KR20240022641A - 잔류 전압들을 방전시키기 위한 오믹 전도성 저장 커패시터들을 갖는 전기-광학 디스플레이들 - Google Patents

잔류 전압들을 방전시키기 위한 오믹 전도성 저장 커패시터들을 갖는 전기-광학 디스플레이들 Download PDF

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피에르-이브 에멜리
텍 핑 심
케네스 알 크라운스
칼 레이먼드 에이먼드슨
치-샹 호
애런 천
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이 잉크 코포레이션
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Abstract

복수의 디스플레이 픽셀들을 갖는 전기 영동 디스플레이로서, 복수의 디스플레이 픽셀들 각각은 디스플레이 픽셀을 구동하기 위한 픽셀 전극, 픽셀 전극에 커플링되어 픽셀 전극에 파형들을 송신하기 위한 단일 박막 트랜지스터 (TFT), 단일 박막 트랜지스터에 커플링된 프론트 플레인 라미네이트 (FPL), 및 픽셀 전극에 커플링되고 FPL 과 병렬로 배치된 저장 커패시터를 포함할 수도 있고, 여기서 저장 커패시터는 저장 커패시터를 통해 FPL 로부터의 잔류 전압들의 방전을 허용하도록 충분히 오믹 전도성이도록 구성된다.

Description

잔류 전압들을 방전시키기 위한 오믹 전도성 저장 커패시터들을 갖는 전기-광학 디스플레이들
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 7월 29일에 출원되고 2021년 11월 18일에 미국 특허공보 제2021/0358424호로 공개된 미국 특허 출원 제17/388,417호에 우선권을 주장한다.
미국 특허 출원 제17/388,417호는 2017년 5월 30일에 출원된 미국 특허 가출원 제62/512,212호에 우선권을 주장한, 2000년 9월 25일에 출원된 미국 특허 출원 제17/032,189호 (현재 미국 특허 제11,107,425호), 2020년 1월 17일에 출원된 미국 특허 출원 제16/745,473호 (현재 미국 특허 제10,825,405호), 2018년 5월 30일에 출원된 미국 특허 출원 제15/992,363호 (현재 미국 특허 제10,573,257호) 에 관련된다. 이 출원은 또한 2016년 2월 4일에 출원된 미국 특허 출원 제15/015,822호 (현재 미국 특허 제10,163,406호); 2016년 2월 3일에 출원된 미국 특허 출원 제15/014,236호 (현재 미국 특허 제10,475,396호); 및 2016년 9월 15일에 출원된 미국 특허 출원 제15/266,554호 (현재 미국 특허 제10,803,813호) 에 관련된다.
위에 열거된 특허들 및 특허 출원들 모두는 그 전체가 참조로 통합된다.
본원에 개시된 주제는 전기 광학 디스플레이들을 구동하기 위한 수단 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 주제는 전기 광학 디스플레이들을 위한 백플레인 설계 및 그러한 디스플레이들을 구동 및/또는 방전시키는 방법들에 관한 것이다.
전기 영동 디스플레이들 또는 EPD들은 일반적으로 소위 DC 밸런스 파형들에 의해 구동된다. DC 밸런스 파형들은 심각한 하드웨어 열화를 감소시키고 다른 안정성 문제들을 제거하는 것에 의해 EPD들의 장기간 사용을 향상시키는 것으로 입증되었다. 그러나 DC 밸런스 파형 제약조건들은 EPD 디스플레이를 구동하는데 사용할 수 있는 가능한 파형들의 세트를 제한하여, 파형 모드를 통해 유리한 피처들을 구현하는 것이 어렵거나 종종 불가능하다. 예를 들어, "플래시-리스" 화이트-온-블랙 디스플레이 모드를 구현할 때 블랙으로 전이된 그레이-톤들이 비-플래싱 블랙 배경 옆에 있을 때 과도한 화이트 에지 누적이 가시적으로 될 수도 있다. 이러한 에지들을 제거하기 위해 DC 불균형 구동 방식이 잘 작동할 수도 있었지만, 이러한 구동 방식은 DC 균형 제약조건을 위반하는 것을 필요로 한다. 그러나, DC 불균형 구동 방식 또는 파형들은 디스플레이 디바이스의 수명을 단축시키는 시간에 따른 하드웨어 열화를 야기할 수 있다.
따라서, 하드웨어 불균형을 겪지 않고 DC 불균형 파형 또는 구동 방식으로 동작가능한 전기 광학 디스플레이를 설계할 필요가 있다.
본 명세서에 제시된 주제의 일 실시형태에 따르면, 복수의 디스플레이 픽셀들을 갖는 전기 영동 디스플레이로서, 상기 복수의 디스플레이 픽셀들 각각은, 상기 디스플레이 픽셀을 구동하기 위한 픽셀 전극, 상기 픽셀 전극에 커플링되어 상기 픽셀 전극에 파형들을 송신하기 위한 단일 박막 트랜지스터 (TFT), 상기 단일 박막 트랜지스터에 커플링된 프론트 플레인 라미네이트 (FPL), 및 상기 픽셀 전극에 커플링되고 상기 FPL 과 병렬로 배치된 저장 커패시터를 포함할 수도 있고, 상기 저장 커패시터는 상기 저장 커패시터를 통해 상기 FPL 로부터의 잔류 전압들의 방전을 허용하도록 충분히 오믹 전도성이도록 구성된다.
일부 실시형태들에서, 저장 커패시터의 저항은 FPL 저항과 대략적으로 동일하다.
일부 다른 실시형태들에서, 저장 커패시터의 저항 값은 FPL 저항의 1/3 배와 3 배 사이이다.
또 다른 실시형태에서, 전기 영동 디스플레이는 저장 커패시터와 병렬로 방전 커패시터를 더 포함할 수도 있다.
도 1 은 본원에 제시된 주제에 따른 디스플레이 픽셀의 등가 회로의 일 실시형태이다.
도 2a 및 도 2b 는 TFT 성능에서의 쉬프트들로 인한 디스플레이의 그레이톤 및 고스팅 쉬프트들을 예시하는 그래프들이다.
도 3 은 광학 쉬프트들을 도입하지 않고 후구동 방전의 사용을 가능하게 하는 본원에 제시된 주제에 따른 예시적 픽셀 설계이다.
도 4 는 광학 쉬프트들을 도입하지 않고 후구동 방전의 사용을 가능하게 하는 본원에 제시된 주제에 따른 다른 픽셀 설계이다.
도 5 는 방전이 뒤따르는 액티브 업데이트에 대한 전압 시퀀스들이다.
도 6 는 광학 쉬프트들을 도입하지 않고 후구동 방전의 사용을 가능하게 하는 본원에 제시된 주제에 따른 다른 픽셀 설계이다.
도 7 은 광학 쉬프트들을 도입하지 않고 후구동 방전의 사용을 가능하게 하는 본원에 제시된 주제에 따른 또 다른 픽셀 설계이다.
도 8 은 방전이 뒤따르는 액티브 업데이트에 대한 전압 시퀀스들이다.
도 9 는 본 명세서에 제시된 주제에 따른 다른 픽셀 설계이다.
도 10a 는 FPL 전압들을 측정하기 위한 하나의 실험 설정을 도시한다.
도 10b 내지 도 10c 는 도 10a 에 도시된 설정을 사용하여 측정된 FPL 전압을 도시한다.
도 10d 는 구동 단계 동안 시뮬레이션된 액티브 매트릭스 구동의 일 예를 예시한다.
도 11a 내지 도 11e 는 측정된 FPL 전압들 및 도 10a 에 예시된 설정을 사용하여 상이한 Rd 값들을 사용하는 디스플레이 밝기를 예시한다.
도 12 는 본 명세서에서 제시된 주제에 따른 디스플레이 픽셀에 대한 일 구성의 단면도를 예시한다.
도 13 은 본 명세서에 제시된 주제에 따른 또 다른 픽셀 설계를 예시한다.
도 14 는 본 명세서에서 제시된 주제에 따른 디스플레이 픽셀에 대한 일 구성의 단면도를 예시한다.
본원에 개시된 주제는 전기 광학 디스플레이들 내구성들을 향상시키는 것에 관한 것이다. 구체적으로, 이는 컴포넌트들 응력들에 의해 야기되는 그레이톤 쉬프트들 및 고스팅 쉬프트들을 완화시키는 것과 같이 광학적 성능 쉬프트들을 향상시키는 것에 관한 것이다.
재료 또는 디스플레이에 적용되는 용어 "전기 광학" 은 적어도 하나의 광학 특성에 있어서 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 재료를 지칭하도록 이미징 기술에서의 종래의 의미로 본원에서 사용되고, 그 재료는 재료로의 전기장의 인가에 의해 재료의 제 1 디스플레이 상태로부터 재료의 제 2 디스플레이 상태로 변경된다. 광학 특성은 통상적으로 육안으로 인지가능한 컬러이지만, 광 투과, 반사, 발광과 같은 다른 광학 특성 또는 기계 판독을 위한 디스플레이의 경우에는 가시 범위 외부의 전자기 파장들의 반사율 변화 의미에서의 의사-컬러 (pseudo-color) 일 수도 있다.
용어 "쌍안정" 및 "쌍안정성" 은 적어도 하나의 광학적 특성이 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 디스플레이들을 지칭하기 위해 해당 분야에서의 통상의 의미로 본원에서 사용되고, 따라서, 임의의 소정의 엘리먼트가 구동된 후에, 유한한 지속기간의 어드레싱 펄스에 의해, 어드레싱 펄스가 완료한 후에 그 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태를 가정하기 위해, 그 상태가 적어도 수회, 예컨대 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변경하는데 사용된 어드레스의 최소 지속시간인, 적어도 4 회 동안 지속될 것이다. 그레이 스케일이 가능한 일부 입자-기반 전기 영동 디스플레이는 그들 극단적 블랙 및 화이트 상태들뿐만 아니라 이들의 중간 그레이 상태들에서도 안정하며, 같은 것이 기타 유형의 전기-광학 디스플레이에도 그러하다는 것이 미국 특허 번호 제7,170,670호에 나타나 있다. 이러한 타입의 디스플레이는 쌍안정성이라기 보다는 "멀티-안정성" 으로 적절히 지칭되지만, 편의상, 용어 "쌍안정성" 은 쌍안정성 및 멀티-안정성 디스플레이들 양자 모두를 커버하기 위해 본 명세서에서 사용될 수도 있다.
용어 "그레이 상태" 는 픽셀의 2 개의 극한 광학 상태들 중간의 상태를 지칭하기 위해 본원에서 이미징 분야에서 그 종래 의미로 사용되고, 이들 2 개의 극한 상태들 간의 블랙-화이트 트랜지션을 반드시 시사하지는 않는다. 예를 들어, 하기에서 언급되는 수개의 E Ink 특허들 및 공개된 출원들은, 극단적인 상태들이 화이트 및 딥 블루이어서 중간의 "그레이 상태" 는 실제로 페일 블루일 것인 전기 영동 디스플레이들을 기술한다. 실제로, 이미 언급한 바와 같이, 광학 상태의 변화는 컬러 변화가 전혀 아닐 수도 있다. 용어들 "블랙" 및 "화이트" 는 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 그들 2 개의 극단 광학 상태들로 픽셀들을 구동하는 구동 스킴 또는 디스플레이를 나타내기 위해 이하에 사용될 수도 있다.
용어 "픽셀" 은 디스플레이 자체가 보여줄 수 있는 모든 컬러들을 생성 가능한 디스플레이의 최소 단위를 의미하도록 디스플레이 기술에서의 그 종래의 의미로 본 명세서에서 사용된다. 풀 컬러 디스플레이에서, 통상적으로 각각의 픽셀은 복수의 서브-픽셀들로 구성되고, 그 서브-픽셀들 각각은 디스플레이 자체가 보여줄 수 있는 모든 컬러들보다 적은 컬러를 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 대부분의 종래의 풀 컬러 디스플레이들에서, 각각의 픽셀은 레드 서브-픽셀, 그린 서브-픽셀, 블루 서브-픽셀, 및 옵션으로 화이트 서브-픽셀로 구성되고, 서브-픽셀들 각각은 블랙으로부터 그 특정된 컬러의 가장 밝은 버전까지의 다양한 컬러들을 디스플레이 가능하다.
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 액체 충진형 액포들 내에서 현탁되며, 액포들은 액체로 충진되어 바디들이 자유롭게 회전한다. 디스플레이의 외관은 전계 인가에 의해 변화되며, 이로써 바디들을 다양한 위치로 회전시키고 바디 섹션들 중 어떤 섹션이 가시 표면을 통해 보여지는지를 변경시킨다. 이러한 타입의 전기 광학 매질은 통상적으로 쌍안정적이다.
다른 타입의 전기 광학 디스플레이는 전기변색(electrochromic) 매질, 예를 들어 반도전성 금속 산화물로부터 적어도 부분적으로 형성되는 전극, 및 전극에 부착된 가역적 컬러 변화가 가능한 복수의 염료 분자들을 포함하는 나노크로믹 필름의 형태의 전기변색 매질을 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 제6,950,220호에 기재된다. 이러한 타입의 매질은 또한 통상적으로 쌍안정성이다.
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 하전 입자들이 전기장의 영향 하에서 유체를 통해 이동하는 입자 기반 전기 영동 디스플레이이다. 전기 영동 디스플레이들은, 액정 디스플레이들과 비교할 때, 우수한 휘도 및 콘트라스트, 광시야각들, 상태 쌍안정성, 및 낮은 전력 소비의 속성들을 가질 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 전기 영동 매질은 유체의 존재를 필요로 한다. 대부분의 종래 기술의 전기 영동 매질에서, 이 유체는 액체이지만, 가스상 유체를 사용하여 전기 영동 매질이 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 특허 번호들 제7,321,459호 및 제7,236,291호를 참조한다. 이러한 가스 기반의 전기 영동 매질은, 매질이 이러한 침전을 허용하는 배향으로, 예를 들어 매질이 수직면에 배치되는 사인으로 사용되는 경우, 액체 기반의 전기 영동 매질로서 침전하는 입자로 인해 동일한 타입의 문제가 발생하기 쉬운 것으로 보인다. 실제로, 입자 침강은 액체 기반 전기 영동 매질들에서보다 가스 기반 전기 영동 매질들에서 더 심각한 문제인 것으로 보이는데, 왜냐하면 액체 현탁 유체 (suspending fluid) 들과 비교하여 가스상 현탁 유체들의 더 낮은 점도가 전기 영동 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 전기 영동 및 다른 전기 광학 매질들에서 사용되는 다양한 기술들을 설명한다. 그러한 캡슐화된 매질들은 다수의 작은 캡슐들을 포함하며, 그 각각은 그 자체가 유체 매질에 전기 영동적으로 이동 가능한 입자들을 함유하는 내부 상, 및 그 내부 상을 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로, 캡슐들은 자체가, 2개의 전극들 사이에 포지셔닝된 코히어런트 층을 형성하기 위해 폴리머 바인더 내에 유지된다. 이들 특허들 및 출원들에서 설명된 기술들은 다음을 포함한다:
(a) 전기 영동 입자들, 유체들 및 유체 첨가제들; 예를 들어, 미국 특허 번호들 제7,002,728호 및 제7,679,814 호를 참조한다;
(b) 캡슐, 바인더 및 캡슐화 프로세스; 예를 들어, 미국 특허 번호 제6,922,276호 및 제7,411,719호를 참조한다;
(c) 전기 광학 재료들을 함유하는 필름들 및 서브 어셈블리들; 예를 들어 미국 특허 번호들 제 6,982,178호 및 제7,839,564호를 참조한다;
(f) 백플레인들, 접착제층 및 다른 보조 층들, 및 디스플레이들에 사용된 방법들; 예를 들어 미국 특허들 제D485,294호; 제6,124,851호; 제6,130,773호; 제6,177,921호; 제6,232,950호; 제6,252,564호; 제6,312,304호; 제6,312,971호; 제6,376,828호; 제6,392,786호; 제6,413,790호; 제6,422,687호; 제6,445,374호; 제6,480,182호; 제6,498,114호; 제6,506,438호; 제6,518,949호; 제6,521,489호; 제6,535,197호; 제6,545,291호; 제6,639,578호; 제6,657,772호; 제6,664,944호; 제6,680,725호; 제6,683,333호; 제6,724,519호; 제6,750,473호; 제6,816,147호; 제6,819,471호; 제6,825,068호; 제6,831,769호; 제6,842,167호; 제6,842,279호; 제6,842,657호; 제6,865,010호; 제6,873,452호; 제6,909,532호; 제6,967,640호; 제6,980,196호; 제7,012,735호; 제7,030,412호; 제7,075,703호; 제7,106,296호; 제7,110,163호; 제7,116,318호; 제7,148,128호; 제7,167,155호; 제7,173,752호; 제7,176,880호; 제7,190,008호; 제7,206,119호; 제7,223,672호; 제7,230,751호; 제7,256,766호; 제7,259,744호; 제7,280,094호; 제7,301,693호; 제7,304,780호; 제7,327,511호; 제7,347,957호; 제7,349,148호; 제7,352,353호; 제7,365,394호; 제7,365,733호; 제7,382,363호; 제7,388,572호; 제7,401,758호; 제7,442,587호; 제7,492,497호; 제7,535,624호; 제7,551,346호; 제7,554,712호; 제7,583,427호; 제7,598,173호; 제7,605,799호; 제7,636,191호; 제7,649,674호; 제7,667,886호; 제7,672,040호; 제7,688,497호; 제7,733,335호; 제7,785,988호; 제7,830,592호; 제7,843,626호; 제7,859,637호; 제7,880,958호; 제7,893,435호; 제7,898,717호; 제7,905,977호; 제7,957,053호; 제7,986,450호; 제8,009,344호; 제8,027,081호; 제8,049,947호; 제8,072,675호; 제8,077,141호; 제8,089,453호; 제8,120,836호; 제8,159,636호; 제8,208,193호; 제8,237,892호; 제8,238,021호; 제8,362,488호; 제8,373,211호; 제8,389,381호; 제8,395,836호; 제8,437,069호; 제8,441,414호; 제8,456,589호; 제8,498,042호; 제8,514,168호; 제8,547,628호; 제8,576,162호; 제8,610,988호; 제8,714,780호; 제8,728,266호; 제8,743,077호; 제8,754,859호; 제8,797,258호; 제8,797,633호; 제8,797,636호; 제8,830,560호; 제8,891,155호; 제8,969,886호; 제9,147,364호; 제9,025,234호; 제9,025,238호; 제9,030,374호; 제9,140,952호; 제9,152,003호; 제9,152,004호; 제9,201,279호; 제9,223,164호; 제9,285,648호; 및 제9,310,661호; 및 미국 특허 출원 공개 번호 제2002/0060321호; 제2004/0008179호; 제2004/0085619호; 제2004/0105036호; 제2004/0112525호; 제2005/0122306호; 제2005/0122563호; 제2006/0215106호; 제2006/0255322호; 제2007/0052757호; 제2007/0097489호; 제2007/0109219호; 제2008/0061300호; 제2008/0149271호; 제2009/0122389호; 제2009/0315044호; 제2010/0177396호; 제2011/0140744호; 제2011/0187683호; 제2011/0187689호; 제2011/0292319호; 제2013/0250397호; 제2013/0278900호; 제2014/0078024호; 제2014/0139501호; 제2014/0192000호; 제2014/0210701호; 제2014/0300837호; 제2014/0368753호; 제2014/0376164호; 제2015/0171112호; 제2015/0205178호; 제2015/0226986호; 제2015/0227018호; 제2015/0228666호; 제2015/0261057호; 제2015/0356927호; 제2015/0378235호; 제2016/077375호; 제2016/0103380호; 및 제 2016/0187759호; 및 국제출원 공개 번호 제WO 00/38000호; 유럽 특허 제1,099,207 B1호 및 제1,145,072 B1호를 참조한다;
(e) 컬러 형성 및 컬러 조정; 예를 들어 미국 특허 번호 제6,664,944호; 제6,864,875호; 제7,075,502호; 제7,167,155호; 제7,667,684호; 제7,791,789호; 제7,956,841호; 제8,040,594호; 제8,054,526호; 제8,098,418호; 제8,213,076호; 및 제8,363,299호; 그리고 미국 특허 출원 공개 번호들 제2004/0263947호; 제2007/0109219호; 제2007/0223079호; 제2008/0023332호; 제2008/0043318호; 제2008/0048970호; 제2009/0004442호; 제2009/0225398호; 제2010/0103502호; 제2010/0156780호; 제2011/0164307호; 제2011/0195629호; 제2011/0310461호; 제2012/0008188호; 제2012/0019898호; 제2012/0075687호; 제2012/0081779호; 제2012/0134009호; 제2012/0182597호; 제2012/0212462호; 제2012/0157269호; 및 제2012/0326957호를 참조한다;
(f) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허 제7,012,600호 및 제7,453,445호를 참조한다;
(g) 디스플레이들의 응용; 예를 들어 미국 특허 번호들 제7,312,784호 및 제8,009,348호를 참조한다;
(h) 미국 특허 번호들 제6,241,921호; 제6,950,220호; 제7,420,549호 및 제8,319,759호; 및 미국 특허 출원 공개 번호 제2012/0293858호에서 설명된 바와 같은 비-전기 영동 디스플레이들;
(i) 마이크로셀 구조들, 벽 재료들, 및 마이크로셀들을 형성하는 방법들; 예를 들어, 미국 특허 번호들 제7,072,095호 및 제9,279,906호를 참조한다; 그리고
(j) 마이크로셀들을 충전 및 밀봉하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허 번호들 제7,144,942호 및 제7,715,088호를 참조한다.
이 출원은 또한 미국 특허 제D485,294호; 제6,124,851호; 제6,130,773호; 제6,177,921호; 제6,232,950호; 제6,252,564호; 제6,312,304호; 제6,312,971호; 제6,376,828호; 제6,392,786호; 제6,413,790호; 제6,422,687호; 제6,445,374호; 제6,480,182호; 제6,498,114호; 제6,506,438호; 제6,518,949호; 제6,521,489호; 제6,535,197호; 제6,545,291호; 제6,639,578호; 제6,657,772호; 제6,664,944호; 제6,680,725호; 제6,683,333호; 제6,724,519호; 제6,750,473호; 제6,816,147호; 제6,819,471호; 제6,825,068호; 제6,831,769호; 제6,842,167호; 제6,842,279호; 제6,842,657호; 제6,865,010호; 제6,873,452호; 제6,909,532호; 제6,967,640호; 제6,980,196호; 제7,012,735호; 제7,030,412호; 제7,075,703호; 제7,106,296호; 제7,110,163호; 제7,116,318호; 제7,148,128호; 제7,167,155호; 제7,173,752호; 제7,176,880호; 제7,190,008호; 제7,206,119호; 제7,223,672호; 제7,230,751호; 제7,256,766호; 제7,259,744호; 제7,280,094호; 제7,301,693호; 제7,304,780호; 제7,327,511호; 제7,347,957호; 제7,349,148호; 제7,352,353호; 제7,365,394호; 제7,365,733호; 제7,382,363호; 제7,388,572호; 제7,401,758호; 제7,442,587호; 제7,492,497호; 제7,535,624호; 제7,551,346호; 제7,554,712호; 제7,583,427호; 제7,598,173호; 제7,605,799호; 제7,636,191호; 제7,649,674호; 제7,667,886호; 제7,672,040호; 제7,688,497호; 제7,733,335호; 제7,785,988호; 제7,830,592호; 제7,843,626호; 제7,859,637호; 제7,880,958호; 제7,893,435호; 제7,898,717호; 제7,905,977호; 제7,957,053호; 제7,986,450호; 제8,009,344호; 제8,027,081호; 제8,049,947호; 제8,072,675호; 제8,077,141호; 제8,089,453호; 제8,120,836호; 제8,159,636호; 제8,208,193호; 제8,237,892호; 제8,238,021호; 제8,362,488호; 제8,373,211호; 제8,389,381호; 제8,395,836호; 제8,437,069호; 제8,441,414호; 제8,456,589호; 제8,498,042호; 제8,514,168호; 제8,547,628호; 제8,576,162호; 제8,610,988호; 제8,714,780호; 제8,728,266호; 제8,743,077호; 제8,754,859호; 제8,797,258호; 제8,797,633호; 제8,797,636호; 제8,830,560호; 제8,891,155호; 제8,969,886호; 제9,147,364호; 제9,025,234호; 제9,025,238호; 제9,030,374호; 제9,140,952호; 제9,152,003호; 제9,152,004호; 제9,201,279호; 제9,223,164호; 제9,285,648호; 및 제9,310,661호; 및 미국 특허 출원 공보들 제2002/0060321호; 제2004/0008179호; 제2004/0085619호; 제2004/0105036호; 제2004/0112525호; 제2005/0122306호; 제2005/0122563호; 제2006/0215106호; 제2006/0255322호; 제2007/0052757호; 제2007/0097489호; 제2007/0109219호; 제2008/0061300호; 제2008/0149271호; 제2009/0122389호; 제2009/0315044호; 제2010/0177396호; 제2011/0140744호; 제2011/0187683호; 제2011/0187689호; 제2011/0292319호; 제2013/0250397호; 제2013/0278900호; 제2014/0078024호; 제2014/0139501호; 제2014/0192000호; 제2014/0210701호; 제2014/0300837호; 제2014/0368753호; 제2014/0376164호; 제2015/0171112호; 제2015/0205178호; 제2015/0226986호; 제2015/0227018호; 제2015/0228666호; 제2015/0261057호; 제2015/0356927호; 제2015/0378235호; 제2016/077375호; 제2016/0103380호; 및 제2016/0187759호; 및 국제 출원 공개 제WO 00/38000호; 유럽 특허 제1,099,207 B1호 및 제1,145,072 B1호에 관련되며; 위에 나열된 출원들 모두는 그 전체가 참조로서 포함된다.
본 출원은 또한 미국 특허 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 공개 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 제2016/0180777호에 관련되며; 위에 나열된 출원들 모두는 그 전체가 참조로서 포함된다.
전술된 특허들 및 출원들 중 다수는, 캡슐화된 전기 영동 매질에서의 개별 마이크로캡슐들을 둘러싼 벽들이 연속상에 의해 대체되고 따라서 전기 영동 매질이 전기 영동 유체의 복수의 개별 액적들 및 폴리머 재료의 연속상을 포함하는 소위 폴리머 분산형 전기 영동 디스플레이를 제조할 수 있는 것, 및 그러한 폴리머 분산형 전기 영동 디스플레이 내의 전기 영동 유체의 개별 액적들은 개별 캡슐 멤브레인이 각각의 개별 액적과 연관되지 않더라도 캡슐들 또는 마이크로캡슐들로서 간주될 수도 있는 것을 인식한다; 예를 들어, 전술된 미국 특허 번호 제6,866,760호 참조. 이에 따라, 본 출원의 목적들을 위해, 그러한 폴리머 분산형 전기 영동 매질들은 캡슐화된 전기 영동 매질들의 하위종으로서 간주된다.
관련된 타입의 전기 영동 디스플레이는 소위 "마이크로셀 전기 영동 디스플레이" 이다. 마이크로셀 전기 영동 디스플레이에 있어서, 하전된 입자 및 유체는 마이크로캡슐들 내에 캡슐화되지 않지만, 대신 캐리어 매질, 예를 들어 통상적으로 폴리머 필름 내에 형성된 복수의 공동들 내에 보유된다. 예를 들어, Sipix Imaging, Inc. 에 모두 양도된 미국 특허 제6,672,921호 및 제6,788,449 호를 참조한다.
전기 영동 매질은 종종 불투명하고 (예를 들어 많은 전기 영동 매질에서, 입자들이 디스플레이를 통해 가시 광의 투과를 실질적으로 차단하기 때문) 그리고 반사 모드에서 동작하지만, 많은 전기 영동 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. 전기 영동 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 매질은 풀 컬러 디스플레이들을 위한 다층 구조들에서 유용할 수도 있으며; 이러한 구조들에서, 디스플레이의 뷰잉 표면에 인접한 적어도 하나의 층은 뷰잉 표면으로부터 더 멀리 떨어진 제 2 층을 노출 또는 은닉하도록 셔터 모드에서 동작한다.
캡슐화된 전기 영동 디스플레이는 통상적으로 전통적인 전기 영동 디바이스들의 클러스터화 및 침강 실패 모드를 겪지 않으며, 광범위한 가요성 및 강성 기판들 상에 디스플레이를 프린팅 또는 코팅하는 능력과 같은 추가의 이점들을 제공한다. (단어 "프린팅" 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 프린팅 프로세스들; 정전 프린팅 프로세스들; 열 프린팅 프로세스들; 잉크젯 프린팅 프로세스들; 전기 영동 성막 (미국 특허 번호 제7,339,715호를 참조); 및 다른 유사한 기법들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 모든 형태들의 프린팅 및 코팅을 포함하도록 의도된다). 따라서, 결과적인 디스플레이는 가요성일 수 있다. 추가로, 디스플레이 매질은 다양한 방법들을 사용하여, 인쇄될 수 있기 때문에, 디스플레이 자체는 저렴하게 제조될 수 있다.
다른 타입들의 전기 광학 재료들이 또한 본 발명에서 사용될 수도 있다.
전기 영동 디스플레이는 보통, 전기 영동 재료의 층 및 전기 영동 재료의 대향 측들 상에 배치된 적어도 2 개의 다른 층들을 포함하며, 이들 2 개의 층들 중 하나는 전극 층이다. 대부분의 그러한 디스플레이들에 있어서, 그 층들 양자 모두는 전극 층들이고, 전극 층들 중 하나 또는 양자 모두는 디스플레이의 픽셀들을 정의하도록 패터닝된다. 예를 들어, 하나의 전극 층은 세장형 (elongate) 행 전극들로 패터닝되고 다른 전극 층은 그 행 전극들에 직각으로 있는 세장형 열 전극들로 패터닝될 수도 있으며, 픽셀들은 행 및 열 전극들의 교차점들에 의해 정의된다. 대안적으로 및 더 일반적으로, 하나의 전극 층은 단일의 연속 전극의 형태를 갖고, 다른 전극 층은 디스플레이의 하나의 픽셀을 각각 정의하는 픽셀 전극들의 매트릭스로 패터닝된다. 디스플레이로부터 분리된 스타일러스, 프린트 헤드 또는 유사한 가동 전극에의 사용을 위해 의도된 다른 타입의 전기 영동 디스플레이에 있어서, 전기 영동 층에 인접한 층들 중 오직 하나만이 전극을 포함하며, 전기 영동 층의 대향 측 상의 층은 통상적으로, 가동 전극이 전기 영동 층을 손상시키는 것을 방지하도록 의도된 보호 층이다.
예컨대 미국 특허에 제6,704,133호에 설명된 또 다른 실시형태에서, 전기 영동 디스플레이들은 2 개의 연속적인 전극들 및 전극들 사이의 전기 영동 층 및 광전기 영동 층으로 구성될 수도 있다. 광전기 영동 재료는 광자들의 흡수에 따라 저항률을 변화시키기 때문에, 입사광은 전기 영동 매질의 상태를 변경하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 디바이스가 도 1 에 예시된다. 미국 특허 제6,704,133호에서 설명된 것과 같이, 도 1 의 디바이스는 뷰잉 표면으로부터 디스플레이의 대향측에 위치된, LCD 디스플레이와 같은 방출 소스에 의해 구동될 때 최상으로 작동한다. 일부 실시형태들에서, 미국 특허 번호 제6,704,133호의 디바이스들은 프론트 전극과 광전기 영동 재료 사이에 특수 배리어 층들을 통합하여 반사형 전기 광학 매질을 지나 누출하는 디스플레이의 전방으로부터 입사광에 의해 야기되는 "암전류들" 을 감소시켰다.
전술된 미국 특허 번호 제6,982,178호는 대량 생산에 적합한 (캡슐화된 전기 영동 디스플레이를 포함하는) 고체 전기 광학 디스플레이를 어셈블링하는 방법을 설명한다. 본질적으로, 이 특허는 광 투과성 전기 전도층; 전기 전도층과 전기적으로 접촉하는 고체 전기광학 매질의 층; 접착제층; 및 이형 시트를 순서대로 포함하는 소위 "프론트 플레인 라미네이트" ("FPL") 를 설명한다. 통상적으로, 광 투과성 전기 전도층은 광 투과성 기판 상에 운반될 것이며, 이 광 투과성 기판은, 그 기판이 영구 변형없이 직경이 10 인치 (254 mm) 로 드럼 (세이) 주위를 수동으로 랩어라운드될 수 있다는 의미에서 바람직하게는 가요성이다. 용어 "광 투과성” 은 본 특허 및 본 명세서에서 사용되어, 이에 따라 지정된 층이 그 층을 통해 관찰하는 관찰자로 하여금 일반적으로 전기 전도층과 인접한 기판 (존재하는 경우) 을 통해 관측될 전기광학 매질의 디스플레이 상태들의 변화를 관찰할 수 있도록 충분한 광을 투과시키는 것을 의미하며; 전기광학 매질이 비가시 파장들에서 반사율의 변화를 디스플레이하는 경우들에 있어서, 용어 "광 투과성" 은 물론, 관련 비가시 파장들의 투과를 지칭하도록 해석되어야 한다. 기판은 통상적으로 폴리머 필름일 것이며, 일반적으로 약 1 내지 약 25 mil (25 내지 634 ㎛), 바람직하게는 약 2 내지 약 10 mil (51 내지 254 ㎛) 의 범위의 두께를 가질 것이다. 전기 전도성 층은 편리하게, 예를 들어, 알루미늄 또는 ITO 의 얇은 금속 또는 금속 산화물 층이거나, 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 "알루미늄화된 Mylar" ("Mylar" 는 등록 상표) 로서 상업적으로 입수가능하며, 그러한 상용 재료들은 프론트 평면 라미네이트에서 우수한 결과들로 사용될 수도 있다. 프론트 플레인 라미네이트들을 사용하여 전자-광학 디스플레이들을 형성하기 위한 프로세스들은 FPL 또는 이중 이형 필름을 백플레인에 부착하기 위해 열 라미네이션 프로세스의 사용을 포함할 수도 있다. 백플레인은 하나 이상의 패터닝된 전도성 트레이스들을 갖는 직접 구동 세그먼트화 버라이어티일 수도 있거나, 비선형 회로 버라이어티 (예를 들어, 액티브 매트릭스) 일 수도 있다.
상술한 미국 특허 제6,982,178호는 또한 프론트 플레인 라미네이트를 디스플레이에 통합하기 전에 프론트 플레인 라미네이트에서 전기 광학 매질을 테스트하는 방법을 설명한다. 이 테스트 방법에서, 이형 시트에는 전기 전도성 층이 제공되고, 전기 광학 매질의 광학 상태를 변경하기에 충분한 전압이, 전기 전도성 층과, 전기 광학 매질의 반대 측의 전기 전도성 층 사이에 인가된다. 전기 광학 매질의 관찰은 이후 매질에서의 임의의 결함을 드러내며 결함있는 전기 광학 매질을 디스플레이에 라미네이트하는 것을 회피하여, 따라서, 결함있는 프론트 플레인 라미네이트 보다는 전체 디스플레이를 스크랩하는 결과적인 비용이 든다.
상술한 미국 특허제 6,982,178호는 또한 이형 시트 상에 정전하를 두고 이에 따라 전기 광학 매질 상에 이미지를 형성하는 것에 의해 프론트 플레인 라미네이트에서 전기 광학 매질을 테스트하는 제 2 방법을 설명한다. 이 이미지는 그 후, 전기 광학 매질에서 임의의 결함들을 검출하는 앞에서의 것과 동일한 방식으로 관찰된다.
이러한 프론트 플레인 라미네이트를 사용한 전기 광학 디스플레이의 어셈블리는 프론트 플레인 라미네이트로부터 이형 시트를 제거하고, 접착제 층이 백플레인에 대해 부착하게 하는 효과적인 조건들 하에서 접착제 층을 백플레인과 접촉시켜 이에 의해 접착제 층, 전기 광학 매질의 층 및 전기 전도성 층을 백플레인에 고정시키는 것에 의해 실시된다. 이 프로세스는 프론트 플레인 라미네이트가 일반적으로 롤 투 롤 코팅 기술을 사용하여 대량 생산될 수도 있고 특정 백플레인과 함께 사용하기 위해 필요한 임의의 크기의 피스들로 커팅될 수도 있기 때문에 대량 생산에 잘 맞는다.
미국 특허 제7,561,324호는 전술한 미국 특허 제6,982,178호의 프론트 플레인 라미네이트의 단순화된 버전인 소위 "이중 이형 시트"를 기술하고 있다. 이중 이형 시트의 한 형태는 2 개의 접착제 층들 사이에 끼워져 있는 고체 전기 광학 매질의 층을 포함하며, 접착제 층들 중 일방 또는 양방은 이형 시트로 덮여 있다. 이중 이형 시트의 다른 형태는 2 개의 접착제 층들 사이에 끼워져 있는 고체 전기 광학 매질의 층을 포함한다. 이중 이형 필름의 양쪽 형태들은 이미 설명된 프론트 플레인 라미네이트로부터 전기 광학 디스플레이를 어셈블리하지만, 2 개의 별도의 라미네이션들을 수반하는 프로세스와 일반적으로 유사한 프로세스에 사용하기 위해 의도되며; 통상적으로, 제 1 라미네이션에서, 이중 이형 시트가 프론트 전극에 라미네이트되어 프론트 서브-어셈블리를 형성하고, 그리고 나서, 제 2 라미네이션에서, 프론트 서브-어셈블리가 백플레인에 라미네이트되어 최종 디스플레이를 형성하지만, 이들 2 개 라미네이션들의 순서는 필요에 따라 역전될 수 있다.
미국 특허 제7,839,564호는 전술한 미국 특허 제6,982,178호에서 설명한 프론트 플레인 라미네이트의 변형예인 소위 "반전형 프론트 플레인 라미네이트"를 기술하고 있다. 이 반전형 프론트 평면 라미네이트는 광 투과성 보호 층 및 광 투과성 전기 전도성 층 중 적어도 하나; 접착제 층; 고체 전기 광학 매질의 층; 및 이형 시트를 이 순서대로 포함한다. 이 반전형 프론트 평면 라미네이트는 전기 광학 층과 프론트 전극 또는 프론트 기판 사이에 라미네이션 접착제의 층을 갖는 전기 광학 디스플레이를 형성하는데 사용되며; 제 2 의 통상적으로 얇은 접착제의 층은 전기 광학 층과 백플레인 사이에 존재할 수도 있거나 또는 존재하지 않을 수도 있다. 그러한 전기 광학 디스플레이들은 우수한 해상도를 우수한 저온 성능과 결합할 수 있다.
소정의 안료들의 광전기 영동 특성들이 얼마 전에 인식되었다. 예를 들어, 미국 특허 번호 제3,383,993호는 매질, 통상적으로 ITO 와 같은 투명 전극 상에 프로젝팅된 이미지들을 재현하는데 사용될 수 있는 광전기 영동 이미징 장치를 개시한다. 그러나, '993 특허에서 설명된 광전기 영동 프로세스, 및 Xerox Corporation 에 의한 다른 관련 특허들은 가역적이지 않은데, 그 이유는 광전기 영동 프로세스는 광전기 영동 입자들이 "주입 전극" 으로 이동하고 여기서 그들이 그 전극에 어태치될 것을 수반하였기 때문이다. 가역성의 결여 뿐만 아니라 설정의 비용 및 복잡성 때문에, 이 현상은 널리 상용화되지 않았다.
본 발명의 디스플레이는 에너지 입력이 거의 내지 전혀 없는 상태로 장기간 이미지를 디스플레이하도록 의도되었지만, 상술한 루프형 디스플레이들은 발광형 디스플레이, 예를 들어 대형 포맷 LED 디스플레이와 동일한 시간에 컨텐츠를 리프레시하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 디스플레이들은 1 시간 미만, 예를 들어 10 분 미만, 예를 들어 5 분 미만, 예를 들어 2 분 미만에 2 개의 상이한 이미지들을 디스플레이할 수 있다. 또한, 디스플레이의 사용에 따라 리프레시 기간이 스태거링될 수 있다. 예를 들어, 운송 스케줄은 30 초 동안 지속되는 광고로 5 분마다 리프레시될 수 있으며, 그에 따라 운송 스케줄은 또 다른 5 분 주기동안 리턴된다.
일부 경우들에, DC 불균형 파형을 사용하는 한 가지 방법은 활성 업데이트 후 디스플레이 모듈을 방전시키는 것이다. 방전의 경우 DC 불균형 구동에 기인하여 이미징 필름 (예를 들어, 전기 영동 재료 층) 에 누적된 잔류 전하들을 배출하기 위해 디스플레이의 이미징 필름을 단락시키는 것을 포함한다. 업데이트 후구동 방전 (본원에서 uPDD 또는 UPD 로서 지칭됨) 은 (잔류 전압에 의해 측정된) 잔류 전하들의 누적에서의 감소 및 전기화학에 기인한 이미징 필름의 영구적 열화를 가져오는 대응하는 모듈 분극화를 성공적으로 논의하였다.
잔류 전압은 지금 전기 영동 및 다른 임펄스 구동 전기 광학 디스플레이에서 원인(들) 및 결과(들) 모두에서 더 일반적인 현상이라는 것이 밝혀졌다. DC 불균형은 일부 전기 영동 디스플레이의 장기 수명 저하를 유발할 수 있음을 밝혔다.
잔류 전압의 여러 잠재적 소스들이 있다. 잔류 전압의 주요 원인은 (일부 실시형태들은 이러한 믿음으로 제한되지 않지만) 디스플레이를 형성하는 다양한 층의 재료들 내에서 이온 분극인 것으로 믿어진다.
이러한 분극화는 다양한 방식으로 발생한다. 제 1 (편의를 위해, "Type I"로 표시됨) 분극에서, 이온성 이중 층은 재료 계면에 걸쳐 또는 재료 계면에 인접하여 생성된다. 예를 들어, 인듐-주석-산화물 ( "ITO") 전극에서의 양의 전위는 인접한 라미네이팅 접착제에서 대응하는 음이온의 분극화된 층을 생성할 수 있다. 이러한 분극 층의 감쇠율은 라미네이션 접착제 층에서 분리된 이온들의 재커플링과 연관된다. 이러한 분극 층의 기하학적 구조는 계면의 형상에 의해 결정되지만, 사실상 평면일 수 있다.
제 2 ("Type II") 유형의 편광에서, 단일 재료 내의 노듈들, 결정들 또는 다른 종류의 재료 이질부는 이온이 주변 재료보다 빠르게 또는 덜 빠르게 이동할 수 있는 영역을 초래할 수 있다. 상이한 이온 마이그레이션의 레이트는 매질의 벌크 내에서 상이한 정도의 전하 분극을 초래할 수 있고, 따라서 단일 디스플레이 성분 내에서 분극이 발생할 수 있다. 이러한 분극은 실질적으로 본질적으로 국소화되거나 층 전체에 걸쳐 분산될 수 있다.
제 3 ("Type III") 유형의 분극에서, 분극은 임의의 특정 유형의 이온의 전하 수송에 대한 배리어를 나타내는 임의의 계면에서 발생할 수도 있다. 미세 공간 전기 영동 디스플레이에서의 이러한 인터페이스의 일례는 서스펜딩 매질 및 입자를 포함하는 전기 영동 서스펜션 ("내부 상") 과 벽, 접착제 및 결합제 ("외부 상") 를 포함하는 주변 매질 사이의 경계이다. 많은 전기 영동 디스플레이에서, 내부 상은 소수성 액체인 반면, 외부 상은 젤라틴과 같은 폴리머이다. 내부 상에 존재하는 이온은 외부 상에서 불용성이고 확산불가능할 수 있으며 그 반대도 마찬가지이다. 이러한 계면에 수직인 전계의 인가시, 반대 부호의 분광 층이 계면의 어느 일방에 누적될 것이다. 인가된 전계가 제거될 때, 결과적인 비평형 전하 분포는 계면의 어느 일방에서의 2 개의 상들에서 이온들의 이동도에 의해 결정되는 완화 시간에 따라 감쇠하는 측정가능한 잔류 전압 전위를 초래한다.
구동 펄스 동안 분극이 발생할 수 있다. 각각의 이미지 업데이트는 잔류 전압에 영향을 줄 수도 있는 이벤트이다. 양의 파형 전압은 특정 전기 광학 디스플레이에 따라 동일 또는 반대 극성 (또는 거의 제로) 으로 된 전기 광학 매질 양단에 걸친 잔류 전압을 생성할 수 있다.
상술한 논의로부터, 분극화는 전기 영동 또는 다른 전기 광학 디스플레이 내의 다수의 위치들에서 발생할 수도 있고 각각의 위치는 기본적으로 계면들에서 그리고 재료 이질부에서 감쇠 시간들의 자체적인 특징 스펙트럼을 가짐이 명백해진다. 전기 활성 부분들 (예를 들어, 전기 영동 서스펜션) 에 대한 이들 전압들의 소스들의 배치 (즉, 분극된 전하 분포) 및 각각의 종류의 전하 분포와 서스펜션에 걸친 입자들의 운동 사이의 전기적 커플링의 정도 또는 다른 전기 광학 활동도에 따라, 여러 종류들의 분극들이 다소의 유해한 효과를 발생시킬 것이다. 전기 영동 디스플레이가 하전된 입자의 운동에 의해 동작하고, 이 운동이 본질적으로 전기 광학 층의 분극을 야기하기 때문에, 어떤 의미에서는, 바람직한 전기 영동 디스플레이는 잔류 전압이 항상 디스플레이에 존재하는 것이 아닌 디스플레이는 아니며, 잔류 전압들이 불리한 전기 광학 거동을 야기하지 않는 디스플레이이다. 이상적으로, 잔여 임펄스는 최소화되고 잔류 전압은 1 초 내에 그리고 바람직하게 50 ms 내에 1 V 미만으로 그리고 바람직하게는 0.2 V 미만으로 감소하여, 이미지 업데이트들 사이의 최소 휴지기를 도입하는 것에 의해 전기 영동 디스플레이가 잔류 전압 효과에 대한 관심없이 광학 상태들 간의 모든 전이들에 영향을 줄 수도 있다. 비디오 레이트들 또는 +/-15 V 미만의 전압들에서 동작하는 전기 영동 디스플레이들의 경우, 이러한 이상적인 값들은 상응하게 감소되어야 한다. 유사한 고려요건들이 다른 유형들의 전기 광학 디스플레이들에도 적용한다.
요약하면, 현상으로서의 잔류 전압은 적어도 실질적으로, 계면들에서 또는 재료들 자체 내에서 디스플레이 재료 성분들 내에서 발생하는 이온 분극화의 결과이다. 이러한 분극들은 이들이 대략 50 ms 내지 약 1 시간 이상의 메소 타임 규모로 지속될 때 특히 문제가 된다. 잔류 전압은 여러 방식들로 이미지 고스팅 또는 시각적 아티팩트로서 자체적으로 나타날 수 있고, 이미지들의 업데이트들 사이에서 경과된 시간에 따라 심각도가 변할 수 있다. 잔류 전압은 또한 DC 불균형을 생성할 수 있고 궁극적 디스플레이 수명을 감소시킬 수 있다. 따라서, 잔류 전압의 효과들은 전기 영동 또는 다른 전기 광학 디바이스의 품질에 유해할 수 있고 잔류 전압 자체 및 잔류 전압의 영향에 대한 디바이스의 광학 상태들의 감도 양자 모두를 최소화하는 것이 바람직하다.
실제로,위에 설명된 분극화 효과에 기인한 전기 영동 재료 내의 축적된 전하들은 잔류 전압 효과를 완화시키기 위해 방전되거나 또는 배출될 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 방전은 업데이트 또는 구동 시퀀스 후에 수행될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 후구동 또는 후업데이트 방전은 도 1 에 예시된 바와 같이, EPD 및 EPD 의 제어기 회로부에 대한 기존에 이용가능한 박막 트랜지스터 (thin-film-transistor; TFT) 백플레인 (100) 을 사용하여 수행될 수 있다. 사용시, 각각의 디스플레이 픽셀은 디스플레이의 상부 평면 (106) 및 소스 (또는 데이터) 라인 (VS) 이 일부 시간 동안 동일한 전압 전위 (예를 들어, 그라운드) 에서 유지될 수 있도록 하는 특정의 전기 전도도를 제공하도록 구성될 수 있는 박막 트랜지스터 UPD (예를 들어, TFT(upd)) (102) 를 포함할 수도 있다. 본원에 그 전체가 포함되는 위에 언급된 특허 출원 제 15/014,236 호는 이러한 구동 방법을 보다 자세하게 논의한다. 본원에 예시된 것 뿐만 아니라 아래 예시된 여러 실시형태들의 디스플레이 픽셀 (100) 은 통상적으로 픽셀 전극 (104) 과 상부 평면 (106) 사이에 위치된 전기 영동 재료 (108) 를 포함하며, 여기에서 상부 평면 (106) 은 기판 및 공통 전극을 포함할 수 있고, 공통 전극은 투명 전도성 층일 수 있다. 일반적으로, TFT(upd) (102) 는 구동 파형을 픽셀의 픽셀 전극 (104) 에 제공 또는 송신하기 위한 픽셀 제어 트랜지스터로서 기능하도록 설계된다. 이와 같이, TFT(upd) (102) 는 일반적으로 비전도 상태 (즉, "OFF" 상태) 와 비교하여 매우 짧은 양의 시간 동안 예를 들어, "OFF" 시간에 대한 "ON" 시간의 1:1000 이상의 비율에서 전도 상태 (즉, "ON" 상태) 에서 동작하도록 구성된다. uPDD 를 사용하면 uPDD 구성에 따라 이 비율이 약 1:2 또는 1:50 으로 변경되어 장기간 사용 후의, 양의 바이어스 응력을 초래하지만, 일부 경우에 이 사용은 일반적으로 수만 개의 이미지 업데이트들에 의해 통상 야기되는 응력이 될 것이다. 양의 바이어스 응력은 영구적인 비정질 실리콘 TFT들에서 임계 전압 쉬프트를 야기하는 것으로 알려져 있다. 임계 전압에서의 쉬프트는 영향을 받는 TFT 및 TFT 백플레인에 대한 거동 변화를 초래할 수 있고 이는 이어서 EPD 의 광학 성능에서의 광학적 쉬프트를 초래한다. uPDD 에 기인한 광학적 쉬프트가 관찰되었으며 도 2a 및 2b 에 예시되어 있다. 예시된 바와 같이, uPDD 에 기인하여, 디스플레이 그레이-톤 (도 2a) 및 고스팅 쉬프트 (도 2b) 값들은 수만 개의 업데이트 사이클들 후에 2 년 주기 동안 상당히 증가할 수 있다.
도 1 에 예시된 TFT(upd) (102) 와 같은 단일 TFT만을 사용하는 것에 의해, 정상 이미지 업데이트 및 uPDD들 양쪽이 동일한 TFT (즉, TFT(upd)) 를 통해 달성된다. 대안적으로, 일부 실시형태들에서, 추가적인 TFT 는 각각의 픽셀에 추가될 수 있고 uPDD 방전 방식에 대해 단독으로 사용될 수 있다. 전체 방전 방식은 동일하게 유지되지만, 정상 디스플레이 동작에 사용되는 픽셀 TFT (예를 들어, 도 1 의 TFT(upd) (102)) 는 방전을 포함하지 않는 EPD 의 표준 액티브 매트릭스 구동에서와 같이 액티브 디스플레이 업데이트들에만 사용될 것이다. 이 구성은 정상 디스플레이 동작에 사용되는 픽셀 TFT의 성능이 안정되고 방전에 의해 영향을 받지 않도록 보장한다. 방전에 사용되는 추가적인 TFT 는 양의 바이어스 응력에 기인하여 임계 전압 쉬프트를 경험할 수 있지만 이는 EPD 에서의 광학적 쉬프트들을 야기하지 않을 것이며 그리고 TFT 가 방전 동안에 턴 온되는 한 (즉, 전위 임계 전압 쉬프트가 방전 방식에 의해 고려되는 한) 이는 방전 동작에 영향을 주지 않을 것이다. 이러한 구성은 후구동 방전에 의해 실행되는 DC-불균형 파형들을 고려함과 동시에, 광학적 응답 쉬프트 없는 안정적 디스플레이 동작을 고려할 것이다.
위에 설명된 개념에 따른 일 예시적 실시형태가 도 3 에 예시되어 있다. 표준 픽셀 TFT (예를 들어, TFT(upd) (302)) 에 더하여, 디스플레이 픽셀 (300) 은 전기 영동 필름 (314) 으로부터 잔류 전압 또는 과도한 전하들을 배출하기 위해 전용되는 액티브 컴포넌트를 포함할 수도 있다. 이 액티브 컴포넌트는 일반적으로, 임의의 종류의 트랜지스터 (예를 들어, TFT, CMOS 등) 또는 전기적 (예를 들어, 전압) 또는 광학적 에너지의 인가에 의해 턴 온되거나 활성화될 수도 있는 임의의 다른 컴포넌트, 다이오드 또는 수광기/포토다이오드와 같은 디바이스들 또는 임의의 전기적/광학적 활성화되는 스위치일 수 있다. 일반 개념을 예시하기 위한 목적으로, TFT (예를 들어, n 형 TFT) 가 본원에서 사용되지만, 이것이 제한으로서 역할을 하는 것은 아님을 이해해야 한다. 도 3 에 예시된 바와 같이, 지정된 트랜지스터 TFT(dis) (304) 는 전기 영동 이미징 필름 (314) 내의 잔류 전압의 전하를 방출하기 위해 사용될 수 있다. 이 구성에서, TFT(upd) (302) 의 게이트는 게이트 드라이버 출력들로부터의 선택 라인들 (예를 들어, Vg(upd) (308)) 에 접속되는 한편, TFT(dis) (304) 의 게이트는 Vg(dis) (306) 와 같은 방전 선택 라인에 접속되며, 여기서 이 선택 라인은 (예를 들어, 게이트-소스 또는 게이트-드레인 전위에 영향을 미치기 위해 선택 라인을 통해 트랜지스터의 게이트에 전압을 공급함으로써) 그 게이트에서 TFT(dis) (304) 를 턴 온 및 턴 오프하는데 사용될 수도 있다. 일 실시형태에서, 다수의 픽셀들에 대한 모든 픽셀 방전 선택 라인들은 이를 테면, 전체 디스플레이의 동시 방전을 위하여 동시에 디스플레이의 모든 디스플레이 픽셀들의 전체 픽셀 방전 TFT (예를 들어 TFT(dis) (304)) 트랜지스터들을 턴 온하기 위해 단일 디스플레이 출력에 함께 접속될 수도 있다. 일부 실시형태에서, TFT(upd) (302) 및 TFT(dis) (304) 의 소스 라인들은 양자가 데이터 라인들 (Vs) (310) 에 접속될 수도 있다. 동작 동안, TFT(dis) (304) 는 모든 픽셀들에 대해 턴 오프될 수도 있는 한편, TFT(upd) (302) 는 디스플레이의 액티브 업데이트에 사용된다. 방전 동안, TFT(dis) (304) 는 턴 온될 수 있는 한편 TFT(upd) (302) 는 턴 오프될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, TFT(upd) (302) 및 TFT(dis) (304) 의 일방 또는 양방은 n-형 트랜지스터일 수도 있다. 이 경우, TFT(upd) (302) 의 소스는 소스 라인 (Vs) (310) 에 전기적으로 커플링될 수도 있고, TFT(upd) (302) 의 드레인은 디스플레이 픽셀 (300) 의 픽셀 전극 (312) 에 커플링될 수도 있다. 또한, TFT(dis) (304) 트랜지스터가 n-형 트랜지스터이면, 그 소스는 소스 라인 (Vs) (310) 에 커플링될 수도 있고, 그 드레인은 픽셀 전극 (312) 에 커플링될 수도 있다. 실제로, TFT(dis) (304) 가 턴 온되고 전도성일 때, 전기 영동 필름 (314) 으로부터의 전하는 TFT(dis) (304) 및/또는 소스 라인 (Vs) (310) 을 통해 배출 또는 방전될 수도 있다.
도 4 는 본 명세서에 제시된 주제에 따른 디스플레이 픽셀 (400) 의 다른 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에서, 방전 TFT(dis) (402) 는 도 4 에 도시된 바와 같이, EPD 의 상부 평면 (404) 에 전기적으로 커플링 (예를 들어, EPD 의 공통 전극에 접속) 될 수도 있고, 그리고 Vcom (406) 전압 라인에 접속될 수도 있다 (예를 들어, 방전 TFT (402) 의 드레인은 EPD 의 상부 평면 (404) 에 직접 커플링되는 한편, 그 소스는 픽셀의 픽셀 전극 (408) 에 커플링된다). 이 구성에서, 디스플레이 모듈의 방전은 소스 드라이버 (예를 들어, Vs (410)) 를 통해 발생하지 않고 대신에 상부 평면 접속부를 통해 직접 행해진다. 또한, 이러한 설정에서, 방전을 위한 저항성 또는 전도성 경로로서 작용하도록 방전 TFT(dis) (402) 를 약한 전도성 상태에 두는 것에 의해 업데이트 동안에 디스플레이를 방전시키는 것이 가능하며, Vs (410) 가 이 경우에 방전 TFT(dis) (402) 에 접속되지 않고 따라서 그 동작에 영향을 주지 않기 때문이다. 이 구성에서, TFT(dis) (402) 는 선택 라인 Vg(dis) (412) 를 통해 활성화될 수도 있는 반면, 트랜지스터 TFT(upd) (414) 는 선택 라인 Vg(upd) (416) 를 통해 활성화될 수도 있고, 여기서 2 개의 선택 라인들 (즉, Vg(dis) (412) 및 Vg(upd) (416)) 는 옵션적으로 전기적으로 커플링되지 않을 수도 있다.
도 5 는 도 3 및 도 4 에 제시된 2 개의 제안된 픽셀 설계들 중 어느 하나에 적용될 수 있는 예시적인 전압 시퀀스를 예시한다. 이 전압 시퀀스는 한 전압에서 다른 전압으로 스위칭할 때 나타날 수 있거나 또는 예를 들어 파워 다운하는 동안 도입될 수 있는 잠재적 RC 시간 제약을 무시한다. Vg(upd) 는 표준 액티브 매트릭스 구동에서와 같이 선택 라인에 접속되어 TFT 를 턴 온 및 턴 오프하기 위해 하이 전압 및 로우 전압 사이를 스위칭한다. 액티브 업데이트 동안, Vcom 은 TFT(upd) 의 킥백 전압과 통상적으로 동일한 전압에서 일정하게 유지될 수도 있다. Vs 는 원하는 파형으로 픽셀을 리프레시하기 위해 데이터 신호를 제공하는 데이터 라인에 접속된다. TFT(dis) 를 턴 오프로 유지하기 위해 Vg(dis) 가 로우 전압에 접속된다. 액티브 업데이트 후 방전 동안 Vg(upd) 가 턴 오프되고, Vcom 과 Vs 는 0V 로 유지된다. TFT(dis) 를 통해 전기 영동 이미징 필름을 단락시키기 위해 Vg(dis) 가 턴 온된다. 도 5 에 도시된 전압 시퀀스는 새로운 TFT 픽셀 설계를 사용한 방전 방식의 예시적인 예시이다. 이 새로운 TFT 픽셀 설계는 보다 복잡한 방전 방식의 구현들을 수용하기에 충분히 유연하다. 주요 아이디어는 방전이 정상적 디스플레이 동작에 사용되는 픽셀 TFT 를 방전 동작에서 벗어나게 하면서 전용 TFT 를 턴 온하는 것에 의해 발생한다. 이차 효과는 방전의 종료시 턴 오프할 때 TFT(dis) 에 의해 경험되는 킥백 전압이 디스플레이의 방전 효율 또는 광학적 성능에 영향을 줄 수도 있는 가능성을 포함할 수도 있다. 이러한 영향은 그러한 영향을 방지하거나 최소화하기 위해 특정 RC 감쇠와 함께 Vg(dis) 에 대해 적절하게 설계된 파워-다운 회로부를 구현하는 것에 의해 완화될 수도 있다.
위의 설명에서, TFT(upd) 및 TFT(dis) 는 모두 N-형 TFT들이다. 이들 트랜지스터는 또한 양쪽이 P-형 TFT 이거나 각각이 N-형 및 P-형일 수 있다. 도 3 에서의 회로에 기초한 예 중 하나가 도 6 에 도시되며, 여기에서 TFT(upd) (604) 및 TFT(dis) (602) 양방은 P-형 TFT들이다. 동일한 것이 도 4 에서의 회로에 대해 행해질 수 있다 (여기서 도시 생략).
대안적으로, 액티브 컴포넌트, 이를 테면, TFT 대신에, 패시브 컴포넌트들이 또한 EPD 를 방전시키도록 채용될 수도 있다. 도 7 은 저항기 (Rdis) (702) 가 픽셀의 저장 커패시터 (Cs) (704) 와 병렬로 배치되는 본원에 제시된 주제의 다른 가능한 구현을 도시한다. 도시된 바와 같이, 저항기 (Rdis) (702) 는 또한 픽셀 전극 (706) 과 공통 전극 (708) 양쪽에 커플링된다. 이 저항기의 목적은 구동 주기의 종료시에 전기 영동 이미징 필름으로부터 잔류 전압을 방전시키는 경로를 제공하는 것이다. 이 픽셀 설계의 이점은 이것이 제 2 TFT 를 제어하는 추가의 라인 (Vgdis) 을 추가할 필요가 없다는 것이다. 그러나, Rdis (702) 는 이때 고정된 저항 값들을 가지므로, Rdis (702) 의 저항 값은 적절하게 설계될 필요가 있다. 예를 들어, 픽셀 전극 및 저장 커패시터를 포함하는 픽셀 회로에 대한 Rdis (702) 의 추가와 연관된 RC 상수는 프레임 시간 동안 필요한 픽셀 전압 유지 특성을 달성하기 위해 구동 프레임 시간보다 더 클 필요가 있다. 이 RC 상수는 또한 구동 주기의 종료시 충분한 방전을 제공할 만큼 낮을 필요가 있다. 일부 다른 실시형태들에서, Rdis (702) 는 또한, 정상적 구동 동작을 방해함이 없이 방전을 위한 전기 영동 이미징 필름과 평행하게 적절한 저항을 제공하는 비정질 실리콘 또는 임의의 다른 기술들을 사용하여 필드 스위칭가능 션트 저항기로 대체될 수도 있다. 양의 바이어싱 응력에 기인하여 디스플레이 성능에서의 광학적 쉬프트를 회피하기 위하여, 방전을 위해서만 사용되는 전용 TFT 를 제공하고 디스플레이 업데이트를 위해서만 사용되는 다른 TFT 를 제공하는 것에 더하여, 본원에 제시된 주제는 또한 아래 설명된 바와 같이 유리할 수 있는 일부 추가적인 사용 모드들을 가능하게 한다.
도 8 은 TFTupd (302) 및 TFTdis (304) 가 전용 게이트 라인을 갖는 도 3 에 제시된 회로부에만 적용가능한 예시적인 전압 시퀀스를 도시한다. 이 전압 시퀀스에서, TFTupd (302) 및 TFTdis (304) 는 액티브 업데이트 단계 동안 양자가 턴 온되는 한편, TFTdis (304) 는 방전을 위해 업데이트의 종료시 턴 온될 수도 있거나 턴 온되지 않을 수도 있다. 이 사용 모드에서, TFTdis (304) 는 예를 들어 더 높은 프레임 레이트 구동을 가능하게 할 수 있는 더 고속의 픽셀 충전을 위해 추가 전류를 제공할 수 있다. 추가로, 제안된 픽셀 설계들에서 TFTdis (304) 는 또한 글로벌 업데이트 트랜지스터로서 사용될 수 있다. TFTdis (304) 를 턴 온하고 TFTupd (302) 를 턴 오프하는 것에 의해, 글로벌 업데이트가 수행될 때 TFTupd (302) 에 대한 장기간의 양의 바이어스를 방지할 수 있다.
도 9 는 본 명세서에 개시된 주제의 다른 실시형태를 도시한다. 도 7 에서 제시된 설정과 유사하게, 디스플레이 장치 (900) 는 잔류 전하들 및/또는 잔류 전압들을 방전시키기 위해 FPL (904) 층에 걸쳐 접속된 저항기 Rd (902) 를 사용할 수도 있고, 이에 의해 잔류 전하들을 방전시키기 위해 턴 온되어야 함으로써 유도된 추가적인 압력 및 디바이스 열화를 픽셀 TFT (906) 가 회피하게 할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 저항기 Rd (902) 는 잔류 전하들을 드레인하기 위한 경로를 생성하기 위해 저장 커패시터 Cs (908) 와 병렬로 배치될 수도 있다. 대안적으로, 저장 커패시터 (Cs) (908) 자체는 "누설"하도록 구성될 수도 있고 잔류 전하들을 드레인하기 위한 경로를 제공한다. 누설이라는 용어는 본 명세서에서 커패시터 (예를 들어, Cs (908)) 의 유전체 저항이, 커패시터가 충분한 전류를 오믹 전도할 수 있는 지점까지 감소되어 나머지 전하들이 드레인 또는 방전되도록 하는 것으로 정의된다.
실제로, 저항기 (Rd) 의 저항 값 또는 커패시터의 유전체 저항 값은 FPL (904) 층의 저항의 1/3 배와 3 배 사이가 되도록 선택될 수 있거나,
RFPL/3<Rd<RFPL*3
여기서 RFPL 은 FPL (904) 층 저항이다. 도 10 및 도 11 은 잔류 전하들의 방전에 대한 일부 실험 데이터를 예시한다. 도 10a 는 FPL 테스트 글래스가 외부 회로에 접속되어 액티브 매트릭스 디스플레이에 저장 커패시터 (예를 들면, Cs = 7nF/cm2) 와 병렬로 저항 경로 (Rd) 를 갖는 효과를 시뮬레이션하는 실험 설정을 도시한다. 그리고 -15V 에서 25 프레임 동안 구동하는 DC-불균형 파형은 도 10b 에 도시된 것과 같이 접지 프레임이 뒤따르거나 또는 도 10c 에 도시된 것과 같이 접지 프레임이 실험 회로에 적용되지 않는다. 도 10d 는 각각의 프레임이 1ms 동안 원하는 레벨에서 FPL 전압 VFPL 을 유지하고 그 후 9ms 동안 플로팅 (즉, 회로에 전류가 인가되지 않음) 하여 액티브 매트릭스 구동 방식을 시뮬레이션하는 것으로 구성된다는 것을 예시한다. 여기서, 본 명세서에 설명된 것과 같은 프론트 플레인 라미네이트 또는 FPL 층은 광-투과성 전기 전도성 층; 상기 전기 전도성 층과 전기적으로 접촉하는 고체 전기-광학 매질의 층; 접착 층; 및 이형 시트를 순서대로 포함할 수도 있다. 일부 다른 실시형태들에서, 이 FPL 층은 이형 시트 대신에 다른 광-투과성 전기 전도성 층을 포함할 수도 있다.
결과적인 측정된 FPL 전압들은 도 11a - 도 11e 에 제시된다. 여기서, 도 11a 는 구동 단계 동안의 측정된 FPL 전압들을 예시하고, 도 11b 는 구동 단계 동안의 디스플레이 밝기를 예시하고; 도 11c 는 플로팅 단계 동안의 측정된 FPL 전압들을 예시하고, 도 11d 는 플로팅 단계 동안의 밝기를 예시하고; 도 11e 는 4 개의 상이한 Rd 값들 및 2 개의 상이한 테스트 파형들에 대한 플로팅 단계의 종료시 측정된 FPL 전압들 (즉, 잔류 전하들) 을 예시한다.
더 작은 Rd 저항 값이 플로팅 단계 동안 FPL 전압들의 더 빠른 감쇠를 산출하여, 더 작은 잔류 전압 구축을 초래할 수 있다는 것이 실험 데이터로부터 관찰될 수 있다. 그러나, 저장 커패시터 (Cs) 가 너무 빠르게 방전되어 구동 단계 동안 잉크 스위칭 속도의 저하를 야기하여 플로팅 단계 동안 더 많은 광학 킥백을 야기할 수 있도록 너무 작지 않은 Rd 를 갖는 것이 또한 바람직하다. 이와 같이, 저장 커패시터 커패시턴스는 통상 프레임 시간 동안 FPL 전압을 유지하기에 충분하도록 선택되기 때문에 (Cs * RFPL >> 프레임 시간), Rd 의 저항 값은 프레임 시간 동안 FPL 전압의 급속한 방전을 방지하기 위해 FPL 저항 값 RFPL 에 비해 너무 작지 않은 것이 바람직하며, 이는 구동 단계 동안 잉크 속도의 손실을 야기할 수 있다. 그리고 물론, Rd 의 저항 값은 RFPL 의 저항 값과 비교하여 너무 클 수 없고, 그렇지 않으면 이러한 수동 방전 경로를 갖는 이점이 감소된다.
일부 실시형태에서, Rd 의 저항 값 또는 저장 커패시터의 옴 저항은 광학 성능을 유지하면서 잔류 전압 감소를 달성하기 위해
RFPL/3< Rd< RFPL*3
이도록 선택될 수도 있다. 일부 다른 실시형태에서, Rd 또는 저장 커패시터의 옴 저항 값은 RFPL 값과 대략 동일하게 설정될 수도 있다. 예를 들어, 저장 커패시터의 옴 저항은 RFPL 값의 90% 와 110% 사이 이도록 구성될 수도 있거나; 또는 저장 커패시터의 옴 저항은 RFPL 값의 80% 와 120% 사이 이도록 구성될 수도 있거나; 또는 저장 커패시터의 옴 저항은 RFPL 값의 70% 와 130% 사이 이도록 구성될 수도 있거나; 또는 저장 커패시터의 옴 저항은 RFPL 값의 50% 와 150% 사이 이도록 구성될 수도 있거나; 또는 저장 커패시터의 옴 저항은 RFPL 값의 대략 1/3 배와 3 배 사이 이도록 구성될 수도 있다. 또한, 도 11e 에 도시된 바와 같이, 이러한 구성은 접지 프레임으로 파형의 종단을 종료할 필요를 없애면서 잔류 전압의 방전을 가능하게 한다. 예를 들어, 도 11e 를 다시 참조하면, RFPL~24MΩcm2 의 저항 및 대략 15MΩcm2 의 Rd 를 갖는 FPL 의 경우, Rd = ∞ 이고 파형이 접지 프레임으로 종료되는 경우와 비교하여, 파형이 접지 프레임으로 종료되지 않을 때에도 잔류 전압 구축의 80% 감소를 달성할 수 있다. 또한, 이러한 구성은 또한 광학 킥백 (optical kickback) 을 감소시키고, 화이트 상태가 더 화이트가 되게 하여 (도 11d 참조), 더 양호한 콘트라스트 비를 달성하게 한다.
일부 실시형태들에서, 본 명세서에 설명된 Rd 방전 경로는 픽셀 저장 커패시터를 "누설"하게 함으로써 달성될 수도 있으며, 여기서 저장 커패시터의 유전체 저항은 커패시터가 충분한 전류를 오믹 전도하여 잔류 전하가 드레인 또는 방전되도록 할 수 있는 지점까지 감소되었다. 이제 도 12 를 참조하면, 디스플레이 픽셀 (1200) 은 글래스 기판 (1206) 상에 그리고 저장 커패시터 (1204) 에 인접하게 위치되는 픽셀 TFT (1202) 를 포함할 수도 있다. 이 TFT (1202) 는 소스 (1206), 드레인 (1210) 및 게이트 (1212) 를 포함할 수도 있다. 저장 커패시터 (1204) 는 픽셀 전극 (1214) (예를 들어, ITO) 을 통해 TFT (1202) 의 드레인 (1210) 에 접속될 수도 있다. 이 구성에서, 이 저장 커패시터 (1204) 는, 예를 들어, 잔류 전하들이 방전되게 하도록 그 유전체 저항을 충분히 감소시키기 위해 도펀트들로 도핑될 수도 있다.
대안적으로, 추가 커패시터가 디스플레이 픽셀에 추가되고 잔류 전압들을 방전시키기 위한 경로를 생성하기 위해 누설되도록 구성될 수도 있다. 이제 도 13 을 참조하면, 방전 커패시터 (1302) 는 저장 커패시터 (1304) 에 병렬로 위치될 수도 있고, 이 방전 커패시터 (1302) 는 잔류 전하들이 방전되도록 하기에 충분한 전류를 오믹 전도할 수 있도록 누설하도록 구성될 수도 있다. 실제로, 이제 도 14 를 참조하면, 이 방전 커패시터 (1400) 는 동일한 기판 (1402) 상에 그리고 저장 커패시터 (1404) 및 픽셀 TFT (1406) 에 인접하여 위치될 수도 있다. TFT (1406) 는 소스 (1408), 드레인 (1410) 및 게이트 (1412) 를 가질 수 있으며, 드레인 (1410) 은 픽셀 전극 (1414) 을 통해 방전 커패시터 (1400) 및 저장 커패시터 (1404) 에 전기적으로 커플링될 수도 있다.
다수의 변경들 및 수정들이 본 발명의 범위로부터 일탈함 없이 상기 설명된 본 발명의 특정 실시형태들에 행해질 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 전술한 설명의 전부는 한정적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 복수의 디스플레이 픽셀들을 갖는 전기 영동 디스플레이로서,
    상기 복수의 디스플레이 픽셀들의 각각은,
    상기 디스플레이 픽셀을 구동하기 위한 픽셀 전극;
    상기 픽셀 전극에 커플링되어 상기 픽셀 전극에 파형들을 송신하기 위한 단일 박막 트랜지스터 (TFT);
    상기 단일 박막 트랜지스터에 커플링된 프론트 플레인 라미네이트 (FPL); 및
    상기 픽셀 전극에 커플링되고 상기 FPL 과 병렬로 배치된 저장 커패시터를 포함하며,
    상기 저장 커패시터는 상기 저장 커패시터를 통해 상기 FPL 로부터의 잔류 전압들의 방전을 허용하도록 충분히 오믹 전도성이도록 구성되는, 전기 영동 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 커패시터의 저항은 상기 FPL 의 저항과 대략적으로 동일한, 전기 영동 디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 커패시터의 저항 값은 상기 FPL 의 저항의 1/3 배와 3 배 사이인, 전기 영동 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 커패시터와 병렬로 방전 커패시터를 더 포함하는, 전기 영동 디스플레이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 FPL 은 전기 영동 재료를 포함하는, 전기 영동 디스플레이.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전기 영동 재료는 유체 매질 내에서 하전된 피그먼트 입자들을 포함하는 캡슐화된 전기 영동 재료를 포함하는, 전기 영동 디스플레이.
KR1020247001983A 2021-07-29 2022-07-26 잔류 전압들을 방전시키기 위한 오믹 전도성 저장 커패시터들을 갖는 전기-광학 디스플레이들 KR20240022641A (ko)

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