀들에 대한 값들이 상이할 경우, 극성 비트 어레이에서의 관련 값에 의존하여, 초기 데이터 버퍼의 값 플러스 또는 마이너스 증분으로 타겟 데이터 버퍼를 셋팅함으로써, 극성 비트 어레이 및 타겟 데이터 버퍼 내의 값들을 업데이트한다고 발견될 시간을 결정하는 단계;
(f) 초기 데이터 버퍼 및 타겟 데이터 버퍼내의 데이터를 각각의 픽셀의 초기 및 최종 상태들로서 각각 사용하여 디스플레이 상에 이미지를 업데이트하는 단계;
(g) 단계 (f) 이후, 타겟 데이터 버퍼로부터 초기 데이터 버퍼로 데이터를 카피하는 단계; 및
(h) 초기 및 최종 데이터 버퍼들이 동일한 데이터를 포함할 때까지 단계들 (e) 내지 (g) 를 반복하는 단계를 포함한다.
상술된 어느 종래 기술도 단일 디스플레이 상에서 다수의 구동 방식들을 동시에 사용하는 문제점에 대한 일반적인 솔루션을 제공하지 못한다. 전술한 미국 특허 제 7,119,772호에서, 2개의 구동 방식들 중 단지 하나만이 임의의 일 시간에 적용되며, 모노크롬 또는 유사한 구동 방식은, 그것이 변경될 필요가 있는 픽셀들만을 업데이트하고, 따라서, 단지 텍스트 박스 또는 유사한 선택된 영역내에서만 동작한다는 관점에서, "국부" 구동 방식이다. 선택된 영역 외부의 디스플레이의 일부가 변경될 필요가 있으면, 디스플레이는 더 느린 풀 그레이 스케일 구동 방식으로 다시 스위칭해야 하므로, 비-선택된 영역이 변경되는 선택된 영역의 신속한 업데이트는 가능하지 않다. 유사하게, 전술된 2005/0280626호가 새로운 업데이트가 시작될 수 있기 전에 "레이턴시" 주기를 감소시키는 방식을 제공하지만, 단지 단일의 구동 방식만이 임의의 일 시간에서 사용된다.
복수의 구동 방식이 동시에 사용되도록 허용하는 쌍안정 전기-광학 디스플레이를 구동시키기는 방법에 대한 필요성이 존재한다. 예를 들어, 전술한 미국 특허 제 7,119,772호에서 사용된 텍스트 박스/배경 이미지 예에서, 사용자가 배경에서 디스플레이된 일련의 이미지들을 스크롤하면서 키보드 또는 스타일러스로 텍스트 박스 영역에 노트를 행하는 것이 종종 편리할 수도 있다. 또한, 많은 전기-광학 디스플레이들은, 메뉴 상의 어느 아이템이 선택되었는지를 일련의 라디오 버턴들이 나타내는 소위 "메뉴 바 동작" 을 이용하며, 그러한 동작에서, 그 라디오 버튼 영역이 사용자가 잘못된 선택을 우발적으로 선택하지 않는 라디오 버튼 영역으로 신속히 업데이트되는 것이 중요하다. 또한, 쌍안정 전기-광학 디스플레이를 구동시키는 방법이 상이한 업데이트 주기를 갖는 다수의 구동 방식들을 동시에 사용하는 것을 허용하고 (예를 들어, 통상적으로, 모노크롬 구동 방식은 그레이 스케일 구동 방식보다 더 짧은 업데이트 주기를 갖는다), 다수의 구동 방식들의 각각이 다른 구동 방식들과는 독립적으로 디스플레이의 일부의 재기입을 시작하도록 허용하는 것이 매우 바람직하며, 신속한 모노크롬 구동 방식을 이용한 새로운 업데이트가 배경 영역의 훨씬 더 느린 그레이 스케일 구동 방식 업데이트의 완료 이후에만 개시될 수 있다면, 신속한 모노크롬 구동 방식이 업데이팅 메뉴 바인 유용성은 매우 작아지게 된다. 본 발명은, 이들 요건들을 충족시키는, 데이터 구조, 쌍안정 전기-광학 디스플레이 및 전기-광학 디스플레이를 구동시키는 방법을 제공한다.
따라서, 본 발명은 복수의 픽셀들을 갖는 쌍안정 전기-광학 디스플레이를 제어할 시에 사용을 위한 데이터 구조를 제공하며, 그 데이터 구조는,
디스플레이의 각각의 픽셀에 대해, 픽셀의 초기 상태를 나타내는 데이터, 픽셀의 원하는 최종 상태를 나타내는 데이터, 및 픽셀에 적용될 구동 방식을 나타내는 구동 방식 인덱스 넘버를 저장하도록 배열된 픽셀 데이터 저장 영역; 및
복수의 구동 방식들을 나타내는 데이터를 저장하도록 배열된 구동 방식 저장 영역을 포함하며,
그 구동 방식 저장 영역은, 픽셀 데이터 저장 영역에 저장된 구동 방식 인덱스 넘버들에 의해 표시된 적어도 모든 구동 방식을 저장한다.
이러한 데이터 구조의 선호되는 형태에서, 또한, 구동 방식 저장 영역은, 각각의 구동 방식에 대해, 그 구동 방식으로 달성된 현재의 업데이트의 개시 이후의 주기를 나타내는 타이밍 데이터를 저장한다.
또한, 본 발명은, 제 1 복수의 픽셀들을 갖는 쌍안정 전기-광학 디스플레이를 구동시키는 방법을 제공하며, 그 방법은,
디스플레이의 각각의 픽셀에 대해, 픽셀의 초기 상태를 나타내는 데이터, 픽셀의 원하는 최종 상태를 나타내는 데이터, 및 픽셀에 적용될 구동 방식을 나타내는 구동 방식 인덱스 넘버를 저장하는 단계;
디스플레이의 다양한 픽셀들에 대해 저장된 상이한 구동 방식 인덱스 넘버들과 넘버에서 적어도 동일한 복수의 구동 방식들을 나타내는 데이터를 저장하는 단계; 및
디스플레이의 적어도 제 2 복수의 픽셀들에 대해, 그 디스플레이의 제 2 복수의 픽셀들의 각각에 적용될 임펄스를 나타내는 출력 신호를 생성하는 단계를 포함하며,
그 제 2 복수의 픽셀들의 각각에 대해, 그 출력 신호들은, 픽셀의 초기 및 최종 상태들, 구동 방식 인덱스 넘버 및, 그 구동 방식 인덱스 넘버에 의해 표시된 구동 방식을 나타내는 저장된 데이터에 의존하여 생성된다.
본 발명의 선호되는 형태에서, 저장된 구동 방식들 각각에 대한 저장된 시간값이 또한 존재하며, 또한, 출력 신호들의 생성은 구동 방식 인덱스 넘버에 의해 표시된 구동 방식과 관련된 시간값에 의존한다.
본 발명은, 복수의 픽셀들을 갖고, 본 발명의 데이터 구조를 포함하는 쌍안정 전기-광학 디스플레이, 및 본 발명의 방법을 수행하도록 배열된 그러한 쌍안정 전기-광학 디스플레이로 확장한다.
본 발명의 디스플레이들은, 종래 기술의 전기-광학 디스플레이들이 사용되는 임의의 애플리케이션에서 사용될 수도 있다. 따라서, 예를 들어, 본 발명의 디스플레이는, 전자책 리더, 휴대용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러 전화기, 스마트 카드, 사인, 시계, 선반 라벨 및 플래시 드라이브에서 사용될 수도 있다.
첨부된 도면의 도 1은, 본 발명의데이터 구조의 간략화된 도면이다.
도 2는, 도 1의 데이터 구조를 사용하는 전기-광학 디스플레이의 동작 모드의 갼락화된 도면이다.
상기 표시된 바와 같이, 본 발명은 쌍안정 전기-광학 디스플레이를 동작시키는 데이터 구조 및 방법을 제공한다. 이러한 데이터 구조 및 동작 방법은, 디스플레이에서의 다수의 구동 방법들의 동시 사용을 허용한다. 본 발명의 데이터 구조 및 방법의 선호되는 형태에서, 다수의 구동 방식들은 상이한 시간들에서 시작할 수 있으며, 따라서, 서로 독립적으로 구동할 수 있다.
본 발명의 선호되는 형태에서 사용되는 다수의 구동 방식들이 상이한 시간들에서 시작할 수 있다는 설명은, 임의의 소정의 구동 방식이 임의의 시간에서 시작할 수 있다는 것을 암시하지는 않으며, 물론, 구동 방식들의 개시는 전기-광학 디스플레이가 구동되는 방식으로 인한 특정한 제한에 영향을 받는다. 전술한 MEDEOD 애플리케이션에서 설명된 바와 같이, 대부분의 고해상도 디스플레이들은 활성 매트릭스 백플레인 (backplane) 을 사용하며, 픽셀 전극들은 행 전극들 및 열 전극들에 의해 정의된 2차원 매트릭스로 배열된다. 일 시간에서의 픽셀 전극들의 일 행은 행 드라이버에 의해 선택되며, 적절한 전압들이 열 전극 상에 배치되어 선택된 행의 전극들 상에 원하는 전압들을 제공한다. 적절한 간격 이후, 이전에 선택된 행이 선택해제되고 다음의 행이 선택되어, 픽셀 전극들의 전체 매트릭스가 행 단위 방식으로 스캐닝된다. 통상적으로, 전체 매트릭스의 스캐닝은 약 20 밀리초가 걸린다.
바람직하지 않은 이미지 아티팩트를 회피하기 위해 그러한 활성 매트릭스 디스플레이에 대한 구동 방식을 선택할 경우, 디스플레이의 스캔의 정수 (일반적으로는 1) 를 각각 나타내는 프레임들로 구동 방식의 각각의 파형을 분리시킴으로써 디스플레이의 스캐닝과 구동 방식을 동기화시키는 것이 필요하며, 임의의 픽셀에 대한 인가된 전압은 임의의 일 프레임내에서 일정하게 유지된다. 그러한 활성 매트릭스 디스플레이에서, 사용된 모든 구동 방식들은 동일한 프레임들을 사용해야 하며, 구동 방식은 새로운 프레임의 시작부, 즉, "프레임 경계" 에서만 시작할 수 있다. 또한, 사용된 모든 파형들은 정수의 프레임들을 점유해야 하고, 소정의 구동 방식 내의 모든 파형들은 동일한 수의 프레임들을 점유해야 하지만, 상이한 구동 방식들은 상이한 수의 프레임들을 점유할 수 있다. 각각의 픽셀이 별개의 컨덕터를 제공받아서 각각의 픽셀 상의 전압이 임의의 방식으로 변경될 수 있는 소위 "다이렉트 구동" 에 그러한 제한이 존재하지 않으며, 프레임들에 대한 필요성이 존재하지 않음을 유의한다. 본 발명의 데이터 구조 및 방법이 활성 매트릭스 디스플레이에서 사용될 경우, 각각의 구동 방식에 대해 저장된 시간값이, 구동 방식의 개시 이후에 경과되는 프레임들의 수를 간단히 나타내는 것이 편리하며, 이러한 수는, 디스플레이의 관련 영역의 재기입이 완료되는 각각의 시간에서 제로로 감소된다.
첨부된 도면의 도 1은 본 발명의 데이터 구조 (일반적으로 도면부호 (100) 로 지정됨) 를 도시한다. 데이터 구조 (100) 는, 픽셀 데이터 저장 영역 (일반적으로 도면부호 (102)) 및 구동 방식 저장 영역 (일반적으로 도면부호 (104)) 을 포함한다. 픽셀 데이터 저장 영역 (102) 은, 초기 상태 저장 영역 (106), 최종 상태 저장 영역 (108), 및 구동 방식 선택기 영역 (110) 으로 분리된다. 3개의 영역들 (106, 108 및 110) 의 각각은 디스플레이의 각각의 픽셀에 대해 하나의 정수를 저장하도록 배열된다. 초기 데이터 저장 영역 (106) 은 각각의 픽셀의 초기 그레이 레벨을 저장하고, 최종 상태 저장 영역 (108) 은 각각의 픽셀의 원하는 최종 그레이 레벨을 저장한다. 각각의 픽셀에 대해, 구동 방식 선택기 영역 (110) 은, 복수의 가능한 구동 방식들 중 어느 것이 관련 픽셀에 대해 사용되는지를 나타내는 정수를 저장한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 구동 방식 선택기 영역 (110) 은, 단일 직사각형 (112) 내의 모든 픽셀들에 대해 값 "1", (라디오 버튼들로서 기능하도록 의도되는) 3개의 작은 직사각형들 (114) 의 각각내의 각각의 픽셀에 대해 값 "2", 및 모든 다른 픽셀들에 대해 값 "3" 을 저장한다.
영역들 (106, 108 및 110) 이 메모리의 개별 영역들을 점유하는 것으로 도 1에 개략적으로 도시되어 있지만, 실제로, 이것은 가장 편리한 배열이 아닐 수도 있다는 것이 컴퓨터 기술의 당업자에게는 명백할 것이다. 예를 들어, 각각의 픽셀에 관한 데이터가 단일의 긴 "워드" 로서 함께 수집되는 것이 더 편리할 수도 있다. 예를 들어, 각각의 픽셀이 영역 (106) 내의 4비트 워드, 영역 (108) 내의 4비트 워드, 및 영역 (110) 내의 4비트 워드와 관련되면, 각각의 비트에 대해 하나씩 일련의 12비트 워드로서 데이터를 저장하는 것이 가장 편리할 수도 있으며, 제 1 의 4비트는 초기 그레이 레벨을 정의하고, 중간의 4비트는 최종 그레이 레벨을 정의하며, 최종 4비트는 구동 방식을 정의한다. 또한, 영역들 (106, 108 및 110) 이 동일한 사이즈일 필요는 없다는 것은 당업자에게는 명백할 것이며, 예를 들어, 디스플레이가 4개의 동시 구동 방식들만을 사용할 수 있는 64 그레이 레벨 (6비트) 디스플레이이면, 영역들 (106 및 108) 은 각각의 픽셀에 대해 6비트를 저장할 것이지만, 영역 (110) 은 각각의 픽셀에 대해 2비트만 저장할 필요가 있을 것이다.
또한, 영역 (110) 이 디스플레이의 각각의 픽셀에 대한 구동 방식 선택기 값을 저장하는 것으로 도 1에 도시되어 있지만, 이것이 엄격히 필요한 것은 아니다. 본 발명은, 영역 (110) 내의 각각의 저장된 값이 인접한 픽셀들의 그룹 (예를 들어, 픽셀들의 2×2 또는 3×3 그룹화) 에 적용될 구동 방식을 결정할 수 있도록 변형될 수 있다. 사실상, 구동 방식의 선택은, 그레이 레벨이 제어되는 픽셀들보다 더 긴 "슈퍼 픽셀" 에 기초하여 행해질 수 있다. 그러나, 이러한 접근법은, 영역 (110) 에 대해 필요한 저장 공간의 양이 통상적으로 주요한 문제가 되지 않으므로 추천되지 않으며, 픽셀 당 사용되는 구동 방식을 제어하기 위한 능력은, 사용한 다양한 영역들이 완전히 임의적인 형상을 갖도록 구동 방식들을 상이하게 한다는 점에서 유용하다. 예를 들어, (즉) 개별 메뉴 아이템들이 라디오 버튼들을 클릭함으로써 선택되는, VGA 해상도 (640×480) 를 갖는 디스플레이가 메뉴 시스템을 디스플레이하는데 사용되고 있을 경우, 픽셀 당 사용되는 구동 방식을 제어하기 위한 능력은, 라디오 버튼들로서 간단한 직사각형 영역들을 사용하는 것 대신에, 하나의 영역이 개인용 컴퓨터 프로그램들에서 통상적으로 사용되는 타입의 라디오 버튼들을 사용하게 하며, 각각의 버튼은 영구적인 환형 (annulus) 을 디스플레이하고, 선택된 버튼은 그 환형내의 솔리드 블랙 원을 디스플레이한다.
영역들 (108 및 110) 내의 데이터는, 각각, 데이터 라인들 (118 및 120) 을 통해 호스트 컴퓨터 (116) 에 의하여 직접 기입된다. 데이터가 영역 (106) 에 기입되는 방식은 더 상세히 후술된다.
도 1에 도시된 구동 방식 저장 영역 (104) 은 일련의 행들을 포함하며, 각각의 행은 (LUT1, LUT2 등으로 표시되는) 룩업 테이블 및 (T1, T2 등으로 표시되는) 타이밍 정수를 포함한다. 타이밍 정수는, 관련 구동 방식의 시작 이후 경과되는 프레임들의 수를 나타낸다. 다양한 룩업 테이블들이 상이한 사이즈들을 가질 수도 있음을 인식할 것이며, 예를 들어, 디스플레이가 16 그레이 레벨 (4비트) 디스플레이이면, 풀 그레이 스케일 룩업 테이블은 256개의 엔트리들 (16개의 초기 상태 × 16개의 최종 상태) 을 요구하지만, 디스플레이의 모노크롬 영역에 대한 룩업 테이블은 단지 4개의 엔트리만을 요구한다.
상기 표시된 바와 같이, 도 1은 매우 간략하며, 도 2는 다소 더 현실적이지만, 여전히, 쌍안정 전기-광학 디스플레이가 사실상 구동되는 방법의 개략도이다. 도 1에서와 같이, 도 2에 도시된 시스템은, 구동 방식 선택기 영역 (110) 에 데이터 라인 (120) 을 통해 구동 방식 선택 데이터를 공급하는 호스트 컴퓨터 (116) 에 의해 제어된다. 그러나, 도 2에 도시된 시스템에서, 호스트 컴퓨터 (116) 는, 디스플레이 상에 디스플레이될 새로운 이미지를 나타내는 이미지 데이터를 데이터 라인 (118) 을 통해 이미지 버퍼 (222) 에 공급한다. 이러한 이미지 버퍼로부터, 이미지 데이터는 데이터 라인 (224) 을 통해 비동기적으로 최종 상태 저장 영역 (108) 에 카피된다.
영역들 (106, 108 및 110) 내에 존재하는 데이터는, 각각, 도면부호 (106', 108', 110' 및 106'', 108'', 110'') 로 표시된 2개의 새도우 데이터 저장 영역들에 데이터가 카피되는 업데이트 버퍼 (226) 에 비동기적으로 카피된다. 적절한 간격에서, 데이터가 저장 영역 (108'') 으로부터 저장 영역 (106) 으로 카피되며, 따라서, 상기에 참조되는 초기 그레이 레벨 데이터를 제공한다.
새도우 데이터 저장 영역들 (106', 108', 110') 은 본 발명의 방법에서 출력 신호들의 계산을 위해 사용된다. 전술한 MEDEOD 애플리케이션에서 설명된 바와 같이, 룩업 테이블은 본질적으로 2차원 매트릭스를 포함하며, 그 매트릭스의 하나의 축은 픽셀의 초기 상태를 나타내고, 다른 축은 픽셀의 원하는 최종 상태를 나타낸다. 룩업 테이블에서의 각각의 엔트리는 초기 상태로부터 최종 상태로의 천이를 달성하는데 필요한 파형을 정의하며, 통상적으로, 일련의 프레임들 동안 픽셀 전극에 적용될 전압들을 나타내는 일련의 정수들을 포함한다. (도 2에 명시적으로 도시되지는 않는) 디스플레이 제어기는, 각각의 연속하는 픽셀에 대해 영역 (110') 으로부터 구동 방식 선택기 넘버를 판독하고, 관련 룩업 테이블을 결정하며, 그 후, 각각, 영역들 (106' 및 108') 로부터 초기 및 최종 상태 데이터를 사용하여 그 선택된 룩업 테이블로부터 관련 엔트리를 판독한다. 또한, 디스플레이 제어기는, 선택된 룩업 테이블 엔트리내의 어느 정수가 현재의 프레임에 관련되는지를 결정하기 위해 그 선택된 룩업 테이블과 관련된 시간 정수와 그의 내부 클록 (미도시) 을 비교하며, 출력 신호 라인 (230) 상에서 관련 정수를 출력한다.
어느 다양하고 상이한 구동 방식들이 적용될지에 대한 다양한 영역들의 선택은, 호스트 컴퓨터 (116) 에 의해 제어된다. 다양한 영역들의 그러한 선택은 오퍼레이터에 의해 미리 결정될 수도 있거나 제어될 수도 있다. 예를 들어, 데이터베이스 프로그램이 텍스트 입력에 대한 다이얼로그 박스를 제공하면, 다이얼로그 박스의 차원 및 배치는 통상적으로 데이터베이스 프로그램에 의해 미리 결정될 것이다. 유사하게, E-북 판독기 메뉴 시스템에서, 라디오 버튼들, 텍스트 등의 위치들이 미리 결정될 것이다. 한편, 디스플레이는 이미지 편집 프로그램에 대한 출력 디바이스로서 사용될 수도 있으며, 통상적으로, 그러한 프로그램들은 사용자가 조작을 위한 임의의 형상의 영역을 선택 ("라소 (lasso)") 하게 한다.
본 발명의 데이터 구조들 및 방법들의 다수의 변형들이 가능하다는 것은 명백할 것이다. 그러한 데이터 구조들 및 방법들은 전술된 MEDEOD 애플리케이션들에서 셋팅되는 구동 방식들의 옵션적인 특성들 중 임의의 특성을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다양한 MEDEOD 애플리케이션들은, 초기 상태 이전의 그레이 레벨, 온도, 습도, 및 전기-광학 매체의 동작 수명과 같은 인자들에 대한 전기-광학 매체의 민감도를 허용하기 위한 다수의 룩업 테이블들의 사용을 설명한다. 또한, 그러한 다수의 룩업 테이블들은 본 발명에서 사용될 수 있다. 수개의 상이한 환경 파라미터들, 및 본 발명에서 사용된 다수의 구동 방식들에 대한 조정을 허용하도록 룩업 테이블들의 다수의 세트를 제공하는 것이 매우 큰 양의 데이터를 저장하는 것에 대한 필요성을 초래할 수도 있음이 인식될 것이다. 제한된 양의 RAM을 갖는 시스템에서, 비-휘발성 저장부 (예를 들어, 하드 디스크 또는 ROM 칩) 에 룩업 테이블들을 저장하고, 임의의 소정의 시간에 ROM에 필요한 특정한 룩업 테이블들만을 이동시키는 것이 바람직할 수도 있다.
전술한 것으로부터, 상이한 이미지 영역들의 중첩하는 부분적인 업데이트 동작을 달성하도록 본 발명이 제공하는 능력 때문에, 본 발명이 이미지 업데이트 동작들을 더 신속하게 함으로써 개선된 사용자 경험을 제공할 수 있음이 관측될 것이다. 또한, 본 발명은, 전기영동 및 다른 전기-광학 디스플레이들이, 마우스 또는 스타일러스 트랙킹, 또는 메뉴 바 동작들과 같은 최종 사용자 인터페이스 동작들을 요구하는 애플리케이션들에서 사용되게 한다.

Claims (16)

  1. 복수의 픽셀들을 갖는 쌍안정 전기-광학 디스플레이의 제어시 사용하는 데이터 구조로서,
    상기 쌍안정 전기-광학 디스플레이의 각각의 픽셀에 대해, 상기 픽셀의 초기 상태를 나타내는 데이터, 상기 픽셀의 원하는 최종 상태를 나타내는 데이터, 및 상기 픽셀에 적용될 구동 방식을 나타내는 구동 방식 인덱스 넘버를 저장하도록 배열된 픽셀 데이터 저장 영역; 및
    복수의 구동 방식들을 나타내는 데이터를 저장하도록 배열되는 구동 방식 저장 영역으로서, 상기 구동 방식 저장 영역은, 상기 픽셀 데이터 저장 영역에 저장된 구동 방식 인덱스 넘버들에 의해 표시되는 적어도 모든 구동 방식들을 저장하는, 상기 구동 방식 저장 영역을 포함하는, 데이터 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 방식 저장 영역은, 또한, 각각의 구동 방식에 대해, 상기 구동 방식으로 행해진 현재의 업데이트의 개시 이후의 주기를 나타내는 타이밍 데이터를 저장하는, 데이터 구조.
  3. 복수의 픽셀들을 갖고 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 데이터 구조를 포함하는 쌍안정 전기-광학 디스플레이.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 쌍안정 전기-광학 디스플레이는 활성 매트릭스 타입이며,
    상기 복수의 픽셀들은 행 전극들 및 열 전극들에 의해 정의되는 2차원 매트릭스에 배열되고, 한번에 픽셀 전극들의 하나의 행이 행 드라이버에 의해 선택되고, 상기 선택된 행 내의 전극들 상에 원하는 전압들을 제공하기 위해 상기 열 전극들 상에 적절한 전압들이 배치되고, 적절한 간격 이후에, 픽셀 전극들의 전체 매트릭스가 프레임 간격 동안 행 단위 방식으로 스캐닝되도록, 이전에 선택된 행이 선택해제되고 다음의 행이 선택되며, 각각의 구동이 프레임의 시작부에서 시작하도록 구동 방식 타이밍 데이터가 배열되는, 쌍안정 전기-광학 디스플레이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    각각의 구동 방식에 대해 저장된 시간값은, 상기 구동 방식의 개시 이후에 경과하는 프레임들의 수를 나타내는, 쌍안정 전기-광학 디스플레이.
  6. 제 1 복수의 픽셀들을 갖는 쌍안정 전기-광학 디스플레이를 구동시키는 방법으로서,
    상기 쌍안정 전기-광학 디스플레이의 각각의 픽셀에 대해, 상기 픽셀의 초기 상태를 나타내는 데이터, 상기 픽셀의 원하는 최종 상태를 나타내는 데이터, 및 상기 픽셀에 적용될 구동 방식을 나타내는 구동 방식 인덱스 넘버를 저장하는 단계;
    상기 쌍안정 전기-광학 디스플레이의 다양한 픽셀들에 대해 저장된 상이한 구동 방식 인덱스 넘버들과 넘버에 있어서 적어도 동일한 복수의 구동 방식들을 나타내는 데이터를 저장하는 단계; 및
    상기 쌍안정 전기-광학 디스플레이의 적어도 제 2 복수의 픽셀들에 대해, 상기 적어도 제 2 복수의 픽셀들의 각각에 적용될 임펄스를 나타내는 출력 신호들을 생성하는 단계로서, 상기 출력 신호들은, 상기 적어도 제 2 복수의 픽셀들에 대해, 상기 픽셀의 초기 상태 및 최종 상태, 상기 구동 방식 인덱스 넘버, 및 상기 구동 방식 인덱스 넘버에 의해 표시되는 구동 방식을 나타내는 저장된 데이터에 의존하여 생성되는, 쌍안정 전기-광학 디스플레이 구동 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    저장된 상기 구동 방식들의 각각에 대한 시간값을 저장하는 단계를 더 포함하며,
    상기 출력 신호들을 생성하는 단계는, 또한, 상기 구동 방식 인덱스 넘버에 의해 표시되는 구동 방식과 관련된 시간값에 의존하는, 쌍안정 전기-광학 디스플레이 구동 방법.
  8. 복수의 픽셀들을 갖고 제 6 항 또는 제 7 항에 기재된 방법을 수행하도록 배열되는 쌍안정 전기-광학 디스플레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 쌍안정 전기-광학 디스플레이는 활성 매트릭스 타입이며,
    상기 복수의 픽셀들은 행 전극들 및 열 전극들에 의해 정의되는 2차원 매트릭스에 배열되고, 한번에 픽셀 전극들의 하나의 행이 행 드라이버에 의해 선택되고, 상기 선택된 행 내의 전극들 상에 원하는 전압들을 제공하기 위해 상기 열 전극들 상에 적절한 전압들이 배치되고, 적절한 간격 이후에, 픽셀 전극들의 전체 매트릭스가 프레임 간격 동안 행 단위 방식으로 스캐닝되도록, 이전에 선택된 행이 선택해제되고 다음의 행이 선택되며, 각각의 구동이 프레임의 시작부에서 시작하도록 구동 방식 타이밍 데이터가 배열되는, 쌍안정 전기-광학 디스플레이.
  10. 제 9 항에 있어서,
    각각의 구동 방식에 대해 저장된 시간값은, 상기 구동 방식의 개시 이후에 경과하는 프레임들의 수를 나타내는, 쌍안정 전기-광학 디스플레이.
  11. 제 3 항 또는 제 8 항에 기재된 디스플레이를 포함하는, 전자북 리더기, 휴대용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러 전화기, 스마트 카드, 사인, 시계, 선반 라벨 또는 플래시 드라이브.
  12. 제 3 항 또는 제 8 항에 있어서,
    전기-광학 재료가 회전 이색성 부재 또는 일렉트로크로믹 (electrochromic) 재료를 포함하는, 쌍안정 전기-광학 디스플레이.
  13. 제 3 항 또는 제 8 항에 있어서,
    전기-광학 재료가, 유체에 배치되고 전기장의 영향하에서 상기 유체를 통해 이동할 수 있는 복수의 전기적으로 대전된 입자들을 포함한 전기영동 재료를 포함하는, 쌍안정 전기-광학 디스플레이.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전기적으로 대전된 입자들 및 상기 유체는 복수의 캡슐들 또는 마이크로셀들 내에서 한정되는, 쌍안정 전기-광학 디스플레이.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 전기적으로 대전된 입자들 및 상기 유체는, 폴리머 재료를 포함하는 연속상에 의해 둘러싸인 복수의 이산 액적들 (droplet) 들로서 존재하는, 쌍안정 전기-광학 디스플레이.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 유체는 가스인, 쌍안정 전기-광학 디스플레이.
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