KR20230003578A - 전기 광학 디스플레이들, 및 이를 구동하기 위한 방법들 - Google Patents

전기 광학 디스플레이들, 및 이를 구동하기 위한 방법들 Download PDF

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이 잉크 코포레이션
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Abstract

복수의 디스플레이 픽셀들을 갖는 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법들이 제공되며, 이러한 방법은, 제 1 픽셀 상에서 백색-백색 그레이톤 천이를 검출하는 단계; 및 제 1 픽셀의 임계 수의 카디널 이웃들이 백색에서 백색으로 그레이톤 천이를 하지 않는지를 결정하거나, 제1 픽셀이 컬러 픽셀이면, 제1 파형을 적용하는 단계를 포함한다.

Description

전기 광학 디스플레이들, 및 이를 구동하기 위한 방법들
관련 출원들에 대한 상호참조
본 출원은 2020년 5월 31일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/032,721호에 관련되고 그에 대해 우선권을 주장한다.
전술한 출원의 전체 개시들은 본 명세서에 참조에 의해 통합된다.
본 발명은 전기 광학(electro-optic) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전기 광학 디스플레이들에서 픽셀 에지 아티팩트들 및/또는 이미지 잔상들을 감소시키기 위한 구동 방법들에 관한 것이다.
전기 광학 디스플레이들은 통상적으로 복수의 픽셀 전극들이 제공된 백플레인(backplane)을 가지며, 그 복수의 픽셀 전극들의 각각은 디스플레이의 하나의 픽셀을 정의하고; 종래에는, 단일 공통 전극이 다수의 픽셀들에 걸쳐 연장되며, 보통 전체 디스플레이가 전기 광학 매체의 반대되는 측에 제공된다. 개별 픽셀 전극들은 직접 구동될 수도 있거나 (즉, 별도의 컨덕터가 각각의 픽셀 전극에 제공될 수도 있음) 또는 픽셀 전극들은 백플레인 기술의 당업자에게 친숙할 액티브 매트릭스 방식으로 구동될 수도 있다. 인접한 픽셀 전극들은 종종 상이한 전압들에 있을 것이기 때문에, 그들은 전극들 간의 전기 단락을 회피하기 위하여 유한 폭의 픽셀 간(inter-pixel) 갭들에 의해 분리되어야 한다. 언뜻 보기에는 구동 전압들이 픽셀 전극들에 인가될 때 이들 갭들 위에 놓인 전기 광학 매체가 스위칭하지 않을 것 (및 실제로, 이는 비스위칭 (non-switching) 갭들을 숨기기 위해 흑색 마스크가 통상적으로 제공되는, 액정들과 같은, 일부 비쌍안정 (non-bistable) 전기 광학 매체들에 흔히 있는 일인 것) 으로 보일 수도 있지만, 많은 쌍안정(bistable) 전기 광학 매체들의 경우에, 갭 위에 놓인 매체는 "블루밍 (blooming)" 으로 알려진 현상 때문에 스위칭한다.
블루밍은 픽셀 전극으로의 구동 전압의 인가가 픽셀 전극의 물리적 사이즈보다 큰 영역에 걸쳐 전기 광학 매체의 광학 상태의 변화를 야기하는 경향을 지칭한다. 과도한 블루밍은 회피되어야 하지만 (예를 들어, 고 해상도 액티브 매트릭스 디스플레이에서, 수개의 인접한 픽셀들을 커버하는 영역에 걸쳐 스위칭을 야기하기 위해 단일 픽셀로의 구동 전압의 인가를 원하지 않는데, 이는 디스플레이의 유효 해상도를 감소시킬 것이기 때문임), 제어된 양의 블루밍은 종종 유용하다. 예를 들어, 각각의 디지트에 대해 7 개의 직접 구동된 픽셀 전극들의 종래의 7-세그먼트 어레이를 사용하여 숫자들을 디스플레이하는 블랙 온 화이트(black-on-white) 전기 광학 디스플레이를 고려한다. 예를 들어, 0이 디스플레이될 때, 6 개의 세그먼트들은 흑색으로 변하게 된다. 블루밍이 없으면, 6 개의 픽셀 간 갭들은 가시적일 것이다. 하지만, 예를 들어 본 명세서에 전부 통합되는 미국특허 제7,602,374호에서 설명된 바와 같이, 제어된 양의 블루밍을 제공하는 것에 의해, 픽셀 간 갭들이 흑색으로 변하게 되어, 더 시각적으로 만족스러운 디지트를 초래할 수 있다. 하지만, 블루밍은 "에지 고스팅 (edge ghosting)" 을 나타내는 문제를 야기할 수 있다.
블루밍의 영역은 균일한 백색 또는 흑색이 아니라, 통상적으로는 블루밍의 영역을 가로질러 이동할 때, 매체의 컬러가 백색부터 그레이의 다양한 음영들을 거쳐 흑색까지 천이하는 천이 구역이다. 이에 따라 에지 고스트는, 통상적으로 균일한 그레이 영역보다는 그레이의 다양한 음영들의 영역일 것이지만, 특히 사람의 눈은 각각의 픽셀이 순수 흑색 또는 순수 백색인 것으로 가정되는 모노크롬 이미지들에서 그레이의 영역들을 검출하도록 잘 갖추어져 있기 때문에 여전히 가시적이고 불쾌할 수 있다. 일부 경우들에서, 비대칭 블루밍은 에지 고스팅에 기여할 수도 있다. "비대칭 블루밍" 은, 일부 전기 광학 매체들 (예를 들어, 본 명세서에 전부 통합되는 미국 특허 제7,002,728호에서 설명된 구리 크로마이트/티타니아 캡슐화된 전기영동 매체들) 에서, 픽셀의 하나의 극단(extreme) 광학 상태로부터 다른 극단 광학 상태로의 천이 동안, 역방향으로의 천이 동안보다 더 많은 블루밍이 발생한다는 점에서 블루밍이 "비대칭" 인 현상을 지칭하며; 본 특허에서 설명된 매체들에서, 통상적으로, 흑색-백색(black-to-white) 천이 동안의 블루밍은 백색-흑색(white-to-black) 천이 동안의 블루밍보다 더 크다.
이와 같이, 고스팅 또는 블루밍 효과들을 또한 감소시키는 구동 방법들이 필요하다.
따라서, 일 양태에서, 본 명세서에 제시된 주제는 복수의 디스플레이 픽셀들을 갖는 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법을 제공하며, 방법은 제1 픽셀 상의 백색-백색(white-to-white) 그레이톤 천이를 검출하는 단계, 및 제1 픽셀의 임계 수의 기본(cardinal) 이웃들이 백색에서 백색으로 그레이톤 천이를 하지 않거나, 또는 제1 픽셀이 컬러 픽셀이면, 제1 파형을 적용하도록 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 구동 방법은 제1 픽셀의 4 개의 카디널 이웃들 모두가 백색의 다음 그레이톤을 갖고 제1 픽셀의 적어도 하나의 카디널 이웃이 백색이 아닌 현재 그레이톤을 가지면, 제2 파형을 적용하도록 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서, 구동 방법은 또한 제1 픽셀의 4 개의 카디널 이웃들 모두가 백색의 다음 그레이톤을 갖고 제1 픽셀의 적어도 하나의 카디널 이웃이 백색-백색의 그레이톤 천이를 가지며 컬러 픽셀이면, 제2 파형을 적용하도록 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 구동 방법은 제1 픽셀의 4 개의 카디널 이웃들 모두가 백색의 다음 그레이톤을 갖고 제1 픽셀의 적어도 하나의 카디널 이웃이 백색이 아닌 현재 그레이톤 및 비어있는 이전 픽셀 천이를 가지면, 제2 파형을 적용하도록 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 구동 방법은 제1 픽셀의 4 개의 카디널 이웃들 모두가 백색의 다음 그레이톤을 갖고 제1 픽셀의 적어도 하나의 카디널 이웃이 백색이 아닌 현재 그레이톤 및 비어있는 이전 픽셀 천이를 가지면, 제2 파형을 적용하도록 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 파형은 제1 픽셀을 광학 흑색 상태로 구동하도록 구성된 제1 컴포넌트를 포함할 수도 있다.
일부 다른 실시예들에서, 제1 파형은 제1 픽셀을 광학 백색 상태로 구동하도록 구성된 제2 컴포넌트를 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 제2 파형은 탑오프 펄스(top-off pulse)를 포함할 수 있다.
일부 다른 실시예들에서, 제2 파형은 트위들 펄스(twiddle pulse)를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 본 명세서에 제시된 주제는 전기 광학 디스플레이들을 구동하기 위한 다른 방법을 제공하며, 방법은 소스 이미지를 전기 광학 디스플레이를 위한 컬러 매핑된 이미지로 컬러 매핑하는 단계, 컬러 매핑된 이미지로부터 컬러 픽셀들을 식별하고 컬러 픽셀들을 지정자로 플래깅하는 단계, 및 파형 생성 알고리즘에 대한 입력으로서 컬러 픽셀 식별 데이터를 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 이 구동 방법은 또한 컬러 매핑된 이미지에 컬러 필터 어레이 매핑을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 이 구동 방법은 파형 생성 알고리즘으로부터 다음 상태 이미지에 대한 파형들을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 이 구동 방법은 또한 생성된 파형들을 다음 상태 이미지에 대한 현재 상태 이미지로서 사용하는 단계를 포함할 수도 있다.
도 1은 전기영동 디스플레이를 나타내는 회로도이다.
도 2는 전기 광학 이미징 층의 회로 모델을 도시한다.
도 3은 컬러 필터 어레이를 갖는 전기 광학 디스플레이의 단면도를 예시한다.
도 4a는 본 명세서에 개시된 주제에 따른 예시적인 클리어링 파형을 예시한다.
도 4b는 본 명세서에 개시된 주제에 따른 예시적인 T W->W 천이 파형을 예시한다.
도 5는 디스플레이를 구동하기 위한 제1 알고리즘을 예시하는 흐름도이다.
도 6은 디스플레이를 구동하기 위한 제2 알고리즘을 예시하는 흐름도이다.
도 7은 디스플레이 상의 이미지들을 렌더링하기 위한 프로세스를 예시한다.
본 발명은 전기 광학 디스플레이들, 특히 쌍안정 전기 광학 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들, 및 그러한 방법들에서의 사용을 위한 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 그러한 디스플레이들에서 감소된 "고스팅" 및 에지 효과들, 및 감소된 플래싱(flashing)을 허용할 수도 있는 구동 방법들에 관한 것이다. 본 발명은, 특히 하지만 배타적이지 않게, 하나 이상의 타입들의 전기적으로 대전된 입자들이 유체에 존재하고 전기장의 영향 하에서 유체를 통해 이동되어 디스플레이의 외관 (appearance) 을 변화시키는 입자 기반 전기영동 디스플레이들과의 사용을 위해 의도된다.
재료 또는 디스플레이에 적용되는 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. 비록 광학 특성이 통상적으로 사람의 눈에서 인지가능한 컬러이더라도, 이는 광학 투과, 반사율, 발광 또는, 머신 판독을 위해 의도된 디스플레이들의 경우, 가시 범위 밖의 전자기 파장들의 반사율에서의 변화의 의미에서의 의사(pseudo)-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 흑색-백색 천이를 암시하는 것은 아니다. 예를 들어, 하기에서 언급되는 수개의 E Ink 특허들 및 공개된 출원들은, 극단 상태들이 백색 및 딥 블루이어서 중간의 "그레이 상태" 는 실제로 페일 블루일 것인 전기영동 디스플레이들을 기술한다. 실제로, 이미 언급한 바와 같이, 광학 상태의 변화는 컬러 변화가 전혀 아닐 수도 있다. 용어들 "흑색" 및 "백색" 은 디스플레이의 2 개의 극단 광학 상태들을 지칭하는데 사용될 수도 있으며, 엄밀하게 흑색 및 백색이 아닌 극단 광학 상태들, 예를 들어 전술한 백색 및 다크 블루 상태들을 보통 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "모노크롬" 은, 개재하는 그레이 상태들이 없는 픽셀들의 2 개의 극단 광학 상태들로만 픽셀들을 구동하는 구동 스킴(scheme)을 나타내도록 이하 사용될 수도 있다.
일부 전기 광학 재료들은 재료들이 고형의 외부 표면들을 갖는다는 의미에서 고체이지만, 재료들은 내부 액체 또는 기체 충진되는 공간들을 가질 수도 있고 종종 갖는다. 고체 전기 광학 재료들을 사용하는 그러한 디스플레이들은 이하 편의상 "고체 전기 광학 디스플레이들" 로 지칭될 수도 있다. 따라서, 용어 "고체 전기 광학 디스플레이들"은 회전 이색성(bichromal) 부재 디스플레이들, 캡슐화된 전기영동 디스플레이들, 마이크로셀 전기영동 디스플레이들 및 캡슐화된 액정 디스플레이들을 포함한다.
용어들 "쌍안정" 및 "쌍안정성"은 적어도 하나의 광학 특성에 있어서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 디스플레이들을 지칭하도록 당업계에서의 그 종래의 의미로 본 명세서에서 사용되며, 그에 따라, 임의의 주어진 엘리먼트가 그의 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태 중 어느 하나를 가정하기 위해 유한한 지속기간의 어드레싱 펄스에 의해 구동된 이후, 어드레싱 펄스가 종료된 후에 그 상태는 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변경하는데 요구되는 어드레싱 펄스의 최소 지속기간의 적어도 수배, 예를 들어 적어도 4배 동안 지속될 것이다. 미국 특허 제7,170,670호에서, 그레이 스케일이 가능한 일부 입자 기반 전기영동 디스플레이들은 그들의 극단 흑색 및 백색 상태들에서 뿐만 아니라 그들의 중간의 그레이 상태들에서도 안정적이고, 일부 다른 타입들의 전기 광학 디스플레이들에도 마찬가지임이 나타나 있다. 이러한 유형의 디스플레이는 쌍안정이라기 보다는 "멀티안정(multi-stable)" 으로 적절히 지칭되지만, 편의상, 용어 "쌍안정" 은 쌍안정 및 멀티안정 디스플레이들 양자 모두를 커버하도록 본 명세서에서 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.
하기 논의의 대부분은 초기 그레이 레벨로부터 최종 그레이 레벨(이는 초기 그레이 레벨과 상이할 수도 있고 혹은 상이하지 않을 수도 있음)로의 천이를 통해 전기 광학 디스플레이의 하나 이상의 픽셀들을 구동하기 위한 방법들에 포커싱할 것이다. 용어 "파형" 은 하나의 특정 초기 그레이 레벨로부터 특정 최종 그레이 레벨로의 천이를 시행하는데 사용된 전체 전압 대 시간 곡선을 나타내는데 사용될 것이다. 통상적으로, 그러한 파형은 복수의 파형 엘리먼트들을 포함할 것이며; 여기서, 이들 엘리먼트들은 본질적으로는 직사각형이고 (즉, 주어진 엘리먼트는 일정 기간 동안 정전압의 인가를 포함함); 엘리먼트들은 "펄스들" 또는 "구동 펄스들" 로 지칭될 수도 있다. 용어 "구동 스킴" 은 특정 디스플레이에 대한 그레이 레벨들 간의 모든 가능한 천이들을 시행하기에 충분한 파형들의 세트를 나타낸다. 디스플레이는 1 개 초과의 구동 스킴을 이용할 수도 있으며; 예를 들어, 전술한 미국 특허 제7,012,600호는 구동 스킴이 디스플레이의 온도 또는 그의 수명 동안에 작동중이었던 시간과 같은 파라미터들에 의존하여 수정될 필요가 있을 수도 있고, 따라서 디스플레이에는 상이한 온도 등에서 사용될 복수의 상이한 구동 스킴들이 제공될 수도 있다는 것을 교시한다. 이러한 방식으로 사용된 구동 스킴들의 세트는 "관련된 구동 스킴들의 세트" 로 지칭될 수도 있다. 여러 전술한 MEDEOD 어플리케이션들에서 설명된 바와 같이, 동일한 디스플레이의 상이한 영역들에서 동시에 1 개 초과의 구동 스킴을 사용하는 것이 또한 가능하며, 이러한 방식으로 사용된 구동 스킴들의 세트는 "동시 구동 스킴들의 세트" 로 지칭될 수도 있다.
여러 타입들의 전기 광학 디스플레이들이 알려져 있다. 일 타입의 전기 광학 디스플레이는 예를 들어, 미국 특허들 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 이색성 부재 타입이다 (이러한 타입의 디스플레이는 종종 "회전 이색성 볼" 디스플레이로 지칭되지만, 상기 언급된 특허들 중 일부에서 회전 부재들은 구형이 아니기 때문에 용어 "회전 이색성 부재" 가 보다 정확한 것으로서 선호됨). 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 액체 충진형 액포들 내에서 현탁되며, 액포들은 액체로 충진되어 바디들이 자유롭게 회전한다. 디스플레이의 외관은, 그에 전기장을 인가하여, 다양한 포지션들로 보디들을 회전시키고 보디들의 섹션들 중 어느 것이 뷰잉 표면을 통하여 보이는지를 변경함으로써 변경된다. 이러한 타입의 전기 광학 매체는 통상적으로 쌍안정적이다.
다른 타입의 전기 광학 디스플레이는 전기변색(electrochromic) 매체, 예를 들어 반도전성 금속 산화물로부터 적어도 부분적으로 형성되는 전극, 및 전극에 부착된 가역적 컬러 변화가 가능한 복수의 염료 분자들을 포함하는 나노크로믹 필름의 형태의 전기변색 매체를 사용한다; 예를 들어, O'Regan, B., 등의, Nature 1991, 353, 737; 및 Wood, D., Information Display, 18(3), 24 (March 2002) 참조. 또한, Bach, U. 등의 Adv. Mater., 2002, 14(11), 845 참조. 이러한 타입의 나노크로믹 필름들은 또한, 예를 들어 미국 특허들 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 전기습윤(electro-wetting) 디스플레이이다. 그러한 전기습윤 디스플레이들이 쌍안정이 될 수 있다는 것이 미국 특허 제7,420,549호에 나타나 있다.
수년 동안 집중적인 연구 및 개발의 대상이었던 일 타입의 전기 광학 디스플레이는, 복수의 대전된 입자들이 전기장의 영향 하에서 유체를 통해 이동하는 입자 기반 전기영동 디스플레이이다. 전기영동 디스플레이들은, 액정 디스플레이들과 비교할 때 양호한 명도 및 대비, 넓은 시야각들, 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 부적절한 서비스 수명을 초래한다.
상기 언급된 바와 같이, 전기영동 매체는 유체의 존재를 필요로 한다. 대부분의 종래 기술의 전기영동 매체에서, 이 유체는 액체이지만, 전기영동 매체는 기체상 유체를 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) 참조. 또한 미국 특허 제7,321,459호 및 제7,236,291호를 참조한다. 그러한 기체 기반 전기영동 매체들은, 매체들이 입자 침강을 허용하는 배향으로, 예를 들어 매체가 수직 평면에 배치되는 사인 (sign) 으로 사용될 때, 액체 기반 전기영동 매체들과 그러한 입자 침강으로 인한 동일한 타입들의 문제들을 겪기 쉬운 것으로 보인다. 실제로, 입자 침강은 액체 기반 전기영동 매체들에서보다 기체 기반 전기영동 매체들에서 더 심각한 문제인 것으로 보이는데, 왜냐하면 액체상 현탁 유체(suspending fluid)들과 비교하여 기체상 현탁 유체들의 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 매체들에서 사용되는 다양한 기술들을 설명한다. 그러한 캡슐화된 매체들은 다수의 작은 캡슐들을 포함하며, 그들 각각 자체가 유체 매체에 전기영동적으로 이동성의 입자들을 함유하는 내부 상(phase), 및 그 내부 상을 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로, 캡슐들은 자체로 고분자 바인더 내에 유지되어, 2 개의 전극들 사이에 위치된 코히어런트 층을 형성한다. 이들 특허들 및 출원들에서 설명된 기법들은 다음을 포함한다:
(a) 전기영동 입자들, 유체들 및 유체 첨가제들; 예를 들어, 미국 특허들 제7,002,728호 및 제7,679,814호 참조;
(b) 캡슐들, 바인더들 및 캡슐화 프로세스들; 예를 들어, 미국 특허들 제6,922,276호 및 제7,411,719호 참조;
(c) 마이크로셀 구조들, 벽 재료들, 및 마이크로셀들을 형성하는 방법들; 예를 들어, 미국 특허들 제7,072,095호 및 제9,279,906호 참조;
(d) 마이크로셀을 충진 및 실링하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허들 제7,144,942호 및 제7,715,088호 참조;
(e) 전기 광학 재료들을 함유하는 필름들 및 서브-어셈블리들; 예를 들어, 미국 특허들 제6,982,178호 및 제7,839,564호 참조;
(f) 백플레인들, 접착 층들 및 다른 보조 층들 및 디스플레이들에서 사용되는 방법들; 예를 들어, 미국 특허들 제7,116,318호 및 제7,535,624호 참조;
(g) 컬러 형성 및 컬러 조정; 예를 들어, 미국 특허들 제7,075,502호 및 제7,839,564호 참조;
(h) 디스플레이들의 어플리케이션들; 예를 들어, 미국 특허들 제7,312,784호; 제8,009,348호 참조;
(i) 미국 특허들 제6,241,921호 및 미국 특허 출원 공개 제2015/0277160호에서 설명된 것과 같은 비-전기영동 디스플레이들; 및 디스플레이들 이외의 캡슐화 및 마이크로셀 기술의 어플리케이션들; 예를 들어, 미국 특허 출원 공개들 제2015/0005720호 및 제2016/0012710호 참조; 그리고
(j) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들; 예를 들어 미국 특허들 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 공개들 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 제2016/0180777호 참조.
전술된 특허들 및 출원들 중 다수는, 캡슐화된 전기영동 매체에서의 별개의 마이크로캡슐들을 둘러싼 벽들이 연속상(continuous phase)에 의해 대체될 수 있고 따라서 전기영동 매체가 전기영동 유체의 복수의 별개의 액적들 및 고분자 재료의 연속상을 포함하는 소위 고분자 분산형 전기영동 디스플레이를 제조할 수 있는 것, 및 별개의 캡슐 멤브레인이 각각의 개별 액적과 연관되지 않더라도 그러한 고분자 분산형 전기영동 디스플레이 내의 전기영동 유체의 별개의 액적들은 캡슐들 또는 마이크로캡슐들로서 간주될 수도 있는 것을 인식한다: 예를 들어, 전술된 제2002/0131147호 참조. 이에 따라, 본 출원의 목적들을 위해, 그러한 고분자 분산형 전기영동 매체들은 캡슐화된 전기영동 매체들의 하위종(sub-species)으로서 간주된다.
관련 타입의 전기영동 디스플레이는 소위 "마이크로셀 전기영동 디스플레이"이다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에 있어서, 대전된 입자들 및 현탁 유체는 마이크로캡슐들 내에 캡슐화되지 않고, 그 대신에 캐리어 매체, 예컨대 고분자 필름 내에 형성된 복수의 캐비티(cavity)들 내에 보유된다. 예를 들어, 양자 모두가 Sipix Imaging, Inc.에 양도된 국제 출원 공개 WO 02/01281호 및 공개된 미국출원 제2002/0075556호 참조.
전술된 E Ink 및 MIT 특허들 및 출원들 중 다수는 또한, 마이크로셀 전기영동 디스플레이들 및 고분자 분산형 전기영동 디스플레이들을 고려한다. 용어 "캡슐화된 전기영동 디스플레이들" 은 모든 그러한 디스플레이 타입들을 지칭할 수 있으며, 이는 또한 벽들의 모폴로지(morphology)에 걸쳐 일반화하기 위해 "마이크로캐비티 전기영동 디스플레이들" 로서 집합적으로 설명될 수도 있다.
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 전기습윤 디스플레이이다. 이러한 전기습윤 디스플레이들이 쌍안정성으로 이루어질 수 있다는 것이, 2004년 10월 6일 출원된 공동계류중인 출원 시리즈 제10/711,802호에 나타나있다.
다른 타입들의 전기 광학 재료들이 또한 사용될 수도 있다. 특히 흥미로운 것은, 쌍안정 강유전성 액정 디스플레이들 (FLC들) 이 당업계에 알려져 있고 잔여 전압 거동을 보였다는 것이다.
전기영동 매체들은 불투명하고 (왜냐하면, 예를 들어 다수의 전기영동 매체들에서, 입자들은 디스플레이를 통해 가시 광의 투과를 실질적으로 차단하기 때문임) 반사 모드에서 작동할 수도 있지만, 일부 전기영동 디스플레이들은 하나의 디스플레이 상태가 실질적으로 불투명하고 하나는 광투과성인 소위 "셔터 모드" 에서 작동하게 될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허들 제6,130,774호와 제6,172,798호, 및 미국 특허들 제5,872,552호; 제6,144,361호; 제6,271,823호; 제6,225,971호; 및 제6,184,856호를 참조한다 전기영동 디스플레이들과 유사하지만 전기장 강도의 변동에 의존하는 유전영동 디스플레이들이 유사한 모드에서 작동할 수 있다; 미국 특허 제4,418,346호 참조. 다른 타입들의 전기 광학 디스플레이들이 또한 셔터 모드에서 작동 가능할 수도 있다.
고 해상도 디스플레이는 인접 픽셀들로부터의 간섭 없이 어드레스가능한 개별 픽셀들을 포함할 수도 있다. 그러한 픽셀들을 획득하기 위한 하나의 방식은, "액티브 매트릭스" 디스플레이를 제조하기 위해, 트랜지스터들 또는 다이오드들과 같은 비선형 엘리먼트들의 어레이를 제공하는 것이며, 적어도 하나의 비선형 엘리먼트는 각각의 픽셀과 연관된다. 하나의 픽셀을 어드레스하는 어드레싱 또는 픽셀 전극은, 연관된 비선형 엘리먼트를 통해 적절한 전압 소스에 연결된다. 비선형 엘리먼트가 트랜지스터일 경우, 픽셀 전극은 트랜지스터의 드레인에 연결될 수도 있고, 이 배열은 다음의 설명에서 가정될 것이지만, 그것은 본질적으로 임의적이고 픽셀 전극은 트랜지스터의 소스에 연결될 수 있다. 고 해상도 어레이들에서, 픽셀들은 로우들 및 컬럼들의 2차원 어레이로 배열될 수도 있어서, 임의의 특정 픽셀은 하나의 지정된 로우와 하나의 지정된 컬럼의 교차에 의해 고유하게 정의된다. 각각의 컬럼에서의 모든 트랜지스터들의 소스들은 단일 컬럼 전극에 연결될 수도 있는 한편, 각각의 로우에서의 모든 트랜지스터들의 게이트들은 단일 로우 전극에 연결될 수도 있고; 다시, 소스들의 로우들로의 배정과 게이트들의 컬럼들로의 배정은 원하는 경우에 반전될 수도 있다.
디스플레이는 로우 단위 방식으로 기입될 수도 있다. 로우 전극들은 로우 구동기에 연결되고, 이 로우 구동기는 선택된 로우 전극에 전압을 인가하여, 예컨대 선택된 로우에서의 모든 트랜지스터들이 전도성임을 보장하는 한편, 예컨대 모든 나머지 로우들에 전압을 인가하여 이들 선택되지 않은 로우들에서의 모든 트랜지스터들이 비-전도성을 유지함을 보장할 수도 있다. 컬럼 전극들은 컬럼 구동기들에 연결되며, 이 컬럼 구동기들은 선택된 로우에서의 픽셀들을 그들의 원하는 광학 상태들로 구동하기 위해 선택된 전압들을 다양한 컬럼 전극들 상에 배치한다. (전술된 전압들은, 비선형 어레이로부터 전기 광학 매체의 반대측 상에 제공될 수도 있고 전체 디스플레이에 걸쳐 연장되는 공통 전면 전극에 상대적이다. 당업계에 공지된 바와 같이, 전압은 상대적이며 2 개 포인트들 사이의 전하차 (charge differential) 의 측정치이다. 하나의 전압 값은 다른 전압 값에 상대적이다. 예를 들어, 제로 전압 ("0V") 은 다른 전압에 대한 전압차가 없음을 지칭한다.) "라인 어드레스 시간" 으로서 알려진 미리 선택된 인터벌 이후, 선택된 로우는 선택해제되고, 다른 로우가 선택되며, 컬럼 구동기들 상의 전압들이 변경되어 디스플레이의 다음 라인이 기입된다.
하지만, 사용 시, 특정 파형들은 전기 광학 디스플레이의 픽셀들에 대해 잔여 전압을 생성할 수도 있고, 상기의 논의로부터 명백한 바와 같이, 이 잔여 전압은 수개의 원치않는 광학 효과들을 생성하며 일반적으로는 바람직하지 않다.
본 명세서에서 제시된 바와 같이, 어드레싱 펄스와 연관된 광학 상태에서의 "시프트(shift)"는 전기 광학 디스플레이로의 특정 어드레싱 펄스의 제 1 인가가 제 1 광학 상태 (예컨대, 제 1 그레이 톤) 을 초래하고, 전기 광학 디스플레이로의 동일한 어드레싱 펄스의 후속 인가가 제 2 광학 상태 (예컨대, 제 2 그레이 톤) 를 초래하는 상황을 지칭한다. 어드레싱 펄스의 인가 동안 전기 광학 디스플레이의 픽셀에 인가된 전압은 잔여 전압과 어드레싱 펄스의 전압의 합을 포함하기 때문에, 잔여 전압들은 광학 상태에서 시프트들을 유발할 수도 있다.
시간에 걸친 디스플레이의 광학 상태에서의 "드리프트(drift)" 는, 디스플레이가 정지되어 있는 동안 (예컨대, 어드레싱 펄스가 디스플레이에 인가되지 않는 기간 동안) 전기 광학 디스플레이의 광학 상태가 변하는 상황을 지칭한다. 픽셀의 광학 상태는 픽셀의 잔여 전압에 의존할 수도 있고 픽셀의 잔여 전압은 시간에 걸쳐 감쇠할 수도 있기 때문에, 잔여 전압들은 광학 상태에서 드리프트들을 유발할 수도 있다.
상기 논의된 바와 같이, "고스팅" 은, 전기 광학 디스플레이가 재기입된 후, 이전 이미지(들)의 흔적들이 여전히 가시적인 상황을 지칭한다. 잔여 전압들은, 이전 이미지의 일부분의 윤곽 (에지) 이 가시적으로 남아있는 고스팅의 일 타입인 "에지 고스팅" 을 유발할 수도 있다.
예시적인 EPD
도 1은 본 명세서에서 제안된 주제에 따른 전기 광학 디스플레이의 픽셀 (100) 의 개략도를 도시한다. 픽셀 (100) 은 이미징 필름 (110) 을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이미징 필름 (110) 은 쌍안정일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이미징 필름 (110) 은, 예를 들어 대전된 안료 입자들을 포함할 수도 있는 캡슐화된 전기영동 이미징 필름을 제한없이 포함할 수도 있다.
이미징 필름 (110) 은 전면 전극 (102) 과 후면 전극 (104) 사이에 배치될 수도 있다. 전면 전극 (102) 은 이미징 필름과 디스플레이의 전면 사이에 형성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전면 전극 (102) 은 투명할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전면 전극 (102) 은 인듐 주석 산화물 (ITO) 을 제한없이 포함하는, 임의의 적합한 투명 재료로 형성될 수도 있다. 후면 전극 (104) 은 전면 전극 (102) 반대편에 형성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 기생 커패시턴스 (미도시) 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 2차원 어레이로 배열되어 매트릭스를 형성할 수도 있어서, 임의의 특정 픽셀은 하나의 지정된 로우와 하나의 지정된 컬럼의 교차에 의해 고유하게 정의된다. 일부 실시예들에서 픽셀들의 매트릭스는, 각각의 픽셀이 적어도 하나의 비선형 회로 엘리먼트 (120) 와 연관되는 "액티브 매트릭스" 일 수도 있다. 비선형 회로 엘리먼트 (120) 는 백플레이트 전극 (104) 과 어드레싱 전극 (108) 사이에 커플링될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 비선형 엘리먼트 (120) 는 MOSFET 을 제한없이 포함하는 트랜지스터 및/또는 다이오드를 포함할 수도 있다. MOSFET 의 드레인 (또는 소스) 은 백플레이트 전극 (104) 에 커플링될 수도 있고, MOSFET 의 소스 (또는 드레인) 는 어드레싱 전극 (108) 에 커플링될 수도 있고, MOSFET 의 게이트는 MOSFET 의 활성화 및 비활성화를 제어하도록 구성된 구동기 전극 (106) 에 커플링될 수도 있다. (단순화를 위해, 백플레이트 전극 (104) 에 커플링된 MOSFET 의 단자는 MOSFET 의 드레인으로서 지칭될 것이고, 어드레싱 전극 (108) 에 커플링된 MOSFET 의 단자는 MOSFET 의 소스로서 지칭될 것이다. 그러나 당업자는, 일부 실시예들에서 MOSFET 의 소스 및 드레인이 상호교환될 수도 있음을 인식할 것이다.)
액티브 매트릭스의 일부 실시예들에서, 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 인가함으로써 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 (예컨대, 대략 0 볼트의 전압) 에 상대적일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 액티브 매트릭스에서의 모든 픽셀들의 전면 플레이트 전극들 (102) 은 공통 전극에 커플링될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 액티브 매트릭스의 픽셀들 (100) 은 로우 단위 방식으로 기입될 수도 있다. 예를 들어, 픽셀들의 로우는 로우 구동기에 의해 선택될 수도 있고, 픽셀들의 로우에 대한 원하는 광학 상태들에 대응하는 전압들은 컬럼 구동기들에 의해 픽셀들에 인가될 수도 있다. "라인 어드레스 시간" 으로서 알려진 미리 선택된 인터벌 이후, 선택된 로우는 선택해제될 수도 있고, 다른 로우가 선택될 수도 있으며, 디스플레이의 다른 라인이 기입되도록 컬럼 구동기들 상의 전압들이 변경될 수도 있다.
도 2는 본 명세서에 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 접착 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 접착 층의 저항 및 커패시턴스를 나타낼 수도 있다. 커패시터 (216) 는 전면 전극 (102) 과 후면 전극 (104) 사이에, 예를 들어 이미징 층과 라미네이션 접착 층 사이 및/또는 라미네이션 접착 층과 백플레인 전극 사이의 계면과 같은 층들 사이의 계면 접촉 영역들에 형성될 수도 있는 커패시턴스를 나타낼 수도 있다. 픽셀의 이미징 필름 (110) 에 걸리는 전압 (Vi) 은 픽셀의 잔여 전압을 포함할 수도 있다.
사용시, 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같은 전기 광학 디스플레이는 디스플레이의 배경을 플래싱없이 후속 이미지로 업데이트하는 것이 바람직하다. 그러나, 배경 컬러에서 배경 컬러(예를 들어, 백색-백색(white-to-white) 또는 흑색-흑색(black-to-black))로의 파형에 대한 이미지 업데이트에서 비어있는 천이를 사용하는 간단한 방법은 에지 아티팩트들(예를 들어, 블루밍들)의 축적을 초래할 수도 있다. 흑백 전기 광학 디스플레이에서, 에지 아티팩트들은 도 4a 및 도 4b에 예시된 파형들을 탑오프(top off) 감소할 수도 있다. 그러나, CFA(color filter array)를 사용하여 생성된 컬러들을 갖는 전기 영동 디스플레이(EPD)와 같은 전기 광학 디스플레이에서, 컬러 품질 및 대비를 유지하는 것은 때때로 도전적인 것일 수도 있다.
도 3은 본 명세서에 개시된 주제에 따른 CFA 기반 컬러 EPD의 단면도를 예시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 컬러 전기영동 디스플레이(일반적으로 300으로 표시됨)는 복수의 픽셀 전극들(304)을 갖는 백플레인(302)을 포함한다. 이 백플레인(302)에는 반전된 전면 라미네이트가 적층될 수도 있으며, 이 반전된 전면 라미네이트는 흑백 극단 광학 상태를 갖는 모노크롬 전기영동 매체 층(306), 접착 층(308), 화소 전극들(304)로 정렬된 적색, 녹색, 청색 영역들을 갖는 컬러 필터 어레이(310), 실질적으로 투명한 전도성 층(312)(통상적으로 인듐 주석 산화물로부터 형성됨) 및 전면 보호 층(314)을 포함할 수도 있다.
사용시, CFA 기반 컬러 EPD에서, 이미지 내의 임의의 컬러 영역은 각각의 CFA 엘리먼트 뒤의 픽셀들의 변조를 초래할 것이다. 예를 들어, 적색 CFA 픽셀들이 턴 온(예를 들어, 백색으로 턴)되고 녹색 및 청색 CFA 픽셀들이 턴 오프(예를 들어, 흑색)될 때 최상의 적색 컬러가 획득된다. 백색 픽셀들로의 임의의 블루밍은 적색의 색도 및 휘도를 감소시킬 수도 있다. 컬러 포화를 희생하지 않고 전술한 에지 아티팩트들(예를 들어, 블루밍)을 식별하고 감소시킬 수도 있는 알고리즘들이 아래에서 더 상세히 설명된다.
EPD 구동 스킴들
일부 어플리케이션들에서, 디스플레이는 "직접 업데이트" 구동 스킴(DUDS)의 사용할 수도 있다. DUDS는 모든 가능한 그레이 레벨들 사이의 천이들을 달성할 수 있는 그레이 스케일 구동 스킴(GSDS) 보다 통상적으로 적은, 2 개 이상의 그레이 레벨들을 가질 수도 있지만, DUDS 의 가장 중요한 특징은 GSDS 에서 종종 사용되는 "간접" 천이들과 대조적으로, 초기 그레이 레벨로부터 최종 그레이 레벨로의 간단한 단방향 구동에 의해 천이들이 핸들링되며, 이 때 적어도 일부 천이들에서 초기 그레이 레벨로부터 하나의 극단 광학 상태로, 그 후 역방향으로 최종 그레이 레벨까지로 픽셀이 구동된다는 것이다; 일부 경우들에서, 초기 그레이 레벨로부터 하나의 극단 광학 상태로, 그 후 반대 극단 광학 상태로, 그런 다음에야 최종 극단 광학 상태로 구동하는 것에 의해 천이가 달성될 수도 있다 - 예를 들어, 전술된 미국 특허 제7,012,600호의 도 11A 및 도 11B에 예시된 구동 스킴 참조. 따라서, 본 전기영동 디스플레이들은 포화 펄스의 길이 (여기서 "포화 펄스의 길이" 는 특정 전압에서, 디스플레이의 픽셀을 하나의 극단 광학 상태로부터 다른 극단 광학 상태로 구동하기에 충분한 기간으로서 정의된다) 의 약 2 내지 3 배의 그레이스케일 모드에서의 업데이트 시간, 또는 대략 700 내지 900 밀리초를 가질 수도 있는 반면, DUDS 는 포화 펄스의 길이와 동일한 최대 업데이트 시간, 또는 약 200 내지 300 밀리초를 갖는다.
그러나, 구동 스킴들의 변형은 사용되는 그레이 레벨들의 수의 차이들로 한정되지 않는다. 예를 들어 구동 스킴들은, 글로벌 업데이트 구동 스킴(보다 정확히는 "글로벌 완전(global complete)" 또는 "GC" 구동 스킴으로 지칭됨)이 적용되는 영역(전체 디스플레이 또는 그의 일부 정의된 부분일 수도 있음) 내의 모든 픽셀에 구동 전압이 인가되는 글로벌 구동 스킴들, 및 0이 아닌 천이(즉, 초기 및 최종 그레이 레벨들이 서로 상이한 천이)를 겪고 있는 픽셀들에만 구동 전압이 인가되지만, (초기 및 최종 그레이 레벨들이 동일한) 0의 천이들 동안에는 구동 전압이 인가되지 않는 부분 업데이트 구동 방식들로 나뉠 수도 있다. 구동 스킴의 중간 형태("글로벌 제한(global limited)" 또는 "GL" 구동 스킴 또는 구동 모드로 지정됨)는, 0의 백색-백색 천이를 겪고 있는 픽셀에 구동 전압이 인가되지 않는다는 점을 제외하고는 GC 구동 스킴과 유사하다. 예를 들어, 전자 책 판독기로서 사용되는 디스플레이에서, 백색 배경 상에 흑색 텍스트를 디스플레이하는 경우, 다수의 백색 픽셀들이 특히 텍스트의 한 페이지에서 다음 페이지로 변경되지 않고 유지되는 텍스트의 라인들 사이 및 여백들에 존재한다; 따라서, 이들 백색 픽셀들을 재기입하지 않는 것은 디스플레이 재기입의 명백한 "플래시니스(flashiness)"를 실질적으로 감소시킨다. 그러나 이러한 유형의 GL 구동 스킴에는 특정 문제들이 남아 있다. 첫째로, 전술한 MEDEOD 어플리케이션들 중 일부에서 상세히 논의된 바와 같이, 쌍안정 전기 광학 매체는 통상적으로 완전히 쌍안정적이지 않고, 하나의 극단 광학 상태에 배치된 픽셀들은 수 분 내지 수 시간의 기간에 걸쳐 중간 그레이 레벨을 향해 점진적으로 드리프트한다. 특히, 백색으로 구동된 픽셀들은 밝은 그레이 컬러르 향해 천천히 드리프트한다. 따라서, GL 구동 스킴에서 백색 픽셀이 다수의 페이지 전환들을 통해 구동되지 않은 채로 유지되는 것이 허용되며, 그 동안 다른 백색 픽셀들(예를 들어, 텍스트 문자들의 부분들을 형성하는 픽셀들)이 구동되면, 새롭게 업데이트된 백색 픽셀들은 구동되지 않은 백색 픽셀들보다 약간 더 가벼워질 것이고, 결국 차이는 훈련되지 않은 사용자에게도 명백해질 것이다.
두번째로, 업데이트되고 있는 픽셀에 인접하여 비구동된 픽셀이 놓일 때, 구동된 픽셀의 구동이 구동된 픽셀의 것보다 약간 더 큰 영역에 걸쳐 광학 상태의 변화를 야기하고 이 영역이 인접한 픽셀들의 영역 내로 개재하는, "블루밍"으로 알려진 현상이 발생한다. 그러한 블루밍은 그 자체가 비구동된 픽셀들이 구동된 픽셀들에 인접하여 놓이는 에지들을 따라 에지 효과들로서 나타난다. 영역적 업데이트들로써 업데이트되고 있는 영역의 경계에서 에지 효과들이 발생하는 것을 제외하고는, 영역적 업데이트들 (여기서 디스플레이의 특정 영역만이 예를 들어 이미지를 보여주기 위해 업데이트된다) 을 사용할 때 유사한 에지 효과들이 발생한다. 시간이 갈수록, 그러한 에지 효과들은 시각적으로 산란하게 하고 클리어링되어야 한다. 종래 이러한 에지 효과들 (및 구동되지 않은 백색 픽셀들에서의 컬러 드리프트의 효과들)은 통상적으로 인터벌들에서 단일 GC 업데이트를 사용함으로써 제거되었다. 유감스럽게도, 그러한 가끔씩의 GC 업데이트의 사용은 "플래시한" 업데이트의 문제를 재도입할 수도 있고, 실제로 플래시한 업데이트가 오직 긴 인터벌들에서 발생한다는 사실에 의해 업데이트의 플래시니스가 높아질 수도 있다.
에지 아티팩트 감소
실제로, 픽셀들에서의 광학 에지 아티팩트들은 몇몇 구동 방법들 또는 알고리즘들을 사용하여 감소될 수도 있다. 예를 들어, 비어있지 않은 천이들을 겪는 카디널 이웃 픽셀들과 함께 백색-백색 천이를 겪는 픽셀을 먼저 식별할 수도 있고, 이러한 기본 픽셀들 중 얼마나 많은 픽셀들이 이러한 천이를 겪고 있는지에 따라, 도 4a에 예시된 것과 같은 풀 클리어링 파형이 백색-백색 천이를 겪는 픽셀에 적용될 수도 있다. 풀 클리어링 파형이 적용되기 전에 인접한 기본 픽셀들의 정확한 수를 결정하는 경우, 특정 어플리케이션들에 따라 최적의 디스플레이 품질을 달성하도록 설계될 수도 있다. 도 4a에 예시된 바와 같이, 풀 클리어링 또는 "F" 파형은 디스플레이 픽셀을 흑색 및/또는 백색으로 구동하도록 설계된 2 개의 긴 풀 펄스들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 18 개의 프레임들의 지속기간 및 15 볼트의 크기를 갖는 제1 부분(402)이 디스플레이 픽셀을 흑색으로 구동하도록 구성되며, 이에 뒤이어 18 개의 프레임들의 지속기간 및 음(-)의 15 볼트의 크기를 갖는 제2 부분(404)이 디스플레이 픽셀을 백색으로 구동하도록 구성된다.
아래는, 픽셀 에지 아티팩트들을 감소시키기 위해 채택될 수도 있는 일부 구동 방법들 및/또는 알고리즘들이다.
방법 1
For 임의의 순서의 모든 픽셀들에 대해:
If 만약 픽셀 그레이톤 천이가 W→W가 아닌 경우, Then 그렇다면 표준 GL 천이를 적용한다;
Else 그렇지 않고,
If 만약 적어도 SFT 카디널 이웃들이 백색으로부터 백색으로 그레이톤 천이를 하지 않거나 OR 또는 isColorImagePixel인 경우, Then 그렇다면 F W→W 천이를 적용한다;
Else 그렇지 않고,
If 만약 4 개의 카디널 이웃들 모두가 다음 백색의 그레이톤을 갖고, AND 그리고 (적어도 하나의 카디널 이웃이 백색이 아닌 현재 그레이톤을 갖거나, 또는 적어도 하나의 카디널 이웃이 (그레이톤 천이 W→W AND 그리고 isColorImagePixel)인) 경우, Then 그렇다면 T W→W 천이를 적용한다.
Else Then 그렇지 않다면, 비어 있는 (GL) W→W 천이를 사용한다.
End 종료
이러한 구동 방법에서 플래그 또는 지정자(예를 들어, isColorImagePixel)는, 소스 이미지 내의 (또는 대안적으로 컬러 매핑된 이미지 내의) 컬러 픽셀들(즉, 컬러 디스플레이 픽셀들)인 디스플레이 픽셀들을 식별하기 위해 사용된다. 일부 실시예들에서, 컬러 픽셀은 소스 이미지에서 백색이 아닌 픽셀일 수 있다. 실제로, EPD가 백색 입력 이미지로부터 단색 적색 영역 입력 이미지로 전환되고 있을 때, 적색 CFA 아래의 모든 픽셀은 백색-백색 천이를 요구할 가능성이 있다. 이와 같이, 이들 픽셀들은 도 4a에 예시된 바와 같이, 풀 클리어링 또는 F W → W 천이 파형이 적용될 것이다. 다른 실시예에서, 얼마나 많은 기본 또는 이웃 픽셀들이 백색-백색 천이를 겪고 있지 않은지에 따라, 다른 표시자(예컨대, SFT)가 풀 클리어링 또는 F W→W 천이 파형을 적용할지 하지 않을지 여부를 결정하기 위해 사용될 수도 있다. SFT에 대한 정확한 임계치(예컨대, SFT = 3 또는 2 등)는 변할 수 있고, 특정 디스플레이 조건들에 따라 결정될 수도 있다. 백색-백색 천이를 겪지 않는 모든 다른 픽셀들은 글로벌 제한 또는 GL 구동 스킴 또는 모드 백색 천이(즉, 비어 있는) 파형에 적용될 수도 있다. 또한, T W→W 천이(즉, 트위들 T) 파형들은, 컬러 픽셀이 되도록 플래깅되거나 지정된 픽셀들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 만약 픽셀의 4 개의 카디널 이웃들 모두가 백색의 다음 그레이톤을 갖고, 적어도 하나의 카디널 이웃이 백색이 아닌 현재 그레이톤을 갖거나, 또는 적어도 하나의 카디널 이웃이 백색-백색 그레이톤 천이를 갖고 CFA 하의 컬러 픽셀이라면, T 백색-백색 천이를 적용한다. 이러한 구동 방법은 현재 이미의 현재 파형 상태에 대해 알고 있을 필요가 없지만, 대신 현재 입력 이미지의 그레이톤 상태들만을 필요로 한다는 것이 이해되어야 한다.
도 4b는 예시적인 T W → W 천이 파형(406)을 예시한다. 이 T W → W 천이 파형(406)은, 파형(406) 내부의 가변 위치를 갖는 가변 개수의 트위들 펄스들(410), 및 트위들 펄스들(410)에 대하여 파형(406) 내부의 가변 위치를 갖는 가변 개수의 탑오프 펄스들(408)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단일 탑오프 펄스(408)는 음의 15 볼트의 진폭을 갖는 구동 백색의 하나의 프레임에 대응하고, 여기서 트위들 펄스(410)는 음의 15 볼트에서 백색에 대한 하나의 프레임 구동과 함께 15 볼트에서 흑색에 대한 하나의 프레임 구동을 포함할 수 있다. 트위들 펄스들(410)은 다수의 반복을 위해 도 4b에 예시된 바와 같이 그 자체를 반복할 수 있고, 탑오프 펄스(408)는 트위들 펄스(410) 이전, 트위들 펄스(410) 이후, 및/또는 트위들 펄스(410) 사이에 위치될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 실제로, 전기 광학 디스플레이의 모든 픽셀들에 대해, 단계(502)에 표시된 바와 같이 디스플레이의 디스플레이 픽셀에 대한 그레이톤 천이가 W→W(즉, 백색-백색)이 아니라면, 단계(504)에 표시된 바와 같이 표준 GL 구동 스킴 또는 구동 모드로부터의 파형을 적용하고; 그렇지 않으면, 단계(506)에서 이 디스플레이 픽셀의 적어도 SFT 수의 카디널 이웃들이 백색에서 백색으로 그레이톤 천이를 하지 않거나, 또는 isColorImagePixel 지정자로 플래깅되면(즉, 이 특정 디스플레이 픽셀이 소스 이미지 내의 (또는 대안적으로 컬러 맵핑된 이미지 내의) 컬러 픽셀이면), F W->W 천이 파형(예컨대, 도 4a)을 적용하고, 단계(508) 참조; 그렇지 않으면, 단계(510)에서, 디스플레이 픽셀의 4 개의 카디널 이웃들 모두가 백색의 다음 그레이톤을 갖고, 적어도 하나의 카디널 이웃이 백색이 아닌 현재 그레이톤을 갖거나 또는 적어도 하나의 카디널 이웃이 그레이톤 천이 백색-백색이고 그리고 isColorImagePixel 픽셀로서 플래깅되면(즉, 컬러 픽셀이면), T W->W 천이 파형(예컨대, 도 4b)를 적용하고, 단계(512) 참조; 그렇지 않으면, 단계(514)에서 비어있는 GL W->W 천이 파형을 적용한다.
일부 실시예들에서, 이전 이미지 상태, 또는 이전 픽셀 천이로부터의 픽셀 상태는 다음의 구동 방법 또는 알고리즘에서 뿐만 아니라 도 6에서 예시된 바와 같이, 어느 천이 파형이 적용될 것인지를 결정하기 위해 알고리즘에 추가될 수 있다. 이 알고리즘은 이전 이미지 업데이트에서 비어 있지 않은 천이를 경험한 픽셀들을 걸러내는 데 사용될 수도 있고, 대신에 트위들 파형을 적용하지 않는다.
방법 2
For 임의의 순서의 모든 픽셀들에 대해:
If 만약 픽셀 그레이톤 천이가 W→W가 아닌 경우, Then 그렇다면 표준 GL 천이를 적용한다.
Else 그렇지 않고
If 만약 적어도 SFT 카디널 이웃들이 백색에서 백색으로 그레이톤 천이를 하지 않거나 OR 또는 isColorImagePixel인 경우, Then 그렇다면 F W→W 천이를 적용한다.
Else 그렇지 않고
If 만약 4 개의 카디널 이웃들 모두가 백색의 다음 그레이톤을 갖고, AND 그리고 (적어도 하나의 카디널 이웃이 백색이 아닌 현재 그레이톤을 갖고 AND 그리고 이전 픽셀 전이가 비어있었거나) OR 또는 적어도 하나의 카디널 이웃이 (그레이톤 천이 W → W AND 그리고 isColorImagePixel)인) 경우, Then 그렇다면 T W->W 천이를 적용한다.
Else Then 그렇지 않다면, 비어 있는 (GL) W→W 천이를 사용한다.
Ends 종료
이 두 번째 방법은 앞서 설명한 방법 1과 유사하나, 현재 디스플레이되는 이미지로부터의 이미지 그레이톤 상태들을 고려한 것이다. 현재 디스플레이된 이미지에서 비어 있지 않은 천이를 경험한 픽셀들에 대해서는, 후속 이미지를 위해 트위들 파형이 적용되지 않을 것이다. 이 방법은 EPD에 대한 더 적은 전력 소비를 초래할 수도 있다.
이제 도 6을 참조하면, 실제로, 전기 광학 디스플레이의 모든 픽셀들에 대해, 단계(602)에 표시된 바와 같이 디스플레이의 디스플레이 픽셀에 대한 그레이톤 천이가 W→W(즉, 백색-백색)이 아니라면, 단계(604)에 표시된 바와 같이 표준 GL 구동 스킴 또는 구동 모드로부터의 파형을 적용하고; 그렇지 않으면, 단계(606)에서, 이 디스플레이 픽셀의 적어도 SFT 수들의 카디널 이웃들이 백색에서 백색으로 그레이톤 천이를 하지 않거나, 또는 isColorImagePixel 지정자로 플래깅되면(즉, 이 특정 디스플레이 픽셀이 소스 이미지 내의 (또는 대안적으로 컬러 매핑된 이미지 내의) 컬러 픽셀이면), F W→W 천이 파형(예컨대, 도 4a)을 적용하고, 단계(608) 참조; 그렇지 않으면, 단계(610)에서, 디스플레이 픽셀의 4 개의 카디널 이웃들 모두가 백색의 다음 그레이톤을 갖고, 그리고 적어도 하나의 카디널 이웃이 백색이 아닌 현재 그레이톤을 갖고, 그의 이전 픽셀 천이가 비어 있었거나, 또는 적어도 하나의 카디널 이웃이 백색-백색의 그레이톤 천이를 갖고 isColorImagePixel로서 플래깅되면, T W->W 천이 파형(예컨대, 도 4b)을 적용하고, 단계(612) 참조; 그렇지 않으면, 단계(614)에서 비어있는 GL W -> W 천이 파형을 적용한다.
일부 실시예들에서, 디스플레이 픽셀들을 컬러 픽셀들로서 식별하는 것 및 그들을 지정자 isColorImagePixel로 플래깅하는 것은 이미지가 디스플레이에 렌더링되기 전에 발생하는 것이 바람직하다. 이제 도 7을 참조하면, 컬러 픽셀들을 식별하고 그들을 지정자 "isColorImagePixel" (704) 로 플래깅하는 것은 양자화 단계 (708) 전에, 쌍안정 전기 광학 디스플레이의 작동을 제어할 수 있는 디스플레이 제어기에서 발생할 수 있다. 작동 시, 이미지 또는 소스 이미지(700)는 제어기와 연관된 컬러 매핑 알고리즘(702)에 의해 먼저 프로세싱될 수도 있다. 컬러 매핑 알고리즘(702)은 소스 이미지(700)를 특정 디스플레이에 이용가능한 컬러들에 맞도록 컬러 매핑된 이미지(720)로 프로세싱하여, 이 특정 디스플레이 상에서 최적의 컬러 시각적 효과를 달성하도록 구성될 수 있다. 이어서, 컬러 매핑된 이미지(720) 내의 컬러 픽셀들은 isColorImagePixel(704)로서 식별 및 플래깅되어 알고리즘(710)에 피드될 수 있다. 이 식별 및 플래깅은 CFA 매핑(706) 단계 및 이미지 디더링 및 양자화(708) 단계 전에 발생한다는 것이 이해되어야 한다. 이어서 알고리즘(710)을 사용하여, 파형들은 픽셀들을 디스플레이하도록 할당되어 이미지를 디스플레이할 수 있다. 그 후, 파형 단계(712)에서, 이미지(720)를 디스플레이하기 위한 파형들이 EPD(716)로 전송될 수 있다. 일부 실시예에서, 이들 파형들(712)은 다음 이미지 상태에 대한 파형을 생성하기 위해 입력(즉, 현재 상태 이미지(714)에 대한 파형)으로서 사용되도록 알고리즘(710)으로 다시 재순환될 수 있다.
다수의 변경들 및 수정들이 본 발명의 범위로부터 일탈함 없이 상기 설명된 본 발명의 특정 실시예들에 이루어질 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 전술한 설명의 전부는 한정적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 해석되어야 한다.

Claims (17)

  1. 복수의 디스플레이 픽셀들을 갖는 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법으로서,
    제1 픽셀 상의 백색-백색(white-to-white) 그레이톤 천이를 검출하는 단계; 및
    상기 제1 픽셀의 임계 수의 카디널 이웃들이 백색에서 백색으로 그레이톤 천이를 하지 않거나, 또는 상기 제1 픽셀이 컬러 픽셀이면, 제1 파형을 적용하도록 결정하는 단계를 포함하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 픽셀의 4 개의 카디널 이웃들 모두가 백색의 다음 그레이톤을 갖고 상기 제1 픽셀의 적어도 하나의 카디널 이웃이 백색이 아닌 현재 그레이톤을 가지면, 제2 파형을 적용하도록 결정하는 단계를 더 포함하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 픽셀의 4 개의 카디널 이웃들 모두가 백색의 다음 그레이톤을 갖고 상기 제1 픽셀의 적어도 하나의 카디널 이웃이 백색-백색의 그레이톤 천이를 가지며 컬러 픽셀이면, 제2 파형을 적용하도록 결정하는 단계를 더 포함하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 픽셀의 4 개의 카디널 이웃들 모두가 백색의 다음 그레이톤을 갖고 상기 제1 픽셀의 적어도 하나의 카디널 이웃이 백색이 아닌 현재 그레이톤 및 비어있는 이전 픽셀 천이를 가지면, 제2 파형을 적용하도록 결정하는 단계를 더 포함하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 픽셀의 4 개의 카디널 이웃들 모두가 백색의 다음 그레이톤을 갖고 상기 제1 픽셀의 적어도 하나의 카디널 이웃이 백색-백색의 그레이톤 천이를 가지며 컬러 픽셀이면, 제2 파형을 적용하도록 결정하는 단계를 더 포함하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 파형은 상기 제1 픽셀을 광학 흑색 상태로 구동하도록 구성된 제1 컴포넌트를 포함하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 파형은 상기 제1 픽셀을 광학 백색 상태로 구동하도록 구성된 제2 컴포넌트를 갖는, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 파형은 탑오프 펄스를 포함하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 파형은 트위들 펄스를 포함하는, 전기 광학 디스플레이를 구동하기 위한 방법.
  10. 제 1 항의 방법을 수행하도록 구성된 전기 광학 디스플레이로서,
    회전 이색성 부재, 전기변색 또는 전기습윤 재료를 포함하는, 전기 광학 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    유체 내에 배치되고 전기장의 영향 하에서 상기 유체를 통해 이동할 수 있는 복수의 전기적으로 대전된 입자들을 포함하는 전기영동 재료를 포함하는, 전기 광학 디스플레이.
  12. 제 10 항에 있어서,
    전기적으로 대전된 입자들 및 유체는 복수의 캡슐들 또는 마이크로셀들 내에 한정되는, 전기 광학 디스플레이.
  13. 제 10 항에 있어서,
    전기적으로 대전된 입자들 및 유체는 고분자 재료를 포함하는 연속상에 의해 둘러싸인 복수의 이산 액적들로서 존재하는, 전기 광학 디스플레이.
  14. 전기 광학 디스플레이들을 구동하기 위한 방법으로서,
    소스 이미지를 전기 광학 디스플레이를 위한 컬러 매핑된 이미지로 컬러 매핑하는 단계;
    상기 컬러 매핑된 이미지로부터 컬러 픽셀들을 식별하고 상기 컬러 픽셀들을 지정자로 플래깅하는 단계; 및
    파형 생성 알고리즘에 대한 입력으로서 컬러 픽셀 식별 데이터를 사용하는 단계를 포함하는, 전기 광학 디스플레이들을 구동하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 컬러 매핑된 이미지에 컬러 필터 어레이 매핑을 수행하는 단계를 더 포함하는, 전기 광학 디스플레이들을 구동하기 위한 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 파형 생성 알고리즘으로부터 다음 상태 이미지에 대한 파형들을 생성하는 단계를 더 포함하는, 전기 광학 디스플레이들을 구동하기 위한 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    생성된 파형들을 다음 상태 이미지에 대한 현재 상태 이미지로서 사용하는 단계를 더 포함하는, 전기 광학 디스플레이들을 구동하기 위한 방법.
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