KR20120107001A - 디스플레이 드라이버용 전압 생성을 위한 전하 펌프 - Google Patents

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빌헬무스 요하네스 로베르투스 반 리어
프래모드 케이. 바르마
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퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

디스플레이 요소들의 어레이를 구동하기 위한 시스템은 공급 라인, 적어도 하나의 커패시터, 복수의 구동 라인 및 과구동 라인, 복수의 스위치 및 적어도 하나의 커패시터를 구동 라인들 및 과구동 라인들에 선택적으로 결합하기 위해 스위치들의 서브세트들을 활성화 및 비활성화하도록 구성된 제어기를 포함한다. 과구동 전압을 생성하기 위한 방법은 구동 전압 라인 및/또는 과구동 전압 라인을 적어도 하나의 커패시터에 결합하기 위해 복수의 스위치를 활성화 및 비활성화하는 단계를 포함한다.

Description

디스플레이 드라이버용 전압 생성을 위한 전하 펌프{CHARGE PUMP FOR PRODUCING A VOLTAGE FOR A DISPLAY DRIVER}
본 발명은 간섭계 변조기들과 같은 전기 기계 시스템들을 구동하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
전기 기계 시스템들은 전기 및 기계 요소들, 액추에이터들, 트랜스듀서들, 센서들, 광학 컴포넌트들(예로서, 미러들) 및 전자 회로들을 갖춘 장치들을 포함한다. 전기 기계 시스템들은 마이크로스케일들 및 나노스케일들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 스케일로 제조될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS) 장치들은 약 1 마이크로미터에서 수백 마이크로미터 또는 그 이상까지의 범위에 걸치는 크기들을 갖는 구조들을 포함할 수 있다. 나노 전기 기계 시스템(NEMS) 장치들은 예를 들어 수백 나노미터보다 작은 크기들을 포함하는 마이크로미터보다 작은 크기들을 갖는 구조들을 포함할 수 있다. 전기 기계 요소들은 기판들 및/또는 퇴적된 재료 층들의 부분들을 에칭하여 제거하거나 전기 및 전기 기계 장치들을 형성하기 위한 층들을 추가하는 퇴적, 에칭, 리소그라피 및/또는 다른 마이크로머시닝 프로세스들을 이용하여 제조될 수 있다. 아래의 설명에서, MEMS 장치라는 용어는 전기 기계 장치들을 지칭하기 위한 일반 용어로서 사용되며, 구체적으로 달리 지시되지 않는 한은 임의의 특정 스케일의 전기 기계 장치들을 지칭하는 것을 의도하지 않는다.
한 가지 타입의 전기 기계 시스템 장치는 간섭계 변조기라고 한다. 본 명세서에서 사용될 때, 간섭계 변조기 또는 간섭계 광 변조기라는 용어는 광학적 간섭의 원리들을 이용하여 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 장치를 지칭한다. 소정 실시예들에서, 간섭계 변조기는 한 쌍의 전도성 판들을 포함할 수 있으며, 이들 중 하나 또는 둘 다는 전체적으로 또는 부분적으로 투명 및/또는 반사할 수 있으며, 적절한 전기 신호의 인가시에 상대적 운동을 할 수 있다. 특정 실시예에서, 하나의 판은 기판 상에 퇴적된 정지 층을 포함할 수 있으며, 다른 판은 정지 층으로부터 에어 갭(air gap)에 의해 분리된 금속 멤브레인(metallic membrane)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 하나의 판의 다른 판에 대한 위치는 간섭계 변조기 상에 입사하는 광의 광학적 간섭을 변화시킬 수 있다. 이러한 장치들은 광범위한 응용들을 가지며, 이러한 타입의 장치들의 특성들을 이용 및/또는 변경하여, 이들의 특징들이 기존의 제품들을 개량하고, 아직 개발되지 않은 새로운 제품들을 생성하는 데 이용될 수 있게 하는 것이 이 분야에서 유리할 것이다.
일 양태에서, 디스플레이 요소들의 어레이를 구동하기 위한 시스템이 제공되며, 이 시스템은 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 충전 공급 라인, 양의 과구동 전압을 상기 디스플레이 요소들의 어레이로 출력하도록 구성된 제1 과구동 라인, 음의 과구동 전압을 상기 디스플레이 요소들의 어레이로 출력하도록 구성된 제2 과구동 라인, 양의 구동 전압을 상기 디스플레이 요소들의 어레이에 공급하도록 각각 구성된 제1 복수의 구동 라인, 음의 구동 전압을 상기 디스플레이 요소들의 어레이에 공급하도록 각각 구성된 제2 복수의 구동 라인, 상기 적어도 하나의 충전 공급 라인을 상기 적어도 하나의 커패시터에 선택적으로 결합하도록 구성된 제1 복수의 스위치, 제2 복수의 스위치 - 상기 제2 복수의 스위치 각각은 상기 제1 복수의 구동 라인 중 하나를 상기 적어도 하나의 커패시터에 선택적으로 결합하도록 구성됨 -, 제3 복수의 스위치 - 상기 제3 복수의 스위치 각각은 상기 제2 복수의 구동 라인 중 하나를 상기 적어도 하나의 커패시터에 선택적으로 결합하도록 구성됨 -, 상기 적어도 하나의 커패시터를 상기 제1 및 제2 과구동 라인들 중 적어도 하나에 선택적으로 결합하도록 구성된 제4 복수의 스위치, 및 상기 제4 복수의 스위치 중 제1 서브세트를 활성화하는 동안에 상기 제4 복수의 스위치 중 제2 서브세트를 비활성화도록 구성된 제어기를 포함한다.
다른 양태에서, 디스플레이 요소들의 어레이를 구동하기 위한 과구동 전압을 생성하는 방법이 제공되며, 이 방법은 전원 전압을 적어도 하나의 커패시터에 결합하기 위해 적어도 하나의 제1 스위치를 활성화하는 단계, 상기 적어도 하나의 제1 스위치를 비활성화하는 단계, 구동 전압 라인을 상기 적어도 하나의 커패시터의 제1 측에 결합하기 위해 적어도 하나의 제2 스위치를 활성화하는 단계, 및 과구동 전압 라인을 상기 적어도 하나의 커패시터의 제2 측에 결합하기 위해 적어도 하나의 제3 스위치를 활성화하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 복수의 전압 레벨을 갖는 파형을 이용하여 디스플레이 어레이를 구동하도록 구성된 디스플레이 드라이버 회로로서, 상기 복수의 전압 중 제1 서브세트는 정의된 양만큼 상기 복수의 전압 중 제2 서브세트와 다른 디스플레이 드라이버 회로가 제공되며, 상기 디스플레이 드라이버 회로는 상기 복수의 전압 중 상기 제1 서브세트를 생성하도록 구성된 연속 전원, 및 상기 복수의 전압 중 상기 제1 서브세트를 입력들로서 그리고 상기 복수의 전압 중 상기 제2 서브세트를 출력들로서 갖는 전하 펌프를 포함한다.
다른 양태에서, 복수의 전압 레벨을 갖는 파형을 이용하여 디스플레이 어레이를 구동하도록 구성된 디스플레이 드라이버 회로로서, 상기 복수의 전압 중 제1 서브세트는 정의된 양만큼 상기 복수의 전압 중 제2 서브세트와 다른 디스플레이 드라이버 회로가 제공되며, 상기 디스플레이 드라이버 회로는 상기 복수의 전압 중 상기 제1 서브세트를 생성하기 위한 수단, 및 상기 복수의 전압 중 상기 제1 서브세트로부터 상기 복수의 전압 중 상기 제2 서브세트를 도출하기 위한 수단을 포함한다.
도 1은 제1 간섭계 변조기의 이동 가능 반사층이 완화 위치에 있고, 제2 간섭계 변조기의 이동 가능 반사층이 작동 위치에 있는 간섭계 변조기 디스플레이의 일 실시예의 일부를 나타내는 등각투영도이다.
도 2는 3x3 간섭계 변조기 디스플레이를 포함하는 전자 장치의 일 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다.
도 3은 도 1의 간섭계 변조기의 일 실시예에 대한 인가 전압 대 이동 가능 미러 위치의 도면이다.
도 4는 고전압 구동 스킴을 이용하여 간섭계 변조기 디스플레이를 구동하는 데 사용될 수 있는 행 및 열 전압들의 세트의 도면이다.
도 5a 및 5b는 하나의 예시적인 구동 스킴을 이용하여 도 2의 3x3 간섭계 변조기 디스플레이에 디스플레이 데이터의 프레임을 기록하는 데 사용될 수 있는 행 및 열 신호들에 대한 하나의 예시적인 타이밍 도면을 나타낸다.
도 6a 및 6b는 복수의 간섭계 변조기를 포함하는 시각 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 시스템 블록도들이다.
도 7a는 도 1의 장치의 단면도이다.
도 7b는 간섭계 변조기의 대안 실시예의 단면도이다.
도 7c는 간섭계 변조기의 다른 대안 실시예의 단면도이다.
도 7d는 간섭계 디스플레이의 또 다른 대안 실시예의 단면도이다.
도 7e는 간섭계 디스플레이의 추가적인 대안 실시예의 단면도이다.
도 8은 컬러 픽셀들을 나타내는 간섭계 변조기들의 2x3 어레이의 개략도이다.
도 9는 다른 예시적인 구동 스킴을 이용하여 도 8의 2x3 디스플레이에 디스플레이 데이터의 프레임들을 기록하는 데 사용될 수 있는 세그먼트 및 공통 신호들에 대한 하나의 예시적인 타이밍 도면을 나타낸다.
도 10은 도 9의 구동 스킴을 이용할 때의 디스플레이에 대한 다양한 전압들의 생성 및 인가를 나타내는 시스템 블록도이다.
도 11은 도 10의 전원의 일 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다.
도 12는 도 11의 시스템에서 사용 가능한 과구동 전압을 생성하기 위한 전하 펌프의 일 실시예의 회로도를 나타낸다.
도 13은 도 12에 도시된 전하 펌프의 실시예에 의해 생성되는 과구동 전압 신호들에 대한 타이밍 도면을 나타낸다.
도 14는 과구동 전압들을 생성하기 위한 프로세스의 일 실시예의 흐름도이다.
도 15는 과구동 전압들을 생성하기 위한 전하 펌프의 제2 실시예를 나타낸다.
도 16은 과구동 전압들을 생성하기 위한 전하 펌프의 제3 실시예를 나타낸다.
도 17은 과구동 전압들을 생성하기 위한 전하 펌프의 제4 실시예를 나타낸다.
아래의 상세한 설명은 소정의 실시예들에 관련된다. 그러나, 본 발명의 가르침은 다수의 상이한 방식으로 이용될 수 있다. 본 설명에서는 도면들이 참조되며, 이 도면들 전반에서 동일한 요소들은 동일한 번호들로 지시된다. 실시예들은 동적(예로서, 비디오)인지 정적(예로서, 정지 이미지)인지에 관계없이 그리고 텍스트인지 그림인지에 관계없이 이미지를 표시하도록 구성되는 임의의 장치에서 구현될 수 있다. 더 구체적으로, 실시예들은 이동 전화, 무선 장치, 개인 휴대 단말기(PDA), 핸드헬드 또는 휴대용 컴퓨터, GPS 수신기/내비게이터, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔, 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 평판 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예로서, 주행 거리계 디스플레이 등), 조종실 제어기 및/또는 디스플레이, 카메라 뷰들(예로서, 차량 내의 후방 관찰 카메라의 디스플레이), 전자 사진들, 전자 광고판들 또는 간판들, 프로젝터, 아키텍처 구조, 패키징 및 미적 구조(예로서, 보석 상의 이미지들의 디스플레이)와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 다양한 전자 장치들에서 구현되거나 이들과 관련될 수 있는 것으로 생각된다. 본 명세서에서 설명되는 것들과 유사한 구조의 MEMS 장치들은 또한 전자 스위칭 장치들과 같은 논-디스플레이 응용들에서 사용될 수 있다.
전기 기계 장치들에 기초하는 디스플레이들이 더 커짐에 따라, 전체 디스플레이의 어드레싱은 더 어려워지며, 원하는 프레임을 달성하기가 더 어려워질 수 있다. 전기 기계 장치들의 주어진 행이 그 행에 새로운 정보가 기록되기 전에 릴리스되고, 데이터 정보가 더 작은 범위의 전압들을 이용하여 운반되는 저전압 구동 스킴은 더 짧은 라인 시간들을 허용함으로써 이러한 문제들을 처리한다. 그러나, 그러한 구동 스킴은 다수의 상이한 전압을 사용하며, 이는 전원의 설계를 복잡하게 하고, 디스플레이 어드레싱에 이용 가능한 전원 출력들을 유지하기 위해 더 많은 전력을 필요로 한다. 필요한 시간에 다른 출력들로부터 필요한 출력들의 일부를 도출하는 더 간단하고 더 전력 효율적인 전원 회로들이 본 명세서에서 개시된다.
간섭계 MEMS 디스플레이 요소를 포함하는 하나의 간섭계 변조기 디스플레이 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 장치들에서, 픽셀들은 밝거나 어두운 상태이다. 밝은("완화된" 또는 "열린") 상태에서, 디스플레이 요소는 입사된 가시광의 대부분을 사용자에게 반사한다. 어두운("작동" 또는 "닫힌") 상태에 있을 때, 디스플레이 요소는 입사된 가시광을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 실시예에 따라서는, "온" 및 "오프" 상태들의 광 반사 특성들은 반전될 수 있다. MEMS 픽셀들은 선택된 컬러들에서 주로 반사하도록 구성될 수 있으며, 따라서 흑백에 더하여 컬러 디스플레이를 가능하게 한다.
도 1은 시각 디스플레이의 일련의 픽셀들 내의 2개의 인접 픽셀을 나타내는 등각투영도이며, 여기서 각각의 픽셀은 MEMS 간섭계 변조기를 포함한다. 일부 실시예들에서, 간섭계 변조기 디스플레이는 이러한 간섭계 변조기들의 행/열 어레이를 포함한다. 각각의 간섭계 변조기는 적어도 하나의 가변 치수를 갖는 공진 광학 갭을 형성하기 위해 서로로부터 가변 및 제어 가능 거리에 위치하는 한 쌍의 반사층들을 포함한다. 일 실시예에서, 반사층들 중 하나는 2개의 위치 사이에서 이동할 수 있다. 본 명세서에서 완화된 위치로서 지칭되는 제1 위치에서, 이동 가능 반사층은 고정된 부분 반사층으로부터 비교적 먼 거리에 배치된다. 본 명세서에서 작동 위치로 지칭되는 제2 위치에서, 이동 가능 반사층은 부분 반사층에 더 가까이 인접 배치된다. 2개의 층으로부터 반사하는 입사광은 이동 가능 반사층의 위치에 따라 보강 또는 상쇄 간섭하여, 각각의 픽셀에 대해 완전 반사 또는 비반사 상태를 생성한다.
도 1에 도시된 픽셀 어레이의 일부는 2개의 인접하는 간섭계 변조기(12a, 12b)를 포함한다. 좌측의 간섭계 변조기(12a)에서, 이동 가능 반사층(14a)은 부분 반사층을 포함하는 광학 스택(16a)으로부터 사전 결정된 거리에 있는 완화된 위치에 도시되어 있다. 우측의 간섭계 변조기(12b)에서, 이동 가능 반사층(14b)은 광학 스택(16b)에 인접하는 작동 위치에 도시되어 있다.
본 명세서에서 참조되는 바와 같은 광학 스택들(16a, 16b)(함께 광학 스택(16)으로 지칭됨)은 통상적으로 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 전극층, 크롬과 같은 부분 반사층 및 투명 유전체를 포함할 수 있는 여러 개의 융합된 층을 포함한다. 따라서, 광학 스택(16)은 전기적으로 전도성이고, 부분적으로 투명하고, 부분적으로 반사성이며, 예를 들어 위의 층들 중 하나 이상을 투명 기판(20) 상에 퇴적함으로써 제조될 수 있다. 부분 반사층은 다양한 금속, 반도체 및 유전체와 같은 부분 반사성인 다양한 재료들로부터 형성될 수 있다. 부분 반사층은 하나 이상의 재료층들로 형성될 수 있고, 층들 각각은 단일 재료 또는 재료들의 조합으로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 광학 스택(16)의 층들은 평행한 스트립들로 패터닝되며, 아래에 더 설명되는 바와 같은 디스플레이 장치 내의 행 전극들을 형성할 수 있다. 이동 가능 반사층들(14a, 14b)은 기둥들(18)의 상부에 퇴적된 열들 및 기둥들(18) 사이에 퇴적된 중간 희생 재료를 형성하기 위해 (16a, 16b의 행 전극들과 직교하는) 퇴적된 금속 층 또는 층들의 일련의 평행한 스트립들로서 형성될 수 있다. 희생 재료가 에칭되어 제거될 때, 이동 가능 반사층들(14a, 14b)이 광학 스택들(16a, 16b)로부터 정의된 갭(19)만큼 분리된다. 알루미늄과 같이 전도성 및 반사성이 큰 재료가 반사층들(14)을 위해 사용될 수 있으며, 이러한 스트립들은 디스플레이 장치 내의 열 전극들을 형성할 수 있다. 도 1은 축척으로 도시되지 않을 수 있다는 점에 유의한다. 일부 실시예들에서, 기둥들(18) 간의 간격은 10-100 μm 정도일 수 있는 반면, 갭(19)은 <1000Å 정도일 수 있다.
도 1의 픽셀(12a)에 의해 도시된 바와 같이, 전압이 인가되지 않으면, 이동 가능 반사층(14a)과 광학 스택(16a) 사이에 갭(19)이 유지되고, 이동 가능 반사층(14a)은 기계적으로 완화된 상태에 있다. 그러나, 선택된 행 및 열에 전위(전압)차가 인가될 때, 대응하는 픽셀에서 행 및 열 전극들의 교점에 형성된 커패시터는 충전되고, 정전기력이 전극들을 함께 당긴다. 전압이 충분히 높은 경우, 이동 가능 반사층(14)이 변형되고, 광학 스택(16)을 향해 끌린다. 광학 스택(16) 내의 (이 도면에는 도시되지 않은) 유전층이 단락을 방지하고, 도 1의 우측에 작동 픽셀(12b)에 의해 도시된 바와 같은 층들(14, 16) 간의 간격을 제어할 수 있다. 이러한 거동은 인가되는 전위차의 극성에 관계없이 동일하다.
도 2 내지 5는 디스플레이 응용에서 간섭계 변조기들의 어레이를 사용하기 위한 하나의 예시적인 프로세스 및 시스템을 나타낸다.
도 2는 간섭계 변조기들을 포함할 수 있는 전자 장치의 일 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다. 전자 장치는 ARM®, Pentium®, 8051, MIPS®, Power PC® 또는 ALPHA®와 같은 임의의 범용 단일 또는 다중 칩 마이크로프로세서, 또는 디지털 신호 프로세서, 마이크로컨트롤러 또는 프로그래밍 가능한 게이트 어레이와 같은 임의의 특수 목적 마이크로프로세서일 수 있는 프로세서(21)를 포함한다. 이 분야에서 통상적인 바와 같이, 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 운영 체제를 실행하는 것에 더하여 웹 브라우저, 전화 애플리케이션, 이메일 프로그램 또는 임의의 다른 소프트웨어 애플리케이션을 포함하는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 실행하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(21)는 또한 어레이 드라이버(22)와 통신하도록 구성된다. 일 실시예에서, 어레이 드라이버(22)는 디스플레이 어레이 또는 패널(30)에 신호들을 제공하는 행 드라이버 회로(24) 및 열 드라이버 회로(26)를 포함한다. 행 드라이버 회로 및 열 드라이버 회로(26)는 일반적으로 세그먼트 드라이버 회로 및 공통 드라이버 회로로서 지칭될 수 있으며, 행 또는 열 중 어느 하나가 세그먼트 전압들 및 열 전압들을 인가하는 데 사용될 수 있다. 더구나, "세그먼트" 및 "공통"이라는 용어는 본 명세서에서 단지 라벨들로서 사용될 뿐, 본 명세서에서 설명되는 것을 넘어서 어레이의 구성에 관한 임의의 특정 의미를 전달하고자 하는 의도는 없다. 소정 실시예들에서, 공통 라인들은 이동 가능 전극들을 따라 연장하며, 세그먼트 라인들은 광학 스택 내의 고정 전극들을 따라 연장한다. 도 1에 도시된 어레이의 단면도는 도 2의 1-1 라인들에 의해 도시된다. 도 2는 명료화를 위해 간섭계 변조기들의 3x3 어레이를 도시하지만, 디스플레이 어레이(30)는 매우 많은 수의 간섭계 변조기들을 포함할 수 있으며, 열들에서와 다른 수의 간섭계 변조기들을 행들 내에 가질 수 있다는 점에 유의한다(예를 들어, 행당 300 픽셀 x 열당 190 픽셀).
도 3은 도 1의 간섭계 변조기의 일 실시예에 대한 인가 전압 대 이동 가능 미러 위치의 도면이다. MEMS 간섭계 변조기들에 대해, 행/열 작동 프로토콜은 도 3에 도시된 바와 같은 이러한 장치들의 이력 특성을 이용할 수 있다. 간섭계 변조기는 이동 가능 층이 완화 상태로부터 작동 상태로 변형되게 하기 위해 예를 들어 10 볼트 전위차를 필요로 할 수 있다. 그러나, 전압이 그러한 전압으로부터 감소할 때, 이동 가능 층은 전압이 10 볼트 아래로 다시 떨어짐에 따라 그의 상태를 유지한다. 도 3의 실시예에서, 이동 가능 층은 전압이 2 볼트 아래로 떨어질 때까지 완전히 완화되지 않는다. 따라서, 도 3에 도시된 예에서는 장치가 완화 또는 작동 상태에서 안정되는 인가 전압의 윈도가 존재하는 전압 범위(약 3 내지 7 V)가 존재한다. 이것은 본 명세서에서 "이력 윈도" 또는 "안정성 윈도"로서 지칭된다.
소정 실시예들에서, 작동 프로토콜은 미국 특허 제5,835,255호에 설명된 것과 같은 구동 스킴에 기초할 수 있다. 그러한 구동 스킴들의 소정 실시예들에서, 도 3의 이력 특성들을 갖는 디스플레이 어레이에 대해, 행/열 작동 프로토콜은, 행 스트로빙 동안, 작동될 스트로빙되는 행 내의 픽셀들이 약 10 볼트의 전압차에 노출되고, 완화될 픽셀들이 0 볼트에 가까운 전압차에 노출되도록 설계될 수 있다. 스트로브 후에, 픽셀들은 정상 상태 또는 약 5 볼트의 바이어스 전압차에 노출되며, 따라서 이들은 행 스트로브가 이들을 놓이게 하는 임의의 상태로 유지된다. 기록된 후에, 각각의 픽셀은 이 예에서 3-7 볼트의 "안정성 윈도" 내의 전위차를 겪는다. 상이한 행을 스트로빙함으로써 다른 라인들이 어드레싱될 때, 스트로빙되지 않은 열 라인 양단의 전압은 스트로빙된 행을 원하는 방식으로 어드레싱하기 위해 열 라인을 따라 인가되는 바이어스 전압의 변경으로 인해 양의 안정성 윈도 내의 값과 음의 안정성 윈도 내의 값 사이에서 스위칭될 수 있다. 이러한 특징은 도 1에 도시된 픽셀 설계를 동일 인가 전압 조건들 아래에서 작동 또는 완화된 기존 상태에서 안정되게 한다. 간섭계 변조기의 각각의 픽셀은 작동 상태 또는 완화 상태에 있는지에 관계없이 본질적으로 고정 및 이동 반사층들에 의해 형성된 커패시터이므로, 이러한 안정 상태는 거의 전력 소모 없이 이력 윈도 내의 전압에서 유지될 수 있다. 본질적으로, 인가 전압이 일정한 경우에 픽셀 내로 전류가 흐르지 않는다.
아래에 더 설명되는 바와 같이, 소정 응용들에서는, 제1 행 내의 작동 픽셀들의 원하는 세트에 따라 열 전극들(세그먼트 전극들로도 지칭됨)의 세트에 걸쳐 (소정의 전압 레벨을 각각 갖는) 데이터 신호들의 세트를 전송함으로써 이미지의 프레임이 생성될 수 있다. 이어서, 행 펄스를 제1 행 전극(공통 전극으로도 지칭됨)에 인가하여, 데이터 신호들의 세트에 대응하는 픽셀들을 작동시킨다. 이어서, 데이터 신호들의 세트가 제2 행 내의 작동 픽셀들의 원하는 세트에 대응하도록 변경된다. 이어서, 펄스를 제2 행 전극에 인가하여, 데이터 신호들에 따라 제2 행 내의 적절한 픽셀들을 작동시킨다. 픽셀들의 제1 행은 제2 행 펄스에 의해 영향을 받지 않으며, 이들이 제1 행 펄스 동안 설정된 상태로 유지된다. 이것은 프레임을 생성하기 위해 일련의 행들 전체에 대해 순차적인 방식으로 반복될 수 있다. 일반적으로, 프레임들은 이러한 프로세스를 초당 소정의 원하는 수의 프레임들에서 계속 반복함으로써 새로운 이미지 데이터로 리프레시 및/또는 갱신된다. 이미지 프레임들을 생성하도록 픽셀 어레이들의 행 및 열 전극들을 구동하기 위한 다양한 프로토콜들이 사용될 수 있다.
도 4 및 5는 그러한 구동 스킴에 대한 하나의 가능한 작동 프로토콜을 나타내며, 이 작동 프로토콜은 도 2의 3x3 어레이 상에 디스플레이 프레임을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 도 4는 도 3의 이력 곡선들을 보이는 픽셀들에 대해 사용될 수 있는 열 및 행 전압 레벨들의 가능한 세트를 나타낸다. 도 4의 실시예에서, 픽셀의 작동은 적절한 열을 -Vbias로 그리고 적절한 행을 +△V로 설정하는 것을 필요로 하며, 이들 전압은 각각 -5 볼트 및 +5 볼트에 대응할 수 있다. 픽셀을 완화하는 것은 적절한 열을 +Vbias로 그리고 적절한 행을 동일한 +△V로 설정하여 픽셀 양단에 0 볼트 전위차를 생성함으로써 달성된다. 행 전압이 0 볼트로 유지되는 행들에서, 픽셀들은 열이 +Vbias 또는 -Vbias에 있는지에 관계없이 그들이 처음에 있었던 임의의 상태에서 안정된다. 도 4에 또한 도시된 바와 같이, 전술한 것들과 반대인 극성의 전압들이 사용될 수 있으며, 예를 들어 픽셀의 작동은 적절한 열을 +Vbias로 그리고 적절한 행을 동일한 -△V로 설정하는 것을 필요로 할 수 있다. 이 실시예에서, 픽셀을 완화하는 것은 적절한 열을 -Vbias로 그리고 적절한 행을 동일한 -△V로 설정하여 픽셀 양단에 0 볼트 전위차를 생성함으로써 달성된다.
도 5b는 도 2의 3x3 어레이에 인가되는 일련의 행 및 열 신호들을 나타내는 타이밍 도면으로서, 이는 작동 픽셀들이 비반사성인 도 5a에 도시된 디스플레이 배열을 제공할 것이다. 도 5a 및 5b에서, 열들은 이미지 데이터를 수신하는 전극들인 세그먼트 전극들로서 지칭되며, 행들은 세그먼트 데이터로 각각의 라인에 기록하기 위해 순차적으로 스트로빙되는 전극들인 공통 전극들로서 지칭된다. 도 5a에 도시된 프레임을 기록하기 전에, 픽셀들은 임의의 상태에 있을 수 있으며, 이 예에서 모든 행들은 처음에 0 볼트이고, 모든 열들은 +5 볼트이다. 이러한 인가 전압들에 의해, 모든 픽셀들은 이들의 현존 작동 또는 완화 상태들에서 안정된다.
도 5a의 프레임에서는 픽셀들 (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3)이 작동된다. 이를 달성하기 위하여, 행 1에 대한 "라인 시간" 동안, 열 1 및 2는 -5 볼트로 설정되고, 열 3은 +5 볼트로 설정된다. 이것은 어떠한 픽셀의 상태도 변경하지 않는데, 그 이유는 모든 픽셀들이 3-7 볼트 안정성 윈도 내에 유지되기 때문이다. 이어서, 행 1은 0으로부터 최대 5 볼트로 그리고 다시 0으로 되는 펄스를 이용하여 스트로빙된다. 이것은 (1,1) 및 (1,2) 픽셀들을 작동시키며, (1,3) 픽셀을 완화한다. 어레이 내의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 행 2를 원하는 대로 설정하기 위하여, 열 2는 -5 볼트로 설정되고, 열 1 및 3은 +5 볼트로 설정된다. 이어서, 행 2에 인가된 동일 스트로브는 픽셀 (2,2)를 작동시키며, 픽셀 (2,1) 및 (2,3)을 완화한다. 다시, 어레이 내의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 유사하게, 열 2 및 3을 -5 볼트로 그리고 열 1을 +5 볼트로 설정함으로써 행 3이 설정된다. 행 3 스트로브는 행 3 픽셀들을 도 5a에 도시된 바와 같이 설정한다. 프레임을 기록한 후, 행 전위들은 0이고, 열 전위들은 +5 또는 -5 볼트로 유지될 수 있으며, 이어서 디스플레이는 도 5a의 배열에서 안정된다. 수십 또는 수백 행들 및 열들의 어레이들에 대해 동일 절차가 이용될 수 있다. 행 및 열 작동을 수행하는 데 사용되는 전압들의 타이밍, 시퀀스 및 레벨들은 전술한 일반 원리들 내에서 크게 변할 수 있으며, 위의 예는 단지 예시적일 뿐이고, 본 명세서에서 설명되는 시스템들 및 방법들과 더불어 임의의 작동 전압 방법이 이용될 수 있다.
도 6a 및 6b는 디스플레이 장치(40)의 일 실시예를 나타내는 시스템 블록도들이다. 디스플레이 장치(40)는 예를 들어 셀룰러 또는 이동 전화일 수 있다. 그러나, 디스플레이 장치(40)의 동일 컴포넌트들 또는 이들의 근소한 변형들도 텔레비전 및 휴대용 미디어 플레이어와 같은 다양한 타입의 디스플레이 장치들을 예시한다.
디스플레이 장치(40)는 하우징(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 장치(48) 및 마이크(46)를 포함한다. 하우징(41)은 일반적으로 사출 성형 및 진공 형성을 포함하는 임의의 다양한 제조 프로세스로부터 형성된다. 게다가, 하우징(41)은 플라스틱, 금속, 유리, 고무 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않은 임의의 다양한 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 하우징(41)은 상이한 컬러의 또는 상이한 로고들, 픽처들 또는 심벌들을 포함하는 다른 이동 가능 부분들과 교환될 수 있는 이동 가능 부분들(도시되지 않음)을 포함한다.
예시적인 디스플레이 장치(40)의 디스플레이(30)는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 쌍안정 디스플레이를 포함하는 임의의 다양한 디스플레이일 수 있다. 다른 실시예들에서, 디스플레이(30)는 전술한 바와 같은 플라즈마, EL, OLED, STN LCD 또는 TFT LCD와 같은 평판 디스플레이, 또는 CRT 또는 다른 튜브 장치와 같은 비평판 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시예를 설명하는 목적을 위해, 디스플레이(30)는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 간섭계 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시적인 디스플레이 장치(40)의 일 실시예의 컴포넌트들은 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예시적인 디스플레이 장치(40)는 하우징(41)을 포함하고, 그 안에 적어도 부분적으로 봉입되는 추가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 예시적인 디스플레이 장치(40)는 송수신기(47)에 결합되는 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 송수신기(47)는 조절 하드웨어(52)에 접속되는 프로세서(21)에 접속된다. 조절 하드웨어(52)는 신호를 조절하도록(예를 들어, 신호를 필터링하도록) 구성될 수 있다. 조절 하드웨어(52)는 스피커(45) 및 마이크(46)에 접속된다. 프로세서(21)는 또한 입력 장치(48) 및 드라이버 제어기(29)에 접속된다. 드라이버 제어기(29)는 프레임 버퍼(28)에 그리고 어레이 드라이버(22)에 결합되고, 이 어레이 드라이버는 디스플레이 어레이(30)에 결합된다. 전원(50)이 특정의 예시적인 디스플레이 장치(40) 설계에 의해 요구되는 바와 같은 모든 컴포넌트들에 전력을 제공한다.
네트워크 인터페이스(27)는 안테나(43) 및 송수신기(47)를 포함하며, 따라서 예시적인 디스플레이 장치(40)는 네트워크를 통해 하나 이상의 장치들과 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 네트워크 인터페이스(27)는 또한 프로세서(21)의 요구들을 덜어주기 위해 일부 처리 능력들을 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호들을 송수신하기 위한 임의의 안테나이다. 일 실시예에서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b) 또는 (g)를 포함하는 IEEE 802.11 표준에 따라 RF 신호들을 송수신한다. 다른 실시예에서, 안테나는 BLUETOOTH 표준에 따라 RF 신호들을 송수신한다. 셀룰러 전화의 경우, 안테나는 무선 셀 전화 네트워크 내에서 통신하는 데 사용되는 CDMA, GSM, AMPS, W-CDMA 또는 기타 공지 신호들을 수신하도록 설계된다. 송수신기(47)는 안테나(43)로부터 수신된 신호들을 사전 처리하며, 따라서 이들 신호는 프로세서(21)에 의해 수신되어 더 조작될 수 있다. 송수신기(47)는 또한 프로세서(21)로부터 수신된 신호들을 처리하며, 따라서 이들 신호는 예시적인 디스플레이 장치(40)로부터 안테나(43)를 통해 전송될 수 있다.
대안 실시예에서, 송수신기(47)는 수신기로 대체될 수 있다. 또 다른 대안 실시예에서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)로 전송될 이미지 데이터를 저장 또는 생성할 수 있는 이미지 소스에 의해 대체될 수 있다. 예를 들어, 이미지 소스는 이미지 데이터를 포함하는 디지털 비디오 디스크(DVD) 또는 하드 디스크드라이브, 또는 이미지 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.
프로세서(21)는 일반적으로 예시적인 디스플레이 장치(40)의 전체 동작을 제어한다. 프로세서(21)는 네트워크 인터페이스(27) 또는 이미지 소스로부터 압축 이미지 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 데이터를 원시 이미지 데이터로 또는 원시 이미지 데이터로 쉽게 처리되는 포맷으로 처리한다. 이어서, 프로세서(21)는 처리된 데이터를 드라이버 제어기(29)로 그리고 저장을 위해 프레임 버퍼(28)로 전송한다. 원시 데이터는 통상적으로 이미지 내의 각각의 위치에서 이미지 특성들을 식별하는 정보를 지칭한다. 예를 들어, 그러한 이미지 특성들은 컬러, 채도 및 계조 레벨을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(21)는 예시적인 디스플레이 장치(40)의 동작을 제어하기 위한 마이크로컨트롤러, CPU 또는 논리 유닛을 포함한다. 조절 하드웨어(52)는 일반적으로 신호들을 스피커(45)로 전송하기 위한 그리고 마이크(46)로부터 신호들을 수신하기 위한 증폭기들 및 필터들을 포함한다. 조절 하드웨어(52)는 예시적인 디스플레이 장치(40) 내의 개별 컴포넌트들일 수 있거나, 프로세서(21) 또는 다른 컴포넌트들 내에 포함될 수 있다.
드라이버 제어기(29)는 프로세서(21)에 의해 생성된 원시 이미지 데이터를 프로세서(21)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(28)로부터 취하고, 어레이 드라이버(22)로의 고속 전송을 위해 원시 이미지 데이터를 적절히 리포맷한다. 구체적으로, 드라이버 제어기(29)는 원시 이미지 데이터를 래스터와 유사한 포맷을 갖는 데이터 흐름으로 리포맷하며, 따라서 이 데이터는 디스플레이 어레이(30)에 걸친 스캐닝에 적합한 시간 순서를 갖는다. 이어서, 드라이버 제어기(29)는 포맷된 정보를 어레이 드라이버(22)로 전송한다. LCD 제어기와 같은 드라이버 제어기(29)가 종종 독립 집적 회로(IC)로서 시스템 프로세서(21)와 연관되지만, 그러한 제어기들은 많은 방식으로 구현될 수 있다. 이들은 하드웨어로서 프로세서(21) 내에 삽입되거나, 소프트웨어로서 프로세서(21) 내에 삽입되거나, 어레이 드라이버(22)와 하드웨어에서 완전히 통합될 수 있다.
통상적으로, 어레이 드라이버(22)는 드라이버 제어기(29)로부터 포맷된 정보를 수신하고, 비디오 데이터를, 디스플레이의 픽셀들의 x-y 행렬로부터 오는 수백, 때로는 수천 개의 도선들에 초당 여러 번 인가되는 파형들의 병렬 세트로 리포맷한다.
일 실시예에서, 드라이버 제어기(29), 어레이 드라이버(22) 및 디스플레이 어레이(30)는 본 명세서에서 설명되는 임의 타입의 디스플레이에 적합하다. 예를 들어, 일 실시예에서, 드라이버 제어기(29)는 전통적인 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예로서, 간섭계 변조기 제어기)이다. 다른 실시예에서, 어레이 드라이버(22)는 전통적인 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예로서, 간섭계 변조기 디스플레이)이다. 일 실시예에서, 드라이버 제어기(29)는 어레이 드라이버(22)와 통합된다. 그러한 실시예는 셀룰러 전화, 시계 및 다른 작은 면적 디스플레이와 같은 고도의 통합 시스템들에서 일반적이다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이 어레이(30)는 통상적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예로서, 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.
입력 장치(48)는 사용자로 하여금 예시적인 디스플레이 장치(40)의 동작을 제어할 수 있게 한다. 일 실시예에서, 입력 장치(48)는 QWERTY 키보드 또는 전화 키패드와 같은 키패드, 버튼, 스위치, 터치 감지 스크린, 압력 또는 열 감지 멤브레인을 포함한다. 일 실시예에서, 마이크(46)는 예시적인 디스플레이 장치(40)에 대한 입력 장치이다. 마이크(46)가 장치에 데이터를 입력하는 데 사용될 때, 예시적인 디스플레이 장치(40)의 동작들을 제어하기 위해 사용자에 의해 음성 명령들이 제공될 수 있다.
전원(50)은 이 분야에 공지된 바와 같은 다양한 에너지 저장 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전원(50)은 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬 이온 배터리와 같은 재충전 가능 배터리이다. 다른 실시예에서, 전원(50)은, 재생 에너지 소스, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지 및 태양 전지 페인트를 포함하는 태양 전지이다. 다른 실시예에서, 전원(50)은 벽 콘센트로부터 전력을 수신하도록 구성된다.
일부 구현들에서, 전술한 바와 같이, 전자 디스플레이 시스템 내의 여러 곳에 배치될 수 있는 드라이버 제어기 내에 제어 프로그램 가능성이 존재한다. 일부 예들에서, 제어 프로그램 가능성은 어레이 드라이버(22) 내에 존재한다. 전술한 최적화는 임의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들에서 그리고 다양한 구성들에서 구현될 수 있다.
전술한 원리들에 따라 동작하는 간섭계 변조기들의 구조의 상세들은 크게 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 7a-7e는 이동 가능 반사층(14) 및 그의 지지 구조들의 5개의 상이한 실시예를 나타낸다. 도 7a는 도 1의 실시예의 단면도로서, 여기서는 금속 재료의 스트립(14)이 수직 연장 지지대들(18) 상에 퇴적되어 있다. 도 7b에서, 각각의 간섭계 변조기의 이동 가능 반사층(14)은 정사각형 또는 직사각형이며, 테더들(tethers)(32)에 의해 코너들에서만 지지대들에 부착된다. 도 7c에서, 이동 가능 반사층(14)은 정사각형 또는 직사각형이며, 유연한 금속을 포함할 수 있는 변형 가능 층(34)으로부터 매달려 있다. 변형 가능 층(34)은 변형 가능 층(34)의 둘레에서 기판(20)에 직접 또는 간접 접속된다. 이러한 접속들은 본 명세서에서 지지 기둥들로서 지칭된다. 도 7d에 도시된 실시예는 지지 기둥 플러그들(42)을 구비하며, 그 위에는 변형 가능 층(34)이 위치한다. 이동 가능 반사층(14)은 도 7a-7c에서와 같이 갭 위에 매달려 있지만, 변형 가능 층(34)은 변형 가능 층(34)과 광학 스택(16) 사이의 구멍들을 채움으로써 지지 기둥들을 형성하지 않는다. 오히려, 지지 기둥들은 지지 기둥 플러그들(42)을 형성하는 데 사용되는 평탄화 재료로 형성된다. 도 7e에 도시된 실시예는 도 7d에 도시된 실시예에 기초하지만, 또한 도 7a-7c에 도시된 임의의 실시예들은 물론, 도시되지 않은 추가 실시예들에서도 동작하도록 적응될 수 있다. 도 7e에 도시된 실시예에서는, 금속 또는 다른 전도성 재료의 여분의 층이 버스 구조(44)를 형성하는 데 사용되었다. 이것은 간섭계 변조기들의 배면을 따르는 신호 라우팅을 가능하게 하여, 기판(20) 상에 형성되었어야 할 수 있는 다수의 전극을 없앤다.
도 7에 도시된 것들과 같은 실시예들에서, 간섭계 변조기들은 직접 뷰 장치들로서 작용하며, 이러한 장치들에서 이미지들은 투명 기판(20)의 정면으로부터 관찰되며, 그 반대쪽에는 변조기가 배열된다. 이러한 실시예들에서, 반사층(14)은 변형 가능 층(34)을 포함하여, 기판(20)과 반대편의 반사층의 쪽에 있는 간섭계 변조기의 부분들을 광학적으로 차단한다. 이것은 이미지 품질에 악영향을 미치지 않고 차단 영역들이 구성되고 동작할 수 있게 한다. 예를 들어, 그러한 차단은 도 7e의 버스 구조(44)를 가능하게 하며, 이는 어드레싱 및 그러한 어드레싱으로부터 발생하는 이동들과 같은 변조기의 전기 기계 특성들로부터 변조기의 광학 특성들을 분리하기 위한 능력을 제공한다. 이러한 분리 가능한 변조기 아키텍처는 변조기의 전기 기계 양태들 및 광학 양태들에 사용되는 구조적 설계 및 재료들이 서로 독립적으로 선택되고 기능할 수 있게 한다. 더욱이, 도 7c-7e에 도시된 실시예들은 변형 가능 층(34)에 의해 이루어지는 그의 기계적 특성들로부터 반사층(14)의 광학 특성들의 분리로부터 얻어지는 추가적인 이익들을 갖는다. 이것은 반사층(14)에 사용되는 구조적 설계 및 재료들이 광학 특성들에 대해 최적화되고, 변형 가능 층(34)에 사용되는 구조적 설계 및 재료들이 원하는 기계 특성들에 대해 최적화될 수 있게 한다.
다른 실시예들에서는, 대안적인 구동 스킴들을 이용하여, 디스플레이를 구동하는 데 필요한 전력을 최소화하는 것은 물론, 전기 기계 장치들의 공통 라인이 더 짧은 양의 시간 내에 기록되게 할 수 있다. 소정 실시예들에서, 간섭계 변조기와 같은 전기 기계 장치의 릴리스 또는 완화 시간은 전기 기계 장치의 작동 시간보다 길 수 있는데, 그 이유는 전기 기계 장치가 이동 가능 층의 기계적 복원력을 통해서만 비작동 또는 릴리스 상태로 당겨질 수 있기 때문이다. 이와 달리, 전기 기계 장치를 작동시키는 정전기력은 전기 기계 장치 상에 더 빠르게 작용하여 전기 기계 장치의 작동을 유발할 수 있다. 전술한 고전압 구동 스킴에서, 주어진 라인에 대한 기록 시간은 이전에 작동되지 않은 전기 기계 장치들의 작동을 가능하게 할 뿐만 아니라, 이전에 작동된 전기 기계 장치들의 비작동을 가능하게 하기에 충분해야 한다. 따라서, 전기 기계 장치들의 릴리스 레이트는 소정 실시예들에서 더 큰 디스플레이 어레이들에 대한 더 높은 리프레시 레이트들의 사용을 금지할 수 있는 제한 팩터로서 작용한다.
본 명세서에서 저전압 구동 스킴으로 지칭되는 대안 구동 스킴은 세그먼트 전극이 아니라 공통 전극에 의해 바이어스 전압이 인가되는, 전술한 구동 스킴보다 개선된 성능을 제공할 수 있다. 이것은 도 8 및 9를 참조하여 설명된다. 도 8은 간섭계 변조기들의 예시적인 2x3 어레이 세그먼트(800)를 나타내며, 여기서 어레이는 3개의 공통 라인(810a, 810b, 810c) 및 2개의 세그먼트 라인(820a, 820b)을 포함한다. 독립적으로 어드레스 가능한 픽셀(830, 831, 832, 833, 834, 835)이 공통 라인 및 세그먼트 라인의 각각의 교점에 위치한다. 따라서, 픽셀(830) 양단의 전압은 공통 라인(810a)과 세그먼트 라인(820a)에 인가되는 전압들 간의 차이이다. 이러한 픽셀 양단의 전압차는 본 명세서에서 픽셀 전압으로도 지칭된다. 유사하게, 픽셀(831)은 공통 라인(810b)과 세그먼트 라인(820a)의 교점이고, 픽셀(832)은 공통 라인(810c)과 세그먼트 라인(820a)의 교점이다. 픽셀들(833, 834, 835)은 각각 세그먼트 라인(820b)과 공통 라인들(810a, 810b, 810c)의 교점들이다. 도시된 실시예에서, 공통 라인들은 이동 가능 전극을 포함하며, 세그먼트 라인들 내의 전극은 광학 스택의 고정 부분들이지만, 다른 실시예들에서 세그먼트 라인들은 이동 가능 전극들을 포함할 수 있고, 공통 라인들은 고정 전극들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 공통 드라이버 회로(802)에 의해 공통 라인들(810a, 810b, 810c)에 공통 전압들이 인가될 수 있고, 세그먼트 드라이버 회로(804)를 통해 세그먼트 라인들(820a, 820b)에 세그먼트 전압들이 인가될 수 있다.
아래에 더 설명되는 바와 같이, 각각의 열 라인을 따르는 픽셀들은 상이한 컬러를 반사하도록 형성될 수 있다. 컬러 디스플레이를 제조하기 위하여, 예를 들어, 디스플레이는 적색, 녹색 및 청색 픽셀들의 행들(또는 열들)을 포함할 수 있다. 따라서, 드라이버(802)의 Com1 출력은 적색 픽셀들의 라인을 구동할 수 있고, 드라이버(802)의 Com2 출력은 녹색 픽셀들의 라인을 구동할 수 있으며, 드라이버(802)의 Com3 출력은 청색 픽셀들의 라인을 구동할 수 있다. 실제 디스플레이에서는 아래로 연장하는 픽셀 라인들의 수백 개의 적색, 녹색 및 청색 세트가 존재할 수 있다는 것을 알 것이며, 도 8은 제1 세트만을 도시하고 있다.
대안 구동 스킴의 일 실시예에서, 세그먼트 라인들(820a, 820b)에서 인가되는 전압은 양의 세그먼트 전압(VSP)과 음의 세그먼트 전압(VSN) 사이에서 스위칭된다. 공통 라인들(810a, 810b, 810c)에서 인가되는 전압은 5개의 상이한 전압 사이에서 스위칭되며, 이들 중 하나는 소정 실시예들에서 접지 상태이다. 4개의 비접지 전압은 양의 유지 전압(VCP), 양의 과구동 전압(VOVP), 음의 유지 전압(VCN) 및 음의 과구동 전압(VOVN)이다. 유지 전압들은 적절한 세그먼트 전압들이 사용될 때 픽셀 전압이 픽셀들의 이력 윈도 내에 항상 있도록(양의 유지 전압에 대해 양의 이력 값 및 음의 유지 전압에 대해 음의 이력 값) 선택되고, 가능한 세그먼트 전압들의 절대값들은 충분히 낮으며, 따라서 그의 공통 라인에서 유지 전압이 인가되는 픽셀은 그의 세그먼트 라인에서 현재 인가되는 특정 세그먼트 전압에 관계없이 현재 상태로 유지될 것이다.
특정 실시예에서, 양의 세그먼트 전압(VSP)은 1V-2V 정도의 비교적 낮은 전압일 수 있으며, 음의 세그먼트 전압(VSN)은 접지이거나 1V-2V의 음의 전압일 수 있다. 양 및 음의 세그먼트 전압들은 접지에 대해 대칭이 아닐 수 있으므로, 양의 유지 및 과구동 전압들의 절대값은 음의 유지 및 과구동 전압들의 절대값보다 낮을 수 있다. 이것은 단지 특정 라인 전압들이 아니라 작동을 제어하는 픽셀 전압이므로, 이러한 오프셋은 픽셀의 동작에 악영향을 미치지 않을 것이고, 단지 적절한 유지 및 과구동 전압들을 결정할 때 고려될 필요가 있다.
도 9는 도 8의 세그먼트 라인들 및 공통 라인들에서 인가될 수 있는 예시적인 전압 파형들을 나타낸다. 파형 Seg1은 도 8의 세그먼트 라인(820a)을 따라 인가되는 시간의 함수인 세그먼트 전압을 나타내고, 파형 Seg2는 세그먼트 라인(820b)을 따라 인가되는 세그먼트 전압을 나타낸다. 파형 Com1은 도 8의 열 라인(810a)을 따라 인가되는 공통 전압을 나타내고, 파형 Com2는 열 라인(810b)을 따라 인가되는 공통 전압을 나타내며, 파형 Com3은 열 라인(810c)을 따라 인가되는 공통 전압을 나타낸다.
도 9에서, 공통 라인 전압들 각각은 양의 유지 전압(각각 VCPR, VCPG, VCPB)에서 시작된다는 것을 알 수 있다. 이러한 유지 전압들은 상이하게 지정되는데, 그 이유는 이들이 일반적으로 픽셀들의 적색(R) 라인, 픽셀들의 녹색(G) 라인 또는 픽셀들의 청색(B) 라인이 구동되고 있는지에 따라 상이한 전압 레벨들을 가질 것이기 때문이다. 전술한 바와 같이, 모든 공통 라인들을 따르는 픽셀들의 상태는 세그먼트 전압들의 상태에 관계없이 공통 라인들을 따른 양의 유지 전압의 인가 동안 일정하게 유지된다.
이어서, 공통 라인(810a) 상의 공통 라인 전압(Com1)은 접지일 수 있는 상태 VREL으로 되며, 이는 공통 라인(810a)을 따르는 픽셀들(830, 833)의 릴리스를 유발한다. 이러한 특정 실시예에서, 세그먼트 전압들은 모두 이 포인트에서 (파형들 Seg1 및 Seg2에서 볼 수 있듯이) 접지일 수 있는 음의 세그먼트 전압들(VSN)이지만, 전압 값들의 적절한 선택이 주어지는 경우, 픽셀들은 세그먼트 전압들 중 어느 하나가 양의 세그먼트 전압(VSP)인 경우에도 릴리스될 것이라는 점에 유의할 수 있다.
이어서, 라인(810a) 상의 공통 라인 전압(Com1)은 음의 유지 값(VCNR)으로 이동한다. 전압이 음의 유지 값일 때, 세그먼트 라인(820a)에 대한 세그먼트 라인 전압(파형 Seg1)은 양의 세그먼트 전압(VSP)이며, 세그먼트 라인(820b)에 대한 세그먼트 라인 전압(파형 Seg2)은 음의 세그먼트 전압(VSN)이다. 픽셀들(830, 833) 각각의 양단의 전압은 양의 작동 전압을 넘지 않고 릴리스 전압(VREL)을 지나 양의 이력 윈도 내로 이동한다. 따라서, 픽셀들(830, 833)은 그들의 이전의 릴리스 상태로 유지된다.
이어서, 라인(810a) 상의 공통 라인 전압(파형 Com1)은 음의 과구동 전압(VOVNR)으로 감소된다. 픽셀들(830, 833)의 거동은 이제 그들 각각의 세그먼트 라인들을 따라 현재 인가되는 세그먼트 전압들에 의존한다. 픽셀(830)에 대해, 세그먼트 라인(820a)에 대한 세그먼트 라인 전압은 양의 세그먼트 전압(VSP)이고, 픽셀(830)의 픽셀 전압은 양의 작동 전압을 넘어 증가한다. 따라서, 픽셀(830)은 이 시점에 작동된다. 픽셀(833)에 대해, 세그먼트 라인(820b)에 대한 세그먼트 라인 전압은 음의 세그먼트 전압(VSN)이고, 픽셀 전압은 양의 작동 전압을 넘어 증가하지 않으며, 따라서 픽셀(833)은 비작동 상태로 유지된다.
이어서, 라인(810a)을 따르는 공통 라인 전압(파형 Com1)은 음의 유지 전압(VCNR)으로 다시 증가된다. 전술한 바와 같이, 픽셀들 양단의 전압차는 음의 유지 전압이 인가될 때 세그먼트 전압에 관계없이 이력 윈도 내로 유지된다. 따라서, 픽셀(830) 양단의 전압은 양의 작동 전압 아래로 떨어지지만, 양의 릴리스 전압보다 높게 유지되며, 따라서 작동 상태로 유지된다. 픽셀(833) 양단의 전압은 양의 릴리스 전압 아래로 떨어지지 않고, 비작동 상태를 유지할 것이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 공통 라인들(810b, 810c) 상의 공통 라인 전압은 유사한 방식으로 이동하며, 어레이에 디스플레이 데이터의 프레임을 기록하기 위해 공통 라인들 각각 사이에 1 라인 시간 사이클의 지연을 갖는다. 유지 기간 후에, 프로세스는 반대 극성의 공통 및 세그먼트 전압들로 반복된다.
전술한 바와 같이, 컬러 디스플레이에서, 도 8에 도시된 예시적인 어레이 세그먼트(800)는 3개 컬러의 픽셀들을 포함할 수 있으며, 픽셀들(830-835) 각각은 특정 컬러의 픽셀을 포함한다. 컬러 픽셀들은 각각의 공통 라인(810a, 810b, 810c)이 유사한 컬러들의 픽셀들의 공통 라인을 정의하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, RGB 디스플레이에서, 공통 라인(810a)을 따르는 픽셀들(830, 833)은 적색 픽셀들을 포함할 수 있고, 공통 라인(820b)을 따른 픽셀들(831, 834)은 녹색 픽셀들을 포함할 수 있으며, 공통 라인(810c)을 따른 픽셀들(832, 835)은 청색 픽셀들을 포함할 수 있다. 따라서, 2x3 어레이는 RGB 디스플레이에서 2개의 복합 멀티컬러 픽셀(838a, 838b)을 형성할 수 있으며, 멀티컬러 픽셀(838a)은 적색 서브픽셀(830), 녹색 서브픽셀(831) 및 청색 서브픽셀(832)을 포함하고, 멀티컬러 픽셀(838b)은 적색 서브픽셀(833), 녹색 서브픽셀(834) 및 청색 서브픽셀(835)을 포함한다.
상이한 컬러 픽셀들을 갖는 그러한 어레이에서, 상이한 컬러 픽셀들의 구조는 컬러에 따라 변한다. 이러한 구조 차이들은 이력 특성들의 차이를 유발하며, 이는 또한 상이한 적절한 유지 및 작동 전압들을 유발한다. 릴리스 전압(VREL)이 0(접지)인 것으로 가정하면, 도 9의 파형들로 3개의 상이한 컬러 픽셀의 어레이를 구동하기 위하여, 전원은 공통 및 세그먼트 라인들을 구동하기 위한 총 14개의 상이한 전압(VOVPR, VCPR, VCNR, VOVNR, VOVPG, VCPG, VCNG, VOVNG, VOVPB, VCPB, VCNB, VOVNB, VSP, VSN)을 생성하는 것이 필요할 것이다.
도 10은 그러한 전원(840)을 이용하는 드라이버 회로의 일 실시예를 나타낸다. 생성된 다양한 전압들은 예를 들어 도 8의 구동 회로들(802, 804)의 일부인 멀티플렉서들(850) 및 타이밍/제어기 논리(860)를 이용하여 도시된 파형들을 생성하도록 적절히 결합될 것이다. 이러한 14개의 전압 레벨을 계속 생성하는 것은 상당한 양의 전력을 소비하는데, 특히 그 이유는 짧은 기간들 동안만 과구동 전압들이 필요하기 때문이다. 이러한 전력 소비는 감소할 수 있는데, 그 이유는 양의 유지 전압(VCP)에 추가 전압(VADD)을 더하고 음의 유지 전압(VCN)으로부터 VADD를 뺌으로써 각각의 상이한 컬러에 대한 양 및 음의 과구동 전압들(VOVP, VOVN)이 얻어질 수 있기 때문이며, 여기서 VADD는 모든 컬러들에 대해 동일하며, 그 자체는 VSP와 VSN 간의 차이와 동일할 수 있다. 이를 이용하기 위하여, 전원(840)은 전하 펌프를 사용하여 필요한 시간에 유지 전압들로부터 과구동 전압들을 도출한다.
도 11은 본 명세서에서 설명되는 전원을 포함하는 전하 펌프의 일 실시예에 따른 저전압 구동 스킴에서 사용되는 다양한 전압들의 생성을 나타내는 시스템 블록도이다. 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 전하 펌프 회로(870)의 일 실시예(아래의 도 12에서 설명되는 일 실시예)를 이용함으로써, 연속 전원(880)은 공통 라인들 및 세그먼트 라인들에 대한 총 8개의 상이한 전압(VCPR, VCNR, VCPG, VCNG, VCPB, VCNB, VSP, VSN)을 생성하는 것만이 필요하다. 여기서, "연속" 전원은 100%의 시간 동안 동작할 필요가 없다는 점에 유의할 수 있다. 연속이라는 용어는 이러한 전원이 디스플레이 요소들을 구동하고 유지하기 위해 필요할 때 이러한 전압들을 출력한다는 것을 의미하는 것만을 의도한다. 통상적인 실시예들에서, 유지 전압들은 디스플레이가 동작하는 대부분의 시간 동안 요구되며, 따라서 적어도 유지 전압들은 디스플레이가 이미지를 출력하는 데 사용되고 있는 기간들 동안 출력될 것이다. 그러나, 일부 실시예들에서는, 이러한 출력들 없이도 소정 기간들 동안 디스플레이 상에 이미지들을 유지하는 것이 가능하다. 이어서, 전하 펌프(870)는 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 각각의 유지 전압에 VSP와 VSN 간의 차이를 더함(또는 뺌)으로써 어레이를 구동하는 데 필요한 나머지 6개의 전압(VOVPR, VOVNR, VOVPG, VOVNG, VOVPB, VOVNB)을 생성한다. 게다가, 타이밍 및 논리 제어기를 사용함으로써, 전하 펌프 회로의 출력과 도 8의 어레이를 구동하기 위해 타이밍 회로에 의해 생성되는 공통 라인 파형들을 동기화하는 것이 가능하다.
도 12는 과구동 전압들(VOV)을 생성하기 위한 전하 펌프 회로의 일 실시예의 회로도를 나타낸다. 도시된 회로는 단자들 VSP(901) 및 VSN(902) 양단의 전원 전압(VSP)(전술한 바와 같이, VSN은 일부 실시예들에서 접지일 수 있다), 스위치들의 쌍들(903, 904, 905, 906), 복수의 스위치(910, 911), 교대 커패시터들(908, 909), 및 적색, 녹색 및 청색 픽셀들에 대한 음 및 양의 유지 전압들(VC)에 대한 입력들로서의 라인들(914a-914c, 915a-915c)을 포함한다.
도 12를 계속 참조하면, 스위치(903a)는 전원 전압의 양의 단자 VSP(901)를 제1 교대 커패시터의 양의 단자(908a)에 결합한다. 유사하게, 스위치(903b)는 전원 전압의 음의 단자 VSN(902)를 제1 교대 커패시터의 음의 단자(908b)에 결합한다. 스위치(904a)는 전원 전압의 양의 단자 VSP(901)를 제2 교대 커패시터의 양의 단자(909a)에 결합한다. 유사하게, 스위치(904b)는 전원 전압의 음의 단자 VSN(902)를 제2 교대 커패시터의 음의 단자(909b)에 결합한다. 스위치(905a)는 제1 교대 커패시터의 양의 단자(908a)를 양의 과구동 전압 라인 VOVP(912)에 결합한다. 유사하게, 스위치(905b)는 제1 교대 커패시터의 음의 단자(908b)를 음의 과구동 전압 라인 VOVN(913)에 결합한다. 스위치(906a)는 제2 교대 커패시터의 양의 단자(909a)를 양의 과구동 전압 라인 VOVP(912)에 결합한다. 유사하게, 스위치(906b)는 제2 교대 커패시터의 음의 단자(909b)를 음의 과구동 전압 라인 VOVN(913)에 결합한다. 스위치(910a)는 양의 과구동 전압 라인 VOVP(912)를 적색 픽셀을 구동하기 위한 음의 유지 전압 VCNR(914a)에 결합한다. 유사하게, 스위치(910b)는 양의 과구동 전압 라인 VOVP(912)를 녹색 픽셀을 구동하기 위한 음의 유지 전압 VCNG(914b)에 결합한다. 더구나, 스위치(910c)는 양의 과구동 전압 라인 VOVP(912)를 청색 픽셀을 구동하기 위한 음의 유지 전압 VCNB(914c)에 결합한다. 유사하게, 스위치(911a)는 음의 과구동 전압 라인 VOVN(913)를 적색 픽셀을 구동하기 위한 양의 유지 전압 VCPR(915a)에 결합한다. 유사하게, 스위치(911b)는 음의 과구동 전압 라인 VOVN(913)를 녹색 픽셀을 구동하기 위한 양의 유지 전압 VCPG(915b)에 결합한다. 더구나, 스위치(911c)는 음의 과구동 전압 라인 VOVN(913)를 청색 픽셀을 구동하기 위한 양의 유지 전압 VCPB(915c)에 결합한다.
도 10 및 11에 도시된 타이밍/제어 논리 회로는 전하 펌프가 임의의 시점에 교대 커패시터들 중 하나가 전원 전압(VSP)으로 충전되는 동안, 다른 교대 커패시터가 과구동 전압(VOV)의 생성에 기여하는 데 사용되는 방식으로 동작하는 것을 보증한다. 한 사이클에서, 타이밍/제어 논리 회로는 스위치들(903, 906)을 닫거나 활성화하는 동안, 스위치들(904, 905)을 열거나 비활성화하며, 따라서 커패시터(908)는 전원 전압(VSP)으로 충전되는 동안, 커패시터(909)는 출력에 결합되며, 따라서 커패시터(909) 양단의 전압이 과구동 전압(VOV)을 생성하게 된다. 다른 사이클에서, 타이밍/제어 논리 회로는 스위치들(904, 905)을 닫거나 활성화하는 동안, 스위치들(903, 906)을 열거나 비활성화하며, 따라서 커패시터(909)는 전원 전압(VSP)으로 충전되는 동안, 커패시터(908)는 출력에 결합되며, 따라서 커패시터(908) 양단의 전압이 과구동 전압(VOV)을 생성하게 된다. 따라서, 충전된 커패시터 양단의 전압은 유지 전압에 선택적으로 더해지거나 감산되어, 대응하는 과구동 전압을 생성한다.
사이클들 각각 동안, 타이밍/제어 논리 회로는 또한 6개의 스위치(910a-910c, 911a-911c) 중 하나만이 임의 한 시점에 닫히거나 활성화되는 것을 보증한다. 따라서, 과구동 전압 라인(VOV)은 한 번에 공통 라인들 중 하나에만 결합된다. 예를 들어, 타이밍/제어 논리 회로가 스위치(910a)를 닫을 때, 과구동 전압(VOV)은 적색 픽셀 양단에 음의 유지 전압 VCNR(914a)을 생성하기 위해 공통 전압 라인에 결합된다. 나머지 스위치들(910b-910c, 911a-911c)은 유사한 방식으로 동작한다.
일부 실시예들에서, 사용되는 상이한 스위치들 및 커패시터들의 수 그리고 이들 간의 접속들은 상이할 수 있으며, 따라서 타이밍/제어 논리 회로의 스위치들의 활성화 및 비활성화는 커패시터들을 충전하고 과구동 전압들을 생성하기 위해 전술한 회로보다 많거나 적은 사이클을 통할 수 있다.
도 13은 도 12에 도시된 전하 펌프의 일 실시예에서의 스위치들에 대한 타이밍도는 물론, 전하 펌프의 이 실시예에 의해 생성되는 과구동 전압 신호들을 나타낸다. 파형(1001)은 스위치들(903, 906)에 대한 스위치 활성화 및 비활성화의 타이밍을 나타낸다. 파형(1002)은 스위치들(904, 905)에 대한 스위치 활성화 및 비활성화의 타이밍을 나타낸다. 파형(1011)은 스위치(910a)에 대한 스위치 활성화의 타이밍을 나타낸다. 파형(1012)은 스위치(910b)에 대한 스위치 활성화의 타이밍을 나타낸다. 파형(1013)은 스위치(910c)에 대한 스위치 활성화의 타이밍을 나타낸다. 파형(1014)은 스위치(911a)에 대한 스위치 활성화의 타이밍을 나타낸다. 파형(1015)은 스위치(911b)에 대한 스위치 활성화의 타이밍을 나타낸다. 파형(1016)은 스위치(911c)에 대한 스위치 활성화의 타이밍을 나타낸다.
파형들(1020, 1030)은 파형들(1001-1002, 1011-1016)에서 지시되는 바와 같이 스위치들을 활성화 및 비활성화할 때 도 12의 회로의 실시예에 의해 생성되는 라인들(VOVN, VOVP) 상의 출력 전압들을 각각 나타낸다.
도 13의 좌측에 지시되는 바와 같이, 제1의 도시된 사이클 동안, 파형(1002)에 나타난 바와 같이 스위치들(904, 905)이 활성화될 때, 그리고 파형(1011)에 나타난 바와 같이 스위치(910a)가 활성화될 때, 1021에 나타난 바와 같이 적색 픽셀에 대해 생성된 음의 과구동 전압이 존재한다. 다음 사이클 동안, 파형 1001에 나타난 바와 같이 스위치들(903, 906)이 활성화되고, 파형 1002에 나타난 바와 같이 스위치들(904, 905)이 비활성화된다. 파형 1012에 나타난 바와 같이, 스위치(910b)가 활성화될 때, 1022에 나타난 바와 같이 녹색 픽셀에 대해 생성된 음의 과구동 전압이 존재한다. 다음 사이클 동안, 파형 1001에 나타난 바와 같이 스위치들(904, 905)이 다시 활성화되고, 파형 1002에 나타난 바와 같이 스위치들(903, 906)이 비활성화된다. 파형 1013에 나타난 바와 같이, 스위치(910c)가 활성화될 때, 1023에 나타난 바와 같이 청색 픽셀에 대해 생성된 음의 과구동 전압이 존재한다. 다음 사이클 동안, 파형 1002에 나타난 바와 같이 스위치들(904, 905)이 다시 활성화될 때, 그리고 파형 1014에 나타난 바와 같이 스위치(911a)가 활성화될 때, 1031에 나타난 바와 같이 적색 픽셀에 대해 생성된 양의 과구동 전압이 존재한다. 다음 사이클 동안, 파형 1001에 나타난 바와 같이 스위치들(903, 906)이 다시 활성화되고, 파형 1002에 나타난 바와 같이 스위치들(904, 905)이 비활성화된다. 파형 1012에 나타난 바와 같이, 스위치(911b)가 활성화될 때, 1032에 나타난 바와 같이 녹색 픽셀에 대해 생성된 양의 과구동 전압이 존재한다. 다음 사이클 동안, 파형 1001에 나타난 바와 같이 스위치들(904, 905)이 다시 활성화되고, 파형 1002에 나타난 바와 같이 스위치들(903, 906)이 비활성화된다. 파형 1013에 나타난 바와 같이, 스위치(911c)가 활성화될 때, 1033에 나타난 바와 같이 청색 픽셀에 대해 생성된 양의 과구동 전압이 존재한다. 동일 극성의 스위치들에 이어지는 상이한 극성의 스위치들에 대하여 이러한 순차적인 사이클이 반복될 수 있다.
대안으로서, 도 13의 우측에 도시된 바와 같이, 다른 순서로 과구동 전압들을 생성하는 것도 가능하다. 파형 1002에 나타난 바와 같이 스위치들(904, 905)이 활성화될 때, 그리고 파형 1011에 나타난 바와 같이 스위치(910a)가 활성화될 때, 1041에 나타난 바와 같이 적색 픽셀에 대한 음의 과구동 전압이 존재한다. 다음 사이클 동안, 파형 1001에 나타난 바와 같이 스위치들(903, 906)이 활성화되고, 파형 1002에 나타난 바와 같이 스위치들(904, 905)이 비활성화된다. 파형 1012에 나타난 바와 같이 스위치(911b)가 활성화될 때, 1042에 나타난 바와 같이 녹색 픽셀에 대해 생성된 양의 과구동 전압이 존재한다. 다음 사이클 동안, 파형 1001에 나타난 바와 같이 스위치들(904, 905)이 다시 활성화되고, 파형 1002에 나타난 바와 같이 스위치들(903, 906)이 비활성화된다. 파형 1013에 나타난 바와 같이 스위치(910c)가 활성화될 때, 1043에 나타난 바와 같이 청색 픽셀에 대해 생성된 음의 과구동 전압이 존재한다. 다음 사이클 동안, 파형 1002에 나타난 바와 같이 스위치들(904, 905)이 다시 활성화될 때, 그리고 파형 1014에 나타난 바와 같이 스위치(911a)가 활성화될 때, 1051에 나타난 바와 같이 적색 픽셀에 대한 양의 과구동 전압이 존재한다. 다음 사이클 동안, 파형 1001에 나타난 바와 같이 스위치들(903, 906)이 다시 활성화되고, 파형 1002에 나타난 바와 같이 스위치들(904, 905)이 비활성화된다. 파형 1012에 나타난 바와 같이 스위치(910b)가 활성화될 때, 1052에 나타난 바와 같이 녹색 픽셀에 대해 생성된 음의 과구동 전압이 존재한다. 다음 사이클 동안, 파형 1001에 나타난 바와 같이 스위치들(904, 905)이 다시 활성화되고, 파형 1002에 나타난 바와 같이 스위치들(903, 906)이 비활성화된다. 파형 1013에 나타난 바와 같이 스위치(911c)가 활성화될 때, 1053에 나타난 바와 같이 청색 픽셀에 대해 생성된 양의 과구동 전압이 존재한다.
타이밍/논리 제어기는 스위치들(910a-c, 911a-c)을 서로 독립적으로 제어하므로, 전술한 예들로 한정되지 않는 임의의 순서로 원하는 컬러들 및 극성들에 대한 과구동 전압들을 생성하는 것이 가능하다. 더구나, 타이밍/논리 제어기는 또한 멀티플렉서들을 통해 공통 라인들에 대한 전압들의 인가를 제어하므로, 타이밍/논리 제어기는 도 9의 파형들을 생성하는 데 필요한 타이밍에 필요한 과구동 전압들을 생성하도록 구성될 수 있는데, 그 이유는 이들이 디스플레이 어레이의 상이한 공통 라인들에 인가되기 때문이다.
도 14는 과구동 전압을 생성하기 위한 프로세스의 일 실시예의 흐름도이다. 단계 1410에서, 커패시터를 전원에 결합한다. 일 실시예에서, 이러한 결합은 스위치들을 활성화함으로써 수행된다. 결합의 결과로서, 커패시터가 공급 라인으로부터의 전압에 의해 충전된다. 단계 1420에서, 커패시터를 전원으로부터 분리한다. 일 실시예에서, 이러한 분리는 스위치들을 비활성화함으로써 수행된다. 단계 1430에서, 구동 라인을 커패시터의 제1 측에 입력으로서 접속한다. 일 실시예에서, 구동 라인은 디스플레이 어레이의 공통 라인 유지 전압일 수 있다. 단계 1440에서, 과구동 라인을 커패시터의 제2 측에 출력으로서 접속한다. 일 실시예에서, 과구동 라인은 디스플레이 어레이의 공통 라인 과구동 전압일 수 있다. 도 14에 지시되는 바와 같이, 단계 1410 내지 1440이 반복된다.
이롭게도, 본 방법은 더 적은 스위칭 및 더 작은 전압 범위들로 인해 더 낮은 전력 소비로 디스플레이의 공통 라인들을 구동하는 데 사용되는 과구동 전압들을 생성한다. 이 방법은 또한 디스플레이 드라이버에 의해 사용되는 임의의 구동 스킴과 함께 사용되는 최대 유연성을 제공한다.
도 15는 도 11에 도시된 전하 펌프의 다른 실시예를 나타낸다. 도 12에 도시된 실시예와 유사하게, 도 15에 도시된 전하 펌프도 VSP와 VSN 간의 차이인 전원 전압, 여러 쌍의 스위치들 및 2개의 교대 커패시터를 포함한다. 회로는 한 사이클 동안 교대 커패시터들 중 하나가 전원 전압에 의해 충전되는 동안에 다른 커패시터를 이용하여 과구동 전압이 생성되는 방식으로 동작한다. 다른 사이클 동안, 다른 교대 커패시터는 전원 전압에 의해 충전되는 동안에 제1 커패시터를 이용하여 반대 극성의 과구동 전압이 생성된다. 예를 들어, 스위치(5)가 커패시터(CP2)를 충전하도록 닫힐 때, 스위치(1)는 VCPR 및 커패시터(CP1)로부터 VOVPR을 생성하도록 닫힐 수 있다.
도 16은 도 11에 도시된 전하 펌프의 다른 실시예를 나타낸다. 도 16의 실시예는 하나의 커패시터만을 사용한다. 회로는 한 사이클 동안 커패시터가 도 11에 도시된 연속 전원으로부터의 추가적인 전압(VCHARGE)에 의해 충전되는 방식으로 동작한다. 이러한 충전 사이클 동안, 스위치 Charge 및 스위치 1은 닫힌다. 이 실시예에서, VCHARGE는 연속 전원에 의해 생성되며, VOVPR과 동일하다. 다음 사이클 동안, 스위치 1-6 중 어느 하나를 닫음으로써 커패시터에 의해 원하는 과구동 전압이 생성된다.
도 17은 도 11에 도시된 전하 펌프의 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서는, 각각의 극성에 대해 하나씩, 연속 전원의 2개의 추가적인 출력(VCHARGEP, VCHARGEN)이 생성되고 사용된다. 이 회로는 도 16의 실시예와 동일한 방식으로 동작하지만, 양 및 음 부분들은 독립적으로 제어될 수 있다. 이 실시예에서, VCHARGEP 및 VCHARGEN은 각각 VOVPR 및 VOVNR과 동일하다.
전술한 상기 실시예들 및 방법들의 다양한 조합들이 고려된다. 특히, 위의 실시예들은 주로 특정 요소들의 간섭계 변조기들이 공통 라인들을 따라 배열되는 실시예들과 관련되지만, 다른 실시예들에서는 특정 컬러들의 간섭계 변조기들이 세그먼트 라인들을 따라 대신 배열될 수 있다. 특히, 실시예들, 양 및 음의 세그먼트 전압들에 대한 상이한 값들이 특정 컬러들에 대해 사용될 수 있으며, 동일한 유지, 릴리스 및 과구동 전압들이 공통 라인들을 따라 적용될 수 있다. 추가 실시예들에서, 전술한 4 컬러 디스플레이와 같이, 다수의 컬러의 서브픽셀들이 공통 라인들 및 세그먼트 라인들을 따라 배치될 때, 4개 컬러 각각에 대한 적절한 픽셀 전압들을 제공하기 위해, 양 및 음의 세그먼트 전압들에 대한 상이한 값들이 공통 라인들을 따르는 유지 및 과구동 전압들에 대한 상이한 값들과 함께 사용될 수 있다.
본 명세서에서 구체적으로 그리고 명확히 달리 언급되지 않는 한, 실시예에 따라서는, 본 명세서에서 설명되는 임의의 방법들의 동작들 또는 이벤트들이 다른 순서로 수행될 수 있거나, 추가될 수 있거나, 병합될 수 있거나, 완전히 생략될 수 있다는 것도 인식해야 한다(예를 들어, 모든 동작들 또는 이벤트들이 방법들의 실시에 필요한 것은 아니다).
위의 상세한 설명은 다양한 실시예들에 적용되는 바와 같은 새로운 특징들을 도시하고, 설명하고, 지시하였지만, 예시된 장치 또는 프로세스의 형태 및 상세에 있어서 다양한 생략, 대체 및 변경들이 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 특징들 및 이익들 모두를 제공하지 않는 일부 형태들이 만들어질 수 있고, 일부 특징들은 다른 특징들과 별개로 사용되거나 실시될 수 있다.

Claims (20)

  1. 디스플레이 요소들의 어레이를 구동하기 위한 시스템으로서,
    적어도 하나의 커패시터;
    적어도 하나의 충전 공급 라인;
    양의 과구동 전압을 상기 디스플레이 요소들의 어레이로 출력하도록 구성된 제1 과구동 라인;
    음의 과구동 전압을 상기 디스플레이 요소들의 어레이로 출력하도록 구성된 제2 과구동 라인;
    양의 구동 전압을 상기 디스플레이 요소들의 어레이에 공급하도록 각각 구성된 제1 복수의 구동 라인;
    음의 구동 전압을 상기 디스플레이 요소들의 어레이에 공급하도록 각각 구성된 제2 복수의 구동 라인;
    상기 적어도 하나의 충전 공급 라인을 상기 적어도 하나의 커패시터에 선택적으로 결합하도록 구성된 제1 복수의 스위치;
    제2 복수의 스위치 - 상기 제2 복수의 스위치 각각은 상기 제1 복수의 구동 라인 중 하나를 상기 적어도 하나의 커패시터에 선택적으로 결합하도록 구성됨 -;
    제3 복수의 스위치 - 상기 제3 복수의 스위치 각각은 상기 제2 복수의 구동 라인 중 하나를 상기 적어도 하나의 커패시터에 선택적으로 결합하도록 구성됨 -;
    상기 적어도 하나의 커패시터를 상기 제1 및 제2 과구동 라인들 중 적어도 하나에 선택적으로 결합하도록 구성된 제4 복수의 스위치; 및
    상기 제4 복수의 스위치 중 제1 서브세트를 활성화하는 동안에 상기 제4 복수의 스위치 중 제2 서브세트를 비활성화도록 구성된 제어기
    를 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이 요소들의 어레이는 복수의 공통 라인 및 복수의 세그먼트 라인을 포함하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 어레이 구동 스킴을 구현하도록 구성된 어레이 드라이버 회로를 더 포함하고, 상기 스킴은 상기 복수의 공통 라인 각각을 공통 전압으로 구동하고, 상기 복수의 세그먼트 라인 각각을 세그먼트 전압으로 구동하는 것을 포함하는 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공통 전압은 상기 복수의 구동 라인 중 하나에서 공급되는 구동 전압 및 상기 복수의 과구동 라인 중 하나에서 공급되는 과구동 전압을 포함하는 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 공급 라인은 상기 세그먼트 전압을 제공하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 구동 라인 중 상이한 구동 라인들은 상이한 컬러들과 관련되는 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 컬러들은 적색, 녹색 또는 청색을 포함하는 시스템.
  8. 디스플레이 요소들의 어레이를 구동하기 위한 과구동 전압을 생성하는 방법으로서,
    전원 전압을 적어도 하나의 커패시터에 결합하기 위해 적어도 하나의 제1 스위치를 활성화하는 단계;
    상기 적어도 하나의 제1 스위치를 비활성화하는 단계;
    구동 전압 라인을 상기 적어도 하나의 커패시터의 제1 측에 결합하기 위해 적어도 하나의 제2 스위치를 활성화하는 단계; 및
    과구동 전압 라인을 상기 적어도 하나의 커패시터의 제2 측에 결합하기 위해 적어도 하나의 제3 스위치를 활성화하는 단계
    를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    세그먼트 전압을 2개의 교대 커패시터 중 제1 교대 커패시터에 결합하기 위해 제1 복수의 스위치를 활성화는 동안, 상기 2개의 교대 커패시터 중 제2 교대 커패시터로부터 상기 세그먼트 전압을 분리하기 위해 제2 복수의 스위치를 비활성화하는 단계;
    과구동 전압 라인들을 상기 제1 교대 커패시터로부터 분리하기 위해 제3 복수의 스위치를 비활성화하는 동안, 상기 과구동 전압 라인들을 상기 제2 교대 커패시터에 결합하기 위해 제4 복수의 스위치를 활성화하는 단계;
    제1 과구동 전압 라인을 제1 복수의 구동 전압 라인 중 하나에 결합하기 위해 제5 복수의 스위치 내의 적어도 하나의 스위치를 활성화하는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 복수의 전압 레벨을 갖는 파형을 이용하여 디스플레이 어레이를 구동하도록 구성된 디스플레이 드라이버 회로로서,
    상기 복수의 전압 중 제1 서브세트는 정의된 양만큼 상기 복수의 전압 중 제2 서브세트와 다르고,
    상기 디스플레이 드라이버 회로는
    상기 복수의 전압 중 상기 제1 서브세트를 생성하도록 구성된 연속 전원; 및
    상기 복수의 전압 중 상기 제1 서브세트를 입력들로서 그리고 상기 복수의 전압 중 상기 제2 서브세트를 출력들로서 갖는 전하 펌프
    를 포함하는 디스플레이 드라이버 회로.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전압들의 제1 서브세트는 적어도 하나의 구동 전압을 포함하는 디스플레이 드라이버 회로.
  12. 제10항에 있어서, 상기 전압들의 제2 서브세트는 적어도 하나의 과구동 전압을 포함하는 디스플레이 드라이버 회로.
  13. 제10항에 있어서, 상기 디스플레이 어레이는 세그먼트 전압에 의해 각각 구동되는 복수의 세그먼트 라인 및 공통 전압에 의해 각각 구동되는 복수의 공통 라인을 포함하고, 상기 정의된 양은 상기 세그먼트 전압을 포함하는 디스플레이 드라이버 회로.
  14. 제10항에 있어서, 상기 전하 펌프는 2개의 커패시터를 포함하는 디스플레이 드라이버 회로.
  15. 복수의 전압 레벨을 갖는 파형을 이용하여 디스플레이 어레이를 구동하도록 구성된 디스플레이 드라이버 회로로서,
    상기 복수의 전압 중 제1 서브세트는 정의된 양만큼 상기 복수의 전압 중 제2 서브세트와 다르며,
    상기 디스플레이 드라이버 회로는
    상기 복수의 전압 중 상기 제1 서브세트를 생성하기 위한 수단; 및
    상기 복수의 전압 중 상기 제1 서브세트로부터 상기 복수의 전압 중 상기 제2 서브세트를 도출하기 위한 수단
    을 포함하는 디스플레이 드라이버 회로.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전압들의 제1 서브세트는 적어도 하나의 구동 전압을 포함하는 디스플레이 드라이버 회로.
  17. 제15항에 있어서, 상기 전압들의 제2 서브세트는 적어도 하나의 과구동 전압을 포함하는 디스플레이 드라이버 회로.
  18. 제15항에 있어서, 상기 디스플레이 어레이는 세그먼트 전압에 의해 각각 구동되는 복수의 세그먼트 라인 및 공통 전압에 의해 각각 구동되는 복수의 공통 라인을 포함하고, 상기 정의된 양은 상기 세그먼트 전압을 포함하는 디스플레이 드라이버 회로.
  19. 제15항에 있어서, 상기 복수의 전압 중 상기 제1 서브세트를 생성하기 위한 상기 수단은 연속 전원을 포함하는 디스플레이 드라이버 회로.
  20. 제15항에 있어서, 상기 복수의 전압 중 상기 제1 서브세트로부터 상기 복수의 전압 중 상기 제2 서브세트를 도출하기 위한 상기 수단은 전하 펌프를 포함하는 디스플레이 드라이버 회로.
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