KR20210005322A - 전기 광학 디스플레이들 및 구동 방법들 - Google Patents

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Abstract

적어도 하나의 타입의 착색 안료 입자를 갖는 전기영동 재료를 포함하는 디스플레이를 구동하기 위한 구동 방법으로서, 그 방법은, 적어도 하나의 타입의 착색 안료 입자를 리셋하기 위해 적어도 하나의 펄스 쌍을 인가하는 단계, 분리 펄스를 인가하는 단계, 및 적어도 하나의 타입의 착색 안료 입자를 리셋하기 위해 제 2 펄스 쌍을 인가하는 단계를 포함한다.

Description

전기 광학 디스플레이들 및 구동 방법들
관련 출원들에 대한 참조
본 출원은 2018년 7월 17일자로 출원된 미국 가출원 제62/699,117호와 관련된다.
전술한 출원의 전체 개시들은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
발명의 분야
본 명세서에서 제시된 주제는 전기 광학 디스플레이 디바이스들에 대한 구동 방법들에 관한 것이다.
컬러 디스플레이를 달성하기 위하여, 컬러 필터들이 종종 사용된다. 가장 흔한 접근법은 레드, 그린 및 블루 컬러들을 디스플레이하기 위해 픽셀화된 디스플레이의 블랙/화이트 서브-픽셀들의 위에 컬러 필터들을 추가하는 것이다. 레드 컬러를 원하는 경우, 디스플레이되는 유일한 컬러가 레드이도록 그린 및 블루 서브-픽셀들은 블랙 상태로 변하게 된다. 블루 컬러를 원하는 경우, 디스플레이되는 유일한 컬러가 블루이도록 그린 및 레드 서브-픽셀들은 블랙 상태로 변하게 된다. 그린 컬러를 원하는 경우, 디스플레이되는 유일한 컬러가 그린이도록 레드 및 블루 서브-픽셀들은 블랙 상태로 변하게 된다. 블랙 상태를 원하는 경우, 모든 3 개의 서브-픽셀들은 블랙 상태로 변하게 된다. 화이트 상태를 원하는 경우, 3 개의 서브-픽셀들은 각각 레드, 그린 및 블루로 변하게 되고, 그 결과 화이트 상태가 시인자 (viewer) 에게 보인다.
그러한 기법의 가장 큰 단점은, 서브-픽셀들의 각각이 원하는 화이트 상태의 약 3 분의 1 (1/3) 의 반사율을 갖기 때문에, 화이트 상태가 상당히 흐릿하다는 것이다. 이를 보상하기 위해, 블랙 및 화이트 상태들만을 디스플레이할 수 있는 제 4 서브-픽셀이 추가될 수도 있어, 화이트 레벨은 레드, 그린 또는 블루 컬러 레벨의 희생으로 더블링된다 (여기서 각각의 서브-픽셀은 이제 픽셀의 영역의 단지 1/4 일 뿐이다). 더 밝은 컬러들은 화이트 픽셀로부터 빛을 추가하는 것에 의해 달성될 수 있지만, 이것은 컬러들이 매우 밝아지고 불포화되게 하는 색역 (color gamut) 의 희생으로 달성된다. 3 개의 서브-픽셀들의 컬러 포화 (color saturation) 를 감소시킴으로써 유사한 결과가 달성될 수 있다. 이들 접근법들을 사용하더라도, 화이트 레벨은 보통 실질적으로 블랙 및 화이트 디스플레이의 것의 절반 미만이어서, 잘 판독가능한 블랙-화이트 밝기 및 콘트라스를 필요로 하는 e-리더들 또는 디스플레이들과 같은 디스플레이 디바이스들에는 허용가능하지 않은 선택이 된다.
본 명세서에서 개시된 주제는 적어도 하나의 타입의 착색 안료 입자를 갖는 전기영동 재료를 포함하는 디스플레이를 구동하기 위한 구동 방법에 관한 것이다. 하나의 그러한 방법은, 적어도 하나의 타입의 착색 안료 입자를 리셋하기 위해 적어도 하나의 펄스 쌍을 인가하는 단계, 분리 펄스를 인가하는 단계, 및 적어도 하나의 타입의 착색 안료 입자를 리셋하기 위해 제 2 펄스 쌍을 인가하는 단계를 포함할 수도 있다.
본 출원의 다양한 양태들 및 실시형태들은 다음의 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들이 반드시 일정한 스케일로 그려지는 것은 아님을 알아야 한다. 다수의 도면들에 나타나는 아이템들은 그 아이템들이 나타나는 모든 도면들에서 동일한 참조 부호에 의해 표시된다.
도 1 은 본 명세서에서 제시된 주제에 따른 전기 광학 디스플레이의 개략적 표현을 예시한다;
도 2 는 도 1 에 예시된 전기 광학 디스플레이를 나타내는 등가 회로를 예시한다;
도 3 은 본 명세서에서 제시된 주제에 따른 전기 광학 디스플레이의 횡단면도를 예시한다;
도 4 는 본 명세서에서 제시된 주제에 따른 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 구동 방법의 하나의 실시형태를 예시한다; 그리고
도 5 는 본 명세서에서 제시된 주제에 따른 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 구동 방법의 다른 실시형태를 예시한다.
본 발명은, 암 모드 (dark mode) 의 전기 광학 디스플레이들, 특히 쌍안정 전기 광학 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들, 및 그러한 방법들에서의 사용을 위한 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 블랙 배경에 화이트 텍스트를 디스플레이할 경우 그러한 디스플레이들에서 감소된 "고스팅 (ghosting)" 및 에지 아티팩트들, 및 감소된 플래싱 (flashing) 을 허용할 수도 있는 구동 방법들에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 그러나 배타적이지 않게, 하나 이상의 타입들의 전기적으로 하전된 입자들이 유체에 존재하고 전기장의 영향 하에서 유체를 통해 이동되어 디스플레이의 외관 (appearance) 을 변화시키는 입자 기반 전기영동 디스플레이들에의 사용을 위해 의도된다.
재료 또는 디스플레이에 적용된 바와 같은 용어 "전기 광학" 은 적어도 하나의 광학 특성에 있어서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 재료를 지칭하도록 이미징 기술에서의 그 종래의 의미로 본 명세서에서 사용되고, 그 재료는 재료로의 전기장의 인가에 의해 그 제 1 디스플레이 상태로부터 그 제 2 디스플레이 상태로 변경된다. 광학 특성은 통상적으로 인간 눈에 인지가능한 컬러이지만, 그것은 광학 투과, 반사율, 발광, 또는 머신 판독을 위해 의도된 디스플레이들의 경우, 가시 범위 밖의 전자기 파장들의 반사율에서의 변화의 의미에서의 의사-컬러와 같은 다른 광학 특성일 수도 있다.
용어 "그레이 상태" 는 픽셀의 2 개의 극단 광학 상태들 중간의 상태를 지칭하도록 이미징 기술에서의 그 종래 의미로 본 명세서에서 사용되고, 반드시 이들 2 개의 극단 상태들 간의 블랙-화이트 천이를 암시하는 것은 아니다. 예를 들어, 위에서 언급된 여러 E Ink 특허들 및 공개된 출원들은, 극단 상태들이 화이트 및 딥 블루 (deep blue) 이어서, 중간의 "그레이 상태" 가 실제로 페일 블루 (pale blue) 일 전기영동 디스플레이들을 설명한다. 실제로, 이미 언급된 바와 같이, 광학 상태의 변화는 컬러 변화가 전혀 아닐 수도 있다. 용어들 "블랙" 및 "화이트" 는 이하에서 디스플레이의 2 개의 극단 광학 상태들을 지칭하는데 사용될 수도 있으며, 엄밀하게 블랙 및 화이트가 아닌 극단 광학 상태들, 예를 들어 전술한 화이트 및 다크 블루 상태들을 보통 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "모노크롬" 은, 오직 개재하는 그레이 상태들이 없는 그 2 개의 극단 광학 상태들로 픽셀들을 구동하는 구동 방식을 표시하기 위해 이하에 사용될 수도 있다.
이하 논의의 대부분은 초기 그레이 레벨 (또는 "그레이톤") 로부터 (초기 그레이 레벨과 상이할 수도 있거나 또는 상이하지 않을 수도 있는) 최종 그레이 레벨로의 천이를 통해 전기 광학 디스플레이의 하나 이상의 픽셀들을 구동하기 위한 방법들에 포커싱할 것이다. 용어들 "그레이 상태", "그레이 레벨" 및 "그레이톤" 은 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용되고 극단 광학 상태들 뿐만 아니라 중간의 그레이 상태들을 포함한다. 현재 시스템들에서의 가능한 그레이 레벨들의 수는, 감온성 (temperature sensitivity) 및 디스플레이 드라이버들의 프레임 레이트에 의해 부과된 구동 펄스들의 불연속성 (discreteness) 과 같은 제한들로 인해, 통상적으로 2-16 이다. 예를 들어, 보통, 16 그레이 레벨들을 갖는 블랙 및 화이트 디스플레이에서, 그레이 레벨 1 은 블랙이고 그레이 레벨 16 은 화이트이다; 그러나, 블랙 및 화이트 그레이 레벨 지정들은 반전될 수도 있다. 여기서, 그레이톤 1 은 블랙을 지정하는데 사용될 것이다. 그레이톤 2 는, 그레이톤들이 그레이톤 16 (즉, 화이트) 을 향하여 진행함에 따라 더 밝은 색조의 블랙일 것이다.
용어들 "쌍안정" 및 "쌍안정성" 은, 적어도 하나의 광학 특성에 있어서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하고, 따라서, 임의의 주어진 엘리먼트가 유한 지속시간의 어드레싱 펄스에 의해 구동되어, 그의 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태 중 어느 하나를 취한 후, 그 어드레싱 펄스가 종결된 후에, 그 상태가 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변화시키는데 필요한 어드레싱 펄스의 최소 지속기간의 적어도 수 배, 예를 들어, 적어도 4 배 동안 지속될, 디스플레이들을 지칭하도록 당해 기술 분야에서의 그 종래의 의미로 본 명세서에서 사용된다. 그레이 스케일이 가능한 일부 입자 기반 전기영동 디스플레이들은 그들의 극단 블랙 및 화이트 상태들 뿐만 아니라 그들 중간의 그레이 상태들에서도 안정되어 있으며, 일부 다른 타입들의 전기 광학 디스플레이에서도 마찬가지라는 것이 미국 특허 번호 제7,170,670호에 나타나 있다. 이러한 타입의 디스플레이는 쌍안정이라기 보다는 "멀티-안정" 으로 적절히 불리지만, 편의상, 용어 "쌍안정" 은 본 명세서에서 쌍안정 및 멀티-안정 디스플레이들 양자 모두를 커버하기 위해 사용될 수도 있다.
용어 "임펄스" 는 본 명세서에서 시간에 대한 전압의 적분의 그 종래의 의미로 사용된다. 그러나, 일부 쌍안정 전기 광학 매체들은 전하 트랜스듀서들로서 작동하고, 그러한 매체들로, 임펄스의 대안적인 정의, 즉, 시간에 걸친 전류의 적분 (이는 인가된 총 전하와 동일함) 이 사용될 수도 있다. 매체가 전압-시간 임펄스 트랜스듀서로서 작동하는지 또는 전하 임펄스 트랜스듀서로서 작동하는지에 의존하여, 임펄스의 적절한 정의가 사용되어야 한다.
용어 "파형" 은 하나의 특정 초기 그레이 레벨로부터 특정 최종 그레이 레벨로의 천이를 시행하는데 사용된 전체 전압 대 시간 곡선을 표시하는데 사용될 것이다. 통상적으로 그러한 파형은 복수의 파형 엘리먼트들을 포함할 것이며; 여기서 이들 엘리먼트들은 본질적으로는 직사각형이고 (즉, 주어진 엘리먼트는 시간 주기 동안 정전압의 인가를 포함한다); 엘리먼트들은 "펄스들" 또는 "구동 펄스들" 로 불릴 수도 있다. 용어 "구동 방식" 은 특정 디스플레이에 대한 그레이 레벨들 간에 모든 가능한 천이들을 시행하는데 충분한 파형들의 세트를 표시한다. 디스플레이는 1 초과의 구동 방식을 이용할 수도 있으며; 예를 들어, 전술한 미국 특허 번호 제7,012,600호는 구동 방식이 그 수명 동안 동작 중이었던 시간 또는 디스플레이의 온도와 같은 파라미터들에 의존하여 수정될 필요가 있을 수도 있고, 따라서 디스플레이에는 상이한 온도 등에서 사용될 복수의 상이한 구동 방식들이 제공될 수도 있다는 것을 교시한다. 이러한 방식으로 사용된 구동 방식들의 세트는 "관련된 구동 방식들의 세트" 로 지칭될 수도 있다. 여러 전술한 MEDEOD 애플리케이션들에서 설명된 바와 같이, 동일한 디스플레이의 상이한 영역들에서 동시에 1 초과의 구동 방식을 사용하는 것이 또한 가능하며, 이러한 방식으로 사용된 구동 방식들의 세트는 "동시의 구동 방식들의 세트" 로 지칭될 수도 있다.
여러 타입들의 전기 광학 디스플레이들이 알려져 있다. 일 타입의 전기 광학 디스플레이는 예를 들어, 미국 특허 번호들 제5,808,783호; 제5,777,782호; 제5,760,761호; 제6,054,071호; 제6,055,091호; 제6,097,531호; 제6,128,124호; 제6,137,467호; 및 제6,147,791호에서 설명된 바와 같은 회전 2색성 부재 타입이다 (이러한 타입의 디스플레이는 종종 "회전 2색성 볼" 디스플레이로 지칭되지만, 상기 언급된 특허들 중 일부에서 회전 부재들은 구형이 아니기 때문에 용어 "회전 2색성 부재" 가 보다 정확한 것으로서 선호된다). 그러한 디스플레이는 광학 특성들이 상이한 2 개 이상의 섹션들, 및 내부 다이폴을 갖는 다수의 소형 바디들 (통상적으로, 구형 또는 실린더형) 을 사용한다. 이들 바디들은 매트릭스 내에 액체로 채워진 액포 내에 현탁되고, 액포는 바디들이 자유롭게 회전하도록 액체로 채워진다. 전기장을 인가하고 따라서, 여러 포지션들로 바디들을 회전시키고 바디들의 섹션들의 어느 것이 시인 표면을 통하여 보이는지를 변경하는 것에 의해 디스플레이의 외관이 변경된다. 이러한 타입의 전기 광학 매체는 통상적으로 쌍안정이다.
다른 타입의 전기 광학 디스플레이는 일렉트로크로믹 매체, 예를 들어 반도체성 금속 산화물로부터 적어도 부분적으로 형성되는 전극, 및 전극에 부착된 가역적 컬러 변화가 가능한 복수의 염료 분자들을 포함하는 나노크로믹 필름의 형태의 일렉트로크로믹 매체를 사용하며; 예를 들어, O'Regan, B., 등의, Nature 1991, 353, 737; 및 Wood, D., Information Display, 18(3), 24 (March 2002) 를 참조한다. 또한, Bach, U., 등의, Adv. Mater., 2002, 14(11), 845 를 참조한다. 이러한 타입의 나노크로믹 필름들은 또한 예를 들어, 미국 특허 번호들 제6,301,038호; 제6,870,657호; 및 제6,950,220호에서 설명된다. 이러한 타입의 매체는 또한 통상적으로 쌍안정이다.
다른 타입의 전기 광학 디스플레이는 Philips 에 의해 개발되고 Hayes, R.A., 등의, "Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting", Nature, 425, 383-385 (2003) 에서 설명된 전기 습윤 디스플레이이다. 그러한 전기 습윤 디스플레이들이 쌍안정이 될 수 있다는 것은 미국 특허 번호 제7,420,549호에 나타나 있다.
수년 동안 집중적인 연구 및 개발의 대상이 되었던 일 타입의 전기 광학 디스플레이는, 복수의 하전된 입자들이 전기장의 영향 하에서 유체를 통해 이동하는 입자 기반 전기영동 디스플레이이다. 전기영동 디스플레이들은, 액정 디스플레이들과 비교할 때, 양호한 밝기 및 콘트라스트, 넓은 시야각, 상태 쌍안정성, 및 낮은 전력 소비의 속성들을 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이들 디스플레이들의 장기간 이미지 품질에 대한 문제들은 그들의 광범위한 사용을 방해하였다. 예를 들어, 전기영동 디스플레이들을 구성하는 입자들은 침강하는 경향이 있어서, 이들 디스플레이들에 대해 불충분한 서비스 수명을 초래한다.
상기 언급된 바와 같이, 전기영동 매체는 유체의 존재를 필요로 한다. 대부분의 종래 기술의 전기영동 매체에서, 이 유체는 액체이지만, 가스상 유체를 사용하여 전기영동 매체가 제조될 수 있다; 예를 들어, Kitamura, T., 등의 "Electrical toner movement for electronic paper-like display", IDW Japan, 2001, Paper HCS1-1, 및 Yamaguchi, Y., 등의 "Toner display using insulative particles charged triboelectrically", IDW Japan, 2001, Paper AMD4-4) 을 참조한다. 또한 미국 특허 번호들 제7,321,459호 및 제7,236,291호를 참조한다. 그러한 가스 기반 전기영동 매체는, 매체가 입자 침강을 허용하는 배향으로, 예를 들어 매체가 수직 평면에 배치되는 사인 (sign) 으로 사용될 때, 액체 기반 전기영동 매체와 그러한 침강으로 인한 동일한 타입들의 문제들을 겪기 쉬운 것으로 보인다. 실제로, 입자 침강은 액체 기반 전기영동 매체에서보다 가스 기반 전기영동 매체에서 더 심각한 문제로 보이는데, 왜냐하면 액체 현탁 유체와 비교하여 가스상 현탁 유체의 더 낮은 점도가 전기영동 입자들의 더 빠른 침강을 허용하기 때문이다.
MIT (Massachusetts Institute of Technology) 및 E Ink Corporation 에 양도된, 또는 이들의 명의의 수많은 특허들 및 출원들은 캡슐화된 전기영동 및 다른 전기 광학 매체에 사용되는 다양한 기술들을 설명한다. 그러한 캡슐화된 매체는 다수의 작은 캡슐들을 포함하며, 그 각각은 그 자체가 유체 매체에 전기영동적으로 이동 가능한 입자들을 함유하는 내부 상, 및 그 내부 상을 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로, 캡슐들은 그들 자체가 폴리머 바인더 내에 유지되어 2 개의 전극들 사이에 위치되는 코히런트 층 (coherent layer) 을 형성한다. 이들 특허들 및 출원들에서 설명된 기술들은 다음을 포함한다:
(a) 전기영동 입자들, 유체들 및 유체 첨가제들; 예를 들어, 미국 특허 번호들 제7,002,728호; 및 제7,679,814호를 참조한다;
(b) 캡슐들, 바인더들 및 캡슐화 프로세스들; 예를 들어, 미국 특허 번호들 제6,922,276호; 및 제7,411,719호를 참조한다;
(c) 전기 광학 재료들을 함유하는 필름들 및 서브 어셈블리들; 예를 들어 미국 특허 번호들 제6,982,178호; 및 제7,839,564호를 참조한다;
(d) 백플레인들, 접착제 층들 및 디스플레이들에 사용되는 다른 보조 층들 및 방법들; 예를 들어 미국 특허 번호들 제7,116,318호; 및 제7,535,624호를 참조한다;
(e) 컬러 형성 및 컬러 조정; 예를 들어, 미국 특허 번호 제7,075,502호; 및 미국 특허 출원 공개 번호 제2007/0109219호를 참조한다;
(f) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들; 예를 들어 미국 특허 번호들 제5,930,026호; 제6,445,489호; 제6,504,524호; 제6,512,354호; 제6,531,997호; 제6,753,999호; 제6,825,970호; 제6,900,851호; 제6,995,550호; 제7,012,600호; 제7,023,420호; 제7,034,783호; 제7,061,166호; 제7,061,662호; 제7,116,466호; 제7,119,772호; 제7,177,066호; 제7,193,625호; 제7,202,847호; 제7,242,514호; 제7,259,744호; 제7,304,787호; 제7,312,794호; 제7,327,511호; 제7,408,699호; 제7,453,445호; 제7,492,339호; 제7,528,822호; 제7,545,358호; 제7,583,251호; 제7,602,374호; 제7,612,760호; 제7,679,599호; 제7,679,813호; 제7,683,606호; 제7,688,297호; 제7,729,039호; 제7,733,311호; 제7,733,335호; 제7,787,169호; 제7,859,742호; 제7,952,557호; 제7,956,841호; 제7,982,479호; 제7,999,787호; 제8,077,141호; 제8,125,501호; 제8,139,050호; 제8,174,490호; 제8,243,013호; 제8,274,472호; 제8,289,250호; 제8,300,006호; 제8,305,341호; 제8,314,784호; 제8,373,649호; 제8,384,658호; 제8,456,414호; 제8,462,102호; 제8,537,105호; 제8,558,783호; 제8,558,785호; 제8,558,786호; 제8,558,855호; 제8,576,164호; 제8,576,259호; 제8,593,396호; 제8,605,032호; 제8,643,595호; 제8,665,206호; 제8,681,191호; 제8,730,153호; 제8,810,525호; 제8,928,562호; 제8,928,641호; 제8,976,444호; 제9,013,394호; 제9,019,197호; 제9,019,198호; 제9,019,318호; 제9,082,352호; 제9,171,508호; 제9,218,773호; 제9,224,338호; 제9,224,342호; 제9,224,344호; 제9,230,492호; 제9,251,736호; 제9,262,973호; 제9,269,311호; 제9,299,294호; 제9,373,289호; 제9,390,066호; 제9,390,661호; 및 제9,412,314호; 및 미국 특허 출원 공개 번호들 제2003/0102858호; 제2004/0246562호; 제2005/0253777호; 제2007/0070032호; 제2007/0076289호; 제2007/0091418호; 제2007/0103427호; 제2007/0176912호; 제2007/0296452호; 제2008/0024429호; 제2008/0024482호; 제2008/0136774호; 제2008/0169821호; 제2008/0218471호; 제2008/0291129호; 제2008/0303780호; 제2009/0174651호; 제2009/0195568호; 제2009/0322721호; 제2010/0194733호; 제2010/0194789호; 제2010/0220121호; 제2010/0265561호; 제2010/0283804호; 제2011/0063314호; 제2011/0175875호; 제2011/0193840호; 제2011/0193841호; 제2011/0199671호; 제2011/0221740호; 제2012/0001957호; 제2012/0098740호; 제2013/0063333호; 제2013/0194250호; 제2013/0249782호; 제2013/0321278호; 제2014/0009817호; 제2014/0085355호; 제2014/0204012호; 제2014/0218277호; 제2014/0240210호; 제2014/0240373호; 제2014/0253425호; 제2014/0292830호; 제2014/0293398호; 제2014/0333685호; 제2014/0340734호; 제2015/0070744호; 제2015/0097877호; 제2015/0109283호; 제2015/0213749호; 제2015/0213765호; 제2015/0221257호; 제2015/0262255호; 제2016/0071465호; 제2016/0078820호; 제2016/0093253호; 제2016/0140910호; 및 제2016/0180777호를 참조한다;
(g) 디스플레이들의 응용: 예를 들어, 미국 특허 번호 제7,312,784호; 및 미국 특허 출원 공개 번호 제2006/0279527호를 참조한다; 그리고
(h) 미국 특허 번호들 제6,241,921호; 제6,950,220호; 및 제7,420,549호; 및 미국 특허 출원 공개 번호 제2009/0046082호에서 설명된 바와 같은 비-전기영동 디스플레이들.
전술한 특허들 및 출원들 중 다수는, 캡슐화된 전기영동 매체에서 개별 마이크로캡슐들을 둘러싼 벽들이 연속 상에 의해 대체되고 따라서 전기영동 매체가 전기영동 유체의 복수의 개별 액적들 및 폴리머 재료의 연속 상을 포함하는 소위 폴리머 분산형 전기영동 디스플레이를 제조할 수 있다는 것, 및 그러한 폴리머 분산형 전기영동 디스플레이 내의 전기영동 유체의 개별 액적들은 개별 캡슐 멤브레인이 각각의 개개의 액적과 연관되지 않더라도 캡슐들 또는 마이크로캡슐들로서 간주될 수도 있다는 것을 인식한다; 예를 들어, 전술한 미국 특허 번호 제6,866,760호를 참조한다. 이에 따라, 본 출원의 목적들을 위해, 그러한 폴리머 분산형 전기영동 매체는 캡슐화된 전기영동 매체의 하위종으로서 간주된다.
관련된 타입의 전기영동 디스플레이는 소위 "마이크로셀 전기영동 디스플레이" 이다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에서, 하전된 입자들 및 유체는 마이크로캡슐들 내에 캡슐화되지 않고 그 대신 캐리어 매체, 통상적으로는 폴리머 필름 내에 형성된 복수의 캐비티들 내에 보유된다. 예를 들어, Sipix Imaging, Inc. 에 모두 양도된 미국 특허 번호들 제6,672,921호 및 제6,788,449호를 참조한다.
전기영동 매체는 종종 불투명하고 (예를 들어 많은 전기영동 매체에서, 입자들이 디스플레이를 통해 가시 광의 투과를 실질적으로 차단하기 때문) 그리고 반사 모드에서 동작하지만, 많은 전기영동 디스플레이들은 하나의 디스플레이 상태가 실질적으로 불투명하고 하나는 광-투과성인 소위 "셔터 모드" 에서 동작하도록 만들어질 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 번호들 제5,872,552호; 제6,130,774호; 제6,144,361호; 제6,172,798호; 제6,271,823호; 제6,225,971호; 및 제6,184,856호를 참조한다. 전기영동 디스플레이들과 유사하지만 전기장 강도의 변동에 의존하는 유전영동 디스플레이들이 유사한 모드에서 동작할 수 있다; 예를 들어 미국 특허 번호 제4,418,346호를 참조한다. 다른 타입들의 전기 광학 디스플레이들이 또한 셔터 모드에서 동작 가능할 수도 있다. 셔터 모드에서 동작하는 전기 광학 매체는 풀 컬러 디스플레이들을 위한 다층 구조들에서 유용할 수도 있다; 그러한 구조들에서, 디스플레이의 시인 표면에 인접한 적어도 하나의 층은 시인 표면으로부터 더 멀리 떨어진 제 2 층을 노출 또는 숨기기 위해 셔터 모드에서 동작한다.
캡슐화된 전기영동 디스플레이는 통상적으로 종래의 전기영동 디바이스들의 클러스터화 및 침강 실패 (settling failure) 모드를 겪지 않으며, 광범위하게 다양한 유연성 및 강성 기판들 상에 디스플레이를 인쇄하거나 또는 코팅하는 능력과 같은 추가의 이점들을 제공한다. (단어 "인쇄" 의 사용은, 패치 다이 코팅, 슬롯 또는 압출 코팅, 슬라이드 또는 캐스케이드 코팅, 커튼 코팅과 같은 사전-계측된 코팅들; 나이프 오버 롤 코팅, 포워드 및 리버스 롤 코팅과 같은 롤 코팅; 그라비어 코팅; 딥 코팅; 스프레이 코팅; 메니스커스 코팅; 스핀 코팅; 브러시 코팅; 에어 나이프 코팅; 실크 스크린 인쇄 프로세스들; 정전 인쇄 프로세스들; 열 인쇄 프로세스들; 잉크젯 인쇄 프로세스들; 전기영동 디포지션 (미국 특허 번호 제7,339,715호를 참조); 및 다른 유사한 기법들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 모든 형태들의 인쇄 및 코팅을 포함하도록 의도된다.) 따라서, 결과적인 디스플레이는 가요성일 수 있다. 추가로, 디스플레이 매체가 (다양한 방법들을 사용하여) 인쇄될 수 있기 때문에, 디스플레이 자체가 저렴하게 제조될 수 있다.
다른 타입들의 전기 광학 매체가 또한 본 발명의 디스플레이들에서 사용될 수도 있다.
입자 기반 전기영동 디스플레이들, 및 유사한 거동을 디스플레이하는 다른 전기 광학 디스플레이들 (그러한 디스플레이들은 이하에 편의상 "임펄스 구동 디스플레이들" 로 지칭될 수도 있음) 의 쌍안정 또는 멀티-안정 거동은 종래의 액정 ("LC") 디스플레이들의 것과 뚜렷한 대조를 보인다. 트위스티드 네마틱 액정은 쌍안정 또는 멀티-안정이 아니라 전압 트랜스듀서들로서 작동하여, 그러한 디스플레이의 픽셀에 주어진 전기장을 인가하는 것은 그 픽셀에 이전에 존재하는 그레이 레벨에 상관없이 그 픽셀에서 특정 그레이 레벨을 생성한다. 또한, LC 디스플레이들은 오직 일 방향으로 (비-투과성 또는 "어두움" 에서 투과성 또는 "밝음" 으로) 구동되며, 더 밝은 상태에서 더 어두운 상태로의 역 천이는 전기장을 감소 또는 제거하는 것에 의해 시행된다. 마지막으로, LC 디스플레이의 픽셀의 그레이 레벨은 전기장의 극성에 민감하지 않고 그 크기 (magnitude) 에만 민감하며, 실제로 기술적인 이유로 상업용 LC 디스플레이들은 일반적으로 빈번한 일터벌로 구동 장의 극성을 반전시킨다. 그에 반해서, 쌍안정 전기 광학 디스플레이들은 제 1 근사화에 대해, 임펄스 트랜스듀서들로서 작동하여, 픽셀의 최종 상태가, 인가된 전기장 및 이러한 전기장이 인가되는 시간 뿐만 아니라 전기장의 인가 이전의 픽셀의 상태에도 의존한다.
사용된 전기 광학 매체가 쌍안정이든 아니든, 고해상도 디스플레이를 획득하기 위해, 디스플레이의 개별 픽셀들은 인접한 픽셀들로부터의 간섭없이 어드레싱가능해야 한다. 이러한 목적을 달성하기 위한 하나의 방법은, "액티브 매트릭스 (active matrix)" 디스플레이를 제조하기 위해, 적어도 하나의 비선형 엘리먼트가 각각의 픽셀과 연관되는, 트랜지스터들 또는 다이오드들과 같은, 비선형 엘리먼트들의 어레이를 제공하는 것이다. 하나의 픽셀을 어드레싱하는, 어드레싱 또는 픽셀 전극은 연관된 비선형 엘리먼트를 통해 적절한 전압 소스에 연결된다. 통상적으로, 비선형 엘리먼트가 트랜지스터일 경우, 픽셀 전극은 트랜지스터의 드레인에 연결되고, 이러한 배열은 다음의 설명에서 가정될 것이지만, 이는 본질적으로 임의적이며, 픽셀 전극은 트랜지스터의 소스에 연결될 수 있다. 통상적으로, 고해상도 어레이들에서, 픽셀들은 로우들 및 컬럼들의 2 차원 어레이로 배열되어, 임의의 특정 픽셀은 하나의 특정된 로우와 하나의 특정된 컬럼의 교차에 의해 고유하게 정의된다. 각각의 컬럼에서의 모든 트랜지스터들의 소스들은 단일 컬럼 전극에 연결되는 한편, 각각의 로우에서의 모든 트랜지스터들의 게이트들은 단일 로우 전극에 연결되며; 다시, 소스들의 로우들로의 할당과 게이트들의 컬럼들로의 할당은 관습적이지만 본질적으로 임의적이고, 원한다면 반전될 수 있다. 로우 전극들은 로우 드라이버에 연결되며, 이 로우 드라이버는, 임의의 주어진 순간에 오직 하나의 로우만이 선택되는 것, 즉 선택된 로우에서의 모든 트랜지스터들이 전도성임을 보장하게 하는 전압이, 선택된 로우 전극에 인가되는 한편 이들 비-선택된 로우들에서의 모든 트랜지스터들이 비-전도성을 유지함을 보장하게 하는 전압이 모든 다른 로우들에 인가되는 것을 본질적으로 보장한다. 컬럼 전극들은 컬럼 드라이버들에 연결되고, 이 컬럼 드라이버들은 선택된 로우에서의 픽셀들을 그들의 원하는 광학 상태들로 구동하기 위해 선택된 전압들을 다양한 컬럼 전극들에 부과한다. (전술한 전압들은 종래에 비선형 어레이로부터 전기 광학 매체의 반대 측 상에 제공되고 전체 디스플레이에 걸쳐 연장되는 공통 전면 전극에 대한 것이다.) "라인 어드레스 시간" 으로 알려진 사전 선택된 인터벌 후에, 선택된 로우는 선택 해제되고, 다음 로우가 선택되며, 컬럼 드라이버들 상의 전압들이 변경되어 디스플레이의 다음 라인이 기입된다. 이러한 프로세스는 전체 디스플레이가 로우 단위 방식으로 기입되도록 반복된다.
이하에 제시된 다양한 실시형태들은 본 명세서에서 제시된 주제에 따른 작동 원리들을 예시하기 위해 마이크로 셀들을 갖는 전기영동 재료들을 사용하지만, 동일한 원리들은 마이크로 캡슐화된 입자들 (예를 들어, 안료 입자들) 을 갖는 전기영동 재료들에 대해 용이하게 채택될 수도 있음을 알아야 한다. 마이크로 셀들을 갖는 전기영동 재료는 본 명세서에서 예시를 위해 사용되고 제한으로 사용되지 않는다.
도 1 은 본 명세서에서 제시된 주제에 따른 전기 광학 디스플레이의 디스플레이 픽셀 (100) 의 개략적 모델을 예시한다. 픽셀 (100) 은 이미징 필름 (110) 을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 이미징 필름 (110) 은 전기영동 재료의 층이고 사실상 쌍안정일 수도 있다. 이 전기영동 재료는 유체에 배치되고 전기장의 영향 하에 유체를 통해 이동할 수 있는 복수의 전기적으로 하전된 착색 안료 입자들 (예를 들어, 블랙, 화이트, 또는 레드) 을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 이미징 필름 (110) 은 하전된 안료 입자들을 갖는 마이크로 셀들을 갖는 전기영동 필름일 수도 있다. 일부 다른 실시형태들에서, 이미징 필름 (110) 은, 한정 없이, 예를 들어, 하전된 안료 입자들을 포함할 수도 있는, 캡슐화된 전기영동 이미징 필름을 포함할 수도 있다. 이하에 제시된 구동 방법은 어느 타입들의 전기영동 재료 (예를 들어, 캡슐화 또는 마이크로 셀들을 갖는 필름) 에도 용이하게 채택될 수도 있음을 알아야 한다.
일부 실시형태들에서, 이미징 필름 (110) 은 전면 전극 (102) 과 후면 또는 픽셀 전극 (104) 사이에 배치될 수도 있다. 전면 전극 (102) 은 이미징 필름과 디스플레이의 전면 사이에 형성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전면 전극 (102) 은 투명하고 광-투과성일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전면 전극 (102) 은 한정 없이, 인듐 주석 산화물 (ITO) 을 포함하는, 임의의 적합한 투명 재료로 형성될 수도 있다. 후면 전극 (104) 은 이미징 필름 (110) 의 전면 전극 (102) 과 반대 측 상에 형성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 기생 커패시턴스 (도시되지 않음) 가 전면 전극 (102) 과 후면 전극 (104) 사이에 형성될 수도 있다.
픽셀 (100) 은 복수의 픽셀들 중 하나일 수도 있다. 복수의 픽셀들은 로우들 및 컬럼들의 2 차원 어레이로 배열되어 매트릭스를 형성할 수도 있어서, 임의의 특정 픽셀은 하나의 특정된 로우와 하나의 특정된 컬럼의 교차에 의해 고유하게 정의된다. 일부 실시형태들에서, 픽셀들의 매트릭스는 "액티브 매트릭스" 일 수도 있으며, 여기서 각각의 픽셀은 적어도 하나의 비선형 회로 엘리먼트 (120) 와 연관된다. 비선형 회로 엘리먼트 (120) 는 백플레이트 전극 (104) 과 어드레싱 전극 (108) 사이에 커플링될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 비선형 엘리먼트 (120) 는 다이오드 및/또는 제한없이, MOSFET 또는 박막 트랜지스터 (TFT) 를 포함하는, 트랜지스터일 수도 있다. MOSFET 또는 TFT 의 드레인 (또는 소스) 은 백플레이트 또는 픽셀 전극 (104) 에 커플링될 수도 있고, MOSFET 또는 TFT 의 소스 (또는 드레인) 는 어드레싱 전극 (108) 에 커플링될 수도 있고, MOSFET 또는 TFT 의 게이트는 MOSFET 또는 TFT 의 활성화 및 비활성화를 제어하도록 구성된 드라이버 전극 (106) 에 커플링될 수도 있다. (간결함을 위해, 백플레이트 전극 (104) 에 커플링된 MOSFET 또는 TFT 의 단자는 MOSFET 또는 TFT 의 드레인으로 지칭될 것이고, 어드레싱 전극 (108) 에 커플링된 MOSFET 또는 TFT 의 단자는 MOSFET 또는 TFT 의 소스로 지칭될 것이다. 그러나, 당업자는 일부 실시형태들에서, MOSFET 또는 TFT 의 소스 및 드레인이 상호교환될 수도 있음을 인식할 것이다.)
액티브 매트릭스의 일부 실시형태들에서, 각각의 컬럼에서의 모든 픽셀들의 어드레싱 전극들 (108) 은 동일한 컬럼 전극에 연결될 수도 있고, 각각의 로우에서의 모든 픽셀들의 드라이버 전극들 (106) 은 동일한 로우 전극에 연결될 수도 있다. 로우 전극들은 로우 드라이버에 연결될 수도 있으며, 이 로우 드라이버는 선택된 로우(들)에서의 모든 픽셀들 (100) 의 비선형 엘리먼트들 (120) 을 활성화하기에 충분한 전압을 선택된 로우 전극들에 인가하는 것에 의해 픽셀들의 하나 이상의 로우들을 선택할 수도 있다. 컬럼 전극들은 컬럼 드라이버들에 연결될 수도 있으며, 이 컬럼 드라이버들은 픽셀을 원하는 광학 상태로 구동하기에 적합한 전압을 선택된 (활성화된) 픽셀의 어드레싱 전극 (106) 에 부과할 수도 있다. 어드레싱 전극 (108) 에 인가된 전압은 픽셀의 전면 플레이트 전극 (102) 에 인가된 전압 (예를 들어, 대략 0 볼트의 전압) 에 대한 것일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 액티브 매트릭스에서의 모든 픽셀들의 전면 플레이트 전극들 (102) 은 공통 전극에 커플링될 수도 있다.
사용 시, 액티브 매트릭스의 픽셀들 (100) 은 로우 단위 방식으로 기입될 수도 있다. 예를 들어, 픽셀들의 로우는 로우 드라이버에 의해 선택될 수도 있고, 픽셀들의 로우에 대한 원하는 광학 상태들에 대응하는 전압들은 컬럼 드라이버들에 의해 픽셀들에 인가될 수도 있다. "라인 어드레스 시간" 으로 알려진 사전 선택된 인터벌 후에, 선택된 로우는 선택 해제될 수도 있고, 다른 로우가 선택될 수도 있으며, 컬럼 드라이버들 상의 전압들이 변경될 수도 있어서 디스플레이의 다른 라인이 기입된다.
도 2 는 본 명세서에서 제시된 주제에 따른 전면 전극 (102) 과 후면 전극 (104) 사이에 배치된 전기 광학 이미징 층 (110) 의 회로 모델을 도시한다. 저항기 (202) 및 커패시터 (204) 는 임의의 접착제 층들을 포함하여, 전기 광학 이미징 층 (110), 전면 전극 (102) 및 후면 전극 (104) 의 저항 및 커패시턴스를 나타낼 수도 있다. 저항기 (212) 및 커패시터 (214) 는 라미네이션 접착제 층의 저항 및 커패시턴스를 나타낼 수도 있다. 커패시터 (216) 는 전면 전극 (102) 과 후면 전극 (104) 사이에 형성될 수도 있는 커패시턴스, 예를 들어 층들 사이의 계면 접촉 영역들, 예컨대 이미징 층과 라미네이션 접착제 층 사이 및/또는 라미네이션 접착제 층과 백플레인 전극 사이의 계면을 나타낼 수도 있다. 픽셀의 이미징 필름 (110) 양단에 걸리는 전압 (Vi) 은 픽셀의 잔여 전압을 포함할 수도 있다.
도 1 에 도시된 이미징 층 (110) 과 유사한 예시적인 이미징 필름 (310) (예를 들어, 전기영동 필름) 의 횡단면도가 도 3 에 예시된다. 이미징 필름 (310) 은 전기영동 유체들을 포괄하는 마이크로 셀들을 포함할 수도 있다. 마이크로 셀들을 갖는 전기영동 재료는 본 명세서에서 제시된 주제의 일반적인 작동 원리들을 예시하기 위해 본 명세서에서 사용되며, 여기서 동일한 원리들이 캡슐들을 갖는 전기영동 필름에 대해 작동할 수 있음을 알아야 한다. 예시된 바와 같이, 이미징 필름 (310) 은 유전 용매 또는 용매 혼합물에 분산된 3 개의 타입들의 안료 입자들을 포함할 수도 있다. 예시의 용이함을 위해, 3 개의 타입들의 안료 입자들은 화이트 입자들 (311), 블랙 입자들 (313) 및 착색 (colored) 입자들 (313) 로 지칭될 수도 있으며, 여기서 착색 입자들은 비-화이트 및 비-블랙이다.
그러나, 본 명세서에서 제시된 주제의 범위는, 3 개의 타입들의 안료 입자들이 시각적으로 구별가능한 컬러들을 갖는 한, 임의의 컬러들의 안료 입자들을 광범위하게 포괄함을 알아야 한다. 따라서, 3 개의 타입들의 안료 입자들은 또한, 제 1 타입의 안료 입자들, 제 2 타입의 안료 입자들 및 제 3 타입의 안료 입자들로 지칭될 수도 있다.
또한, 3 개의 입자들 시스템이 주제의 일반적인 원리들을 예시하기 위해 본 명세서에서 사용되지만, 동일한 원리들이 상이한 수의 입자들 (예를 들어, 4 개의 입자들, 5 개의 입자들, 6 개의 입자들 등) 을 갖는 시스템들에 대해 용이하게 채택될 수 있음을 알아야 한다.
화이트 입자들의 경우, 그들은 TiO2, ZrO2, ZnO, Al2O3, Sb2O3, BaSO4, PbSO4 등과 같은 무기 안료로 형성될 수도 있다. 블랙 입자들의 경우, 그들은 Cl 안료 블랙 26 또는 28 등 (예를 들어, 망간 페라이트 블랙 스피넬 또는 구리 크로마이트 블랙 스피넬) 또는 카본 블랙으로 형성될 수도 있다.
제 3 타입의 입자들은 레드, 그린, 블루, 마젠타, 시안 또는 옐로우와 같은 컬러일 수도 있다. 이러한 타입의 입자들에 대한 안료들은 CI 안료 PR 254, PR122, PR149, PG36, PG58, PG7, PB28, PB15:3, PY138, PY150, PY155 또는 PY20 을 포함할 수도 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 이들은 컬러 인덱스 핸드북 "New Pigment Application Technology" (CMC Publishing Co, Ltd, 1986) 및 "Printing Ink Technology" (CMC Publishing Co, Ltd, 1984) 에서 설명된 통상 사용되는 유기 안료들이다. 특정 예들은 Clariant Hostaperm 레드 D3G 70-EDS, Hostaperm 핑크 E-EDS, PV 패스트 레드 D3G, Hostaperm 레드 D3G 70, Hostaperm 블루 B2G-EDS, Hostaperm 옐로우 H4G-EDS, Hostaperm 그린 GNX, BASF Irgazine 레드 L 3630, Cinquasia 레드 L 4100 HD 및 Irgazin 레드 L 3660 HD; Sun Chemical 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 디아릴리드 옐로우 또는 디아릴리드 AAOT 옐로우를 포함한다.
컬러들에 더하여, 제 1, 제 2 및 제 3 타입들의 입자들은 광학 투과, 반사율, 발광, 또는 머신 판독을 위해 의도된 디스플레이들의 경우, 가시 범위 밖의 전자기 파장들의 반사율에서의 변화의 의미로의 의사-컬러와 같은 다른 별개 광학 특성들을 가질 수도 있다.
3 개의 타입들의 안료 입자들이 분산되는 용매는 클리어 및 컬러리스일 수도 있다. 이는, 바람직하게는, 높은 입자 이동성을 위해 약 2 내지 약 30, 바람직하게는 약 2 내지 약 15 의 범위의 유전 상수 및 낮은 점도를 갖는다. 적합한 유전 용매의 예들은 탄화수소, 예컨대, 이소파, 데카하이드로나프탈렌 (DECALIN), 5-에틸리덴-2-노르보르넨, 지방유, 파라핀유, 규소 유체, 방향족 탄화수소, 예컨대, 톨루엔, 크실렌, 페닐크실릴에탄, 도데실벤젠 또는 알킬나프탈렌, 할로겐화 용매, 예컨대, 퍼플루오로데칼린, 퍼플루오로톨루엔, 퍼플루오로크실렌, 디클로로벤조트리플루오라이드, 3,4,5-트리클로로벤조트리 플루오라이드, 클로로펜타플루오로-벤젠, 디클로로노난 또는 펜타클로로벤젠, 및 퍼플루오르화 용매, 예컨대, 3M Company, St. Paul MN 으로부터의 FC-43, FC-70 또는 FC-5060, 폴리머들을 함유한 저 분자량 할로겐, 예컨대, TCI America, Portland, Oregon 으로부터의 폴리(퍼플루오로프로필렌 옥사이드), Halocarbon Product Corp., River Edge, NJ 로부터의 할로카본유와 같은 폴리(클로로트리플루오로-에틸렌), Ausimont 로부터의 갈덴 또는 DuPont, Delaware 로부터의 Krytox Oils and Greases K-유체 시리즈와 같은 퍼플루오로폴리알킬에테르, Dow-corning (DC-200) 으로부터의 폴리디메틸실록산계 실리콘유를 포함한다.
본 발명의 디스플레이 유체를 활용하는 디스플레이 층은 2 개의 표면들, 즉, 시인측 상의 제 1 표면 (316) 및 제 1 표면 (316) 의 반대 측 상의 제 2 표면 (317) 을 갖는다. 따라서 제 2 표면은 비-시인측 상에 있다. 용어 "시인측" 은 이미지들이 시인되는 측을 지칭한다.
디스플레이 유체는 2 개의 표면들 사이에 샌드위치된다. 제 1 표면 (316) 의 측 상에, 디스플레이 층의 상부 전체에 걸쳐 확산되는 투명 전극 층 (예컨대, ITO) 인 공통 전극 (314) 이 존재한다. 제 2 표면 (317) 의 측 상에, 복수의 픽셀 전극들 (315a) 을 포함하는 전극 층 (315) 이 존재한다.
디스플레이 유체는 디스플레이 셀들에 채워진다. 디스플레이 셀들은 픽셀 전극들과 정렬되거나 또는 정렬되지 않을 수도 있다. 용어 "디스플레이 셀" 은 전기영동 유체로 채워지는 마이크로-컨테이너를 지칭한다. "디스플레이 셀들" 의 예들은 미국 특허 번호 제6,930,818호에서 설명된 바와 같은 컵형 마이크로셀들 및 미국 특허 번호 제5,930,026호에서 설명된 바와 같은 마이크로캡슐들을 포함할 수도 있다. 마이크로-컨테이너들은 임의의 형상들 또는 사이즈들일 수도 있으며, 이들 모두는 본 출원의 범위 내에 있다.
픽셀 전극에 대응하는 영역은 픽셀 (또는 서브-픽셀) 로 지칭될 수도 있다. 픽셀 전극에 대응하는 영역의 구동은 공통 전극과 픽셀 전극 사이의 전압 전위차 (또는 구동 전압 또는 전계로 알려짐) 를 인가하는 것에 의해 시행된다.
픽셀 전극들은 전극들이 원하는 기능들을 제공하는 한 어드레싱하는 박막 트랜지스터 (TFT) 백플레인, 또는 다른 타입들의 전극을 갖는 액티브 매트릭스 구동 시스템일 수도 있다.
2 개의 수직 점선들 사이의 공간은 픽셀 (또는 서브-픽셀) 을 표시한다. 간결함을 위해, 구동 방법에서 "픽셀" 이 언급될 경우, 그 용어는 또한 "서브-픽셀들" 을 포괄한다.
일부 실시형태들에서, 3 개의 타입들의 안료 입자들 중 2 개의 안료 입자들은 반대 전하 극성들을 지닐 수 있고 제 3 타입의 안료 입자들은 약하게 하전될 (slightly charged) 수도 있다. 용어 "약하게 하전된" 또는 "더 낮은 전하 강도" 는 입자들의 전하 레벨이 더 강한 하전된 입자들의 전하 레벨의 약 50% 미만, 바람직하게는 약 5% 내지 약 30% 인 것을 지칭하도록 의도된다. 하나의 실시형태에서, 전하 강도는 제타 전위의 관점에서 측정될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 제타 전위는 CSPU-100 신호 프로세싱 유닛, ESA 셀 관통 플로우 (flow through cell) (K:127) 를 갖는 Colloidal Dynamics AcoustoSizer IIM 에 의해 결정된다. 샘플에서 사용된 용매의 밀도, 용매의 유전 상수, 용매에서의 음속, 용매의 점도와 같은 기기 상수들, 이들 모두는 시험하기 전에 시험 온도 (25 ℃) 에서 입력된다. 안료 샘플들은 용매 (일반적으로, 12 개 미만의 탄소 원자들을 갖는 탄화수소 유체임) 에 분산되고, 5 내지 10 중량% 로 희석된다. 샘플은 또한, 전하 조절제 대 입자들의 1:10 의 중량비를 갖는 전하 조절제 (Berkshire Hathaway 사의 Lubrizol Corporation 으로부터 입수가능한 Solsperse 17000®; "Solsperse" 는 등록 상표임) 를 함유한다. 희석된 샘플의 질량이 결정되고, 그 후, 샘플은 제타 전위의 결정을 위해 셀 관통 플로우에 로딩된다.
예를 들어, 블랙 입자들이 양으로 하전되고 화이트 입자들이 음으로 하전되면, 착색 안료 입자들은 약하게 하전될 수도 있다. 다시 말해서, 이 예에서, 블랙 및 화이트 입자들이 지니는 전하 레벨들은 착색 입자들이 지니는 전하 레벨보다 더 높다.
추가로, 약한 전하를 지니는 착색 입자들은 다른 2 개의 타입들의 더 강한 하전된 입자들 중 어느 하나가 지니는 전하 극성과 동일한 전하 극성을 갖는다.
3 개의 타입들의 안료 입자들 중에서, 약하게 하전되는 하나의 타입의 입자들은 바람직하게는 더 큰 사이즈를 가질 수도 있음에 유의한다.
추가로, 본 명세서에서 제시된 주제의 맥락에서, 높은 구동 전압은 하나의 극단 컬러 상태로부터 다른 극단 컬러 상태로 픽셀을 구동하기에 충분한 구동 전압으로서 정의될 수도 있다. 제 1 및 제 2 타입들의 안료 입자들이 더 높은 하전된 입자들이면, 높은 구동 전압은 그러면 제 1 타입의 안료 입자들의 컬러 상태로부터 제 2 타입의 안료 입자들의 컬러 상태로, 또는 그 반대로 픽셀을 구동하기에 충분한 구동 전압을 지칭한다.
실제로, 화이트 안료 입자들 (311) 은 음으로 하전될 수도 있는 한편 블랙 안료 입자들 (312) 은 양으로 하전되고, 양자의 타입들의 안료 입자들은 착색 입자들 (313) 보다 더 작을 수도 있다. 착색 입자들 (313) 은 블랙 입자들과 동일한 전하 극성을 지닐 수도 있지만, 약하게 하전된다. 그 결과, 블랙 입자들은 소정의 구동 전압들 하에서 착색 입자들 (313) 보다 더 빨리 이동한다.
실제로, 3 개의 컬러 상태들의 각각의 품질에 영향을 미칠 수 있는 몇몇의 이슈들이 발생할 수도 있다. 그 이슈들 중 하나는 블랙 및 화이트 상태들의 컬러 틴팅 (color tinting) 이다. 예를 들어, 착색 입자들이 레드였다면, 화이트 입자들과 잘 분리되지 않은 레드 입자들로부터 나오는 레드 틴트 (즉, 높은 a* 값) 를 화이트 상태가 갖게 되는 문제를 겪을 수도 있다. 화이트 및 레드 입자들이 반대 전하 극성들을 지닐 수 있지만, 화이트 상태에서 시인측에서 보여진 작은 양의 레드 입자들은 레드 틴트를 야기할 수 있고, 이는 시인자에게 불쾌감을 준다. 블랙 상태 또한 레드 틴트를 겪게 된다. 블랙 및 레드 입자들은 동일한 전하 극성을 지니지만, 상이한 레벨들의 전하 강도를 갖는다. 더 높은 하전된 블랙 입자들은 더 낮은 하전된 레드 입자들보다 더 빨리 이동하여 레드 틴트 없이 양호한 블랙 상태를 보일 것으로 예상되지만; 실제로, 레드 틴트는 피하기 어렵다.
발생할 수도 있는 두번째 이슈는 고스팅 현상이며, 이는 상이한 컬러 상태들로부터 동일한 컬러 상태로 구동된 픽셀들에 의해 야기될 수도 있으며, 결과적인 컬러 상태는 이전 상태들이 상이한 컬러들이기 때문에 L* 의 차이들 (즉,
Figure pct00001
L*) 및/또는 a* 의 차이들 (즉,
Figure pct00002
a*) 을 종종 보인다.
하나의 예에서, 픽셀들의 2 개의 그룹들은 동시에 블랙 상태로 구동될 수도 있다. 화이트 상태로부터 블랙 상태로 구동된 픽셀들의 제 1 그룹은 15 의 L* 을 보일 수도 있고 블랙 상태로부터 최종 블랙 (end black) 상태로 구동된 픽셀들의 다른 그룹은 10 의 L* 을 보일 수도 있다. 이 경우에, 최종 블랙 상태는 5 의
Figure pct00003
L* 을 가질 것이다.
3 컬러 시스템의 다른 예에서, 픽셀들의 3 개의 그룹들은 동시에 블랙 상태로 구동된다. 레드 상태로부터 블랙 상태로 구동된 픽셀들의 제 1 그룹은 17 의 L* 및 7 의 a* 값 (여기서 높은 a* 값, 컬러 틴팅을 또한 나타냄) 을 보일 수도 있다. 블랙 상태로부터 최종 블랙 상태로 구동된 픽셀들의 제 2 그룹은 10 의 L* 및 1 의 a* 값을 보일 수도 있다. 화이트 상태로부터 최종 블랙 상태로 구동된 픽셀들의 제 3 그룹은 15 의 L* 및 3 의 a* 를 보일 수도 있다. 이 경우에, 가장 심각한 고스팅은
Figure pct00004
L* 이 7 이고
Figure pct00005
a* 가 6 인 것으로부터 초래된다.
발생할 수도 있는 다른 이슈는 시간에 따른 컬러들의 열화 (degradation) 이다. 예를 들어, 50 이미지 업데이트들 정도 후, 높은 저항 밀봉 재료들을 갖는 전면 평면 라미네이트들을 갖는 디스플레이는 점진적 컬러 열화를 경험할 수도 있다. 이러한 열화는 보통 영구적이지 않지만 그럼에도 불구하고 매우 반복가능하다.
본 명세서에서 제시된 주제는 모든 위에서 언급된 이슈들에 대한 개선을 제공할 수 있는 구동 방법들을 포함한다. 다시 말해서, 본 명세서에서 제시된 구동 방법들은, 컬러 순도를 개선시키고 시간에 걸처 일어날 수도 있는 컬러 열화를 감소시키면서, 컬러 틴팅 (즉, 블랙 및/또는 화이트 상태의 a* 값을 낮춤) 뿐만 아니라 고스팅 효과 (즉,
Figure pct00006
L* 및
Figure pct00007
a* 를 낮춤) 를 감소/제거할 수 있다.
실제로, 상기 언급된 원하지 않는 광학 결함들 (예를 들어, 컬러 틴트들, 고스팅 및 컬러 열화) 을 감소 또는 제거하기 위한 하나의 방법은 픽셀을 원하는 컬러 상태로 구동하기 전에 입자들을 "리셋" 또는 "사전 컨디셔닝" 하는 것이다. 도 4 및 도 5 는 본 명세서에서 개시된 주제에 따르고 있는 "리셋" 또는 "사전 컨디션" 을 수행하는데 사용될 수도 있는 구동 방법들을 예시한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 기호 "msec" 은 밀리초를 의미한다.
일부 실시형태들에서, 입자들의 리셋 또는 사전 컨디셔닝은 셰이킹 파형을 포함할 수도 있고, 여기서 그러한 셰이킹 파형은 많은 사이클들 동안 반대 극성들을 갖는 한 쌍의 구동 펄스들을 반복하는 것을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 4 에 예시된 바와 같이, 셰이킹 파형 (400) 은 20 msec 동안 +15V 펄스 및 20 msec 동안 -15V 펄스를 갖는 펄스 쌍들로 구성될 수도 있고, 그러한 펄스 쌍은 80 회 초과로 반복될 수도 있으며, 여기서 이 셰이킹 파형의 전체 지속기간은 3200 msec 초과일 것이다.
일부 실시형태들에서, 셰이킹 파형에서의 구동 펄스들의 각각은 풀 블랙 상태로부터 화이트 상태로, 또는 그 반대로 디스플레이 픽셀을 구동하는데 필요한 구동 시간의 절반을 넘지 않는 구동 시간 동안 인가될 수도 있다. 예를 들어, 풀 블랙 상태로부터 풀 화이트 상태로, 또는 그 반대로 픽셀을 구동하는데 300 msec 가 걸렸다면, 셰이킹 파형은 각각 150 msec 이하 동안 인가되는 양의 펄스 및 음의 펄스로 구성될 수도 있다. 실제로는, 보통 이들 펄스들은 지속기간이 더 짧은 것이 바람직하다.
일부 다른 실시형태들에서, 셰이킹 파형은 하나 이상의 분리 펄스들을 포함하는 것이 바람직할 수도 있다. 즉, 도 4 에 예시된 바와 같이 반복적으로 및 연속적으로 +15V/-15V 펄스 쌍들을 인가하는 대신에, 분리 펄스들이 펄스 쌍들을 리셋 또는 분리하도록 도입될 수도 있다. 여기서 본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "분리 펄스" 는 상기 설명된 펄스 쌍과 달리, 일정한 전압 진폭 및 극성을 갖는 펄스를 지칭한다. 다시 말해서, 일정한 전압 펄스들은 반복하는 +15V/-15V 펄스 쌍들 사이에 배치될 수도 있고, 리셋 또는 분리 펄스들의 지속기간은 의도된 디스플레이 애플리케이션에 따라 +15V/-15V 펄스 쌍보다 더 길거나 또는 더 짧을 수도 있다. 예를 들어, +15V/-15V 펄스 쌍은 지속기간에 있어서 총 40 msec 에 대해, 20 msec 동안은 +15V 펄스 및 20 msec 동안은 -15V 펄스로 구성될 수도 있다. 분리 펄스는 펄스 쌍의 지속기간 2 또는 3 배 이상을 가질 수도 있다. 분리 펄스의 지속기간은 디스플레이 픽셀을 극단 광학 상태 (예를 들어, 풀 블랙 또는 풀 화이트) 로 구동할 정도로 길지 않은 것이 바람직하다. 도 5 에 도시된 하나의 실시형태에서, 복수의 +15V/-15V 펄스 쌍들을 갖는 셰이킹 파형은, 그룹들을 분리하는 분리 펄스들로 8 개의 그룹들로 분할될 수도 있다. 이 실시형태에서, 셰이킹 펄스 쌍들은 +15V 펄스 및 -15V 펄스로 구성된다.
일부 다른 실시형태들에서, 상기 설명된 바와 같은 셰이킹 파형들은 고르게 이격된 펄스 쌍 그룹들을 가질 필요가 없다. 즉, 셰이킹 파형 내의 각각의 펄스 쌍 그룹은 상이한 수의 펄스 쌍들 (예를 들어, 상기 언급된 +15V/-15V 펄스 쌍) 을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 하나의 그룹은 20 개의 펄스 쌍들을 가질 수도 있는 한편 다른 그룹은 30 개의 그러한 펄스 쌍들을 가질 수도 있다.
일부 또 다른 실시형태들에서, 분리 펄스는 디스플레이 성능을 최적화하는 목적을 위해, 상이한 지속기간들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 하나의 분리 펄스는 제 1 지속기간을 가질 수도 있는 한편 동일한 셰이킹 파형 내의 다른 분리 펄스는 제 1 지속기간과는 상이한 제 2 지속기간을 가질 수 있다. 더욱이, 분리 펄스들은 상이한 전압 진폭들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 제 1 분리 펄스는 제 1 전압 진폭을 가질 수도 있는 한편, 동일한 셰이킹 파형 내의 제 2 분리 펄스는 제 1 진폭과는 상이한 제 2 진폭을 가질 수도 있다.
분리 펄스는 도 5 에 예시된 바와 같이 상이한 극성들을 지닐 수도 있음을 또한 알아야 한다. 도 5 는 음의 극성 (예를 들어, 음의 15 볼트) 을 갖는 분리 펄스들 (510) 을 예시한다. 분리 펄스는 양의 극성 (예를 들어, 양의 15 볼트) 을 아주 잘 지닐 수도 있음에 유의해야 한다. 그리고 셰이킹 파형 내의 분리 펄스들은 다른 분리 펄스와는 반대 극성을 지닐 수도 있음에 또한 유의할 필요가 있다. 예를 들어, 제 1 분리 펄스는 진폭 및 극성이 양의 15 볼트일 수도 있는 한편, 동일한 셰이킹 파형 내의 상이한 분리 펄스는 진폭 및 극성이 음의 15 볼트일 수도 있다. 유사하게, 분리 펄스는 다른 분리 펄스와는 상이한 전압 진폭을 가질 수도 있다. 예를 들어, 하나의 분리 펄스는 진폭이 양의 10 볼트일 수도 있는 한편, 제 2 분리 펄스는 진폭이 15 볼트일 수도 있다.
또한, 셰이킹 펄스의 지속기간 또는 길이는 전기영동 재료 및/또는 디스플레이 자체의 물리적 속성들에 의존할 수도 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 셰이킹 펄스의 지속기간은 디스플레이에 사용되는 밀봉 재료의 저항에 따라, 증가 또는 감소할 수도 있다.
또한, 도 4 및 도 5 에서, 셰이킹 파형은 축약될 수도 있음 (즉, 펄스들의 수가 일부 구동 방법들에 대한 실제 수보다 더 적다) 에 유의한다.
셰이킹으로의 "리셋" 또는 "사전 컨디션" 이 완료된 후, 3 개의 타입들의 입자들이 디스플레이 유체 내에 혼합된 상태로 있을 것이다. 후속하여, 픽셀은 그 후 원하는 컬러 상태 (예를 들어, 블랙, 레드 또는 화이트) 로 구동될 수도 있다. 예를 들어, 양의 펄스는 픽셀을 블랙으로 구동하기 위해 인가될 수도 있거나; 음의 펄스는 픽셀을 화이트로 구동하기 위해 인가될 수도 있거나; 또는 음의 펄스, 그 다음에 더 낮은 진폭의 양의 펄스가 픽셀을 레드로 구동하기 위해 인가될 수도 있다.
본 발명의 "리셋" 또는 "사전 컨디션" 을 이용하거나 또는 이용하지 않는 구동 방법들을 비교할 경우, 본 발명의 "리셋" 또는 "사전 컨디션" 을 이용한 방법들은 (고스팅을 포함한) 동일한 레벨들의 광학 성능을 달성하는데 있어서 파형 시간이 더 짧다는 추가 이점을 갖는다.
실제로, 도 4 및 도 5 에 예시된 바와 같은 셰이킹 파형은 픽셀이 원하는 컬러 상태 (예를 들어, 레드) 로 구동되기 전에, 0 볼트 구동의 주기가 후속될 수도 있다.
도 4 및 도 5 에 예시된 펄스 쌍들은 DC 밸런싱되며, 즉 양의 펄스 (예를 들어, +15 볼트 펄스) 및 음의 펄스 (예를 들어, -15 볼트 펄스) 는 진폭이 동일하여, DC 밸런싱되는 전체 셰이킹 파형을 초래함에 유의해야 한다. 이와 같이, 셰이킹 파형의 인가로 인해 디스플레이 매체 (예를 들어, 전기영동 매체) 또는 디스플레이 자체에는 과잉 전하들이 도입되지 않으며, 이는 디스플레이 성능의 열화를 방지할 수 있다. 그러나, 일부 애플리케이션들에서는, DC 임밸런싱된 펄스 쌍이 다양한 목적들 (예를 들어, 더 양호한 입자 분리들) 을 달성하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 펄스 쌍은 +15 볼트의 양의 펄스 및 -10 볼트의 음의 펄스로 구성될 수도 있다. 그리고 도 4 및 도 5 에 제시된 주제와 유사하게, 그러한 펄스 쌍들로 구성된 셰이킹 파형은 또한 분리 펄스들을 포함할 수 있다. 펄스 쌍 및 셰이킹 파형이 DC 임밸런싱되는 경우에, 충방전 프로세스 (예를 들어, 잔여 전압 방전 프로세스) 는 업데이트가 끝날 때 적용될 수도 있다. 방전 잔여 전압들 및 전하들의 예시적인 방법들은 미국 특허 출원 번호 제15/266,554호에서 더 상세히 논의되며, 이는 본 명세서에 전부 통합된다.
다수의 변경들 및 수정들이 본 발명의 범위로부터 일탈함 없이 상기 설명된 본 발명의 특정 실시형태들에서 이루어질 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 이에 따라, 전술한 설명의 전부는 한정적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 타입의 착색 (colored) 안료 입자를 갖는 전기영동 재료를 포함하는 디스플레이를 구동하기 위한 구동 방법으로서,
    상기 적어도 하나의 타입의 착색 안료 입자를 리셋하기 위해 적어도 하나의 펄스 쌍을 인가하는 단계;
    분리 펄스를 인가하는 단계, 및
    상기 적어도 하나의 타입의 착색 안료 입자를 리셋하기 위해 제 2 펄스 쌍을 인가하는 단계를 포함하는, 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펄스 쌍은 양의 진폭을 갖는 펄스 및 음의 진폭을 갖는 펄스를 포함하는, 구동 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 양의 진폭을 갖는 펄스 및 상기 음의 진폭을 갖는 펄스는 동일한 지속기간을 갖는, 구동 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리 펄스는 상기 적어도 하나의 펄스 쌍보다 더 긴 지속기간을 갖는, 구동 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펄스 쌍은 상기 제 2 펄스 쌍과는 상이한 지속기간을 갖는, 구동 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스 쌍은 DC 밸런싱되는, 구동 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 방법은 DC 밸런싱되는, 구동 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 분리 펄스는 상기 음의 진폭을 갖는 펄스와 동일한 진폭을 갖는, 구동 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 분리 펄스는 상기 양의 진폭을 갖는 펄스와 동일한 진폭을 갖는, 구동 방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 분리 펄스는 상기 음의 진폭을 갖는 펄스와 상이한 진폭을 갖는, 구동 방법.
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