KR20120075176A - 전기영동 표시장치 및 전기영동 표시장치 구동방법 - Google Patents

전기영동 표시장치 및 전기영동 표시장치 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들에 따르면, 하부 전극 및 인플레인 전극을 구비하는 전기영동 셀에서, 상기 하부 전극 및 상기 인플레인 전극이 같은 데이터 라인에 커플링 되고, 다른 게이트 신호에 응답하여 데이터 전압을 인가받는 전기영동 표시장치 및 그 구동방법이 제공된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 데이터 구동부의 채널 수를 수배 감소시키는 효과가 있다.

Description

전기영동 표시장치 및 전기영동 표시장치 구동방법{Electrophoretic display apparatus and method for controlling the same}
본 발명의 실시예들은 전기영동 표시장치 및 전기영동 표시장치 구동방법에 관한 것이다.
전기영동 표시장치는 전기영동 셀을 이용하여 입력 영상을 표시한다. 전기영동 표시장치는 대전 입자의 전기장 내에서의 이동을 이용하여 디스플레이를 구현하며, 넓은 시야각, 쉬운 가독성 및 저소비전력의 특징을 갖는 차세대 디스플레이이다. 전기영동 표시장치는 e-book, 전자종이 등의 분야에서 널리 이용되고 있으며, 그 이외에도 다양한 분야에서 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
본 발명의 실시예들은, 하부 전극과 인플레인 전극을 구비하는 전기영동 표시장치에서, 데이터 채널의 수를 감소시키기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예의 일 측면에 따르면, 전기영동 셀을 구비한 화소들을 포함하는 화소부; 제1 및 제2 게이트 신호를 생성하여, 상기 화소들에 제1 및 제2 게이트 라인들을 통하여 각각 출력하는 게이트 구동부; 데이터 전압을 생성하여, 상기 화소들에 데이터 라인들을 통하여 출력하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 전기영동 셀은, 상부층; 상기 상부층과 마주보는 하부층; 상기 상부층에 배치된 상부 전극; 및 상기 하부층에 배치된 하부 전극, 및 적어도 하나의 인플레인 전극을 포함하고, 상기 하부 전극 및 상기 적어도 하나의 인플레인 전극은 같은 데이터 라인에 커플링되고, 상기 제1 게이트 신호에 응답하여 상기 적어도 하나의 인플레인 전극에 상기 데이터 전압이 인가되고, 상기 제2 게이트 신호에 응답하여 상기 하부 전극에 상기 데이터 전압이 인가되는, 전기영동 표시장치가 제공된다.
상기 화소들 각각은, 상기 데이터 라인에 연결된 제1 단자, 상기 적어도 하나의 인플레인 전극에 연결된 제2 단자, 및 상기 제1 게이트 라인에 연결된 게이트 단자를 구비하는 제1 트랜지스터; 및 상기 하부 전극에 연결된 제1 단자, 상기 데이터 라인에 연결된 제2 단자, 및 상기 제2 게이트 라인에 연결된 게이트 단자를 구비하는 제2 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 화소들 각각은, 상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 단자와 접지 라인 사이에 연결된 제1 저장 커패시터; 및 상기 제2 트랜지스터의 상기 제1 단자와 상기 접지 라인 사이에 연결된 제2 저장 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 인플레인 전극은 상기 하부 전극의 양측에 각각 배치된 제1 인플레인 전극과 제2 인플레인 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 인플레인 전극은 상기 하부 전극보다 그 면적이 좁다.
상기 제1 게이트 신호 및 상기 제2 게이트 신호는 서로 다른 시간 구간 동안 게이트 온 레벨을 갖고, 상기 데이터 구동부는, 상기 제1 게이트 신호가 상기 게이트 온 레벨을 갖는 동안 상기 적어도 하나의 인플레인 전극에 대응되는 데이터 전압을 출력하고, 상기 제2 게이트 신호가 상기 게이트 온 레벨을 갖는 동안 상기 하부 전극에 대응되는 데이터 전압을 출력할 수 있다.
상기 전기영동 셀은, 상기 상부층과 상기 하부층 사이에 충진된 분산매; 및 상기 분산매 내에서 이동하는 전기영동입자들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화소들은 각각 복수의 서브 화소들로 이루어지고, 각각의 전기영동 셀은 서브 화소에 대응되며, 상기 분산매는 서브 화소의 색상 성분에 해당하는 색을 갖고, 상기 전기영동입자들은 제1 백그라운드 색상을 가지며, 상기 하부층은 제2 백그라운드 색상을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 화소들은 각각 복수의 서브 화소들로 이루어지고, 각각의 전기영동 셀은 서브 화소에 대응되며, 상기 분산매는 제1 백그라운드 색상을 갖고, 상기 전기영동입자들은 서브 화소의 색상 성분에 해당하는 색상을 가지며, 상기 하부층은 제2 백그라운드 색상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 서브 화소의 색상 성분은 레드, 그린, 및 블루 중 어느 하나이고, 상기 제1 백그라운드 색상은 백색과 흑색 중 어느 하나이고, 상기 제2 백그라운드 색상은 백색과 흑색 중 상기 제1 백그라운드 색상과 다른 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 서브 화소의 색상 성분은 레드, 그린, 블루, 및 화이트 중 어느 하나이고, 상기 제1 백그라운드 색상은 백색과 흑색 중 어느 하나이고, 상기 제2 백그라운드 색상은 백색과 흑색 중 상기 제1 백그라운드 색상과 다른 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화소들은 복수의 서브 화소들로 이루어지고, 하나의 화소를 구성하는 상기 서브 화소들 중 적어도 두 개는, 같은 상기 데이터 라인에 연결되고, 서로 다른 상기 제1 게이트 라인 및 서로 다른 상기 제2 게이트 라인에 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 화소들은 복수의 서브 화소들로 이루어지고,
하나의 화소를 구성하는 상기 서브 화소들 중 적어도 두 개는 같은 상기 제1 게이트 라인에 연결되고, 같은 상기 제2 게이트 라인에 연결되며, 서로 다른 상기 데이터 라인에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 다른 측면에 따르면, 전기영동 표시장치를 구동하는 방법에 있어서, 상기 전기영동 표시장치들의 화소들은, 상부층에 배치된 상부 전극, 및 하부층에 배치된 하부 전극, 상기 하부층에 배치된 적어도 하나의 인플레인 전극을 구비하는 전기영동 셀을 포함하고, 상기 적어도 하나의 인플레인 전극과 상기 하부 전극은 같은 데이터 라인에 커플링되고, 상기 화소들은 제1 게이트 신호를 전달하는 제1 게이트 라인, 및 제2 게이트 신호를 전달하는 제2 게이트 라인에 연결되며, 상기 전기영동 표시장치 구동방법은, 상기 제1 게이트 신호가 게이트 온 레벨을 갖는 동안, 상기 적어도 하나의 인플레인 전극에 데이터 전압을 인가하는 단계; 상기 제2 게이트 신호의 상기 게이트 온 레벨을 갖는 동안, 상기 하부 전극에 데이터 전압을 인가하는 단계; 및 상기 하부 전극과 상기 적어도 하나의 인플레인 전극의 전압 레벨을 유지하는 단계를 포함하는, 전기영동 표시장치 구동방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화소들은 복수의 서브 화소들로 이루어지고, 하나의 화소를 구성하는 상기 복수의 서브 화소들 중 적어도 두 개는, 상기 데이터 라인을 공유하고, 서로 다른 상기 제1 게이트 라인에 연결되고, 서로 다른 상기 제2 게이트 라인에 연결되며, 상기 전기영동 표시장치 구동방법은, 상기 데이터 라인을 공유하는 상기 적어도 두 개의 복수의 서브 화소들을 시분할 방식으로 구동할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 화소들은 복수의 서브 화소들로 이루어지고, 하나의 화소를 구성하는 상기 복수의 서브 화소들 중 적어도 두 개는 같은 상기 제1 게이트 라인에 연결되고, 같은 상기 제2 게이트 라인에 연결되며, 서로 다른 데이터 라인에 연결되고, 상기 적어도 하나의 인플레인 전극에 상기 데이터 전압을 인가하는 단계는, 상기 제1 게이트 신호가 상기 게이트 온 레벨을 가질 때, 상기 적어도 두 개의 복수의 서브 화소들의 상기 적어도 하나의 인플레인 전극에 각각 데이터 전압을 인가하고, 상기 하부 전극에 데이터 전압을 인가하는 단계는, 상기 제2 게이트 신호가 상기 게이트 온 레벨을 가질 때, 상기 적어도 두 개의 복수의 서브 화소들의 상기 하부 전극에 각각 데이터 전압을 인가할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 하부 전극과 인플레인 전극을 구비하는 전기영동 표시장치에서, 고가의 데이터 채널의 수를 감소시켜, 전기영동 표시장치의 제조 원가를 현저하게 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치(100)의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 셀(200)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 셀(200)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인플레인 전극(220a 및 220b) 및 하부 전극(222)과, 게이트 라인들(GL1i 및 GL2i) 및 데이터 라인(DLj)의 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치(100)의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 화소들의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 서브 화소들의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 서브 화소들의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 서브 화소들의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 하기의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명에 따른 동작을 이해하기 위한 것이며, 본 기술분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분은 생략될 수 있다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수 형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치(100)의 개략적인 구조를 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치(100)는 타이밍 구동부(110), 게이트 구동부(120), 데이터 구동부(130), 및 화소부(140)를 포함한다. 화소부(140)는 복수의 화소(PX)들을 포함하며, 화소(PX)들은 전기영동 셀(200)을 구비한다.
타이밍 구동부(110)는 입력 영상(Din), 클럭신호(CLK), 수평동기신호(Hsync), 및 수직동기신호(Vsync) 등을 입력받아, 게이트 구동부(120)에 게이트 구동 제어신호(CONT1)를 출력하고, 데이터 구동부(130)에 데이터 신호(DATA) 및 데이터 구동 제어신호(CONT2)를 출력한다.
게이트 구동부(120)는 게이트 구동 제어신호(CONT1), 게이트 온 레벨(Vgon) 전압, 및 게이트 오프 레벨(Vgoff) 전압 등을 입력받아, 제1 게이트 신호 및 제2 게이트 신호를 생성한다. 또한, 게이트 구동부(120)는 제1 게이트 라인들(GL11 내지 GL1n)을 통해 상기 제1 게이트 신호를 각 화소(PX)들로 전달하고, 제2 게이트 라인들(GL21 내지 GL2n)을 통해 상기 제2 게이트 신호를 각 화소(PX)들로 전달한다. 본 발명의 실시예들에 따른 전기영동 셀(200)은 하부층에 하부 전극 및 적어도 하나의 인플레인 전극을 구비하고, 제1 게이트 신호 및 제2 게이트 신호에 따라 데이터 전압을 인가받는다. 전기영동 셀(200)의 구성에 대해서는 아래에서 더욱 자세히 설명한다.
데이터 구동부(130)는 데이터 신호(DATA) 및 데이터 구동 제어신호(CONT2)를 입력받아, 데이터 전압을 생성한다. 또한, 데이터 구동부(130)는 상기 데이터 전압을 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)을 통해 각 화소(PX)들로 전달한다. 본 발명의 실시예들에 따르면 데이터 구동부(130)는 각 화소(PX)의 하부 전극 및 적어도 하나의 인플레인 전극들에 인가하는 데이터 전압들을 생성하여, 상기 데이터 전압들을 제1 게이트 신호 또는 제2 게이트 신호가 게이트 온 레벨(Vgon)을 가질 때, 시분할 방식으로 하부 전극 및 적어도 하나의 인플레인 전극들에 출력한다. 데이터 전압들의 출력 타이밍은 아래에서 더욱 자세히 설명한다.
화소부(140)는 복수의 화소(PX)들을 포함한다. 복수의 화소(PX)들은 n*m 매트릭스 형태로 배열되고, 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)과 제1 및 제2 게이트 라인들(GL11 내지 GL1n 및 GL21 내지 GL2n)이 교차하는 지점 부근에 배치될 수 있다. 각 화소(PX)들은 제1 게이트 라인(GL11 내지 GL1n 중 하나), 상기 제1 게이트 라인(GL11 내지 GL1n 중 하나)에 대응되는 제2 게이트 라인(GL21 내지 GL2n 중 하나), 및 데이터 라인(DL1 내지 DLm 중 하나)에 연결된다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 화소(PX)들은 전기영동 셀(200)을 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 셀(200)의 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 셀(200)은 상부층(210)과 하부층(218) 사이에 형성된다. 상부층(210)은 상부 전극(212)을 구비하고, 하부층(218)은 인플레인 전극(220a 및 220b) 및 하부 전극(222)을 구비한다. 전기영동 셀(200)은 상부층(210)과 하부층(218) 사이가 분산매(214)로 충진 되고, 분산매(216) 내에는 전기영동입자(216)들이 구비된다.
상부층(210)은 투명한 재료로 구성되며, 예를 들면, 투명 유리 또는 플렉시블(flexible)한 투명 필름으로 구성될 수 있다. 상부층(210)은 또한 투명한 상부 전극(212)을 구비한다. 상부 전극(212)은 예를 들면, ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3으로 형성될 수 있다.
하부층(218)은 인플레인 전극(220a 및 220b) 및 하부 전극(222)을 구비한다. 하부 전극(222)은 하부층(218)의 중앙부에 위치하고, 인플레인 전극들(220a 및 220b)에 비하여 넓은 면적을 차지하며, 인플레인 전극들(220a 및 220b)과 갭(GAP)을 가지고 형성될 수 있다. 인플레인 전극들(220a 및 220b)은 각각 하부 전극(222)의 좌측과 우측에 배치될 수 있으며, 하부 전극(222)에 비하여 좁은 면적을 갖도록 형성된다. 하부 전극(222) 및 인플레인 전극들(220a 및 220b)은 서로 전기적으로 절연되도록 형성된다. 하부 전극(222)은 상기 제2 게이트 신호에 응답하여 데이터 전압을 인가받으며, 인플레인 전극들(220a 및 220b)은 상기 제1 게이트 신호에 응답하여 데이터 전압을 인가받는다. 도 2에서는 두 개의 인플레인 전극들(220a 및 220b)이 구비된 실시예를 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 인플레인 전극들(220a 및 220b)의 개수는 다양하게 결정될 수 있다.
분산매(214)는 전기영동입자(216)들을 갖는다. 전기영동입자(216)들은 전기장 내에서 전기영동에 의해 이동하는 성질을 가지며, 소정의 전하로 대전된 유기 또는 무기의 입자이다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 전기영동입자(216)들이 양의 극성으로 대전되어 있다고 가정한다. 그러나 본 발명의 범위는 전기영동입자(216)의 극성에 의하여 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 화소(PX)는 복수의 색상 성분들을 갖는 복수의 서브 화소들로 구성된다. 예를 들면, 각 화소(PX)는 레드 화소(R), 그린 화소(G), 및 블루 화소(B)의 세 개의 서브 화소로 구성될 수 있다. 다른 예로서, 각 화소(PX)는 레드 화소(R), 그린 화소(G), 블루 화소(B), 및 화이트 화소(W)의 네 개의 서브 화소들로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 전기영동 셀(200)들은 복수의 서브 화소들에 대응되는 색상들에 각각 대응될 수 있다.
이처럼 전기영동 셀(200)이 서브 화소들의 색상 성분들 중 하나를 갖는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 분산매(214)는 서브 화소에 해당하는 색상 성분의 색을 갖고, 전기영동입자(216)들은 제1 백그라운드 색상을 가지며, 하부층(218)은 제2 백그라운드 색상을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 인플레인 전극들(220a 및 220b) 및 하부 전극(222)은 투명 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1 백그라운드 색상은 백색과 흑색 중 하나이고, 상기 제2 백그라운드 색상은 백색과 흑색 중 다른 하나일 수 있다. 즉, 상기 제1 백그라운드 색상은 백색이고, 상기 제2 백그라운드 색상은 흑색일 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 백그라운드 색상은 흑색이고, 상기 제2 백그라운드 색상은 백색일 수 있다. 또한, 인플레인 전극들(220a 및 220b) 및 하부 전극(222)이 상기 제2 백그라운드 색상을 갖고, 하부층(218)의 색상은 제한되지 않는 실시예도 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 분산매(214)는 제1 백그라운드 색상을 갖고, 전기영동입자(216)들은 서브 화소에 해당하는 색상 성분의 색을 가지며, 하부층(218)은 제2 백그라운드 색상을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 인플레인 전극들(220a 및 220b) 및 하부 전극(222)은 투명 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1 백그라운드 색상은 백색과 흑색 중 하나이고, 상기 제2 백그라운드 색상은 백색과 흑색 중 다른 하나일 수 있다. 또한, 인플레인 전극들(220a 및 220b) 및 하부 전극(222)이 상기 제2 백그라운드 색상을 갖고, 하부층(218)의 색상은 제한되지 않는 실시예도 가능하다.
본 명세서에서는, 설명의 편의를 위하여, 분산매(214)는 레드, 그린, 블루, 화이트 중 하나의 색상, 즉 서브 화소에 해당하는 색상을 갖고, 전기영동입자(216)들은 백색이고, 하부층(218)은 흑색인 실시예를 중심으로 설명한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 셀(200)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 상부 전극(212)과 하부 전극(222)의 극성에 따라 전기영동입자(216)들을 상하 방향으로 이동시킬 수 있고, 인플레인 전극(220a 및 220b)과 하부 전극(222)의 극성에 따라 전기영동입자(216)들을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 3은 상부 전극(212)에 음의 극성의 전압이 인가되고, 인플레인 전극(220a 및 220b) 및 하부 전극(222)에 양의 극성의 전압이 인가된 경우를 도시한다. 도 3과 같은 경우, 양의 극성을 갖는 전기영동입자(216)들이 상부층(210)으로 이동하여, 관찰자에게 전기영동입자(216)의 색, 즉 백색이 보이게 된다.
도 4는 상부 전극(212)과 하부 전극(222)에 양의 극성의 전압이 인가되고, 인플레인 전극(220a 및 220b)에 음의 극성의 전압이 인가된 경우를 도시한다. 도 4와 같은 경우, 양의 극성을 갖는 전기영동입자(216)들이 인플레인 전극(220a 및 220b)쪽으로 이동하여, 관찰자에게 하부층(218)의 색, 즉 흑색이 보이게 된다.
도 5는 상부 전극(212)에 양의 극성의 전압이 인가되고, 인플레인 전극(220a 및 220b) 및 하부 전극(222)에 음의 극성의 전압이 인가된 경우를 도시한다. 도 5와 같은 경우, 양의 극성을 갖는 전기영동입자(216)들이 인플레인 전극(220a 및 220b) 및 하부 전극(222)쪽으로 이동하여, 관찰자에게 분산매(214)의 색이 보이게 된다. 즉, 분산매(214)가 레드로 착색된 경우, 관찰자에게 레드가 보이고, 분산매(214)가 그린으로 착색된 경우, 관찰자에게 그린이 보이고, 분산매(214)가 블루로 착색된 경우, 관찰자에게 블루가 보이며, 분산매(214)가 화이트로 착색된 경우, 관찰자에게 화이트가 보인다.
본 발명의 실시예들에 따른 전기영동 표시장치(100)는 각 서브 화소들에서 표시되는 색상을 도 3 내지 도 5를 이용하여 설명한 바와 같이 조절하여, 입력 영상을 표시할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인플레인 전극(220a 및 220b) 및 하부 전극(222)과, 게이트 라인들(GL1i 및 GL2i) 및 데이터 라인(DLj)의 연결 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인플레인 전극(220a 및 220b)은 제1 게이트 라인(GL1i)에 대응되고, 하부 전극(222)은 제2 게이트 라인(GL2i)에 대응되도록 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 화소(PX)는 전기영동 셀(200)에 연결된 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 제1 저장 커패시터(Cst1), 및 제2 저장 커패시터(Cst2)를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하여 더욱 상세히 설명하면, 제1 트랜지스터(T1)는 제1 단자가 데이터 라인(DLj)에 연결되고, 제2 단자가 인플레인 전극(220a 및 220b)이 연결된 N1 노드에 연결되며, 게이트 단자가 제1 게이트 라인(GL1i)에 연결된다. 또한, 인플레인 전극(220a 및 220b)이 연결된 N1 노드와 접지 라인 사이에, 제1 저장 커패시터(Cst1)가 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 제1 단자가 하부 전극(222)이 연결된 N2 노드에 연결되고, 제2 단자가 데이터 라인(DLj)에 연결되며, 게이트 단자가 제2 게이트 라인(GL2i)에 연결된다. 또한, N2 노드와 접지 라인 사이에 제2 저장 커패시터(Cst2)가 연결될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치(100)의 동작을 나타내는 타이밍도이다. 도 6과 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동 표시장치(100)의 동작을 설명한다.
본 발명의 실시예들에 따른 전기영동 표시장치(100)는 제1 저장 커패시터(Cst1)와 제2 저장 커패시터(Cst2)를 충전하는 저장 구간(P1)과 전기영동입자(216)가 분산매(214)에서 이동하여, 입력 영상이 표시되는 표시 구간(P2)을 갖는다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 저장 구간(P1)동안, 제1 게이트 신호와 제2 게이트 신호는 시간차를 가지고 게이트 온 레벨(Vgon)을 갖는다. 더욱 구체적으로 설명하면, 제1 게이트 신호가 게이트 온 레벨(Vgon)을 갖는 제1 구간(t1)동안, 제1 트랜지스터(T1)가 턴 온되어, 데이터 라인(DLj)의 전압, 즉 데이터 전압이 N1 노드에 인가되고, 제1 저장 커패시터(Cst1)가 데이터 라인(DLj)의 전압 레벨로 충전된다. 다음으로 제2 게이트 신호가 게이트 온 레벨(Vgon)을 갖는 제2 구간(t2)동안, 제2 트랜지스터(T2)가 턴 온되어, 데이터 라인(DLj)의 전압이 N2 노드에 인가되고, 제2 저장 커패시터(Cst2)가 데이터 라인(DLj)의 전압 레벨로 충전된다. 데이터 구동부(130)는 제1 게이트 신호가 게이트 온 레벨(Vgon)을 가질 때, 인플레인 전극(220a 및 220b)에 인가할 데이터 전압을 출력하고, 제2 게이트 신호가 게이트 온 레벨(Vgoff)을 가질 때, 하부 전극(222)에 인가할 데이터 전압을 출력한다.
도 7에는 제1 게이트 신호에 먼저 게이트 온 레벨(Vgon)을 갖고, 다음으로 제2 게이트 신호가 게이트 온 레벨(Vgon)을 가져, 인플레인 전극(220a 및 220b)에 먼저 데이터 전압이 인가되고, 다음으로 하부 전극(222)에 데이터 전압이 인가되는 것으로 도시되었지만, 본 발명은 인플레인 전극(220a 및 220b)과 하부 전극(222)으로 데이터 전압을 인가하는 순서에 의하여 한정되지 않는다. 즉, 하부 전극(222)에 데이터 전압을 먼저 인가하고, 다음으로 인플레인 전극(220a 및 220b)에 데이터 전압을 인가하는 실시예도 가능하다. 이러한 경우, 제2 게이트 신호가 먼저 게이트 온 레벨(Vgon)을 갖고, 다음으로 제1 게이트 신호가 게이트 온 레벨(Vgon)을 갖는다.
또한, 도 7에는 제1 구간(t1)과 제2 구간(t2) 사이에 시간 간격이 존재하는 것으로 도시되었지만, 제1 구간(t1)과 제2 구간(t2) 사이에 시간 간격이 존재하지 않는 실시예도 가능하다.
제1 저장 커패시터(Cst1) 및 제2 저장 커패시터(Cst2)에 데이터 전압이 저장되면, 제3 구간(t3)동안, 인플레인 전극(220a 및 220b) 및 하부 전극(222)이 데이터 전압 레벨로 유지된다.
전기영동 표시장치(100)에서 분산매(214)내의 전기영동입자(216)들은 이동도가 매우 낮기 때문에, 저장 구간(P1)의 시간 간격에 비하여 표시 구간(P2)의 시간 간격이 상대적으로 길다. 예를 들면, 저장 구간(P1)의 길이는 수 마이크로 초(usec) 대이고, 표시 구간(P2)의 길이는 수 밀리 초(msec)대일 수 있다. 따라서 전기영동 표시장치(100)에서는 본 발명의 실시예들과 같이, 인플레인 전극(220a 및 220b)과 하부 전극(222)을 시분할 방식으로 구동하여, 인플레인 전극(220a 및 220b)과 하부 전극(222)에 데이터 전압을 시간차를 가지고 인가하더라도, 전기영동입자(216)들의 응답 속도가 늦기 때문에, 계조 표현에 큰 영향을 미치지 않는다. 더욱이 전기영동 표시장치(100)에서는 연속적으로 수십 프레임동안 동일한 데이터 전압을 상부 전극(212), 인플레인 전극(220a 및 220b), 및 하부 전극(222)에 인가해야 계조 표현이 가능하기 때문에, 초기의 수 usec는 표시 구간(P2)에 비교하여 수만 배의 차이가 발생하므로, 계조 표현에 영향을 미치지 못한다. 따라서 본 발명의 실시예들은 계조 표현 품질의 저하 없이, 데이터 구동부(130)의 채널 수를 수 배 감소시키는 효과가 있다. 데이터 구동부(130)는 일반적으로 게이트 구동부(120)에 비하여 고가인 경우가 많아, 본 발명의 실시예들은 전기영동 표시장치(100)의 제조 원가를 줄이는데 기여할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 화소들의 연결 구조를 나타낸 도면이다. 도 8 내지 도 11에서는 1행 1열에 위치한 화소(PX)를 예로 들어 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 화소(PX)는 레드 화소(R), 그린 화소(G), 및 블루 화소(B)로 구성되고, 한 화소(PX)에 포함된 서브 화소들(R, G, 및 B)이 데이터 라인(DL1)을 공유할 수 있다. 이러한 경우, 레드 화소(R), 그린 화소(G), 및 블루 화소(B)는 서로 다른 게이트 라인들에 연결된다. 도 8의 실시예에서, 레드 화소(R)는 1행의 제1 게이트 라인(GL11)과 제2 게이트 라인(GL21)에 연결되고, 그린 화소(G)는 2행의 제1 게이트 라인(GL12)과 제2 게이트 라인(GL22)에 연결되며, 블루 화소(B)는 3행의 제1 게이트 라인(GL13)과 제2 게이트 라인(GL23)에 연결될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 서브 화소들의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 레드 화소(R), 그린 화소(G), 및 블루 화소(B)로 구성된 화소(PX)들은, 적어도 하나의 이웃하는 열의 화소(PX)와 데이터 라인(DL1)을 공유할 수 있다. 이러한 경우, 데이터 라인(DL1)을 공유하는 화소(PX)들은 서로 다른 게이트 라인에 연결된다. 도 9에 도시된 바와 같이 1열과 2열의 이웃하는 서브 화소들이 데이터 라인(DL1)을 공유하는 경우, 1열의 레드 화소(R)에는 게이트 라인 GL11과 GL21이 연결되고, 2열의 레드 화소(R)에는 게이트 라인 GL31과 GL41이 연결된다. 이러한 경우, 게이트 라인 GL11, GL21, GL31, 및 GL41은 시분할 방식으로 구동되고, 데이터 구동부(130)는 게이트 라인들에 게이트 온 레벨(Vgon)이 인가되는 순서에 따라, 각 서브 화소들의 인플레인 전극(220a 및 220b)과 하부 전극(222)에 데이터 전압을 순서대로 출력한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 서브 화소들의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 각 화소(PX)는 레드 화소(R), 그린 화소(G), 블루 화소(B), 및 화이트 화소(W)로 구성되고, 한 화소(PX)에 포함된 서브 화소들(R, G, B, 및 W) 중 2개가 제1 데이터 라인(DL11)을 공유하고, 다른 2개가 제2 데이터 라인(DL21)을 공유할 수 있다. 도 10은 레드 화소(R)와 블루 화소(B)가 제1 데이터 라인(DL11)에 연결되고, 그린 화소(G)와 화이트 화소(W)가 제2 데이터 라인(DL21)에 연결된 실시예를 도시하며, 본 명세서에서는 이러한 실시예를 중심으로 설명한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 이웃하는 레드 화소(R)와 그린 화소(G)는 서로 다른 데이터 라인들, 즉 데이터 라인 DL11 및 DL21에 각각 연결되고, 같은 제1 및 제2 게이트 라인들, 즉 게이트 라인 GL11 및 GL22에 연결된다. 또한 이웃하는 블루 화소(B)와 화이트 화소(W)는 서로 다른 데이터 라인들, 즉 DL11 및 DL21에 각각 연결되고, 같은 제1 및 제2 게이트 라인들, 즉 게이트 라인 GL11 및 GL22에 연결된다. 이러한 경우, 게이트 라인 GL11, GL21, GL12, 및 GL22는 시분할 방식으로 구동되고, 데이터 구동부(130)는 게이트 라인들에 게이트 온 레벨(Vgon)이 인가되는 순서에 따라, 각 서브 화소들의 인플레인 전극(220a 및 220b)과 하부 전극(222)에 데이터 전압을 순서대로 출력한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 서브 화소들의 연결 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 레드 화소(R), 그린 화소(G), 블루 화소(B), 및 화이트 화소(W)로 구성된 화소(PX)에서, 하나의 화소(PX)를 구성하는 4개의 서브 화소들이 하나의 데이터 라인(DL1)을 공유할 수 있다. 이러한 경우, 네 개의 서브 화소들(R, G, B, 및 W)은 서로 다른 제1 및 제2 게이트 라인들에 연결된다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 레드 화소(R)는 게이트 라인 GL11 및 GL21에 연결되고, 그린 화소(G)는 게이트 라인 GL31 및 GL41에 연결되고, 블루 화소(B)는 게이트 라인 GL12 및 GL22에 연결되며, 화이트 화소(W)는 게이트 라인 GL32 및 GL42에 연결된다. 이러한 경우, 게이트 라인 GL11, GL21, GL31, GL41, GL12, GL22, GL32, 및 GL42는 시분할 방식으로 구동되고, 데이터 구동부(130)는 게이트 라인들에 게이트 온 레벨(Vgon)이 인가되는 순서에 따라, 각 서브 화소들의 인플레인 전극(220a 및 220b)과 하부 전극(222)에 데이터 전압을 순서대로 출력한다.
본 명세서에서는 인플레인 전극(220a 및 220b) 및 하부 전극(222)을 중심으로 설명하였다. 상부 전극(212)은 능동 매트릭스형 및 수동 매트릭스형 중 어느 하나의 방식, 또는 이들이 조합 등 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 본 발명은 상부 전극(212)의 구조 및 구동 방식에 의하여 제한되지 않는다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 특허청구범위에 의해 청구된 발명 및 청구된 발명과 균등한 발명들은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
100 전기영동 표시장치 110 타이밍 구동부
120 게이트 구동부 130 데이터 구동부
140 화소부 PX 화소
200 전기영동 셀 210 상부층
212 상부 전극 214 분산매
216 전기영동입자 218 하부층
220a, 220b 인플레인 전극 222 하부 전극
T1 제1 트랜지스터 T2 제2 트랜지스터
Cst1 제1 저장 커패시터 Cst2 제2 저장 커패시터

Claims (16)

  1. 전기영동 셀을 구비한 화소들을 포함하는 화소부;
    제1 및 제2 게이트 신호를 생성하여, 상기 화소들에 제1 및 제2 게이트 라인들을 통하여 각각 출력하는 게이트 구동부;
    데이터 전압을 생성하여, 상기 화소들에 데이터 라인들을 통하여 출력하는 데이터 구동부를 포함하고,
    상기 전기영동 셀은,
    상부층;
    상기 상부층과 마주보는 하부층;
    상기 상부층에 배치된 상부 전극; 및
    상기 하부층에 배치된 하부 전극, 및 적어도 하나의 인플레인 전극을 포함하고,
    상기 하부 전극 및 상기 적어도 하나의 인플레인 전극은 같은 데이터 라인에 커플링되고, 상기 제1 게이트 신호에 응답하여 상기 적어도 하나의 인플레인 전극에 상기 데이터 전압이 인가되고, 상기 제2 게이트 신호에 응답하여 상기 하부 전극에 상기 데이터 전압이 인가되는, 전기영동 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화소들 각각은,
    상기 데이터 라인에 연결된 제1 단자, 상기 적어도 하나의 인플레인 전극에 연결된 제2 단자, 및 상기 제1 게이트 라인에 연결된 게이트 단자를 구비하는 제1 트랜지스터; 및
    상기 하부 전극에 연결된 제1 단자, 상기 데이터 라인에 연결된 제2 단자, 및 상기 제2 게이트 라인에 연결된 게이트 단자를 구비하는 제2 트랜지스터를 더 포함하는, 전기영동 표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 화소들 각각은,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 제2 단자와 접지 라인 사이에 연결된 제1 저장 커패시터; 및
    상기 제2 트랜지스터의 상기 제1 단자와 상기 접지 라인 사이에 연결된 제2 저장 커패시터를 더 포함하는, 전기영동 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인플레인 전극은 상기 하부 전극의 양측에 각각 배치된 제1 인플레인 전극과 제2 인플레인 전극을 포함하는, 전기영동 표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인플레인 전극은 상기 하부 전극보다 그 면적이 좁은, 전기영동 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 게이트 신호 및 상기 제2 게이트 신호는 서로 다른 시간 구간 동안 게이트 온 레벨을 갖고,
    상기 데이터 구동부는, 상기 제1 게이트 신호가 상기 게이트 온 레벨을 갖는 동안 상기 적어도 하나의 인플레인 전극에 대응되는 데이터 전압을 출력하고, 상기 제2 게이트 신호가 상기 게이트 온 레벨을 갖는 동안 상기 하부 전극에 대응되는 데이터 전압을 출력하는, 전기영동 표시장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전기영동 셀은,
    상기 상부층과 상기 하부층 사이에 충진된 분산매; 및
    상기 분산매 내에서 이동하는 전기영동입자들을 포함하는, 전기영동 표시장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 화소들은 각각 복수의 서브 화소들로 이루어지고, 각각의 전기영동 셀은 서브 화소에 대응되며,
    상기 분산매는 서브 화소의 색상 성분에 해당하는 색을 갖고,
    상기 전기영동입자들은 제1 백그라운드 색상을 가지며,
    상기 하부층은 제2 백그라운드 색상을 갖는, 전기영동 표시장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 화소들은 각각 복수의 서브 화소들로 이루어지고, 각각의 전기영동 셀은 서브 화소에 대응되며,
    상기 분산매는 제1 백그라운드 색상을 갖고,
    상기 전기영동입자들은 서브 화소의 색상 성분에 해당하는 색상을 가지며,
    상기 하부층은 제2 백그라운드 색상을 갖는, 전기영동 표시장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 서브 화소의 색상 성분은 레드, 그린, 및 블루 중 어느 하나이고, 상기 제1 백그라운드 색상은 백색과 흑색 중 어느 하나이고, 상기 제2 백그라운드 색상은 백색과 흑색 중 상기 제1 백그라운드 색상과 다른 하나인, 전기영동 표시장치.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 서브 화소의 색상 성분은 레드, 그린, 블루, 및 화이트 중 어느 하나이고, 상기 제1 백그라운드 색상은 백색과 흑색 중 어느 하나이고, 상기 제2 백그라운드 색상은 백색과 흑색 중 상기 제1 백그라운드 색상과 다른 하나인, 전기영동 표시장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 화소들은 복수의 서브 화소들로 이루어지고,
    하나의 화소를 구성하는 상기 서브 화소들 중 적어도 두 개는, 같은 상기 데이터 라인에 연결되고, 서로 다른 상기 제1 게이트 라인 및 서로 다른 상기 제2 게이트 라인에 연결되는, 전기영동 표시장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 화소들은 복수의 서브 화소들로 이루어지고,
    하나의 화소를 구성하는 상기 서브 화소들 중 적어도 두 개는 같은 상기 제1 게이트 라인에 연결되고, 같은 상기 제2 게이트 라인에 연결되며, 서로 다른 상기 데이터 라인에 연결되는, 전기영동 표시장치.
  14. 전기영동 표시장치를 구동하는 방법에 있어서,
    상기 전기영동 표시장치들의 화소들은, 상부층에 배치된 상부 전극, 및 하부층에 배치된 하부 전극, 상기 하부층에 배치된 적어도 하나의 인플레인 전극을 구비하는 전기영동 셀을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 인플레인 전극과 상기 하부 전극은 같은 데이터 라인에 커플링되고, 상기 화소들은 제1 게이트 신호를 전달하는 제1 게이트 라인, 및 제2 게이트 신호를 전달하는 제2 게이트 라인에 연결되며, 상기 전기영동 표시장치 구동방법은,
    상기 제1 게이트 신호가 게이트 온 레벨을 갖는 동안, 상기 적어도 하나의 인플레인 전극에 데이터 전압을 인가하는 단계;
    상기 제2 게이트 신호의 상기 게이트 온 레벨을 갖는 동안, 상기 하부 전극에 데이터 전압을 인가하는 단계; 및
    상기 하부 전극과 상기 적어도 하나의 인플레인 전극의 전압 레벨을 유지하는 단계를 포함하는, 전기영동 표시장치 구동방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 화소들은 복수의 서브 화소들로 이루어지고,
    하나의 화소를 구성하는 상기 복수의 서브 화소들 중 적어도 두 개는, 상기 데이터 라인을 공유하고, 서로 다른 상기 제1 게이트 라인에 연결되고, 서로 다른 상기 제2 게이트 라인에 연결되며, 상기 전기영동 표시장치 구동방법은,
    상기 데이터 라인을 공유하는 상기 적어도 두 개의 복수의 서브 화소들을 시분할 방식으로 구동하는, 전기영동 표시장치 구동방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 화소들은 복수의 서브 화소들로 이루어지고,
    하나의 화소를 구성하는 상기 복수의 서브 화소들 중 적어도 두 개는 같은 상기 제1 게이트 라인에 연결되고, 같은 상기 제2 게이트 라인에 연결되며, 서로 다른 데이터 라인에 연결되고,
    상기 적어도 하나의 인플레인 전극에 상기 데이터 전압을 인가하는 단계는, 상기 제1 게이트 신호가 상기 게이트 온 레벨을 가질 때, 상기 적어도 두 개의 복수의 서브 화소들의 상기 적어도 하나의 인플레인 전극에 각각 데이터 전압을 인가하고,
    상기 하부 전극에 데이터 전압을 인가하는 단계는, 상기 제2 게이트 신호가 상기 게이트 온 레벨을 가질 때, 상기 적어도 두 개의 복수의 서브 화소들의 상기 하부 전극에 각각 데이터 전압을 인가하는, 전기영동 표시장치 구동방법.
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