KR20220065082A - 반사형 컬러 디스플레이들에서의 저 해상도 디더링을 위한 컬러 세트들 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반사형 디스플레이 상에 이미지를 렌더링하는 방법을 제공하고, 여기서 각각의 픽셀은 제한된 수의 컬러들을 렌더링할 수 있고, 이 컬러들 각각은 파형 룩업 테이블에 저장된 파형들의 미리결정된 세트에 의해 렌더링된다. 또한, 본 발명은 최적의 컬러 렌디션을 위해 선택된, 이러한 컬러들을 사용하여 이미지를 렌더링하는 방법을 제공한다. 본 발명은 또한, 반사형 디스플레이 상에 복수의 픽셀들로부터 형성된 컬러 이미지를 렌더링하기 위해 제공되고, 여기서 각각의 픽셀은 적어도, 레드, 그린, 블루, 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙 및 화이트를 구성하는 그룹으로부터 선택된 컬러를 갖는다.
Description
본 출원은 2014년 9월 26일자로 출원된 공동계류중인 미국 출원 제 62/056,302 호의 우선권을 주장한다.
본 출원은 2015년 9월 10일자로 출원된 공동계류중인 미국 출원 제 14/849,658 호에 관련된다.
본 발명은 반사형 디스플레이 상에 착색 이미지 (colored image) 를 렌더링하는 방법을 제공하고, 각각의 픽셀 로케이션에서 컬러들의 미리결정된 팔레트 중 하나를 렌더링하는 것이 가능하다.
본원에서 사용된 바와 같이 용어 컬러는 블랙 및 화이트를 포함한다. 화이트 입자들은 종종, 광 산란 유형의 것이다.
용어 그레이 상태는, 픽셀의 2 개의 극단적인 광학 상태들의 중간 상태를 지칭하도록 이미징 기술에서 그 종래의 의미로 본원에서 사용되고, 반드시 이들 2 개의 극단적인 상태들 간의 블랙-화이트 트랜지션을 내포하지는 않는다. 예를 들어, 이하에서 참조된 여러 이 잉크 (E Ink) 의 특허들 및 공개 출원들은, 중간 그레이 상태가 실제로 연한 블루이도록 극단적인 상태들이 화이트 및 딥 블루인 전기영동 디스플레이들을 설명한다. 사실, 이미 언급된 바와 같이, 광학 상태에서의 변화가 결코 컬러 변화가 아닐 수도 있다. 용어들 블랙 및 화이트는, 디스플레이의 2 개의 극단적인 광학 상태들을 지칭하도록 이하에서 사용될 수도 있고, 엄격히 블랙 및 화이트가 아닌 극단적인 광학 상태들, 예를 들어 전술된 화이트 및 다크 블루 상태들을 보통 포함하는 것으로서 이해되어야 한다.
여러 유형들의 전기광학 디스플레이들이 알려져 있다. 전기광학 디스플레이의 하나의 유형은, 예를 들어 미국 특허들 제 5,808,783; 5,777,782; 5,760,761; 6,054,071 6,055,091; 6,097,531; 6,128,124; 6,137,467; 및 6,147,791 호에서 설명된 바와 같은 회전 2색 부재 유형이다 (이 유형의 디스플레이는 종종, "회전 2색 볼" 디스플레이로서 지칭되지만, 위에서 언급된 특허들 중 일부에서 회전 멤버들이 구형이 아니기 때문에 용어 "회전 2색 부재" 가 더 정확한 것으로서 바람직하다. 이러한 디스플레이는, 상이한 광학 특성들을 갖는 2 이상의 섹션들, 및 내부 다이폴을 갖는 다수의 작은 바디들 (통상적으로, 구형 또는 실린더형) 을 사용한다. 이들 바디들은 매트릭스 내에서 액체로-채워진 액포들 내에 보유되고, 이 액포들은 액체로 채워지므로 바디들은 자유롭게 회전한다. 디스플레이의 외관은 거기에 전계를 인가하고, 이에 따라 바디들을 다양한 포지션들로 회전시키고 바디들의 섹션들 중 어느 것이 뷰잉 면을 통해 보여지는지를 변화시킴으로써 변경된다. 이 유형의 전기광학 매질은 통상적으로, 쌍안정성이다.
전기광학 디스플레이의 다른 유형은 전기변색 (electrochromic) 매질, 예를 들어 적어도 부분적으로 반-전도성 금속 산화물로부터 형성된 전극 및 이 전극에 부착된 가역적 컬러 변화를 할 수 있는 복수의 염료 분자들을 포함하는 나노크로믹 필름의 형태로 전기변색 매질을 사용한다; 예를 들어, O'Regan, B. 등의, 네이처 1991, 353, 737; 및 Wood, D. 의 Information Display, 18(3), 24 (March 2002) 를 참조한다. 또한, Bach, U. 등의, Adv. Mater., 2002, 14(11), 845 를 참조한다. 이 유형의 나노크로믹 필름들은 또한, 예를 들어 미국 특허들 제 6,301,038; 6,870,657; 및 6,950,220 호에서 설명된다. 이 유형의 매질은 또한, 통상적으로 쌍안정성이다.
전기광학 디스플레이의 다른 유형은 Philips 에 의해 개발되고, Hayes, R.A. 등의 "Video-Speed Electronic Paper Based on Electro wetting", 네이처, 425, 383-385 (2003) 에서 설명된 전기 습윤 (electro-wetting) 디스플레이이다. 미국특허 제 7,420,549 에는, 이러한 전기 습윤 디스플레이들이 쌍안정성이 될 수 있는 것이 나타나 있다.
입자-기반의 전기영동 디스플레이들은 수년 동안 집중적인 연구 및 개발의 대상이 되어있다. 이러한 디스플레이들에서, (때때로, 안료 (pigment) 입자들로서 지칭된) 복수의 대전된 입자들은 전계의 영향 하에서 유체를 통해 이동한다. 전기영동 디스플레이들은 액정 디스플레이와 비교될 때 우수한 휘도 및 콘트라스트, 넓은 시야 각들, 상태 쌍안정성, 및 낮은 전력 소비의 속성들을 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이들 디스플레이들의 장기 이미지 품질에 대한 문제들은 그들의 광범위한 사용을 방지하고 있다. 예를 들어, 전기영동 디스플레이들을 구성하는 입자들은 침전하는 경향이 있고, 그 결과 이들 디스플레이들에 대한 불충분한 서비스-수명을 초래한다.
위에서 언급된 바와 같이, 전기영동 매질은 유체의 존재를 필요로 한다. 대부분의 종래 기술의 전기 영동 매체에서, 이 유체는 액체이지만, 전기영동 매질은 가스 유체들을 사용하여 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 를 참조한다. 또한, 미국 특허들 제 7,321,459 및 7,236,291 호를 참조한다. 이러한 가스-기반의 전기영동 매질은, 매질이 이러한 침전을 허용하는 배향들로, 예를 들어 매질이 수직 평면에 배치되는 사인으로 사용되는 경우, 액체-기반의 전기영동 매질과 같이 입자 침전으로 인해 동일한 유형들의 문제들이 발생하기 쉬운 것으로 보인다. 실제로, 입자 침전은, 액체 유체들과 비교하여 기상 현탁 유체들의 더 낮은 점성이 전기영동 입자들의 더 빠른 침전을 허용하기 때문에, 액체-기반의 전기영동 매질들에서 보다 가스-기반의 전기영동 매질에서 더 심각한 문제가 될 것으로 보인다.
메사추세츠 공과대학교 (MIT) 및 이 잉크 코포레이션에 양도되거나 또는 이들 이름들의 다수의 특허들 및 출원들은 캡슐화된 전기영동 및 다른 전기영동 매질에 사용된 다양한 기술들을 설명한다. 이러한 캡슐화된 매체는 다수의 작은 캡슐들을 포함하고, 이들 캡슐들 각각은 자체가 유체 매체 내의 전기영동적으로 이동성인 입자들을 포함하는 내부상 및 내부상을 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로, 캡슐들 그 자체들은 폴리머 바인더 내에 홀딩되어 2 개의 전극들 사이에 포지셔닝된 코히런트 층을 형성한다. 이들 특허들 및 출원들에서 설명된 기술들은 다음을 포함한다:
(a) 전기영동 입자들, 유체들 및 유체 첨가제들; 예를 들어, 미국 특허 제 7,002,728 및 7,679,814 호 참조;
(b) 캡슐들, 바인더들 및 캡슐화 프로세스들; 예를 들어, 미국 특허들 제 6,922,276 및 7,411,719 호 참조;
(c) 전기-광학 재료들을 포함하는 필름들 및 서브-어셈블리들; 예를 들어, 미국 특허 제 6,982,178 및 7,839,564 호 참조;
(d) 백플레인들, 접착제 층들 및 디스플레이들에 사용되는 다른 보조 층들 및 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제 7,116,318 및 7,535,624 호 참조;
(e) 컬러 형성 및 컬러 조정; 예를 들어, 미국 특허 제 6,017,584; 6,664,944; 6,864,875; 7,075,502; 7,167,155; 7,667,684; 7,791,789; 7,956,841; 8,040,594; 8,054,526; 8,098,418; 8,213,076; 및 8,363,299; 그리고 미국 특허출원 공개공보 제 2004/0263947; 2007/0109219; 2007/0223079; 2008/0023332; 2008/0043318; 2008/0048970; 2009/0004442; 2009/0225398; 2010/0103502; 2010/0156780; 2011/0164307; 2011/0195629; 2011/0310461; 2012/0008188; 2012/0019898; 2012/0075687; 2012/0081779; 2012/0134009; 2012/0182597; 2012/0212462; 2012/0157269; 및 2012/0326957 참조;
(f) 디스플레이들을 구동하는 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제 5,930,026; 6,445,489; 6,504,524; 6,512,354; 6,531,997; 6,753,999; 6,825,970; 6,900,851; 6,995,550; 7,012,600; 7,023,420; 7,034,783; 7,116,466; 7,119,772; 7,193,625; 7,202,847; 7,259,744; 7,304,787; 7,312,794; 7,327,511; 7,453,445; 7,492,339; 7,528,822; 7,545,358; 7,583,251; 7,602,374; 7,612,760; 7,679,599; 7,688,297; 7,729,039; 7,733,311; 7,733,335; 7,787,169; 7,952,557; 7,956,841; 7,999,787; 8,077,141; 8,125,501; 8,139,050; 8,174,490; 8,289,250; 8,300,006; 및 8,314,784; 그리고 미국 특허출원 공개공보 제 2003/0102858; 2005/0122284; 2005/0179642; 2005/0253777; 2007/0091418; 2007/0103427; 2008/0024429; 2008/0024482; 2008/0136774; 2008/0150888; 2008/0291129; 2009/0174651; 2009/0179923; 2009/0195568; 2009/0322721; 2010/0045592; 2010/0220121; 2010/0220122; 2010/0265561; 2011/0187684; 2011/0193840; 2011/0193841; 2011/0199671; 및 2011/0285754 (이들 특허들 및 출원들은 이하에서, MEDEOD (MEthods for Driving Electro-optic Displays) 출원들로서 지칭될 수도 있음) 참조;
(g) 디스플레이들의 애플리케이션; 예를 들어, 미국 특허 제 7,312,784 및 8,009,348 호 참조; 및
(h) 미국 특허 6,241,921; 6,950,220; 7,420,549 및 8,319,759; 및 미국 특허출원 공개공보 제 2012/0293858 호에 설명된 바와 같은, 비-전기영동 디스플레이들.
많은 전술된 특허들 및 출원들은 캡슐화된 전기영동 매질에서 별개의 마이크로캡슐들을 둘러싸는 벽들이 연속 상에 의해 대체되어, 따라서 전기영동 매질이 전기영동 유체의 복수의 별개의 액적들 및 폴리머 재료의 연속 상을 포함하는 소위 폴리머-분산된 전기영동 디스플레이를 제조할 수 있고, 이러한 폴리머-분산된 전기영동 디스플레이 내의 전기영동 유체의 별개의 액적들은 별개의 캡슐 막 (membrane) 이 각각의 개별 액적과 연관되지 않더라도 캡슐들 또는 마이크로캡슐들로서 간주될 수도 있다는 것을 인식한다; 예를 들어, 미국 특허 제 6,866,760 호 참조. 따라서, 본 출원의 목적들을 위해, 이러한 폴리머 분산된 전기영동 매질은 캡슐화된 전기영동 매질의 서브-종들로서 간주된다.
전기영동 디스플레이의 관련된 유형은 소위, 마이크로셀 전기영동 디스플레이이다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에서, 대전된 입자들 및 유체는 마이크로캡슐들 내에 캡슐화되지 않고 대신에, 캐리어 매질, 통상적으로 폴리머 필름 내에 형성된 복수의 공동들 내에 보유된다. 예를 들어, 양자 모두 Sipix, Inc. 에 양도된 미국 특허들 제 6,672,291 및 6,788,449 호를 참조한다.
전기영동 매질이 종종, (예를 들어, 많은 전기영동 매질에서, 입자들은 실질적으로 디스플레이를 통한 가시광의 투과를 차단하기 때문에) 불투명하고, 반사형 모드로 동작하지만, 많은 전기영동 디스플레이들은 하나의 디스플레이 상태가 실질적으로 불투명하고 하나는 광-투과성인 소위 셔터 모드로 동작하도록 만들어질 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 5,872,552; 6,130,774; 6,144,361; 6,172,798; 6,271,823; 6,225,971; 및 6,184,856 호를 참조한다. 전기영동 디스플레이들과 유사하지만 전계 세기에서의 변동들에 의존하는 유전영동 디스플레이들은 유사한 모드로 동작할 수 있다; 미국 특허 제 4,418,346 호 참조. 전기-광학 디스플레이들의 다른 유형들은 또한, 셔터 모드로 동작할 수도 있다. 셔터 모드로 동작하는 전기-광학 매질은 풀 컬러 디스플레이들에 대한 멀티층 구조들에서 사용될 수 있다; 이러한 구조들에서, 디스플레이의 뷰잉 면에 인접한 적어도 하나의 층은 뷰잉 면으로부터 더 먼 제 2 층을 노출시키거나 숨기도록 셔터 모드로 동작한다.
캡슐화된 전기영동 디스플레이는 통상적으로, 전통적인 전기영동 디바이스들의 클러스터링 및 침전 실패 모드를 겪지 않고, 추가의 이점들, 예컨대 광범위하게 다양한 플렉서블 및 강성 기판들 상에 디스플레이를 인쇄 또는 코팅할 능력을 제공한다. (단어, 인쇄의 사용은, 패치 다이 코팅, 슬롯 또는 압출 코팅, 슬라이드 또는 캐스케이드 코팅, 커튼 코팅과 같은 사전-계측된 코팅들; 나이프 오버 롤 코팅, 순방향 및 역방향 롤 코팅과 같은 롤 코팅; 그라비아 코팅; 딥 코팅; 스프레이 코팅; 메니스커스 코팅; 스핀 코팅; 브러쉬 코팅; 에어 나이프 코팅; 실크 스크린 인쇄 프로세스들; 정전 인쇄 프로세스들; 열 인쇄 프로세스들; 잉크 젯 인쇄 프로세스들; 전기영동 퇴적 (미국 특허 제 7,339,715 호 참조); 및 다른 유사한 기법들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는, 인쇄 및 코팅의 모든 유형들을 포함하도록 의도된다). 따라서, 결과의 디스플레이는 플렉서블할 수 있다. 또한, 디스플레이 매체는 (다양한 방법들을 사용하여) 인쇄될 수 있기 때문에, 디스플레이 그 자체는 저렴하게 만들어질 수 있다.
전술된 미국 특허 제 6,982,178 호는, 대량 생산에 잘 적응되는 (캡슐화된 전기영동 디스플레이를 포함하는) 고체 전기-광학 디스플레이를 어셈블링하는 방법을 설명한다. 기본적으로, 이 특허는 광-투과성 도전성 층; 도전성 층과 전기적으로 접촉하는 고체 전기-광학 매질의 층; 접착제 층; 및 박리 시트를 순서대로 포함하는 소위 프론트 플레인 라미네이트 (FPL) 를 설명한다. 통상적으로, 광-투과성 도전성 층은, 기판이 영구 변형 없이 10 인치 (254 mm) 직경의 (말하자면) 드럼 둘레에 수동으로 랩핑될 수 있다는 점에서, 바람직하게는 플렉서블한 광-투과성 기판 상에서 수행될 것이다. 용어 광-투과성은 본 특허에서 사용되고, 본원에서, 지정된 층이 따라서, 보통 도전성 층 및 (존재한다면) 인접한 기판을 통해 보여질 전기-광학 매질의 디스플레이 상태들에서의 변화를, 그 층을 통해 보는 관측자가 관측할 수 있기에 충분한 광을 전달하는 것을 의미하며; 전기영동 매질이 비-가시 파장들로 반사도의 변화를 디스플레이하는 경우들에서, 용어 광-투과성은 물론, 관련된 비-가시 파장들의 투과를 지칭하는 것으로 해석되어야 한다. 기판은 통상적으로, 폴리머 필름일 것이고, 보통 약 1 내지 약 25 mil (25 내지 634 ㎛), 바람직하게는 약 2 내지 10 mil (51 내지 254 ㎛) 의 범위의 두께를 가질 것이다. 도전성 층은 편리하게, 예를 들어 알루미늄 또는 ITO 의 얇은 금속 또는 금속 산화물 층이고, 또는 전도성 폴리머일 수도 있다. 알루미늄 또는 ITO 로 코팅된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 필름들은, 예를 들어 E.I. du Pont de Nemours & Company, Wilmington DE 로부터의 알루미늄 처리된 Mylar (Mylar 는 등록된 상표임) 로서 상용 가능하고, 이러한 상업용 재료들은 프론트 플레인 라미네이트에서 좋은 결과들을 갖고 사용될 수도 있다.
이러한 프론트 플레인 라미네이트를 사용하는 전기-광학 디스플레이의 어셈블리는, 프론트 플레인 라미네이트로부터 박리 시트를 제거하고, 접착제 층으로 하여금 백플레인에 접착하게 하는데 효과적인 조건들 하에서 백플레인과 접착제 층을 접촉시켜, 이에 의해 접착제 층, 전기영동 매질의 층 및 도전성 층을 백플레인에 고정시킴으로써 이행될 수도 있다. 이 프로세스는, 통상적으로 롤-투-롤 코팅 기법들을 사용하여 프론트 플레인 라미네이트가 대량 생산되고, 그 후 특정 백플레인들과의 사용을 위해 필요한 임의의 사이즈의 피스들로 커팅될 수도 있기 때문에 대량 생산에 매우-적합하다.
미국 특허 제 7,561,324 호는 기본적으로, 전술된 미국 특허 제 6,982,178 호의 프론트 플레인 라미네이트의 단순화된 버전인 소위 이중 박리 시트를 설명한다. 이중 박리 시트의 하나의 형태는 2 개의 접착제 층들 사이에 샌드위치된 고체 전기-광학 매질의 층을 포함하고, 접착제 층들 중 하나 또는 양자 모두는 박리 시트에 의해 커버된다. 이중 박리 시트의 다른 형태는 2 개의 박리 시트들 사이에 샌드위치된 고체 전기-광학 매질의 층을 포함한다. 이중 박리 필름의 양자 모두의 형태들은 이미 설명된 프론트 플레인 라미네이트로부터 전기-광학 디스플레이를 어셈블링하기 위한 프로세스와 일반적으로 유사한 프로세스에서 사용하기 위해 의도되지만, 2 개의 별개의 라미네이션들을 수반한다; 통상적으로, 제 1 라미네이션에서, 이중 박리 시트는 프론트 전극에 라미네이트되어 프론트 서브-어셈블리를 형성하고, 그 후 제 2 라미네이션에서, 프론트 서브-어셈블리는 백플레인에 라미네이트되어 최종 디스플레이를 형성하지만, 이들 2 개의 라미네이션들의 순서는 원하는 경우 반전될 수도 있다.
미국 특허 제 7,839,564 호는 소위 반전된 프론트 플레인 라미네이트를 설명하고, 이것은 전술된 미국 특허 6,982,178 호에 설명된 프론트 플레인 라미네이트의 변형이다. 이 반전된 프론트 플레인 라미네이트는, 광-투과성 보호층 및 광-투과성 도전성 층 중 적어도 하나; 접착제 층; 고체 전기-광학 매질의 층; 및 박리 시트를 순서대로 포함한다. 이 반전된 프론트 플레인 라미네이트는 전기-광학 층과 프론트 전극 또는 프론트 기판 사이에 라미네이션 접착에 층을 갖는 전기-광학 디스플레이를 형성하는데 사용되고; 제 2 의, 통상적으로 얇은 층의 접착제는 전기-광학 층과 백플레인 사이에 존재할 수도 있거나 존재하지 않을 수도 있다. 이러한 전기-광학 디스플레이들은 우수한 저온 성능과 우수한 해상도를 결합할 수 있다.
위에서 나타낸 바와 같이, 가장 단순한 종래 기술의 전기영동 매질은 기본적으로 단지 2 개의 컬러들을 디스플레이한다. 이러한 전기영동 매질은 제 1 컬러를 갖는 전기영동 입자의 단일 유형을 제 2 의 상이한 컬러를 갖는 착색된 유체에서 사용하거나 (이 경우에서, 제 1 컬러는 입자들이 디스플레이의 뷰잉 면에 인접해 있을 때 디스플레이되고 제 2 컬러는 입자들이 뷰잉 면으로부터 이격되어 있을 때 디스플레이됨) 을 사용하거나, 또는 상이한 제 1 및 제 2 컬러들을 갖는 전기영동 입자들의 제 1 및 제 2 유형들을 비착색된 유체에서 사용한다 (이 경우에서, 제 1 컬러는 입자들의 제 1 유형이 디스플레이의 뷰잉 면에 인접해 있을 때 디스플레이되고 제 2 컬러는 입자들의 제 2 유형이 뷰잉 면에 인접해 있을 때 디스플레이됨). 통상적으로 2 개의 컬러들은 블랙 및 화이트이다. 풀 컬러 디스플레이가 요망되면, 컬러 필터 어레이는 모노크롬 (블랙 및 화이트) 디스플레이의 뷰잉 면 위에 성막될 수도 있다. 컬러 필터 어레이들을 갖는 디스플레이들은 영역 공유 및 컬러 블렌딩에 의존하여 컬러 자극들을 생성한다. 이용 가능한 디스플레이 영역은 3 또는 4 개의 프라이머리 컬러들, 예컨대 레드/그린/블루 (RGB) 또는 레드/그린/블루/화이트 (RGBW) 사이에서 공유되고, 필터들은 1 차원 (스트라이프) 또는 2 차원 (2x2) 반복 패턴들로 배열될 수 있다. 프라이머리 컬러들 또는 3 보다 많은 프라이머리들의 다른 선택은 또한, 이 기술에 알려져 있다. (RGB 디스플레이들의 경우에서) 3 개 또는 (RGBW 디스플레이들의 경우에서) 4 개의 서브-픽셀들은, 의도된 뷰잉 거리에서 그들이 균일한 컬러 자극들 ('컬러 블렌딩') 로 시각적으로 단일의 픽셀로 함께 블렌딩되도록 충분히 작게 선택된다. 영역 공유의 고유 단점은, 색료들이 항상 존재한다는 것이고, 컬러들은 기저의 (underlying) 모노크롬 디스플레이의 대응하는 픽셀들을 화이트 또는 블랙으로 스위칭 (대응하는 프라이머리 컬러들을 온 또는 오프로 스위칭) 함으로써 조절될 수 있다. 예를 들어, 이상적인 RGBW 디스플레이에서, 레드, 그린, 블루 및 화이트 프라이머리들 각각은 디스플레이 영역의 사분의 일 (4 개 중 하나의 서브-픽셀) 을 차지하고, 화이트 서브-픽셀은 기저의 모노크롬 디스플레이 화이트만큼 밝고, 착색된 서브-픽셀들 각각은 모노크롬 디스플레이 화이트의 삼분의 일보다 더 밝지 않다. 전체로서 디스플레이에 의해 보여진 화이트 컬러의 휘도는 화이트의 서브-픽셀의 휘도의 이분의 일을 초과할 수 없다 (디스플레이의 화이트 영역들은 각각의 4 개 중 하나의 화이트 서브-픽셀을 디스플레이함으로써 생성되고, 또한 그 착색된 형태의 각각의 착색된 서브-픽셀은 화이트 서브-픽셀의 삼분의 일과 동일하므로, 결합된 3 개의 착색된 서브-픽셀들은 오직 하나의 화이트 서브-픽셀에 기여한다). 컬러들의 휘도 및 포화는 블랙으로 스위칭되는 컬러 픽셀들과의 영역-공유만큼 낮아진다. 영역 공유는, 옐로우를 혼합하는 경우 옐로우가 동일한 휘도의 임의의 다른 컬러보다 더 밝고 포화된 옐로우가 거의 화이트만큼 밝기 때문에 특히, 문제가 된다. 블루 픽셀들 (디스플레이 영역의 사분의 일) 을 블랙으로 스위칭하는 것은 옐로우를 너무 어둡게 만든다.
멀티층의, 적측형 전기영동 디스플레이들이 이 기술에 알려져 있다; J. Heikenfeld, P. Drzaic, J-S Yeo 및 T. Koch, SID 의 저널, 19(2), 2011, pp.129-156. 이러한 디스플레이들에서, 주변 광은, 종래의 컬러 인쇄와 정확히 유사하게 3 개의 감산형 프라이머리 컬러들 각각에서, 이미지들을 통과한다. 미국 특허 제 6,727,873 호는, 스위칭 가능한 셀들 중 3 개의 층들이 반사형 백그라운드 위에 배치되는 적층형 전기영동 디스플레이를 설명한다. 착색된 입자들이 측방으로 이동되거나 (국제 출원 제 WO 2008/065605 호 참조) 또는 수직 및 수평 모션의 조합을 사용하여 마이크로핏들로 격리되는 유사한 디스플레이들이 알려져 있다. 양자 모두의 경우들에서, 각각의 층에는 픽셀 단위로 착색된 입자들을 집중 또는 분산시키는 역할을 하는 전극들이 제공되어 3 개의 층들 각각이 박막 트랜지스터들 (TFTs)(TFT들의 3 개의 층들 중 2 개는 실질적으로 투명해야 함) 의 층 및 광-투과성 카운터-전극을 필요로 한다. 전극들의 이러한 복잡한 배열은 제조하는데 비용이 많이 들고, 이 기술의 현 상태에서는 특히 디스플레이의 화이트 상태를 전극들의 여러 층들을 통해 보아야 하기 때문에 픽셀 전극들의 충분히 투명한 플레인을 제공하는 것이 어렵다. 멀티층 디스플레이들은 또한, 디스플레이 스택의 두께가 픽셀 사이즈에 근접하거나 초과할 때 시차 문제들을 겪는다.
미국 출원 공개공보 제 2012/0008188 및 2012/0134009 호는 독립적으로 어드레싱 가능한 픽셀 전극들 및 공통의, 광-투과성 프론트 전극을 포함하는 단일의 백플레인을 갖는 멀티컬러 전기영동 디스플레이들을 설명한다. 백플레인과 프론트 전극 사이에서는 복수의 전기영동 층들이 배치된다. 이들 출원들에 설명된 디스플레이들은 임의의 픽셀 로케이션에서 프라이머리 컬러들 (레드, 그린, 블루, 시안, 마젠타, 옐로우, 화이트 및 블랙) 중 어느 하나를 렌더링할 수 있다. 그러나, 단일 세트의 어드레싱 전극들 사이에 위치된 다수의 전기영동 층들의 사용에 있어서 단점이 있다. 특정 층에서의 입자들에 의해 경험된 전계가 동일한 전압으로 어드레싱된 단일의 전기영동 층에 대한 경우보다 더 낮다. 또한, (예를 들어, 광 산란 또는 원하지 않는 흡수에 의해 야기된) 뷰잉 면에 가장 가까운 전기영동 층에서의 광학 손실들은 기저의 전기영동 층들에 형성된 이미지들의 외관에 영향을 줄 수도 있다.
단일의 전기영동 층을 사용하는 풀-컬러 전기영동 디스플레이들을 제공하기 위한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 미국 특허출원 공개공보 제 2013/0208338 호는 깨끗하고 무색의 또는 착색된 용매에 분산된 1 또는 2 개 유형들의 안료 입자들을 포함하는 전기영동 유체를 포함하는 컬러 디스플레이를 설명하고, 이 전기영동 유체는 공통 전극과 복수의 구동 전극들 사이에 샌드위치된다. 구동 전극들은 백그라운드 층을 노출시키기 위해 소정의 거리에서 유지된다. 미국 특허출원 공개공보 제 2014/0177031 호는 2 개의 대비 컬러들 및 반대되는 전하 극성들을 운반하는 대전된 입자들의 2 개 유형들을 포함하는 전기영동 유체로 채워진 디스플레이 셀을 구동하는 방법을 설명한다. 2 개 유형들의 안료 입자들은 착색된 용매에 또는 비-대전된 또는 약간 대전된 착색된 입자들이 그 안에 분산되어 있는 용매에 분산된다. 방법은 풀 구동 전압의 약 1 내지 약 20% 인 구동 전압을 인가함으로써 비-대전된 또는 약간 대전된 착색된 입자들의 컬러 또는 용매의 컬러를 디스플레이하기 위해 디스플레이 셀을 구동하는 단계를 포함한다. 미국 특허출원 공개공보 제 2014/0092465 및 2014/0092466 호는 전기영동 유체, 및 전기영동 디스플레이를 구동하는 방법을 설명한다. 유체는 제 1, 제 2 및 제 3 유형의 안료 입자들을 포함하고, 이들 중 모두는 용매 또는 용매 혼합물에 분산된다. 안료 입자들의 제 1 및 제 2 유형들은 반대되는 전하 극성들을 운반하고, 안료 입자들의 제 3 유형은 제 1 또는 제 2 유형의 전하 레벨의 약 50% 미만인 전하 레벨을 갖는다. 안료 입자들의 3 개의 유형들은 상이한 레벨들의 임계 전압, 또는 상이한 레벨들의 모빌리티, 또는 양자 모두를 갖는다. 이들 특허출원들 중 어느 것도 그 용어가 이하에서 사용된다는 점에서 풀 컬러 디스플레이를 개시하지 않는다.
미국 특허출원 공개공보 제 2007/0031031 호는, 각각의 픽셀이 화이트, 블랙 및 하나의 다른 컬러를 디스플레이할 수 있는 디스플레이 매체 상에 이미지를 디스플레이하기 위해 이미지 데이터를 프로세싱하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스를 설명한다. 미국 특허출원 공개공보 제 2008/0151355; 2010/0188732; 및 2011/0279885 호는, 다공성 구조를 통해 모바일 입자들이 이동하는 컬러 디스플레이를 설명한다. 미국 특허출원 공개공보 제 2008/0303779 및 2010/0020384 호는 상이한 컬러들의 제 1, 제 2 및 제 3 입자들을 포함하는 디스플레이 매체를 설명한다. 제 1 및 제 2 입자들은 응집체들을 형성할 수 있고, 더 작은 제 3 입자들은 응집된 제 1 및 제 2 입자들 사이에 남겨진 어퍼처들을 통해 이동할 수 있다. 미국 특허출원 공개공보 제 2011/0134506 호는 한 쌍의 기판들 사이에 인클로징된 복수 유형들의 입자들을 포함하는 전기영동 디스플레이 엘리먼트로서, 기판들 중 적어도 하나는 반투명하고 각각의 복수 유형들의 입자들 각각은 동일한 극성으로 대전되고 광학적 특성들이 상이하며 이동 속도 및/또는 이동을 위한 전계 임계 값이 상이하고, 반투명 디스플레이-측 전극은 반투명 기판이 배치되는 기판의 측에 제공되고, 제 1 백-사이드 전극은 다른 기판의 사이드에 제공되고 디스플레이 측 전극을 대면하고, 제 2 백-사이드 전극은 다른 기판의 측에 제공되고, 디스플레이-측 전극을 대면하는, 상기 전기영동 디스플레이 엘리먼트; 및 디스플레이-측 전극, 제 1 백-사이드 전극, 및 제 2 백-사이드 전극에 인가된 전압들을 제어하는 전압 제어 섹션으로서, 복수 유형들의 입자들로부터 가장 먼 이동 속도를 갖는 입자들의 유형들, 또는 복수 유형들의 입자들로부터의 최하위 임계 값을 갖는 입자들의 유형들이 상이한 유형들의 입자들 각각에 의해 차례로, 제 1 백-사이드 전극으로 또는 제 2 백-사이드 전극으로 이동되고, 그 후 제 1 백-사이드 전극으로 이동되는 입자들은 디스플레이-사이드 전극으로 이동되는, 상기 전압 제어 섹션을 포함하는 디스플레이 디바이스를 설명한다. 미국 특허출원 공개공보 제 2011/0175939; 2011/0298835; 2012/0327504; 및 2012/0139966 호는 다수의 입자들의 응집 및 임계 전압들에 의존하는 컬러 디스플레이들을 설명한다. 미국 특허출원 공개공보 제 2013/0222884 호는, 대전된 기-함유 폴리머 및 착색 에이전트를 함유하는 착색된 입자, 및 착색된 입자에 부착되어 있고 공중합 컴포넌트들로서 특정 기의 모노머들로부터 선택된 적어도 하나의 모노머 및 반응성 모노머를 함유하는 브랜치된 실리콘-기반 폴리머를 포함하는, 전기영동 입자를 설명한다. 미국 특허출원 공개공보 제 2013/0222885 호는 분산 매체, 분산 매체에 분산되고 전계에서 이동하는 착색된 전기영동 입자 그룹, 전기영동 입자 그룹과 상이한 컬러를 갖고 이동하지 않는 비-전기영동 입자 그룹, 및 전체 분산 액체에 기반하여 약 0.01 내지 약 1 질량% 의 비로 분산 매체에 포함되는 중성의 극성 기 및 소수성 기를 갖는 화합물을 포함하는 전기영동 디스플레이용 분산 액체를 설명한다. 미국 특허출원 공개공보 제 2013/0222886 호는, 색료 및 친수성 수지를 포함하는 코어 입자들; 및 코어 입자들 각각의 표면을 커버하고 용해 파라미터에서 7.95 (J/cm3)1/2 이상의 차이를 갖는 소수성 수지를 함유하는 쉘을 함유하는 유동 (floating) 입자들을 포함하는 디스플레이를 위한 분산액을 설명한다. 미국 특허출원 공개공보 제 2013/0222887 및 2013/0222888 호는 명시된 화학적 조성들을 갖는 전기영동 입자를 설명한다. 마지막으로, 미국 특허출원 공개공보 제 2014/0104675 는 전계에 반응하여 이동하는 제 1 및 제 2 착색된 입자들 및 분산 매질을 포함하는 입자 분산을 설명하고, 제 2 착색된 입자들은 제 1 착색된 입자들보다 더 큰 직경 및 제 1 컬러 입자들의 대전 특징들과 동일한 대전 특징들을 갖고, 여기서 디스플레이의 단위 영역당 제 1 착색된 입자들의 전하량 (Cs) 대 제 2 착색된 입자들의 전하량 (Cl) 의 비 (Cs/Cl) 는 5 이하이다. 전술된 디스플레이들 중 일부는 풀 컬러를 제공하지만, 길고 다루기 힘든 어드레싱 방법들을 필요로 하는 비용이 든다.
미국 특허출원 공개공보 제 는 절연성 액체에 포함된 복수의 제 1 및 제 2 전기영동 입자들을 포함하는 전기이동 디바이스를 설명하고, 제 1 및 제 2 입자들은 서로 상이한 상이한 대전 특징들을 갖고; 디바이스는 섬유로 된 구조로 형성되고 절연성 액체에 포함된 다공성 층을 더 포함한다. 이들 특허 출원들은, 그 용어가 이하에서 사용된다는 점에서 풀 컬러 디스플레이들이 아니다.
또한, 미국 특허출원 공개공보 제 2011/0134506 호 및 전술된 출원번호 제 14/277,107 호 참조를 참조한; 후자는 착색된 유체에서 입자들의 3 개의 상이한 유형들을 사용하는 풀 컬러 디스플레이를 설명하지만, 착색된 유체의 존재는 디스플레이에 의해 달성될 수 있는 화이트 상태의 품질을 제한한다.
요약하면, 이 기술의 현 상태에는, 컬러를 생성하는 그들의 메커니즘에서 차이가 있는 컬러 반사형 디스플레이들의 여러 실시형태들이 존재한다. 이러한 디스플레이들은 통상적으로 모든 픽셀 로케이션에서 다수의 컬러들 (예를 들어, 블랙, 화이트, 3 개의 감산형 프라이머리 컬러들 (시안, 마젠타 및 옐로우) 및 3 개의 가산형 프라이머리 컬러들 (레드, 그린 및 블루)) 을 렌더링할 수 있지만, 이 기술의 현 상태에서는 이들은 모든 픽셀 로케이션에서 256 개의 RGB 레벨들에 대응하는 컬러들을 렌더링할 수 없다. 이것은, 각각의 픽셀 로케이션에서, 총 224 개의 상이한 컬러들에 대해, 레드, 그린 및 블루 채널들에서 적어도 256 개의 상이한 세기 레벨들을 제공할 수 있는 통상적인 방출 디스플레이 (emissive display)(예컨대, 액정 디스플레이 또는 발광 다이오드들을 사용하여 제조된 디스플레이) 와 대조적이다.
본 발명은 전체로서, 디스플레이 상에 이미지를 렌더링하는데 필요한 더 적은 컬러들 (즉, 픽셀 레벨에서 이용 가능한 컬러들은 특정 애플리케이션에 대해 충분한 품질의 이미지를 렌더링하는데 필요한 것들보다 더 넓은 (coarse) 레벨에서 양자화됨) 을 포함하는 각각의 픽셀 로케이션에서의 컬러들의 팔레트를 제공할 수 있는 반사형 디스플레이 상에 풀-컬러 이미지를 렌더링하는 방법을 제공하도록 시도한다. 본 발명의 방법은, 디스플레이 상에 렌더링된 이미지의 공간 해상도가 감소되지만 컬러 깊이는 증가되는 그러한 방식으로, 각 픽셀의 컬러 팔레트에서 이용 가능한 컬러들 간의 디더링을 수반한다. 이러한 디더링은 인쇄 기술에서 잘 알려져 있다. 디더링된 이미지가 충분한 거리에서 보여지는 경우, 개별의 착색된 픽셀들은 인간 시각 시스템에 의해, 감지된 균일한 컬러들로 머징된다. 컬러 깊이와 공간 해상도 간의 트레이드-오프 때문에, 디더링된 이미지들은, 가깝게 보여지는 경우, 각 픽셀 로케이션에서 이용 가능한 컬러 팔레트가 전체로서 디스플레이 상에 이미지들을 렌더링하는데 필요한 것과 동일한 깊이를 갖는 이미지들과 비교했을 때 특징적인 입자성을 갖는다.
특정 픽셀들에 특정 컬러들을 할당하기 위한 알고리즘들이 디더링에 의해 렌더링된 이미지들에서 불쾌한 패턴들 및 텍스처들을 회피하기 위해 개발되어 왔다. 이러한 알고리즘들은 에러 확산을 수반할 수도 있고, 이 기법에서 소정 픽셀에서 필요한 컬러와 픽셀-당 팔레트에서 가장 가까운 컬러 간의 차이 (즉, 양자화 잔여분) 에서 비롯되는 에러는 아직 프로세싱되지 않은 이웃하는 픽셀들에 분배된다. 유럽 특허 제 0677950 호는 이러한 기법들을 상세히 설명하는 한편, 미국 특허 제 5,880,857 호는 디더링 기법들의 비교를 위한 메트릭을 설명한다.
본 발명에서, 반사형 디스플레이의 각 픽셀 로케이션에서 이용 가능한 (감소된) 컬러 팔레트에 대해 어느 컬러들이 최적으로 선택되어야 하는지를 선택하는 방법이 제시된다.
본 발명은 3 개의 상이한 컬러 세트들이 수반되는 반사형 디스플레이 상에 이미지를 렌더링하는 방법을 제공한다. 제 1 컬러는 특정 수의 컬러들을 함유하고, 이 컬러들 각각은 파형 룩업 테이블에 저장된 파형들의 미리결정된 세트 중 하나에 의해 렌더링된다. 제 2 컬러 세트는 (통상적으로, 224 개의 상이한 컬러들을 포함하는) 디스플레이 상에 렌더링될 이미지에 의해 정의되고, 제 3 컬러 세트는 임의의 가능한 파형을 사용하여 디스플레이에 의해 렌더링될 수 있는 컬러들에 의해 정의된다. 제 1 컬러 세트는 제 2 및 제 3 컬러 세트들보다 더 작고, 제 1 컬러 세트는 제 3 컬러 세트의 서브세트이다. 또한, 본 발명은 제 3 컬러 세트로부터, 제 1 컬러 세트를 형성하기 위한 이들 컬러들을 할당함으로써 이미지를 렌더링하는 방법을 제공하고, 이들 컬러들은 최적의 컬러 렌디션 (rendition) 을 위해 선택된다.
또한, 본 발명은, 각 픽셀이 레드, 그린, 블루, 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙 및 화이트로 구성된 그룹으로부터 선택된 컬러를 갖는 반사형 디스플레이 상에 복수의 픽셀들로부터 형성된 이미지를 제공한다.
또한, 본 발명은, 각 픽셀이 레드, 그린, 블루, 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙, 화이트, 라이트 레드, 라이트 그린, 라이트 블루, 다크 시안, 다크 마젠타, 다크 옐로우, 라이트 그레이 및 다크 그레이로 구성된 그룹으로부터 선택된 컬러를 갖는 반사형 디스플레이 상에 복수의 픽셀들로부터 형성된 이미지를 제공한다.
더 또한, 본 발명은, 각 픽셀이 레드, 그린, 블루, 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙, 화이트, 오렌지, 핑크, 그린, 바이올렛, 시안 라임 및 순 블루로 구성된 그룹으로부터 선택된 컬러를 갖는 반사형 디스플레이 상에 형성된 이미지를 제공한다.
더 또한, 본 발명은, 각 픽셀이 레드, 그린, 블루, 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙 및 화이트의 라이트, 중간, 및 다크 버전들로 구성된 그룹으로부터 선택된 컬러를 갖는 반사형 디스플레이 상에 형성된 이미지를 제공한다.
첨부한 도면들 중 도 1 은 블랙, 화이트, 3 개의 감산형 프라이머리 컬러 및 3 개의 가산형 프라이머리 컬러를 디스플레이하는 경우 본 발명의 전기영동 매질에서 다양한 입자들의 포지션들을 나타내는 개략적인 단면이다.
도 2a 및 도 2b 는 도 1 에 도시된 전기영동 매질을 그 블랙 및 화이트 상태들 각각으로 구동하는데 사용된 파형들을 나타낸다.
도 3a 및 도 3b 는 도 1 에 도시된 전기영동 매질을 그 마젠타 및 블루 상태들로 구동하는데 사용된 파형들을 나타낸다.
도 3c 및 도 3d 는 도 1 에 도시된 전기영동 매질을 그 옐로우 및 그린 상태들로 구동하는데 사용된 파형들을 나타낸다.
도 4a 및 도 4b 는 도 1 에 도시된 전기영동 매질을 그 레드 및 시안 상태들 각각으로 구동하는데 사용된 파형들을 나타낸다.
도 5 및 도 6 은 도 1 에 도시된 전기영동 매질을 모두 그 컬러 상태들로 구동하기 위해 도 2a 및 도 2b, 도 3a 및 도 3b, 및 도 4a 및 도 4b 에 도시된 것들을 대신해서 사용될 수 있는 파형들을 예시한다.
첨부한 도면들 중 도 7a, 도 7b 및 도 7c 는 반사형 매체 상에 컬러를 렌더링하는 3 개의 일반적인 방법들을 나타낸다.
도 8 내지 도 14 는 본 발명에 따른 픽셀-당 컬러 팔레트의 다양한 선택들에 대한 RGB 값들을 나타낸다.
도 15a, 도 15b 및 도 15c 는 CIELab 컬러 공간에서 정의된 바와 같은 바람직한 픽셀-당 팔레트에 대한 컬러들을 도시하는 개략도들이고, 여기서 컬러들은 a*/b* 플레인 위로 투영되는 것으로서 도시된다.
도 2a 및 도 2b 는 도 1 에 도시된 전기영동 매질을 그 블랙 및 화이트 상태들 각각으로 구동하는데 사용된 파형들을 나타낸다.
도 3a 및 도 3b 는 도 1 에 도시된 전기영동 매질을 그 마젠타 및 블루 상태들로 구동하는데 사용된 파형들을 나타낸다.
도 3c 및 도 3d 는 도 1 에 도시된 전기영동 매질을 그 옐로우 및 그린 상태들로 구동하는데 사용된 파형들을 나타낸다.
도 4a 및 도 4b 는 도 1 에 도시된 전기영동 매질을 그 레드 및 시안 상태들 각각으로 구동하는데 사용된 파형들을 나타낸다.
도 5 및 도 6 은 도 1 에 도시된 전기영동 매질을 모두 그 컬러 상태들로 구동하기 위해 도 2a 및 도 2b, 도 3a 및 도 3b, 및 도 4a 및 도 4b 에 도시된 것들을 대신해서 사용될 수 있는 파형들을 예시한다.
첨부한 도면들 중 도 7a, 도 7b 및 도 7c 는 반사형 매체 상에 컬러를 렌더링하는 3 개의 일반적인 방법들을 나타낸다.
도 8 내지 도 14 는 본 발명에 따른 픽셀-당 컬러 팔레트의 다양한 선택들에 대한 RGB 값들을 나타낸다.
도 15a, 도 15b 및 도 15c 는 CIELab 컬러 공간에서 정의된 바와 같은 바람직한 픽셀-당 팔레트에 대한 컬러들을 도시하는 개략도들이고, 여기서 컬러들은 a*/b* 플레인 위로 투영되는 것으로서 도시된다.
반사형 디스플레이의 일 유형은 전기영동 매질을 함유하는 전기영동 디스플레이이다. 전기영동 매질은 유체, 제 1 의 광 산란 입자 (통상적으로 화이트) 및 3 개의 감산형 프라이머리 컬러들 (통상적으로, 마젠타, 시안 및 옐로우) 을 갖는 제 2, 제 3 및 제 4 입자들을 포함하고; 이들 착색 입자들 중 적어도 2 개는 광 산란되지 않는다. 제 1 및 제 2 입자들은, 제 3 및 제 4 입자들에 의해 형성된 응집체를 분리시키는데 필요한 전계가 입자들의 임의의 다른 2 개의 유형들로부터 형성된 응집체를 분리시키는데 필요한 것보다 더 크도록 폴리머 코팅들을 갖는다. 화이트 ("W"), 블랙 ("K"), 마젠타 ("M"), 시안 ("C"), 옐로우 ("Y"), 레드 ("R"), 그린 ("G") 및 블루 ("B") 컬러들을 생성하기 위해 매질을 구동하는 방법들이 또한, 설명된다.
첨부한 도면들 중 도 1 은 블랙, 화이트, 3 개의 감산형 프라이머리 컬러 및 3 개의 가산형 프라이머리 컬러를 디스플레이하는 경우 본 발명의 전기영동 매질에서의 다양한 입자들의 포지션들을 나타내는 개략적인 단면이다. 도 1 에서, 디스플레이의 뷰잉 면 (viewing surface) 이 (예시된 바와 같이) 상부에 있는 것으로 가정된다, 즉 사용자는 이 방향으로부터 디스플레이를 보고, 광은 이 방향으로부터 입사된다. 이미 언급된 바와 같이, 본 발명의 전기영동 매질에 사용된 4 개의 입자들 중 단지 하나가 실질적으로 광을 산란시키고, 도 1 에서 이 입자는 화이트 안료인 것으로 가정된다. 기본적으로, 이 광-산란 화이트 입자는, (도 1 에 예시된 바와 같이) 화이트 입자들 위의 임의의 입자들이 보여지는 화이트 리플렉터를 형성한다. 이들 입자들을 통과하는 디스플레이의 뷰잉 면으로 들어가는 광은 화이트 입자들로부터 반사되고, 이들 입자들을 다시 통과하여 디스플레이로부터 나온다. 따라서, 화이트 입자들 위의 입자들은 다양한 컬러들을 흡수할 수도 있고, 사용자에게 보이는 컬러는 화이트 입자들 위의 입자들의 조합에서 비롯되는 것이다. 화이트 입자들 아래에 (사용자의 뷰 포인트로부터 뒤에) 배치된 임의의 입자들은 화이트 입자들에 의해 마스킹되고, 디스플레이된 컬러에 영향을 주지 않는다. 제 2, 제 3 및 제 4 입자들이 실질적으로 광-산란되지 않기 때문에, 서로에 대한 그들의 순서 또는 배열은 중요하지 않지만, 이미 언급된 이유들로 화이트 (광-산란) 입자들에 대한 그들의 순서 또는 배열은 중요하다.
보다 구체적으로, 시안, 마젠타 및 옐로우 입자들이 화이트 입자들 아래에 놓이는 경우 (도 1 의 상황 [A]), 화이트 입자들 위에는 입자들이 존재하지 않고 픽셀은 단순히 화이트 컬러를 디스플레이한다. 단일 입자가 화이트 입자들 위에 있는 경우, 그 단일 입자의 컬러는 도 1 의 상황들 [B], [D] 및 [F] 각각에서 옐로우, 마젠타 및 시안으로 디스플레이된다. 2 개의 입자들이 화이트 입자들 위에 놓이는 경우, 디스플레이된 컬러는 이들 2 개의 입자들의 컬러의 조합이다; 도 1 의, 상황 [C] 에서, 마젠타 및 옐로우 입자들은 레드 컬러를 디스플레이하고, 상황 [E] 에서, 시안 및 마젠타 입자들은 블루 컬러를 디스플레이하며, 상황 [G] 에서, 옐로우 및 시안 입자들은 그린 컬러를 디스플레이한다. 마지막으로, 3 개의 착색 입자들 모두가 화이트 입자들 위에 놓인 경우 (도 1 의 상황 [H]), 모든 입사 광은 3 개의 감산형 프라이머리 착색 입자들에 의해 흡수되고 픽셀은 블랙 컬러를 디스플레이한다.
디스플레이가 광 산란 입자의 2 개의 유형들을 포함하고, 이들 중 하나는 화이트일 것이고 다른 하나는 착색되도록, 하나의 감산형 프라이머리 컬러는 광을 산란시키는 입자에 의해 렌더링될 수 있는 것이 가능하다. 그러나 이 경우에서, 화이트 입자 위에 놓인 다른 착색 입자들에 대하여 광-산란 착색 입자의 포지션이 중요할 것이다. 예를 들어, 컬러 블랙을 렌더링하는데 있어서 (3 개의 착색 입자들 모두가 화이트 입자들 위에 놓인 경우), 산란 착색 입자는 비-산란 착색 입자들 위에 놓일 수 없다 (다르게는, 그들은 부분적으로 또는 완전히 산란 입자 뒤에 숨겨질 것이고, 렌더링된 컬러는 블랙이 아닌 산란 착색 입자일 것이다).
하나 보다 많은 유형의 착색 입자가 광을 산란시켰다면 컬러 블랙을 렌더링하는 것이 쉽지 않을 것이다.
도 1 은 컬러들이 오염되지 않은 이상적인 상황을 나타낸다 (즉, 광-산란 화이트 입자들은 화이트 입자들 뒤에 놓인 임의의 입자들을 완전히 마스킹한다). 실제로, 화이트 입자들에 의한 마스킹은 불완전할 수도 있으므로, 이상적으로 완전히 마스킹될 입자에 의한 일부의 적은 광 흡수가 존재할 수도 있다. 이러한 오염은 통상적으로, 렌더링되는 컬러의 크로마 및 휘도 양자 모두를 감소시킨다. 본 발명의 전기영동 매질에서, 이러한 컬러 오염은, 형성된 컬러들이 연색성 (color rendition) 에 대한 산업 표준에 비례하는 포인트까지 최소화되어야 한다. 특히 유리한 표준은 SNAP (제품을 광고하는 신문에 대한 표준; the standard for newspaper advertising production) 이고, 이것은 위에서 지칭된 8 개의 프라이머리 컬러들 각각에 대한 L*, a* 및 b* 값들을 지정한다. 디스플레이 디바이스는 종래 기술에 알려져 있는 여러 방식들로 본 발명의 전기영동 유체를 사용하여 구성될 수도 있다. 전기영동 유체는 마이크로캡슐들에 캡슐화되거나, 이후에 폴리머 층으로 실링되는 마이크로셀 구조들 안에 통합될 수도 있다. 마이크로캡슐 또는 마이크로셀 층들은 도전성 재료의 투명 코팅을 갖는 필름 또는 플라스틱 기판 위에 코팅되거나 양각 (emboss) 될 수도 있다. 이 어셈블리는 도전성 접착제를 사용하여 픽셀 전극들을 갖는 백플레인에 라미네이트될 수도 있다.
도 1 에 도시된 입자 어레인지먼트들 각각을 달성하기 위해 사용된 파형들의 제 1 실시형태가 이제, 도 2 내지 도 4 를 참조하여 설명될 것이다. 이하에서, 이 구동 방법은 본 발명의 "제 1 구동 스킴" 으로서 지칭될 것이다. 이 논의에서, 입자들의 제 1 세트는 화이트이고 음으로 대전되고, 입자들의 제 2 세트는 시안이고 양으로 대전되고, 입자들의 제 3 세트는 옐로우이고 음으로 대전되며, 입자들의 제 4 세트는 마젠타이고 양으로 대전되는 것으로 가정된다. 당업자는, 입자 컬러들의 이들 할당들이 변경되는 경우 컬러 트랜지션들이 어떻게 변할 것인지 이해할 것이다. 유사하게, 모든 입자들 상의 전하들의 극성들은 반전될 수 있고, 전기영동 매질은, 이 매체를 구동하는데 사용된 파형들의 극성 (다음 문구 참조) 이 유사하게 반전되는 경우 동일한 방식으로 여전히 기능할 것이다.
뒤따르는 논의에서는, 본 발명의 디스플레이의 백플레인의 픽셀 전극에 인가된 파형 (시간에 대한 전압 커브) 이 설명 및 플롯팅되는 한편, 프론트 전극은 접지 (즉, 제로 전위) 되는 것으로 가정된다. 전기영동 매질에 의해 경험된 전계는 물론, 백플레인 전극과 프론트 전극 간의 전위 차이 및 그 전극들을 분리하는 거리에 의해 결정된다. 디스플레이는 통상적으로, 그 프론트 전극을 통해 보여지므로, 이것은 픽셀에 의해 디스플레이된 컬러를 제어하는 프론트 전극에 인접한 입자들이고, 때때로, 백플레인에 대한 프론트 전극의 전위가 고려되는 경우 수반된 광학 트랜지션들을 이해하기가 더 쉽고; 이것은 이하에서 논의된 파형들을 반전시킴으로써 단순히 행해질 수 있다.
이들 파형들은, 디스플레이의 각각의 픽셀이, 도 2 내지 도 4 에서 30V, 15V, 0, -15V 및 -30V 로서 예시된, +Vhigh, +Vlow, 0, -Vlow 및 -Vhigh 로 지정된, 5 개의 상이한 어드레싱 전압들에서 구동될 수 있다는 것을 필요로 한다. 실제로, 다수의 어드레싱 전압들을 사용하는 것이 바람직할 수도 있다. 단지 3 개의 전압들 (즉, +Vhigh, 0, 및 -Vhigh) 이 이용 가능하면, 전압 Vhigh 의 펄스들로 하지만 1/n 의 듀티 사이클을 갖고 어드레싱함으로써 저 전압 (말하자면, Vhigh/n, 여기서 n 은 > 1 인 양의 정수임) 에서의 어드레싱과 동일한 결과를 달성하는 것이 가능할 수도 있다.
본 발명에서 사용된 파형들은 3 개의 페이즈들: 픽셀에 인가된 이전 파형들로 인한 DC 불균형이 정정되거나, (당업계에 알려진 바와 같이) 후속의 컬러 렌더링 트랜지션에서 발생될 DC 불균형이 정정되는 DC-밸런싱 페이즈, 픽셀이 픽셀의 이전 광학 상태에 관계 없이 적어도 대략 동일한 시작 구성으로 리턴되는 "리셋" 페이즈, 및 이하에서 설명되는 바와 같은 "컬러 렌더링" 페이즈를 포함할 수도 있다. DC-밸런싱 및 리셋 페이즈들은 특정 애플리케이션의 수요들에 따라 선택적이며 생략될 수도 있다. "리셋" 페이즈는, 이용되는 경우, 이하에서 설명된 마젠타 컬러 렌더링 파형과 동일할 수도 있거나, 또는 최대 가능한 양의 및 음의 전압들을 연속적으로 구동하는 것을 수반할 수도 있거나, 또는 후속의 컬러들이 재생 가능하게 획득될 수도 있는 상태로 디스플레이를 리턴하는 경우 일부 다른 펄스 패턴일 수도 있다.
도 2a 및 도 2b 는, 본 발명의 디스플레이들에서 블랙 및 화이트 상태들을 생성하는데 사용된 파형들의 통상적인 컬러 렌더링 페이즈들을, 이상적인 형태로 나타낸다. 도 2a 및 도 2b 에서의 그래프들은 상부 평면 상의 투명한, 공통 전극이 접지되는 동안 디스플레이의 백플레인 (픽셀) 전극들에 인가된 전압을 나타낸다. x-축은 임의의 단위로 측정된 시간을 나타내는 한편, y-축은 볼트의 인가된 전압이다. 디스플레이를 블랙 (도 2a) 또는 화이트 (도 2b) 상태들로 구동시키는 것은, 바람직하게는 전압 Vlow 에서, 위에서 언급된 바와 같이 Vlow 에 대응하는 필드들 (또는 전류들) 에서 마젠타 및 옐로우 안료들은 함께 응집되기 때문에 양의 또는 음의 임펄스들의 시퀀스에 의해 각각 영향을 받는다. 따라서, 화이트 및 시안 안료들은, 마젠타 및 옐로우 안료들이 정지 상태로 남아 있는 (또는 더욱 낮은 속도로 이동하는) 동안 이동하고, 디스플레이는 ("합성 블랙" 으로서 당업계에서 종종 지칭된) 시안, 마젠타 및 옐로우 안료들에 의한 흡수에 대응하는 상태와 화이트 상태 사이에서 스위칭한다. 블랙 및 화이트를 구동시키기 위한 펄스들의 길이는 약 10-1000 밀리초에서 변할 수도 있고, 이 펄스들은 10-1000 밀리초의 범위에서 길이들의 휴지 (rest) 들 (제로 인가된 볼트들에서) 에 의해 분리될 수도 있다. 도 2 는 블랙 및 화이트를 생성하기 위한 양의 및 음의 전압들의 펄스들을 각각 나타내고, 이들 펄스들은 제로 전압이 공급되는 "휴지" 에 의해 분리되지만, 때때로 이들 "휴지" 주기들은 구동 펄스들에 반대되는 극성이지만 더 낮은 임펄스를 갖는 (즉, 더 짧은 지속기간 또는 주된 구동 펄스들보다 더 낮은 인가된 전압 또는 양자 모두를 갖는) 펄스들을 포함하는 것이 바람직하다.
도 3a 내지 도 3d 는 컬러들 마젠타 및 블루 (도 3a 및 도 3b), 및 옐로우 및 그린 (도 3c 및 도 3d) 을 생성하는데 사용된 파형들의 통상적인 컬러 렌더링 페이즈들을 나타낸다. 도 3a 에서, 파형은 양의 임펄스와 음의 임펄스 사이에서 발진하지만, 양의 임펄스의 길이 (tp) 는 음의 임펄스의 길이 (tn) 보다 더 짧고, 한편 양의 임펄스로 인가된 전압 (Vp) 은 음의 임펄스로 인가된 전압 (Vn) 보다 더 크다. 
인 경우, 전체적으로 파형은 "DC-밸런싱" 된다. 양의 및 음의 임펄스들의 하나의 사이클의 주기는 약 30-1000 밀리초의 범위일 수도 있다.
양의 임펄스의 끝에서, 디스플레이는 블루 상태에 있는 한편, 음의 임펄스의 끝에서 디스플레이는 마젠타 상태에 있다. 이것은, (화이트 안료에 대한) 마젠타 또는 옐로우 안료들의 모션에 대응하는 변화보다 시안 안료의 모션에 대응하는 광학 밀도에서의 변화가 더 큰 것과 일치한다. 위에서 제시된 가설에 따르면, 이것은, 마젠타 안료와 화이트 안료 간의 상호작용이 시안 안료와 화이트 안료 간의 상호작용 보다 더 강한 경우 예상될 것이다. (양자 모두가 음으로 대전되는) 옐로우 및 화이트 안료들의 상대적 이동성은 (반대로 대전되는) 시안 및 화이트 안료들의 상대적 이동성보다 더 낮다. 따라서, 마젠타 또는 블루를 생성하기 위한 바람직한 파형에서, Vptp 다음에 Vntn 의 적어도 하나의 사이클을 포함하는 임펄스들의 시퀀스가 바람직하고, 여기서 Vp > Vn 이고 tp < tn 이다. 컬러 블루가 필요한 경우, 시퀀스는 Vp 상에서 종료되는 반면에, 컬러 마젠타가 필요한 경우 시퀀스는 Vn 상에서 종료된다.
도 3b 는 단지 3 개의 전압 레벨들을 사용하여 마젠타 및 블루 상태들의 생성을 위한 대안의 파형을 나타낸다. 이 대안의 파형에서, Vptp 다음에 Vntn 의 적어도 하나의 사이클이 바람직하고, 여기서 Vp = Vn = Vhigh 이고 tn < tp 이다. 이 시퀀스는 DC-밸런싱될 수 없다. 컬러 블루가 필요한 경우, 시퀀스는 Vp 상에서 종료되는 반면에, 컬러 마젠타가 필요한 경우 시퀀스는 Vn 상에서 종료된다.
도 3c 및 도 3d 에 도시된 파형들은 도 3a 및 도 3b 각각에 도시된 파형들의 정반대 (inverse) 들이고, 대응하는 보색들 옐로우 및 그린을 생성한다. 옐로우 또는 그린을 생성하기 위한 하나의 바람직한 파형에서, 도 3c 에 도시된 바와 같이, Vptp 다음에 Vntn 의 적어도 하나의 사이클을 포함하는 임펄스들의 시퀀스가 사용되고, 여기서 Vp < Vn 이고 tp > tn 이다. 컬러 그린이 필요한 경우, 시퀀스는 Vp 상에서 종료되는 반면에, 컬러 옐로우가 필요한 경우 시퀀스는 Vn 상에서 종료된다.
단지 3 개의 전압 레벨들을 사용하여 옐로우 또는 그린을 생성하기 위한 다른 바람직한 파형이 도 3d 에 도시된다. 이 경우에서, Vptp 다음에 Vntn 의 적어도 하나의 사이클이 사용되고, 여기서 Vp = Vn = Vhigh 이고 tn > tp 이다. 이 시퀀스는 DC-밸런싱될 수 없다. 컬러 그린이 필요한 경우, 시퀀스는 Vp 상에서 종료되는 반면에, 컬러 옐로우가 필요한 경우 시퀀스는 Vn 상에서 종료된다.
도 4a 및 도 4b 는 본 발명의 디스플레이 상에 컬러들 레드 및 시안을 렌더링하는데 사용된 파형들의 컬러 렌더링 페이즈들을 나타낸다. 이들 파형들은 또한, 양의 임펄스와 음의 임펄스 사이에서 발진하지만, 이들은, 양의 및 음의 임펄스들의 하나의 사이클의 주기가 통상적으로 더 길고 사용된 어드레싱 전압들이 더 낮을 수도 있다 (하지만 반드시 그럴 필요는 없다) 는 점에서 도 3a 내지 도 3d 의 파형들과 상이하다. 도 4a 의 레드 파형은 (도 2a 에 도시된 파형과 유사한) 블랙을 생성하는 펄스 (+Vlow) 다음에 반대되는 극성의 더 짧은 펄스 (-Vlow) 로 구성되고, 이것은 시안 입자들을 제거하고 블랙을 레드, 시안의 보색으로 변경한다. 시안 파형은, 화이트 (-Vlow) 다음에, 뷰잉 면에 인접한 시안 입자들을 이동시키는 단 펄스 (Vlow) 를 생성하는 섹션을 갖는, 레드 파형의 정반대이다. 도 3a 내지 도 3d 에 도시된 파형들에서와 같이, 시안은 마젠타 또는 옐로우 안료들 중 어느 하나보다 화이트에 대해 더 빠르게 이동한다. 그러나, 도 3 의 파형들과 대조적으로, 도 4 의 파형들에서 옐로우 안료는 마젠타 입자들과 화이트 입자들의 동일한 측 상에 여전히 남아 있다.
도 2 내지 도 4 를 참조하여 전술된 파형들은 5 개 레벨의 구동 스킴, 즉 소정 시간에 픽셀 전극이 2 개의 상이한 양의 전압들, 2 개의 상이한 음의 전압들, 또는 공통 프론트 전극에 대한 제로 볼트들 중 어느 하나에 있을 수도 있는 구동 스킴을 사용한다. 도 2 내지 도 4 에 도시된 특정 파형들에서, 5 개의 레벨들은 0, ±15V 및 ±30V 이다. 그러나, 적어도 일부 경우들에서, 7 개의 상이한 전압들: 3 개의 양의 전압, 3 개의 음의 전압, 및 제로를 사용하는, 7 개 레벨의 구동 스킴을 사용하는 것이 유리한 것으로 발견되었다. 이 7 개 레벨의 구동 스킴은 이하에서, 본 발명의 "제 2 구동 스킴" 으로서 지칭될 수도 있다. 디스플레이를 어드레싱하는데 사용된 전압들의 수의 선택은 디스플레이를 구동하는데 사용된 일렉트로닉스의 한계들을 고려해야 한다. 일반적으로, 다수의 구동 전압들은 상이한 컬러들을 어드레싱하는데 있어서 보다 큰 유연성을 제공할 것이지만, 종래의 디바이스 디스플레이 드라이버들에게 이 다수의 구동 전압들을 제공하기 위해 필요한 어레인지먼트들을 복잡하게 만든다. 본 발명자들은, 7 개의 상이한 전압들의 사용이 디스플레이 아키텍처의 복잡성과 컬러 범위 (color gamut) 간의 좋은 절충안을 제공한다는 것을 발견하였다.
(도 1 에 도시된 바와 같이) 본 발명의 디스플레이에 적용된 이 제 2 구동 스킴을 사용하여 8 개의 프라이머리 컬러들 (화이트, 블랙, 시안, 마젠타, 옐로우, 그린 및 블루) 의 생성에 사용된 일반적인 원리들이 이제, 도 5 를 참조하여 설명될 것이다. 도 2 내지 도 4 에서와 같이, 제 1 안료는 화이트이고, 제 2 안료는 시안이고, 제 3 안료는 옐로우이며 제 4 안료는 마젠타인 것으로 가정될 것이다. 안료 컬러들의 할당이 변경되는 경우 디스플레이에 의해 보이는 컬러들이 변화할 것이라는 것은 당업자에게 자명할 것이다.
픽셀 전극들에 인가된 (도 5 에서 ±Vmax 로 지정된) 가장 큰 양의 및 음의 전압들은 각각, 제 2 및 제 4 입자들의 혼합물 (블루 컬러를 생성하기 위해 시안 및 마젠타 - 도 1e 참조) 에 의해, 또는 단독으로의 제 3 입자들 (옐로우-도 1b 참조- 화이트 안료는 광을 산란시키고 착색 안료들 사이에 있음) 에 의해 형성된 컬러를 생성한다. 이들 블루 및 옐로우 컬러들은 반드시, 디스플레이에 의해 달성 가능한 최선의 블루 및 옐로우인 것은 아니다. 픽셀 전극들에 인가된 (도 5 에서 ±Vmid 로 지정된) 중간-레벨의 양의 및 음의 전압들은 각각 블랙 및 화이트인 컬러들을 생성한다.
이들 블루, 옐로우, 블랙 또는 화이트 광학 상태들로부터, 다른 4 개의 프라이머리 컬러들은 제 1 입자들 (이 경우에서 화이트 입자들) 에 대해 단지 제 2 입자들 (이 경우에서 시안 입자들) 만을 이동시킴으로써 획득될 수도 있고, 이것은 (도 5 에서 ±Vmin 로 지정된) 최하 인가된 전압들을 사용하여 달성된다. 따라서, (픽셀 전극들에 -Vmin 를 인가함으로써) 시안을 블루 밖으로 이동시켜 마젠타를 생성한다 (참조. 블루 및 마젠타 각각에 대한 도 1e 및 도 1d); (픽셀 전극들에 +Vmin 을 인가함으로써) 시안을 옐로우로 이동시켜 그린을 제공하고 (참조. 옐로우 및 그린 각각에 대한 도 1b 및 도 1g); (픽셀 전극들에 -Vmin 을 인가함으로써) 시안을 블랙 밖으로 이동시켜 레드를 제공하며 (참조. 블랙 및 레드 각각에 대한 도 1h 및 도 1c), (픽셀 전극들에 +Vmin 을 인가함으로써) 시안을 화이트 안으로 이동시켜 시안을 제공한다 (참조. 화이트 및 시안 각각에 대한 도 1a 및 도 1f).
이들 일반적인 원리들은 본 발명의 디스플레이들에서 특정 컬러들을 생성하기 위한 파형들의 구성에서 유용하지만, 실제로 전술된 이상적인 거동이 관측되지 않을 수도 있고 바람직하게는 기본 스킴에 대한 수정들이 이용된다.
전술된 기본 원리들의 수정들을 구현하는 일반적인 파형이 도 5 에 예시되고, 여기서 가로축은 (임의의 단위들로의) 시간을 나타내고 세로축은 픽셀 전극과 공통의 프론트 전극 간의 전압 차이를 나타낸다. 도 5 에 예시된 구동 스킴에서 사용된 3 개의 양의 전압들의 크기들은 약 +3V 와 +30V 사이에 있고, 3 개의 음의 전압들의 크기들은 약 -3V 와 -30V 사이에 있을 수도 있다. 하나의 경험적으로 바람직한 실시형태에서, 최고 양의 전압, +Vmax 는 +24V 이고, 중간 양의 전압, +Vmid 는 12V 이며, 최하 양의 전압, +Vmin 은 5V 이다. 유사한 방식으로, 음의 전압들 (-Vmax, -Vmid 및 -Vmin) 은; 바람직한 실시형태에서 -24V, -12V 및 -9V 이다. 3 개의 전압 레벨들 중 어느 하나에 대한 전압들의 크기들이 반드시 |+V| = |-V| 일 필요는 없지만, 일부 경우들에서 이렇게 되는 것이 바람직할 수도 있다.
도 5 에 예시된 일반적인 파형에서는 4 개의 구별되는 페이즈들이 존재한다. 제 1 페이즈 (도 5 에서 "A") 에서, 디스플레이 상에 렌더링된 이전 이미지를 소거하는 것 (즉, 디스플레이를 "리셋" 하는 것) 을 담당하는 +Vmax 및 -Vmax 에서 공급 펄스들이 존재한다 (여기서, "펄스" 는 모노폴 구형파, 즉 미리결정된 시간 동안 일정한 전압의 인가를 의미한다). 이들 펄스들의 길이 (t1 및 t3) 및 이들 간의 제로 전압의 휴지들 (즉, 주기들)(t2 및 t4) 은, 전체 파형 (즉, 도 5 에 예시된 바와 같은 전체 파형에 걸쳐 시간에 대한 전압의 적분) 은 DC 밸런싱된다 (즉, 적분이 실질적으로 0 이다). DC 밸런스는, 페이즈 A 에서 공급된 순 (net) 임펄스가 페이즈들 B 및 C 의 조합에서 공급된 순 임펄스와 크기가 동일하고 부호가 반대되도록 이 페이즈 A 에서 휴지들 및 펄스들의 길이들을 조정함으로써 달성될 수 있고, 이 페이즈들 동안, 이하에서 설명되는 바와 같이, 디스플레이는 특정의 원하는 컬러로 스위칭된다.
도 5 에 도시된 파형은 오직, 일반적인 파형의 구조의 예시의 목적을 위한 것이고, 어떤 방식으로도 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 따라서, 도 5 에서 음의 펄스는 페이즈 A 에서 양의 펄스에 선행하는 것으로 도시되지만, 이것은 본 발명의 요건은 아니다. 또한, 페이즈 A 에서 단지 단일의 음의 및 단일의 양의 펄스가 존재한다는 것이 요건은 아니다.
전술된 바와 같이, 일반적인 파형은 기본적으로 DC 밸런싱되고, 이것은 본 발명의 소정 실시형태들에서 바람직할 수도 있다. 대안으로, 종래 기술의 소정의 블랙 및 화이트 디스플레이들에 제공된 것과 유사한 방식으로 페이즈 A 에서의 펄스들은 단일의 트랜지션 보다는 일련의 컬러 트랜지션들에 DC 밸런스를 제공할 수도 있다; 예를 들어, 미국특허 제 7,453,445 호 참조.
파형의 제 2 페이즈 (도 5 의 페이즈 B) 에서는, 최대 및 중간 전압 진폭들을 사용하는 공급 펄스들이 존재한다. 이 페이즈에서, 컬러들 화이트, 블랙, 마젠타, 레드 및 옐로우는 바람직하게, 도 2 내지 도 4 를 참조하여 이전에 설명된 방식으로 렌더링된다.
전술된 바와 같이 (도 2b 및 관련 설명 참조), 화이트는 -Vmid 에서 펄스 또는 복수의 펄스들에 의해 렌더링될 수도 있다. 그러나, 일부 경우들에서, 이 방식으로 생성된 화이트 컬러는 옐로우 안료에 의해 오염되어 연한 옐로우로 보일 수도 있다. 이 컬러 오염을 정정하기 위해, 양의 극성의 일부 펄스들을 도입할 필요가 있을 수도 있다. 따라서, 예를 들어 화이트는 길이 T1 및 진폭 +Vmax 또는 +Vmid 를 갖는 펄스 다음에 길이 T2 및 진폭 -Vmid 를 갖는 펄스를 포함하는 펄스들의 시퀀스의 단일의 인스턴스 또는 인스턴스들의 반복에 의해 획득될 수도 있고, 여기서 T2 > T1 이다. 최종 펄스는 음의 펄스여야 한다. 도 5 에는, 시간 t5 에 대한 +Vmax 다음에 시간 t6 에 대한 -Vmid 의 시퀀스의 4 개의 반복들이 도시된다. 이 펄스들의 시퀀스 동안, 디스플레이의 외관은 마젠타 컬러 (하지만 통상적으로, 이상적인 마젠타 컬러는 아님) 와 화이트 (즉, 컬러 화이트는 최종 화이트 상태보다 더 낮은 L* 및 더 높은 a* 상태에 의해 선행될 것임) 사이에서 발진한다. 이것은, 마젠타와 블루 사이에서의 발진이 관측되었던 도 3a 에 도시된 펄스 시퀀스와 유사하다. 여기서, 펄스 시퀀스의 순 임펄스가 도 3a 에 도시된 펄스 시퀀스보다 더 음이고, 따라서 그 발진은 음으로 대전된 화이트 안료를 향해 바이어스된다는 차이가 있다.
전술된 바와 같이 (도 3a 및 관련 설명 참조), +Vmid 에서 (제로 전압의 주기들 만큼 분리된) 복수의 펄스들 또는 펄스에 의해 렌더링되어 블랙이 획득될 수도 있다.
전술된 바와 같이 (도 3a 및 도 3b 및 관련 설명 참조), 마젠타는 길이 T3 및 진폭 +Vmax 또는 +Vmid 를 갖는 펄스, 다음에 길이 T4 및 진폭 -Vmid 를 갖는 펄스를 포함하는 펄스들의 시퀀스의 단일의 인스턴스 또는 인스턴스들의 반복에 의해 획득될 수도 있고, 여기서 T4 > T3 이다. 마젠타를 생성하기 위해, 파형의 이 페이즈에서 순 임펄스는 화이트를 생성하기 위해 사용된 순 임펄스보다 더 양이어야 한다. 마젠타를 생성하기 위해 사용된 펄스들의 시퀀스 동안, 디스플레이는 기본적으로 블루 및 마젠타인 상태들 사이에서 발진할 것이다. 컬러 마젠타는 최종 마젠타 상태보다 더 낮은 L* 및 더 음의 a* 상태에 의해 선행될 것이다.
전술된 바와 같이 (도 4a 및 관련 설명 참조), 레드는 길이 T5 및 진폭 +Vmax 또는 +Vmid 를 갖는 펄스, 다음에 길이 T6 및 진폭 -Vmax 또는 -Vmid 를 갖는 펄스를 포함하는 펄스들의 시퀀스의 단일의 인스턴스 또는 인스턴스들의 반복에 의해 획득될 수도 있다. 레드를 생성하기 위해, 순 임펄스는 화이트 또는 옐로우를 생성하기 위해 사용된 순 임펄스보다 더 양이어야 한다. 바람직하게, 레드를 생성하기 위해, 사용된 양의 및 음의 전압들은 실질적으로 동일한 크기 (양자 모두 Vmax 이거나 양자 모두 Vmid) 이고, 양의 펄스의 길이는 음의 펄스의 길이보다 더 길며, 최종 펄스는 음의 펄스이다. 레드를 생성하기 위해 사용된 펄스들의 시퀀스 동안, 디스플레이는 기본적으로 블랙 및 레드인 상태들 사이에서 발진할 것이다. 컬러 레드는 최종 레드 상태보다 더 낮은 L*, 더 낮은 a*, 및 더 낮은 b* 의 상태에 의해 선행될 것이다.
옐로우 (도 3c 및 도 3d 및 관련 설명 참조) 는 길이 T7 및 진폭 +Vmax 또는 +Vmid 를 갖는 펄스, 다음에 길이 T8 및 진폭 -Vmax 를 갖는 펄스를 포함하는 펄스들의 시퀀스의 단일의 인스턴스 또는 인스턴스들의 반복에 의해 획득될 수도 있다. 최종 펄스는 음의 펄스여야 한다. 대안으로, 전술된 바와 같이, 컬러 옐로우는 -Vmax 에서 단일의 펄스 또는 복수의 펄스들에 의해 획득될 수도 있다.
파형의 제 3 페이즈 (도 5 의 페이즈 C) 에서는, 중간 및 최소 전압 진폭들을 사용하는 공급 펄스들이 존재한다. 파형의 이 페이즈에서, 컬러들 블루 및 시안은 파형의 제 2 페이즈에서 화이트를 향하는 드라이브 다음에 생성되고, 컬러 그린은 파형의 제 2 페이즈에서 옐로우를 향하는 드라이브 다음에 생성된다. 따라서, 본 발명의 디스플레이의 파형 트랜션트 (waveform transient) 들이 관측되는 경우, 컬러들 블루 및 시안은, b* 이 궁극적인 시안 또는 블루 컬러의 b* 값보다 더 양인 컬러에 의해 선행될 것이고, 컬러 그린은, 궁극적인 그린 컬러의 L*, a* 및 b* 보다 L* 이 더 높고 a* 및 b* 가 더 양인 더 옐로우인 컬러에 의해 선행될 것이다. 보다 일반적으로, 본 발명의 디스플레이가 제 1 및 제 2 입자들의 착색된 입자에 대응하는 컬러를 렌더링하고 있는 경우, 그 상태는 기본적으로 (즉, 약 5 미만의 C* 를 갖는) 화이트인 상태에 의해 선행될 것이다. 본 발명의 디스플레이가 제 1 및 제 2 입자들 중 착색된 입자 및 이 입자에 반대되는 전하를 갖는 제 3 및 제 4 입자들의 입자의 조합에 대응하는 컬러를 렌더링하고 있는 경우, 디스플레이는 먼저, 제 1 및 제 2 입자들 중 착색된 입자에 반대되는 전하를 갖는 제 3 및 제 4 입자들의 입자의 컬러를 기본적으로 렌더링할 것이다.
통상적으로, 시안 및 그린은, +Vmin 이 사용되어야 하는 펄스 시퀀스에 의해 생성될 것이다. 이것은, 시안 안료가 화이트 안료에 대해 마젠타 및 옐로우 안료들에 독립적으로 이동될 수 있는 이 최소 양의 전압에만 있기 때문이다. 시안 안료의 이러한 모션은 화이트에서 시작하여 시안을 또는 옐로우에서 시작하여 그린을 렌더링할 필요가 있다.
최종적으로, 파형의 제 4 페이즈 (도 5 에서 페이즈 D) 에는, 제로 전압이 공급된다.
본 발명의 디스플레이는 8 개의 프라이머리 컬러들을 생성하는 것으로서 설명되었지만, 실제로 가능한 한 많은 컬러들이 픽셀 레벨에서 생성되는 것이 바람직하다. 풀 컬러 그레이 스케일 이미지는 그 후, 이미징 기술에서 당업자에게 잘 알려져 있고 이하에서 더 상세히 설명되는 기법들을 사용하여, 이들 컬러들 간의 디더링에 의해 렌더링될 수도 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이 생성된 8 개의 프라이머리 컬러들에 추가하여, 디스플레이는 추가의 8 개의 컬러들을 렌더링하도록 구성될 수도 있다. 일 실시형태에서, 이들 추가의 컬러들은: 라이트 레드, 라이트 그린, 라이트 블루, 다크 시안, 다크 마젠타, 다크 옐로우, 및 블랙과 화이트 사이의 그레이의 2 개의 레벨들이다. 이 문맥에서 사용된 바와 같이 용어들 "라이트 (light)" 및 " 다크 (dark)" 는 CIE L*a*b* 와 같은 컬러 공간에서 실질적으로 레퍼런스 컬러와 동일한 색조 각을 갖지만 더 높은 또는 더 낮은 L* 을 각각 갖는 컬러들을 지칭한다.
일반적으로, 라이트 컬러들은 다크 컬러들과 동일한 방식으로 획득되지만, 페이즈들 B 및 C 에서 약간 상이한 순 임펄스를 갖는 파형들을 사용한다. 따라서, 예를 들어 라이트 레드, 라이트 그린 및 라이트 블루 파형들은 대응하는 레드, 그린 및 블루 파형들보다 페이즈들 B 및 C 에서 더 음의 순 임펄스를 갖는 반면에, 다크 시안, 다크 마젠타, 및 다크 옐로우는 대응하는 시안, 마젠타 및 옐로우 파형들보다 페이즈들 B 및 C 에서 더 양의 순 임펄스를 갖는다. 순 임펄스에서의 변화는 페이즈들 B 및 C 에서 펄스들의 길이들, 펄스들의 수, 또는 펄스들의 크기들을 변경함으로써 달성될 수도 있다.
그레이 컬러들은 통상적으로, 저 전압 또는 중간 전압 사이에서 발진하는 펄스들의 시퀀스에 의해 달성된다.
*박막 트랜지스터 (TFT) 어레이를 사용하여 구동된 본 발명의 디스플레이에서 도 5 의 가로축 상에서 이용 가능한 시간 증분들은 통상적으로 디스플레이의 프레임 레이트에 의해 양자화될 것이라는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 유사하게, 디스플레이는 프론트 전극에 대한 픽셀 전극들의 전위를 변경함으로써 어드레싱되고, 이것은 픽셀 전극들이나 프론트 전극 중 어느 하나, 또는 양자 모두의 전위를 변경함으로써 달성될 수도 있다는 것이 명확할 것이다. 이 기술의 현 상태에서, 통상적으로 픽셀 전극들의 매트릭스는 백플레인 상에 존재하는 반면에, 프론트 전극은 모든 픽셀들에 공통적이다. 따라서, 프론트 전극의 전위가 변하는 경우, 모든 픽셀들의 어드레싱이 영향을 받는다. 도 5 를 참조하여 전술된 파형의 기본 구조는, 가변 전압들이 프론트 전극에 인가되든 인가되지 않든 동일하다.
도 5 에 예시된 일반적인 파형은, 구동 일렉트로닉스가 디스플레이의 선택된 로우 (row) 의 업데이트 동안 데이터 라인들에 7 개만큼 많은 상이한 전압들을 제공하는 것을 필요로 한다. 7 개의 상이한 전압들을 전달할 수 있는 멀티-레벨 소스 드라이버들이 이용 가능하지만, 전기영동 디스플레이에 대한 많은 상용 가능한 소스 드라이버들은 단지 3 개의 상이한 전압들 (통상적으로, 양의 전압, 제로, 및 음의 전압) 이 단일 프레임 동안 전달되는 것을 허용한다. 본원에서, 용어 "프레임" 은 디스플레이에서의 모든 로우들의 단일 업데이트를 지칭한다. 패널에 공급된 3 개의 전압들 (통상적으로, +V, 0 및 -V) 이 하나의 프레임에서 다음으로 변경될 수 있는 경우 (즉, 예를 들어 프레임 n 에서 전압들 (+Vmax, 0, -Vmin) 이 공급될 수 있는 한편, 프레임 n+1 에서 전압들 (+Vmid, 0, -Vmax) 이 공급될 수 있도록), 3 개 레벨의 소스 드라이버 아키텍처를 수용하기 위해 도 8 의 일반적인 파형을 수정하는 것이 가능하다.
소스 드라이버들에 공급된 전압들에 대한 변화들이 모든 픽셀에 영향을 주기 때문에, 각각의 컬러를 생성하는데 사용된 파형이 공급된 전압들과 정렬되어야 하므로 이에 따라 파형이 수정될 필요가 있다. 도 6 은 도 5 의 일반적인 파형에 대한 적합한 수정을 나타낸다. 페이즈 A 에서는, 단지 3 개의 전압들 (+Vmax, 0, -Vmax) 이 필요하기 때문에 변화는 필요하지 않다. 페이즈 B 는 3 개의 전압들의 특정 세트의 각각이 사용되는 동안, 길이들 L1 및 L2 로 정의되는 서브페이즈들 B1 및 B2 에 의해 대체된다. 도 6 에서, 페이즈 B1 에서는 전압들 (+Vmax, 0, -Vmax) 이 이용 가능한 한편, 페이즈 B2 에서는 전압들 (+Vmid, 0, -Vmid) 이 이용 가능하다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 파형은 서브페이즈 B1 에서의 시간 t5 동안 +Vmax 의 펄스를 필요로 한다. 서브페이즈 (B1) 는 (예를 들어, t5 보다 더 긴 펄스가 필요할 수도 있는 다른 컬러에 대한 파형을 수용하기 위해) 시간 t5 보다 더 길고, 따라서 시간 L1-t5 동안 제로 전압이 공급된다. 길이 t5 의 펄스 및 제로 펄스들 또는 길이 L1-t5 의 펄스들의 서브페이즈 B1 내에서의 로케이션은 필요에 따라 조정될 수도 있다 (즉, 서브페이즈 B1 은 예시된 바와 같이 길이 t5 의 펄스로 반드시 시작하지는 않는다). 페이즈들 B 및 C 를, 3 개의 양의 전압들 중 하나, 3 개의 음의 전압들 중 하나 및 제로의 선택인 서브페이즈들로 세분함으로써, (필요한 제로 펄스들을 수용하기 위해) 비록 더 긴 파형의 비용으로, 멀티레벨 소스 드라이버를 사용하여 획득되는 것과 동일한 광학적 결과를 달성하는 것이 가능하다.
상부 플레인 스위칭이 3-레벨 소스 드라이버와 결합하여 사용되는 경우, 동일한 일반적인 원리들은 도 6 을 참조하여 전술된 바와 같이 적용한다. 상부 플레인 스위칭은, 소스 드라이버들이 바람직한 Vmax 만큼 높은 전압을 공급할 수 없는 경우 바람직할 수도 있다. 상부 플레인 스위칭을 사용하여 전기영동 디스플레이들을 구동하는 방법들은 당업계에 잘 알려져 있다.
본 발명의 제 2 드라이브 스킴에 따른 통상적인 파형은 이하의 표 1 에 도시되고, 여기서 괄호들 안의 수들은 (제로 전위에 있는 것으로 가정된 상부 플레인에 대한) 표시된 백플레인 전압을 갖고 구동된 프레임들의 수에 대응한다.
리셋 페이즈에서, 최대 음의 및 양의 전압들의 펄스들이 디스플레이의 이전 상태를 소거하기 위해 제공된다. 각 전압에서 프레임들의 수는 High/Mid 전압 및 Low/Mid 전압 페이즈들에서 순 임펄스를 보상하는 (컬러 x 에 대해 
로서 도시되는) 양만큼 오프셋되고, 여기서 컬러는 렌더링된다. DC 밸런스를 달성하기 위해, 
는 그 순 임펄스의 절반이도록 선택된다. 리셋 페이즈는 반드시, 표 1 에 예시된 방식으로 정확하게 구현될 필요는 없다; 예를 들어, 상부 플레인 스위칭이 사용되는 경우, 특정 수의 프레임들을 음의 및 양의 드라이브들에 할당할 필요가 있다. 이러한 경우에서, DC 밸런스를 달성하는 것과 일관되는 최대 수의 고 전압 펄스들을 제공하는 것 (즉, 적합하게 음의 또는 양의 프레임들로부터 
을 감하는 것) 이 바람직하다.
High/Mid 전압 페이즈에서, 전술된 바와 같이 각각의 컬러에 적합한 펄스 시퀀스의 N 개의 반복들의 시퀀스가 제공되고, 여기서 N 은 1-20 일 수 있다. 도시된 바와 같이, 이 시퀀스는 크기 Vmax 또는 Vmid 의 양의 또는 음의 전압들, 또는 제로가 할당되는 14 개의 프레임들을 포함한다. 도시된 펄스 시퀀스들은 위에서 주어진 논의에 따른다. 파형의 이 페이즈에서, (전술된 바와 같이, 블루 및 시안이 이 경우에서 화이트 상태에서 시작하여 달성되기 때문에) 컬러들 화이트, 블루 및 시안을 렌더링하기 위한 펄스 시퀀스들이 동일하다는 것을 알 수 있다. 유사하게, 이 페이즈에서, (전술된 바와 같이 옐로우 상태에서 시작하여 그린이 달성되기 때문에) 옐로우 및 그린을 렌더링하기 위한 펄스 시퀀스들은 동일하다.
Low/Mid 전압 페이즈에서, 컬러들 블루 및 시안은 화이트로부터 획득되고, 컬러 그린은 옐로우로부터 획득된다.
표 2 는 본 발명의 디스플레이를 구동한 통상적인 결과들을 보여준다. 사용된 파형은 N = 18 인 표 1 에 예시된 것과 유사하고, 디스플레이는 전술된 바와 같은 바람직한 전압들로 초 당 65 개의 프레임들에서 어드레싱되었다.
표 1 로부터, 본 발명의 디스플레이 상에 특정 컬러를 렌더링하기 위해 사용된 통상적인 파형은 100 - 1000 프레임들을 사용할 수도 있고, 그 각각 동안 픽셀에 인가될 수도 있는 3-7 개의 상이한 전압들이 선택된다. 따라서, 사용될 수도 있는 엄청난 수의 가능한 파형들이 존재한다. 그러나, 실제로는 단지 상대적으로 적은 수의 파형들이 파형 룩업 테이블에 저장되기 쉽다. (그러나, 당업자에게 명백해지는 바와 같이, 더욱 많은 수의 파형들이 저장되는데, 각각의 컬러 상태에 대해 예를 들어 디스플레이의 이전 상태, 온도, 업데이트의 성질 (글로벌 또는 로컬) 등에 따라 필요한 상이한 파형들이 존재할 수도 있기 때문에) 이 기술의 현 상태에서, 통상적으로 16 (4-비트) 또는 32 (5-비트) 개의 상이한 컬러 상태들이 지원된다. 따라서, 픽셀 레벨에서 렌더링될 적은 수의 컬러들 (최소 8, 그러나 바람직하게는 16 또는 32) 의 세트가 가능한 파형들의 과잉에 의해 렌더링될 수도 있는 무수히 많은 가능한 컬러들로부터 선택될 필요가 있다. 풀-컬러 이미지는 이 기술에서 알려진 바와 같이, 이들 픽셀 컬러들 사이에서 디더링함으로써 생성된다. 이 방식으로 컬러를 렌더링하는 것은 통상적인 투과형 디스플레이에서 또는 종래의 컬러 인쇄에서 컬러를 렌더링하는 것과 상이하다.
도 7a 는 잉크-젯 프린터와 같은 프린터 또는 CMYK 하프톤 (halftone) 프로세스를 사용하여 반사형 매체 (예컨대, 화이트 페이퍼) 상에 풀 컬러 이미지를 렌더링하는 전통적인 방법을 나타낸다. 투명한 또는 반투명한 잉크들이 3 개의 감산형 프라이머리 컬러들 뿐만 아니라 옵션적 블랙에서 이용 가능하다. 잉크 도트들은, 그들이 오버레이될 수도 있는 그러한 방식으로 순차적으로 공급된다. 따라서, 컬러 레드가 예를 들어, 마젠타 및 옐로우 도트들의 오버레이에 의해 획득된다. 풀-컬러 이미지는 불과 3 개의 감산형 프라이머리 컬러들의 도트들을 필요로 한다.
도 7b 는 컬러 필터 어레이와 오버레이된 블랙, 화이트 및 그레이 컬러들을 렌더링하는 반사형 디스플레이 (예를 들어, 반사형 전기영동 디스플레이) 가 있는 상황을 도시한다. 풀 컬러 이미지는, 서로 분리되고 나란히 배열되는 조절된 레드, 그린, 블루 및 옵션으로 블랙 및 화이트 픽셀들의 합성물이다. 이러한 디스플레이의 전체 영역 위에 특정 컬러를 렌더링하는 것은 가능하지 않다. 예를 들어, 컬러 레드를 렌더링하기 위해, 블루 및 그린 컬러 필터들 뒤의 전기영동 잉크가 블랙으로 스위칭되어야 하고, 블랙 및 화이트 픽셀은 (요망되는 레드 컬러의 휘도에 따라) 블랙, 화이트 또는 그레이일 수도 있다.
도 7c 는 각각의 픽셀 로케이션에서 적어도 컬러들 레드, 그린, 블루, 시안, 마젠타, 옐로우, 화이트 및 블랙을 렌더링할 수 있는 본 발명의 전기영동 디스플레이를 나타낸다. 이들 컬러들을 달성하는데 필요한 안료들의 정확한 어레인지먼트는 위에서 설명된다. 이 경우에서, 픽셀들은 여전히 나란히 배열되고 감산형 컬러들은 가산형 프라이머리 컬러들을 형성하기 위해 오버레이될 수 없기 때문에, 감산형 프라이머리 컬러들만을 이용하는 것은 (인쇄에서와 같이) 충분하지 않다. 또한, 감산형 프라이머리 컬러들이 100% 영역 커버리지로 렌더링될 수 없는 이 경우에서와 같이, 가산형 프라이머리 컬러들 만을 이용하는 것이 충분하지 않다.
본 발명의 전기영동 디스플레이들은 통상적으로, 각각의 픽셀 로케이션에서 많은 상이한 컬러들을 렌더링할 수 있지만, (예를 들어, 레드 픽셀의 반사도가 그린 픽셀의 반사도와 독립적으로 제어될 수도 있는, 도 1b 를 참조하여 설명된 바와 같은, 컬러 필터 어레이를 갖는 디스플레이와 대조적으로) 이들 컬러들은 3 개의 제어 변수들의 독립적인 조작에 의해 선택 가능하지 않을 것이다. 전술된 바와 같이, 본 발명의 전기영동 디스플레이에서, 컬러들은 통상적으로, 전기영동 재료의 단일 층 내에서의, 화이트, 시안, 마젠타 및 옐로우 컬러일 수도 있는 안료 입자들의 모션을 제어함으로써 렌더링된다. 이들 안료 입자들의 모션들은 통상적으로, 독립적으로 제어 가능하지 않다 (즉, 하나의 안료 입자의 모션을 야기하는 전기 임펄스는 또한, 다른 것들을 이동시킨다). 따라서, 본 발명의 디스플레이에서, 소정의 RGB 조합들은 픽셀 레벨에서 렌더링하는 것이 가능할 수도 있는 한편, 다른 것들은 안 된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 풀 컬러는 [255,0,0], [0,255,0], [0,0,255], [0,255,255], [255,0,255], [255,255,0], [255,255,255] 및 [0,0,0] 의 소스 공간에서 (즉, 렌더링될 이미지의 컬러 공간에서) RGB 값들에 대응하는 레드, 그린, 블루, 시안, 마젠타, 옐로우, 화이트 및 블랙으로 구성되는 픽셀 레벨에서 컬러 팔레트로 디더링함으로써 획득된다. 이들 프라이머리 컬러들은 도 8 에 도시되고, 이하에서는 픽셀-당 팔레트 프라이머리 컬러들로서 지칭되고, 또한 본원에서 "디바이스 프라이머리들" 또는 "제 1 컬러 세트" 로서 지칭된다.
디바이스 프라이머리로서 픽셀 레벨에서 본 발명의 디스플레이에 이용 가능한 특정 컬러의 할당은, 예를 들어 픽셀 레벨에서 디스플레이에 이용 가능한 모든 컬러들을 샘플링하고 특정 컬러 공간에서 표준에 가장 가까운 8 개의 컬러들을 선택함으로써 수행될 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이에 의해 렌더링된 컬러들은 CIELab 컬러 공간에서 측정될 수도 있고, 이 컬러들에 가장 가까운 벡터 거리를 갖는 것들이 8 개의 디바이스 프라이머리들로서 선택될 수도 있다.
실제로는, 도 8 에 도시된 이상적인 컬러들을 정확하게 매칭하는 것이 가능하지 않을 것 같고, 어느 컬러들이 이상에 가장 가까이 근사하는지를 결정하는 일부 방법이 제공되어야 한다. 하나의 접근은, 표 1 에 도시된 것들과 같은 파형 파라미터들이 변하는 파형들로 디스플레이를 어드레싱하고 렌더링되는 컬러들을 측정하는 것이다. 렌더링된 컬러들의 이 세트로부터, 특정 컬러 공간에서 표준에 가장 가까이 접근하는 것들이 식별될 수도 있다. 이 접근은 표 2 에 도시된 컬러들을 생성하기 위해 사용되었다.
표 3 은, 광학 밀도의 단위들로, 표 1 및 표 2 에 대하여 전술된 바와 같이 어드레싱된 디스플레이를 사용하여 획득된 일부 컬러들을 나타낸다.
컬러들 레드, 그린 및 블루에 대해, (표에서 진하게 도시된) 650 nm, 550 nm, 및 450 nm 에서 각각 측정된 광학 밀도들은 3 개의 파장들 중 다른 2 개에서 측정된 광학 밀도들의 평균보다 적어도 0.2 OD 만큼 더 낮고, 3 개의 파장들 중 다른 2 개에서 측정된 광학 밀도들 중 어느 하나보다 적어도 0.1 OD 만큼 더 낮아야 한다. 이 특정 디스플레이에서 렌더링된 그린 컬러는 이 기본적인 바람직한 사양 내에 있지 않다는 것을 알 수 있다.
컬러들 시안, 마젠타 및 옐로우에 대해, (표에서 밑줄그어진) 650 nm, 550 nm, 및 450 nm 에서 각각 측정된 광학 밀도들은 3 개의 파장들 중 다른 2 개에서 측정된 광학 밀도들의 평균보다 적어도 0.2 OD 만큼 더 높고, 3 개의 파장들 중 다른 2 개에서 측정된 광학 밀도들 중 어느 하나보다 적어도 0.1 OD 만큼 더 높아야 한다.
컬러들 블랙 (K) 및 화이트에 대해, 650 nm, 550 nm, 및 450 nm 에서 각각 측정된 광학 밀도들은 0.2 OD 보다 많이 상이해서는 안 된다.
디바이스 프라이머리 컬러들이 (표 3 에 도시된 컬러들과 같은) 소스 공간에서 타겟 컬러들과 크게 상이한 경우, 다음의 절차가 사용되어 디스플레이 상에 이미지들을 렌더링할 수도 있다.
먼저, L*a*b* (CIELAB 1978, D65/2) 값들이 각각의 컬러에 대해 측정된다. 이들 L*a*b* 값들은 공지된 변환 행렬을 사용하여 sRGB (0-255) 컬러 공간으로 컨버팅된다. 이 결과는 sRGB 공간에서 실제 디바이스 프라이머리 컬러들을 나타내는 포인트들의 세트이다.
이 포인트들의 세트는 착색된 이미지를 렌더링하는데 사용되는 디더링을 용이하게 하기 위해 임의로 변형될 수도 있다. 예를 들어, 측정된 프라이머리들의 sRGB 값들은 소스 공간에서 타겟 포인트들에 더 가까이 이동될 수도 있다. 소스 공간에서 타겟 이미지는 또한, 예를 들어 디스플레이의 측정된 블랙 및 화이트 상태들에 대응하도록 선형으로 스케일링됨으로써 변형될 수도 있다 (즉, 이미지의 각 포인트는 디스플레이의 측정된 동적 범위로 정규화될 수도 있다).
이러한 변형들 다음에, Floyd-Steinberg 디더링과 같은 이 기술에 알려져 있는 알고리즘들을 사용하여 이미지 디더링이 수행될 수도 있다.
디스플레이의 해상도가 충분히 높고 가시 거리가 충분히 길면, 단지 8 개의 디바이스 프라이머리들 사이에서 디더링하는 것이 적합할 수도 있다. 그러나 실제로, 단지 이들 8 개의 프라이머리 컬러들보다 더 많은 픽셀-당 팔레트 컴포넌트들을 제공할 필요가 있을 수도 있다.
예를 들어, 1 미터의 거리에서 보여지도록 설계된 정보 사인에 대해, 개별의 픽셀들은 그들이 사이드 길이 0.25 mm 의 정사각형들인 경우 통상적인 뷰어에게 적당하게 된다. 그러나, 이 픽셀 해상도에서 단지 8 개의 디바이스 프라이머리들을 사용하여 이미지들을 렌더링하는 것은, 종래 기술의 디더링 알고리즘들 중 어느 것이 이용되더라도 허용될 수 없는 이미지 아티팩트들을 초래한다. 통상적으로, 라이트 컬러와 다크 컬러 사이의 그레이-스케일 램프들 (즉, 휘도에서의 증감률) 에서 갑작스러운 트랜지션들은 중간-톤들의 스페클 외관을 초래할 수도 있다. 이 문제는, 고 픽셀 해상도를 사용 (예를 들어, 말하자면 사이드 길이가 0.125 mm 미만의 정사각형 픽셀들을 사용) 함으로써 어드레싱될 수도 있다. 그러나 이러한 디스플레이는 더 많은 구동 회로들을 필요로 할 것이고, 이것은 그 비용을 증가시킬 것이다.
본 발명에 따르면, 픽셀-당 팔레트에서 이용 가능한 컬러들의 수를 증가시키고 디스플레이의 해상도를 유지하는 것이 바람직하다. 전술된 바와 같이, 픽셀-당 팔레트는 8 개의 컬러들 (즉, 23) 로 구성된다. 그러나, 4-비트 파형으로, 16 개의 픽셀-당 컬러들이 어드레싱 가능할 수도 있고, 5-비트 파형으로, 32 개의 픽셀-당 컬러들이 어드레싱 가능할 수도 있으므로, 픽셀-당 컬러 팔레트는 확장될 수도 있다.
도 9 는 전술된 그레이-스케일 램프에서 스페클의 문제에 대한 하나의 솔루션 또는 실시형태들을 나타낸다. 단지 8 개의 디바이스 프라이머리들을 사용하여, 블랙과 화이트 사이의 디더링에 의해서만 그레이 레벨들이 이용 가능하다. [127,127,127] 의 소스 공간에 RGB 값을 갖는, 도 9 에 도시된 바와 같은 단일의 중간 그레이 포인트 (또는 실제로, 블랙 상태와 화이트 상태 중간의 L* 값) 를 도입하는 것은 이 문제를 완화시킨다. 4-비트 파형으로 이용 가능한 추가의 여덟 (8) 개의 어드레싱 가능한 상태들이 실제로 존재하기 때문에, 본 발명의 일 실시형태에 따르면 이들은 [0,0,0] 과 [255,255,255] 사이의 (즉, 도 9 에서 블랙/화이트 대각선을 따라 이격된) 중간 그레이 레벨들에 할당된다.
픽셀-당 팔레트에서 중간 컬러들의 실제 할당은, 디바이스 프라이머리 컬러들을 할당하는데 사용되었던 것과 동일한 컬러 공간을 사용하여 수행된다. 예를 들어, CIELab 컬러 공간을 사용하면, 이들 컬러들은 그레이의 상이한 레벨들이고 이와 같이 C*>5 를 갖지 않아야 한다 (여기서, C* 는 L* 축으로부터의 거리이고, 
로서 정의된다).
도 10 은 본 발명에 따른 4-비트 파형으로 사용된 픽셀-당 팔레트에서 중간 컬러들의 대안의 실시형태를 나타낸다. 위에서 정의된 디바이스 프라이머리들에 추가하여, 컬러 큐브의 페이스들의 센터들을 포함하는 추가의 6 개의 중간 컬러들이 존재한다. 이들 6 개의 중간 컬러들은, [127,127,0] (다크 옐로우), [127,0,127] (다크 마젠타), [0,127,127] (다크 시안), [127,127,255] (라이트 레드), [127,255,127] (라이트 그린) 및 [255,127,127] (라이트 블루) 의 소스 공간에서 RGB 값들에 대응한다. 나머지 2 개의 중간 컬러들은 화이트/블랙 대각선을 따라 할당될 수도 있다 (즉, CIELab 컬러 공간을 사용하면, 이들 컬러들은 그레이의 상이한 레벨들이고 이와 같이 C*>5 를 갖지 않아야 한다).
본 발명에 따른 픽셀-당 팔레트의 중간 컬러들의 실제 컬러들은 전술된 8 개의 디바이스 프라이머리들 중 어느 하나를 참조하여 CIELab (또는 다른) 컬러 공간에서 측정될 수도 있다. 예를 들어, 컬러 큐브의 화이트/옐로우/레드/마젠타 페이스에서의 중간 컬러는, 이것이 컬러 큐브의 페이스 상에 거의 센터링되도록 프라이머리 (코너) 포인트들의 각각의 대각선 쌍으로부터 거의 등거리 (즉, 10 dE* 이상의 단위들 만큼 등거리로부터 차이가 없는) 에 있어야 한다.
표 4 는 표 3 에서 도시된 컬러들을 획득하기 위해 위에서 사용된 것과 동일한 본 발명의 디스플레이를 사용하여 획득된 중간 컬러들의 광학 밀도들을 나타낸다.
표 3 을 참조하여 전술된 바와 같은 동일한 기준이 "레드", "그린", "블루", "시안", "마젠타", 및 "옐로우" 로 지정된 더 밝은 그리고 더 어두운 컬러들에 적용한다. 레드, 그린 및 블루의 라이트 버전들은, "레드", "그린" 및 "블루" 의 광학 밀도들보다 적어도 0.1 OD 만큼 더 낮은, 650 nm, 550 nm, 및 450 nm 각각에서 측정된 광학 밀도들을 가져야 한다.
"시안", "마젠타" 및 "옐로우" 의 다크 버전들은, "시안", "마젠타" 및 "옐로우" 의 광학 밀도들보다 적어도 0.1 OD 만큼 더 높은 광학 밀도들을 가져야 한다.
본 발명에 따른 픽셀-당 팔레트에 대한 중간 컬러들의 또 다른 대안의 선택이 도 11 에 도시된다. 이 경우에서, 프라이머리 큐브의 1/3 인 사이드 길이를 갖는 제 2 컬러 큐브가 이용된다. 제 2 컬러 큐브의 좌표들은 [170,85,85], [85,170,85], [85,85,170], [85,170,170], [170,85,170], [170,170,85], [170,170,170] 및 [85,85,85] 의 소스 공간에서의 RGB 값들에 대응한다.
도 10 및 도 11 에 도시된 본 발명의 컬러 팔레트에는, 단지 3 및 4 개의 포인트들이 각각 그레이 축 상에 존재한다. 5-비트 어드레싱 파형이 이용 가능하면, 그레이 축을 따른 추가의 포인트들이 도 10 또는 도 11 에 추가될 수도 있다. 도 11 에 추가된 이러한 단일 포인트는 도 12 에 도시된다.
본 발명에 따른 5-비트 어드레싱을 갖는 픽셀-당 팔레트에 대한 중간 컬러들 (32 개의 상태들) 의 또 다른 대안의 선택이 도 13 에 도시된다. 이 경우에서, 위에서 정의된 픽셀-당 팔레트 프라이머리 컴포넌트들에 추가하여, 컬러 큐브의 페이스들 및 에지들 각각의 중간포인트들에 대응하는 19 개의 중간 컬러들이 존재한다. 이들 좌표들은 [0,0,127], [0,127,0], [0,127,127], [0,127,255], [0,255,127], [127,0,0], [127,0,127], [127,0,255], [127,127,0], [127,127,127], [127,127,255], [127,255,0], [127,255,127], [127,255,255], [255,0,127], [255,127,0], [255,127,127], [255,127,255], 및 [255,255,127] 의 소스 공간에서의 RGB 값들에 대응한다. 이들은 컬러들 네이비 블루, 오피스 그린, 틸 (Teal), 순 블루, 시안 라임, 마룬, 퍼플, 바이올렛, 올리브, 그레이, 라이트 블루, 그린, 라이트 라임, 라이트 시안, 핑크, 오렌지, 라이트 레드, 라이트 마젠타, 및 라이트 옐로우에 대응한다. 전술된 바와 같이 그레이 축을 따라 있도록 선택될 수도 있거나 또는 다른 중간 컬러들에 할당될 수도 있는, 이용 가능한 추가의 5 개의 컬러들이 존재한다.
실제로, 디스플레이는 8 개의 픽셀-당 팔레트 프라이머리 컴포넌트들로부터 구성된 컨벡스 홀 (convex hull) 을 포함하는 CIElab 공간에서 실제로 다면체의 밖에 있는 컬러 큐브의 에지들 또는 페이스들의 센터들에 대응하는 컬러들을 렌더링할 수 있다. 이러한 경우들에서, 중간 컬러의 색조 각 (hue angle) 및 휘도는 위에서 정의된 바와 같이 유지되어야 하지만, 크로마는 확장되도록 허용되어야 한다. 예를 들어, 에지들의 중간포인트로서 정의되는 중간 컬러는 2 개의 픽셀-당 팔레트 프라이머리 컴포넌트들로부터 등거리 (즉, 각각 10 도 및 10 dE* 내) 포인트의 것과 실질적으로 동일한 색조 각 및 휘도를 가져야 한다.
5-비트 이상의 어드레싱이 가능하면, 추가의 중간 컬러들이 픽셀-당 팔레트에 추가될 수도 있다. 6-비트 어드레싱을 필요로 하는 확장된 픽셀-당 팔레트의 예가 도 14 에 도시된다.
도 15a 내지 도 15c 는 CIELab 컬러 공간에서 정의된 바와 같이 바람직한 픽셀-당 팔레트에 대한 컬러들을 도시하는 개략도들이고, 여기서 컬러들은 a*/b* 평면 위에 투영되는 것으로서 도시된다 (a* 는 수평 축이고; b* 는 수직 축이다). L* 축은 a*/b* 평면에 수직이다. 색조 각 (h°) 은 반시계 방향으로 이동하는 수평 축으로부터 측정되고, 다음의 식에 의해 계산된다:
도 15a 에서, 소스 공간이 sRGB 인 도 8 을 참조하여 전술된 팔레트에 대응하는, 픽셀-당 팔레트는 여덟 (8) 개의 컬러들에 의해 정의된다. 이들 8 개의 컬러들 중, 여섯 (6) 개의 컬러들은 10 보다 큰 C* 값을 갖고, 두 (2) 개의 컬러들은 5 미만의 C* 값을 갖는다. 5 미만의 C* 값들을 갖는 2 개의 컬러들은 바람직하게, 화이트 및 블랙이다. 바람직하게, 10 보다 큰 C* 값을 갖는 6 개의 컬러들은, 하나 (1) 의 컬러가 색조 각에서 6 개의 섹터들 각각 내에 할당되도록 CIELab 컬러 공간에서 거의 동일하게 분배된다. 예를 들어, 하나의 컬러는 1 도와 60 도의 각도 사이의 h°를 갖고, 하나의 컬러는 60 도와 120 도 사이이고, 하나의 컬러는 120 도와 180 도 사이의 h°를 갖고, 하나의 컬러는 180 도와 240 도 사이의 h°를 갖고, 하나의 컬러는 240 도와 310 도 사이의 h°를 가지며, 하나의 컬러는 310 도와 360 도 사이의 h°를 갖는다.
도 15b 에서, 픽셀-당 팔레트는, 소스 공간이 sRGB 인 도 10 을 참조하여 전술된 바와 같은, 열여섯 (16) 개의 컬러들에 의해 정의된다. 이들 16 개의 컬러들 중, 열두 (12) 개의 컬러들은 10 보다 큰 C* 값을 갖고, 네 (4) 개의 컬러들은 5 미만의 C* 값을 갖는다. 바람직하게, 5 미만의 C* 값을 갖는 4 개의 컬러들 중 2 개는 화이트 및 블랙이고, 다른 2 개는 바람직하게는, 블랙과 화이트 사이의 L* 에서 거의 동일한 공간을 갖고 분배되는, 블랙과 화이트 사이에 분배된 그레이 톤들이다. 10 보다 큰 C* 값을 갖는 12 개의 컬러들은 바람직하게, 2 개의 컬러들이 색조 각에서 6 개의 섹터들 각각 내에 할당되도록 CIELab 컬러 공간에 분배된다. 예를 들어, 2 개의 컬러들은 1 도와 60 도의 각도 사이의 h°를 갖고, 2 개의 컬러들은 60 도와 120 도 사이의 h°를 갖고, 2 개의 컬러들은 120 도와 180 도 사이의 h°를 갖고, 2 개의 컬러들은 180 도와 240 도 사이의 h°를 갖고, 2 개의 컬러들은 240 도와 310 도 사이의 h°를 가지며, 2 개의 컬러들은 310 도와 360 도 사이의 h°를 갖는다. 각 세그먼트에서의 컬러들의 쌍들은 L* 에서 서로 상이하다 (예를 들어, 전술된 바와 같이, 더 밝은 그리고 더 어두운 레드가 제공된다).
도 15c 에서, 픽셀-당 팔레트는, 소스 공간이 sRGB 인 도 13 을 참조하여 전술된 바와 같은 삼십-이 (32) 개의 컬러들에 의해 정의된다. 이들 32 개의 컬러들 중, 스물 네 (24) 개의 컬러들은 10 보다 큰 C* 값을 갖고, 여덟 (8) 개의 컬러들은 5 미만의 C* 값을 갖는다. 바람직하게, 5 미만의 C* 값을 갖는 8 개의 컬러들 중 2 개는 화이트 및 블랙이고, 다른 6 개는 바람직하게는, 블랙과 화이트 사이의 L* 에서 거의 동일한 공간을 갖고 분배되는, 블랙과 화이트 사이에 분배된다. 10 보다 큰 C* 값을 갖는 24 개의 컬러들은 바람직하게, 모든 컬러들이 색조 각에서 7 개의 섹터들 각각 내에 할당되도록 CIELab 컬러 공간에 분배된다. 예를 들어, h°=360°을 포함하는 섹터에서, 3 개의 컬러는 15 도와 45 도의 각도 사이의 h°를 갖고, 1 개의 컬러는 45 도와 75 도 사이의 h°를 갖고, 3 개의 컬러들은 75 도와 110 도 사이의 h°를 갖고, 5 개의 컬러들은 110 도와 180 도 사이의 h°를 갖고, 3 개의 컬러들은 180 도와 250 도 사이의 h°를 갖고, 8 개의 컬러들은 250 도와 345 도 사이의 h°를 가지며, 하나의 컬러는 345 도와 15 도 사이의 h°를 갖는다.
본 발명에서, 그 후, 이미지는 픽셀-당 팔레트 컬러들 간의 디더링에 의해 반사형 디스플레이 상에 렌더링된다. 픽셀-당 팔레트 컬러들에 대응하는 렌더링된 이미지에서의 컬러들은 디더링 없이 렌더링될 수도 있다. 따라서, 디스플레이가 1 보다 더욱 많은 픽셀의 확장된 영역 위에 픽셀-당 팔레트 컬러들 중 하나를 디스플레이하도록 명령받는 경우, 그 전체 영역은 다른 컬러의 어떤 픽셀도 없이 픽셀-당 팔레트 컬러의 것일 것이다. 그러나, 매우 다양한 컬러들 (즉, 제 2 컬러 세트) 을 갖는 복합 이미지에서, 이미지 픽셀에는, 이웃하는 픽셀들에서 다른 컬러들을 렌더링하는데 필요한 디더링 알고리즘에 의해 도입된 에러들 때문에 그 픽셀-당 팔레트 컬러 (즉, 제 1 컬러 세트) 가 할당되지 않을 수도 있다.
Claims (1)
- 발명의 설명에 기재된, 컬러 이미지를 생성하기 위한 복수의 픽셀들을 포함하는 전기영동 디스플레이.
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