KR101475256B1 - 입자들의 움직임을 사용하는 디스플레이 디바이스 - Google Patents

Abstract

디스플레이 디바이스를 구동하는 방법은, 디스플레이가 행들에서 순차적으로 어드레스 지정되고, 가장 밝은 픽셀과 가장 어두운 픽셀 사이의 제 1 콘트라스트 비, 가장 밝은 픽셀 출력 상태, 가장 어두운 픽셀 출력 상태, 및 복수의 중간 그레이 레벨 출력 상태들로 제 1 이미지가 디스플레이되는 제 1 디스플레이 어드레스 지정 모드를 사용한다. 제 2 모드에서는, 디스플레이가 행들에서 순차적으로 어드레스 지정되고, 제 1 콘트라스트 비보다 크고, 가장 밝은 픽셀들과 가장 어두운 픽셀들 사이에 있는 제 2 콘트라스트 비로 제 2 이미지가 디스플레이된다.

Description

입자들의 움직임을 사용하는 디스플레이 디바이스{DISPLAY DEVICE USING MOVEMENT OF PARTICLES}

본 발명은 입자들의 움직임을 사용하는 전자 디바이스에 관한 것이다. 이러한 타입의 디바이스의 일 예는 전기영동 디스플레이이다.

전기영동 디스플레이 디바이스는 쌍안정 디스플레이 기술의 일 예로, 이는 선택적인 광 산란 또는 흡수 기능을 제공하기 위해 전계 내에서 대전된 입자들의 움직임을 사용한다.

일 예에서, 흰색 입자들이 흡수성 액체에서 떠다니고, 디바이스의 표면에 입자들을 가져가기 위해 전계가 사용될 수 있다. 이 위치에서, 흰색 입자들은 광 산란 기능을 수행할 수 있어, 디스플레이가 흰색으로 나타난다. 상부 표면으로부터 멀어지는 움직임은 액체의 컬러가, 예컨대 검은색으로 보일 수 있게 한다. 또 다른 예에서는, 투명한 액체 내에서 떠다니는 검은색의 음으로 대전된 입자와 흰색의 양으로 대전된 입자와 같은 2가지 타입의 입자가 존재할 수 있다. 다수의 상이한 가능한 구성이 존재한다.

전기영동 디스플레이 디바이스는 그것들의 쌍안정성의 결과로서 낮은 전력 소비를 가능하게 할 수 있고(어떠한 전압도 인가되지 않고 이미지가 유지된다), 백라이트나 편광자에 관한 필요성이 존재하지 않으므로 얇고 밝은 디스플레이 디바이스가 형성될 수 있게 한다는 점이 인식되고 있다. 또한 전기영동 디스플레이 디바이스는 플라스틱 물질로 만들어질 수 있고, 그러한 디스플레이의 제작시 낮은 비용의 릴-릴(reel-to-reel) 처리의 가능성도 존재한다.

관심 있는 응용의 일 예는 전자 선반 라벨들이다. 이들은 소매 상인에게 몇 가지 이점을 제공한다. 첫 번째는, 가격 갱신이 버튼 터치로 구현될 수 있는데 반해, 종래의 종이 선반 라벨들로는 종업원이 모든 선반을 지나다니며 가격들을 수동으로 조정해야 할 필요가 있다(시간이 걸리고 오류를 저지르기 쉬움). 두 번째는, 전자 선반 라벨들이 관련 정보만을 디스플레이할 가능성을 제공한다. 예컨대, 영업 시간 외에, 소매상인이 선반 공간을 계획할 때, 전자 선반 라벨은 선반 제품 레이아웃, 현재 재고, 및 새로운 공급의 도착 날짜를 디스플레이할 수 있다. 영업 시간 동안에는 전자 선반 라벨들이 제품 정보, 가격들 및 특별한 공급(offering)과 같은 관련된 정보를 소비자에게 디스플레이할 수 있다.

비용이 가능한 적게 유지되어야 한다면, 패시브 (직접적인 구동) 어드레스 지정 체계(passive addressing scheme)가 이용된다. 디스플레이 디바이스의 가장 간단한 구성은 분할된 반사성 디스플레이이고, 이러한 타입의 디스플레이가 충분한 다수의 응용예가 존재한다. 분할된 반사성 전기영동 디스플레이는 낮은 전력 소비, 양호한 밝기를 가지고, 또한 동작시 쌍안정적이며, 따라서 디스플레이가 꺼진 때에 도 정보를 디스플레이할 수 있다.

하지만, 매트릭스 어드레스 지정 체계를 사용하면 성능이 향상되고, 다용도성이 제공된다. 패시브 매트릭스 지정 방식을 사용하는 전기영동 디스플레이는, 통상적으로 하부 전극 층, 디스플레이 매체층, 및 상부 전극 층을 포함한다. 바이어싱(biasing) 전압들은 바이어스되는 전극들과 연관된 디스플레이 매체의 부분(들)의 상태를 제어하기 위해, 상부 전극 층 및/또는 하부 전극 층에 있는 전극들에 선택적으로 인가된다.

전기영동 디스플레이 디바이스의 한 가지 특별한 타입은 소위 "평면-내(in-plane) 스위칭" 을 사용한다. 이러한 타입의 디바이스는 디스플레이 물질 층에서 옆으로 입자들의 움직임을 선택적으로 사용한다. 입자들이 옆 전극들로 움직일 때, 입자들 사이에서는 개구가 나타나고, 그 개구를 통해 밑에 있는 표면이 보여질 수 있다. 입자들이 무질서하게 흩어질 때에는, 밑에 있는 표면으로의 광의 통로를 차단하고, 입자 컬러가 보이게 된다. 입자들이 채색되고, 그 밑에 있는 표면이 검은색이거나 흰색일 수 있고, 그렇지 않으면 입자들이 검은색 또는 흰색이고, 그 밑에 있는 표면이 채색된다.

평면-내 스위칭의 장점은 디바이스가 투과형 동작이나 반투과반사형(transflective) 동작을 위해 적응될 수 있다는 점이다. 특히, 입자들의 움직임은 광을 위한 통로를 생성하여, 반사성 및 투과성 동작이 물질을 통해 구현될 수 있다. 이는 반사성 동작보다는 백라이트를 사용하여 조명을 가능하게 한다. 평면-내 전극들은 모두 한 기판 상에 제공될 수 있거나, 그렇지 않으면 두 기판들 모두 에 전극들이 제공될 수 있다.

액티브 매트릭스 어드레스 지정 체계가 또한 전기영동 디스플레이용으로 사용되고, 이들은 일반적으로 높은 콘트라스트와 다수의 그레이스케일을 지닌 밝은 풀(full) 컬러 디스플레이들을 위해 더 빠른 이미지 갱신이 필요할 때 요구된다. 그러한 디바이스들은 도로 표지, 광고판 디스플레이 응용예, 및 전자 창(electronic window)에서의 (화소로 처리된) 광원들로서 그리고 주변 조명 응용예를 위해 발전되고 있다. 컬러들은 컬러 필터들을 사용하여 또는 빼는(subtractive) 컬러 원리에 의해 구현될 수 있고, 이후 디스플레이 픽셀들은 그레이스케일 디바이스로서 간단히 기능을 한다. 아래의 설명은 그레이스케일들이나 그레이 레벨들을 가리키지만, 이는 어떠한 식으로든 단색 디스플레이 동작만을 암시하는 것은 아니라는 것을 이해할 것이다.

본 발명은 이들 기술 모두에 적용되지만, 특히 패시브 매트릭스 디스플레이 기술이 주된 관심 대상이고, 특히 평면-내 스위칭 패시브 매트릭스 전기영동 디스플레이들이 주된 관심 대상이다. 평면-내 전기영동 디스플레이들은, 예컨대 전자 선반 라벨들을 실현하기 위한 유망한 기술이다. 위에서 개설된 장점들 외에, 이러한 기술은 고객들이 익숙한 모든 각도에서 잘 읽을 수 있는 종이와 같은 외관을 가진다.

전기영동 디스플레이들은 통상적으로 복잡한 구동 신호들에 의해 구동된다. 한 그레이 레벨로부터 또 다른 그레이 레벨로 바뀔 픽셀에 관해서, 종종 먼저 리셋 국면으로서 흰색 또는 검은색으로 바뀌고 난 다음, 최종 그레이 레벨로 바뀐다. 그 레이 레벨에서 그레이 레벨로의 전이, 및 검은색/흰색에서 그레이 레벨로의 전이는, 검은색에서 흰색으로, 흰색에서 검은색으로, 그레이에서 흰색으로 또는 그레이에서 검은색으로의 전이보다 더 느리고 더 복잡하다.

전기영동 디스플레이들을 위한 통상적인 구동 신호들은 복잡하고, 전이 속력을 높여 이미지 품질 등을 향상시키는 것으로 목표로 하는 "동요(shaking)" 펄스들과 같은 상이한 하위 신호(subsignal)들로 이루어질 수 있다.

알려진 구동 체계들의 추가 논의는 WO 2005/071651과 WO 2004/066253에서 발견될 수 있다.

전기영동 디스플레이, 그리고 특히 패시브 매트릭스 버전들이 지닌 한 가지 중대한 문제점은, 이미지를 지닌 디스플레이를 어드레스 지정하는데 걸리는 시간이다. 이 어드레스 지정 시간은 픽셀 출력이 픽셀 셀들 내의 입자들의 물리적인 위치에 의존하고, 입자들의 움직임이 유한한 양의 시간을 요구한다는 사실로부터 생긴다. 어드레스 지정 속력은 다양한 조치로, 예컨대 오직 짧은 거리에 걸쳐 픽셀들의 움직임을 요구하는 이미지 데이터의 픽셀-바이-픽셀(pixel-by-pixel) 기록과, 그것에 이어지는 전체 디스플레이를 위해 픽셀 영역에 걸쳐 입자들을 퍼지게 하는 병렬 입자 퍼짐 스테이지(stage)를 제공함으로써 증가될 수 있다.

이러한 조치에도, 큰 패시브 매트릭스 디스플레이를 위한 디스플레이 어드레스 지정은, 분 단위보다는 시간 단위의 시간이 걸릴 수 있다. 이는 큰 전기영동 디스플레이들이 광고판 응용예와 같은 빈번하지 않게만 리프레쉬되는 정적인 이미지들을 디스플레이하는 것에 제한하였다.

300미크론의 픽셀 크기를 지닌 픽셀들의 100개의 행들을 라인별로 패시브 매트릭스 어드레스 지정하는 전자 선반 라벨 응용예와 같은 더 작은 디스플레이들에서도, 전체 이미지 갱신에 거의 15분이 걸린다. 전자 선반 라벨이 소매상인 모드에 있을 때, 이는 받아들이기 어려울 정도로 느리다.

그러므로, 그러한 패시브 매트릭스 디스플레이 디바이스들을 위한 어드레스 지정 시간을 줄일 필요성이 존재한다.

WO 95/06307은 기록 시간이 감소된 전기영동 디스플레이를 개시하고, 이 경우 다수의 짧은 지속 기간의 어드레스를 지정하는 신호들로 디스플레이를 어드레스 지정함으로써, 이미지가 순차적으로 질이 높여진다.

본 발명에 따르면, 디스플레이 픽셀들의 행과 열의 배열을 포함하는 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법이 제공되는데, 각 픽셀은 그 픽셀의 디스플레이 상태를 제어하기 위해 움직이는 입자들을 포함하고, 이 방법은 제 1 모드에서 행들에서 디스플레이를 순차적으로 어드레스 지정하는 단계를 포함하고, 이 경우 제 1 이미지는 제 1 모드에서는 가능한 가장 밝은 픽셀들과 가장 어두운 픽셀들 사이의 제 1 콘트라스트 비, 가장 밝은 픽셀 출력 상태, 가장 어두운 픽셀 출력 상태, 및 복수의 중간 그레이 레벨 출력 상태들로 디스플레이되고, 제 2 모드에서는 행들에서 디스플레이를 순차적으로 어드레스 지정하는 단계를 포함하는데, 이 경우 제 2 이미지는 제 2 모드에서 가능한 가장 밝은 픽셀과 가장 어두운 픽셀 사이에 있고, 제 1 콘트라스트 비보다 큰 제 2 콘트라스트 비로 디스플레이된다.

이 방법은 고속 초기 어드레스 지정 모드이지만, 그레이스케일 이미지 콘텐츠를 유지하는 어드레스 지정 모드를 제공한다. 이러한 어드레스 지정은 행별로 이루어져, 각 행에서의 다수의 열이 나란히 동시에 어드레스 지정된다.

이러한 식으로, 제 1 어드레스 지정 사이클을 위한 어드레스 지정 시간이 가능한 짧게 유지되는데 반해, 미리 결정된 품질(콘트라스트 비에 의해 설정된 것과 같은)의 이미지가 디스플레이될 수 있게 한다. 패시브 매트릭스의 경우, 어드레스 지정 사이클은 전극 상에서 요구된 전압들을 인가하는 것과, 행 단위로 입자들의 움직임을 허용하는 것을 포함한다. 액티브 매트릭스의 경우, 어드레스 지정 사이클은 행 단위로, 전극 상에서 요구된 전압들을 인가하는 것을 포함하지만, 입자들의 움직임은 모든 행에 관해 동시에 일어날 수 있다. 그리고, 물론 행들과 열들을 상호교환하는 것이 가능하다.

추가 어드레스 지정 모드는 바람직하게 최대 개수의 그레이 레벨들을 지닌 이미지를 디스플레이한다. 이 최대는 특별한 디스플레이에 관한 한계이다.

제 1 모드는 제 1 디스플레이 어드레스 지정 사이클을 포함할 수 있고, 제 2 어드레스 지정 모드는 적어도 하나의 추가 디스플레이 어드레스 지정 사이클을 포함한다. 제 1 디스플레이 어드레스 지정 사이클과 적어도 하나의 추가 어드레스 지정 사이클은 동일한 이미지 콘텐츠의 디스플레이를 위한 것일 수 있다.

이러한 식으로, 순차적인 디스플레이 동작들이 콘트라스트 비와 그레이 레벨들의 개수 모두를 구축할 수 있다. 하지만, 더 낮은 콘트라스트 비의 제 1 이미지는 이미 그레이 레벨들의 최종 개수를 포함할 수 있다(하지만 최종 이미지에서보다 더 가깝게 간격을 둔).

대안적으로, 제 1 모드와 제 2 모드가 상이한 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용될 수 있다. 그러므로, 일부 디스플레이 정보는 신속하게 하지만 높은 콘트라스트에 관한 필요성 없이 갱신될 필요가 있는데 반해 다른 디스플레이 정보는 더 양호하지만 더 느리게 갱신될 수 있는 콘트라스트를 요구한다.

제 1 콘트라스트 비는 6:1 이하일 수 있거나, 4:1 이하일 수 있거나, 심지어 2:1 이하일 수 있다.

이 방법은 바람직하게는, 평면-내 패시브 매트릭스 전기영동 디스플레이 디바이스를 구동하기 위한 것이다.

제 1 어드레스 지정 모드는 전기영동 입자들의 움직임을 야기하기 위해, 시간 지속 기간 동안 어드레스 지정 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있고, 전기영동 입자들의 바라는 상태에 도달하기 위해, 모든 그레이 레벨들의 전기영동 입자들에 관해 요구된 시간의 많아야 일부 동안 상기 어드레스 지정 전압이 인가된다.

이러한 식으로, 입자들의 가장 큰 움직임을 요구하는 상태에 도달될 수 없고, 이는 콘트라스트의 손실을 초래한다. 이는 또한 디스플레이가 검은색 배경 상의 흰색 입자들로 동작한다면, 밝기의 손실을 나타낼 수 있다.

전술한 바와 같이, 제 1 이미지는 제 2 이미지와 동일한 개수의 그레이 레벨들을 가질 수 있다.

구동 체계는 그레이스케일 레벨들을 제공하기 위해, 픽셀 데이터에 의존하여 상이한 픽셀들에 상이한 전압들을 인가할 수 있다.

모든 픽셀들에 관한 전압은 그것들의 바라는 상태에 도달하기 위해, 그들 픽셀을 위해 요구된 시간의 일부 동안 인가될 수 있다. 이러한 식으로, 모든 픽셀이 그것들의 수정된 구동 상태를 가진다. 그러한 시간의 일부는 픽셀 전압들의 인가 시간의 선형 스케일링을 제공하기 위해, 일정할 수 있다. 대안적으로, 그러한 시간의 일부는 픽셀 전압들의 인가 시간의 비선형 스케일링을 제공하기 위해, 이미지 데이터에 의존하는 변수일 수 있다. 이는 제 1 이미지의 외관을 향상시킬 수 있다.

예컨대, 제 1 이미지의 그레이 레벨들 사이의 일정한 지각된 휘도 차이를 제공하도록 비선형 스케일링이 적응될 수 있다.

대안적인 배열에서는, 모든 픽셀에 관한 전압이 휘도 캡핑(capping)을 제공하도록, 그것들의 바라는 상태를 임계 시간까지 도달하게 하기 위해, 그러한 픽셀들에 관해 요구되는 만큼 길게 인가된다. 이 체계는 제 1 어드레스 지정 후 일부 픽셀들이 그것들의 바라는 상태에 도달하게 할 수 있다. 적어도 하나의 추가 디스플레이 어드레스 지정 사이클 동안, 이미 기록된 이미지 콘텐츠와는 상이한 이미지 콘텐츠를 요구하는 행들만이 다시 어드레스 지정될 필요가 있다.

처음의 낮은 콘트라스트 이미지 후, 상이한 모드들이 동일한 이미지를 구축하기 위한 것이라면, 적어도 하나의 추가 디스플레이 어드레스 지정 사이클은 어드레스 지정될 픽셀들의 밝기 범위를 밝기 레벨들 중 가장 낮은 세트로 증가시키기 위한 적어도 하나의 추가 콘트라스트 향상 사이클과, 밝기 레벨들 중 중간 세트로 어드레스 지정될 픽셀들에서의 에러들을 정정하기 위한 적어도 하나의 추가 이미지 정정 사이클을 포함할 수 있다.

각 픽셀은 최대 콘트라스트 레벨까지 구동될 수 있지만, 상기 방법은 각 픽셀이 최대 콘트라스트 레벨보다 큰 콘트라스트 레벨을 가능하게 할 수 있는 다수의 입자를 포함하는 디스플레이 디바이스를 구동하기 위한 것이다. 이는 픽셀들의 과충전(overfilling)(디스플레이가 구동되는 최대 콘트라스트를 얻기 위해 요구되는 채우기에 비해)을 나타내고, 구동 속력의 증가를 가능하게 한다. 5%와 15% 사이의 범위에 있는 과충전이 존재할 수 있다.

본 발명은 또한 디스플레이 픽셀들의 행과 열의 배열 및 그 디바이스를 제어하기 위한 제어기를 포함하는 전기영동 디바이스를 제공하고, 이 경우 제어기는 본 발명의 방법을 구현하도록 적응된다.

본 발명은 또한 본 발명의 방법을 구현하도록 적응된 전기영동 디스플레이 디바이스를 위한 디스플레이 제어기를 제공한다.

이제 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 예들을 상세히 설명한다.

도 1은 기본 기술을 설명하기 위해, 하나의 알려진 타입의 디바이스를 개략적으로 도시하는 도면.

도 2는 또 다른 알려진 타입의 디바이스를 본 발명이 적용될 수 있는 평면도로 도시하는 도면.

도 3 내지 도 5는 도 2의 디스플레이 디바이스가 어떻게 동작하는지를 도시 하는 도면.

도 6은 이미지를 발생시키기 위해 사용된 라인 시간과 이미지의 콘트라스트 사이의 관계를 도시하는 도면.

도 7 내지 도 10은 낮은 콘트라스트 이미지를 제공하기 위해, 디스플레이 데이터를 수정하기 위한 상이한 체계들을 도시하는 도면.

도 11은 픽셀 전극 레이아웃의 또 다른 예를 도시하는 도면.

도 12는 도 11과 유사한 추가 픽셀 레이아웃이 어떻게 구동되는지를 도시하는 도면.

도 13은 도 12에 대응하는 디바이스에 관한 라인 시간과 이미지 품질 사이의 관계를 도시하는 도면.

도 14는 본 발명의 디스플레이 디바이스를 도시하는 도면.

이들 도면은 개략적인 것이고 축척대로 그려지지 않음이 주목되어야 한다. 이들 도면의 상대적인 치수나 비율은, 도면에서의 명확성과 편의성을 위해, 그 크기가 과장되거나 축소되어 도시되어 있다. 동일한 층들이나 구성 성분들을 나타내기 위해 상이한 도면에서 동일한 참조 번호가 사용되고, 그 설명은 반복되지 않는다.

본 발명은 제 1 디스플레이 어드레스 지정 사이클이 제 1 낮은 콘트라스트 비를 지닌 제 1 이미지를 디스플레이하기 위해 사용되고, 적어도 하나의 추가 디스 플레이 어드레스 지정 사이클이 더 높은 콘트라스트 비를 지닌 이미지를 디스플레이하기 위해 사용되는 구동 방법과 디스플레이 디바이스를 제공한다. 이는 처음의 더 낮은 품질의 출력 이미지를 얻기 위해 어드레스 지정 시간을 감소시킨다.

본 발명을 상세히 설명하기 전에, 본 발명이 적용될 수 있는 디스플레이 디바이스의 타입의 일 예가 간략하게 설명된다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위해 사용될 디스플레이 디바이스(2)의 타입의 일 예를 보여주고, 평면-내 스위칭 패시브 매트릭스 투과성 디스플레이 디바이스의 전기영동 디스플레이 셀을 보여준다.

이 셀은 전기영동 잉크 입자(6)들이 수용되는 셀 볼륨(cell volume)을 한정하기 위해 측벽(4)들에 의해 경계가 정해진다. 도 1의 예는 평면-내 스위칭 투과성 픽셀 레이아웃으로서, 컬러 필터(10)를 통한 광원(미도시)으로부터의 조명(8)이 있다.

셀 내의 입자 위치는 공통 전극(12), 열 도체에 의해 구동되는 저장 전극(14), 행 도체에 의해 구동되는 게이트 전극(16)을 포함하는 전극 배열에 의해 제어된다. 임의로, 예컨대 셀에서의 입자들의 움직임을 더 제어하기 위해, 픽셀들이 공통 전극과 게이트 전극 사이에 위치한 하나 이상의 추가 제어 전극들을 포함할 수 있다.

전극(12,14,16) 상의 상대적인 전압은, 정전기력 하의 입자들이 저장 전극(14)이나 구동 전극(12)으로 움직이는지를 결정한다.

저장 전극(14)(컬렉터라고도 알려진)은 광 차폐(light shield)(18)에 의해 입자들이 시야로부터 숨겨지는 구역을 한정한다. 저장 전극(14) 위에 입자들이 있으면, 픽셀은 조명(8)이 디스플레이의 반대 쪽의 뷰어로 가는 것을 허용하는 광학적으로 투과성인 상태에 있고, 픽셀 개구는 전반적인 픽셀 치수에 대한 상대적인 광 투과 개구의 크기에 의해 한정된다. 임의로, 디스플레이는 광원이 반사성 표면으로 대체되는 반사성 디바이스일 수 있다.

리셋 국면에서, 입자들은 저장 전극(14)에 수집된다. 디스플레이의 어드레스 지정은 전극(12) 쪽으로 입자들을 구동하는 것을 수반하여, 입자들은 픽셀 뷰잉 영역(viewing area) 내에서 퍼지게 된다.

도 1은 3개의 전극을 지닌 픽셀을 보여주고, 게이트 전극(16)은 패시브 매트릭스 어드레스 지정 체계를 사용하여, 각 픽셀의 독립적인 제어를 가능하게 한다.

도 2 내지 도 5는 약간 상이한 3개의 전극 픽셀의 동작을 더 상세히 설명하기 위해 사용되고, 평면도로 픽셀 레이아웃을 도시한다.

도 2에서, 제 1 열 전극(20)은 공통 저장기(common reservoir) 전극(22)에 연결된다. 열 전극(20)은 스퍼(spur)(23)를 포함한다. 제 2 열 전극(데이터 전극)(24)은 픽셀 전극(26)에 연결되고, 게이트/선택 전극(28)이 행 방향으로 진행한다. 재차 픽셀마다 3개의 전극이 존재한다. 이 예에서, 저장 전극(23)들은 공통 전극으로서 배치되고, 픽셀 전극(26)은 데이터 열들에 결합된다.

픽셀 전극은 그 픽셀의 볼 수 있는 부분으로 입자들을 움직이기 위해 사용되고, 도 2에서 픽셀 전극(26)은 픽셀 영역의 대부분을 점유하고 있는 것으로 도시된다. 각 픽셀 영역은 도 2에서 영역(30)으로서 도시되어 있고, 상이한 픽셀 영역들 이 서로 물리적으로 분리될 수 있다. 저장기 전극(20,22,23)이 픽셀의 숨겨진 부분으로 입자들을 옆으로 움직이기 위해 사용된다. 게이트 전극(28)이 저장기 부분으로부터 선택된 라인 외의 다른 모든 라인들에서 픽셀의 볼 수 있는 부분으로 입자들이 움직이는 것을 방지하기 위해 사용되고, 따라서 픽셀들의 행별 동작을 가능하게 한다.

게이트 전극(28)은 저장기 전극과 픽셀 전극 사이의 전계를 차단하도록 동작하여, 전계가 차단되지 않은, 픽셀 전극 상의 구동 전압만이 선택된 행에 관한 입자들의 움직임을 야기한다.

게이트 전극(28)은 패시브 어드레스 지정 체계의 결과로서 요구되고, 선택되지 않은 행들 외의 선택된 행에 상이한 상태들을 제공하기 위해 필요하게 된다.

도 3 내지 도 5는 도 2의 픽셀 설계의 3개의 전극들에 전압들이 어떻게 인가될 수 있는지의 일 예를 도시하고, 대전된 입자들이 어떻게 움직이는지를 도시한다. 설명을 위해, 좌측 열의 픽셀들은 "기록됨(written)"이 되는데, 이는 입자들이 픽셀 전극으로 움직이게 됨을 의미하고, 우측 열의 픽셀들은 "기록되지 않음(non written)"이 되고, 이는 전극(23)의 부근에서 저장기에서 입자들이 머물게 됨을 의미한다.

설명을 위해, 입자들은 음으로 대전된다고 가정되고, 공통 저장기 전극은 정상적인 어드레스 지정을 위해 0V의 기준 전압을 가진다.

도 3의 제 1 단계는, 전역적인 리셋 국면을 수행하는 것이다. 이는 도시된 것처럼(+V), 저장기 전극(23) 상에 높은 전압을 제공하고, 나머지 전극들은 0V에 있게 함으로써 이루어질 수 있다.

이후, 모든 게이트 전극은 음의 전압(-V)으로 설정되고, 저장기 전극들은 이 예에서는 0V의 기준 전압으로 되돌아간다. 이는 입자들이 저장기(23)로부터 픽셀 전극으로 움직이는 것을 방지하고, 저장기로부터의 입자들의 움직임을 막는 장벽을 설정한다.

라인별로(line-by-line) 픽셀들의 어드레스 지정을 수행하기 위해, 선택된 라인의 게이트 전극(28)의 전압은, 0V와 같은 덜 네거티브(negative)한 전압으로 설정된다. 도 4는 상부 행의 어드레스 지정을 보여주고, 도 5는 하부 행의 어드레스 지정을 보여준다. 한 라인이 선택되면, 양의 전압을 지닌 픽셀 전극들은 입자들로 하여금 픽셀로 움직이게 하고, 픽셀 전극 전압이 0V에 있는 픽셀들은 도 4에서 볼 수 있는 것처럼 충전되지 않는다. 그러므로, 기록될 픽셀에 관한 데이터 라인{픽셀 전극(26)에 연결되는}에는 양의 전압(V)이 제공된다.

또한 도 4에서 볼 수 있는 것처럼, 선택되지 않은 행에 관한 게이트 전극(28)은 심지어 양의 기록 전압을 가지는 데이터 열에 관해서도 입자들의 임의의 움직임을 방지한다. 즉, 도 4의 하부 좌측 픽셀은 아직 기록되지 않는데, 이는 그 행이 선택되지 않기 때문이고, 게이트 전극(28)은 전극(23)으로부터 멀어지는 입자들의 움직임을 방지하는 장벽의 역할을 한다.

픽셀 충전이 완료된 후, 게이트 전극은 음의 전압으로 되돌아가고, 후속 라인이 선택되며, 요구된다면 다음 라인의 픽셀들이 충전된다. 이는 도 5에 도시되어 있다.

구동 체계에서는, 픽셀에 데이터를 기록하기 전에 동요(shaking) 펄스들과 같은 추가 국면들이 사용된다. 하지만, 갱신 시간은 도 4와 도 5에서 도시된 어드레스 지정 국면에 의해 지배를 받고, 그 기간 동안 입자들은 저장 전극으로부터 픽셀 전극으로 선택적으로 움직인다. 이 어드레스 지정 시간은 디스플레이에서 존재하는 라인들의 개수로 스케일링된다. 그러므로, 라인 시간을 짧게 하는 것은 디스플레이의 갱신 속력에 중대한 영향을 미친다.

본 발명은 부분적인 충전을 제공하는 구동 방법을 제공한다. 특히, 더 짧은 어드레스 지정 시간이 사용된다면, 공통 전극(23)으로부터 픽셀 전극(26)으로의 입자들의 완전한 이송이 존재하지 않게 된다. 본 발명은 부분적인 이송이 낮은 콘트라스트의 초기 이미지가 형성될 수 있게 하도록 제어될 수 있지만, 이는 그레이 레벨을 상세히 유지한다는 사실을 알아내었다. 특히, 고속의 갱신이 최종 디스플레이 상태보다 더 낮은 콘트라스트를 줄 수 있지만, 가장 밝은 픽셀 상태와 가장 어두운 픽셀 상태 사이의 적어도 하나의 중간 그레이 레벨 상태를 유지한다.

도 6은 라인 시간을 감소시키는 것이 일반적으로 디스플레이된 이미지의 콘트라스트에 어떻게 영향을 미치는지를 보여주기 위해, 콘트라스트 변조 대 라인 시간의 그래프를 보여준다.

라인(60)은 9:1의 콘트라스트 비까지의 표준 충전 속력을 보여준다. 라인(62)은 10% 더 많은 입자들을 지닌 디스플레이의 응답을 보여준다. 이러한 픽셀들의 과충전은 디스플레이가 실제로 구동되는 최대 콘트라스트보다 큰 콘트라스트를 가능하게 할 수 있는 다수의 입자들을 주고, 도 6은 이러한 과충전이 디스플레 이의 어드레스를 지정하기 위한 시간의 감소를 어떻게 가능하게 하는지를 보여준다.

콘트라스트 변조는 (Lwhite-Lblack)/(Lwhite+Lblack)으로서 정의되고, 여기서 Lwhite와 Lblack은 흰색 상태와 검은색 상태의 휘도 값이다. 콘트라스트 변조가 그려지는데, 이는 콘트라스트 비보다 지각된 콘트라스트의 더 나은 근사(approximation)이기 때문이다.

라인(60)은 표준 셀에 관한 행동을 보여주고, 이 경우 입자 농도는 9:1의 콘트라스트에 관해 최적화된다. x-축 상의 시간 스케일은 임의의 것이지만, 도시된 예는 약 160초의 8:1의 콘트라스트에 도달하는 시간을 가진다. 점선으로 된 수직 선들은 8:1(콘트라스트 변조=0.778)과 4:1(콘트라스트 변조=0.6)의 콘트라스트 비에 도달하는 시간을 나타낸다.

충전하는 속력이 공통 전극 상에 남은 입자들의 양의 함수라고 가정하는 계산된 행동이 도시되어 있고, 이는 지수함수적인 행동을 준다. 또한, 그 휘도는 충전하는 양의 지수함수적으로 감소하는 함수이다.

마지막으로, 10초의 시간 지연이 생각되는데, 이는 제 1 입자들이 게이트 전극을 횡단하기 전에 일부 시간이 걸리기 때문이다. 이는 콘트라스트가 변하기 시작할 때 시간 축 상의 점으로서 보여질 수 있다.

라인(62)은 서스펜션(suspension)에서 10% 더 많은 입자들을 지닌 셀에 관한 콘트라스트 대 시간을 보여준다. 이는 라인 시간이 8:1의 콘트라스트에 도달하기 위해 정상보다 약 2.5배 짧게 되는 것을 가능하게 한다.

본 발명은 제 1 이미지에 관해서는 더 낮은 콘트라스트가 충분하다는 인식에 기초한다. 예컨대, 제 1 프레임에 관한 4:1의 콘트라스트(0.6의 콘트라스트 변조)가 충분하다고 생각될 수 있다. 이 경우, 필요한 시간은 과충전된 입자 셀의 경우에는 43초가 되고, 표준 셀에 관해서는 60초가 된다. 이는 과충전된 경우에 관해서는 3.7의 인자의 속력 향상을 주고, 표준 경우에 관해서는 2.7의 인자의 속력 향상을 준다.

이러한 4:1의 콘트라스트 비는, 예컨대 전자 종이 응용예에서 신문 인쇄를 위해 충분한 판독 가능한 이미지를 나타낸다. 이 비는 응용예에 따라, 예컨대 2:1로 더 낮을 수 있다. 이어지는 프레임에서는 콘트라스트 비를 향상시키기 위해, 픽셀의 뷰잉 부분으로 더 많은 입자들이 구동될 수 있다.

물론, 예컨대 콘트라스트 변조를 0.4 이하로 하는 것처럼 초기 이미지의 콘트라스트를 더 감소시킴으로써 추가 시간 감소가 얻어질 수 있다.

감소된 콘트라스트 이미지가 더 짧은 시간에 발생될 수 있는 여러 방식이 존재한다.

기본적으로, 평면-내 전기영동 디스플레이에서 그레이스케일들을 발생시키는 2가지 방식이 존재한다. 하나는 고정된 전압 레벨을 위해 어드레스 지정 국면 동안 데이터 펄스 폭들을 변화시키는 것이고, 나머지 하나는 데이터 전압 레벨들을 변화시키는 것이다.

A. 전압 레벨 변화

상이한 픽셀들이 상이한 전압들로 구동되도록, 그레이스케일들을 발생시키는 방식으로서 데이터 전압 레벨 변화가 사용된다면, 더 짧은 라인 시간으로 디스플레이를 구동하지만 전압들을 동일하게 유지하는 것이 더 낮은 콘트라스트 비를 가져오게 된다. 모든 바라는 최종 그레이스케일들은 최종 프레임 후의 그레이스케일들과는 상이하고, 이후 제 1 프레임은 픽셀 충전의 양의 측면에서, 본질적으로 최종 이미지의 스케일링된 버전인 이미지를 나타낸다.

구동 신호들이 변하는 방식이 도 7에 개략적으로 도시되어 있고, 이 도 7은 높이는 다르지만 같은 시간 지속 기간을 가지는 전압 펄스(70)들을 보여준다. 이들은 시간 축을 따라가면서 압축된다.

하지만 인가된 전압들은 간단한 스케일링보다 복잡한 방식으로 변할 수 있고, 이는 그것들의 최종 값에 더 가깝게 더 밝은 그레이스케일을 가져가기 위해 바람직할 수 있다. 이미지 콘텐츠에 따라, 이는 전압들을 동일하게 유지하는 것보다 호감이 가는 화상을 만들게 된다.

도 8은 이러한 예를 보여주는데, 즉 콘트라스트를 향상시키기 위해, 더 밝은 픽셀들이 초기에 움직이는 입자들을 가지지 않는다.

이 경우, 임의의 선택된 라인 시간을 위해, 특별한 전압이 조정되는 방식은 그레이 레벨에 의존하게 되고, 이렇게 하기 위해 맵핑은 바라는 전압이 이용 가능한 라인 시간과 바라는 그레이 레벨에 기초하여 결정될 수 있도록, 그러한 특별한 그레이 레벨과 선택된 라인 시간을 고려해야 한다.

B. 펄스 길이 변화

그레이스케일들을 발생시키는 방식으로서 데이터 펄스 길이 변화가 사용된다 면, 각각의 선택된 라인 시간에 관해, 초기 펄스 길이로부터 최종 펄스 길이까지의 단일 맵핑 곡선이 존재한다.

이 경우, 디스플레이를 더 짧은 라인 시간으로 구동하는 것이 상이한 방식으로 행해질 수 있다.

(ⅰ) 모든 데이터 펄스 길이들은 도 9에 개략적으로 도시된 것처럼 선형적으로 스케일링될 수 있고, 도 9는 고정된 전압 펄스(90)들을 보여준다. 이는 최종 이미지에 비해 더 낮은 콘트라스트와 동일한 개수의 그레이스케일을 지닌 이미지를 가져온다. 하지만 그레이 레벨들 사이의 L*(지각된 밝기)에 있어서의 차이는 최종 프레임 후의 L*에 있어서의 차이에 비례하지 않는다. 선형 전압 스케일링으로 제 1 이미지가 픽셀 충전 레벨의 관점에서 최종 이미지의 스케일링된 버전을 효과적으로 포함하고, 모든 라인들이 후속 프레임들에서 어드레스 지정될 필요가 있다.

(ⅱ) 모든 데이터 펄스 길이들은 최종 프레임에서처럼, 그레이 레벨들 사이의 일정한 지각된 밝기(L*)를 달성하기 위해 비선형적 방식으로 스케일링될 수 있다. 이는 여전히 최종 이미지에 비해 더 낮은 콘트라스트와 동일한 개수의 그레이스케일들을 지닌 이미지를 주게 된다. 그레이 레벨들 사이의 지각된 콘트라스트 레벨은 선형적으로 스케일링되지 않고, 이는 일정한 지각된 그레이 레벨 스텝을 달성하기 위한 스케일링이 간단한 선형 스케일링이 아닌지에 관한 이유이다.

(ⅲ) 더 짧아진 라인 시간보다 긴 데이터 펄스들만이 라인 시간으로 잘려진다(clipped). 이는 도 10에 도시되어 있다. 점선은 컷오프(cutoff) 시간을 보여주고, 도시된 예에서 처음의 어두운 픽셀은 그것의 잘려진 펄스 지속 기간을 가지고, 제 2의 밝은 픽셀은 그것의 잘려진 펄스 지속 기간을 가지지 않으며, 제 3 픽셀은 한계에 있고 따라서 그것의 잘려진 펄스 지속 기간을 가지지 않는다. 이는 광 캡핑(light capping) 함수를 나타내고, 이는 특히 임계값보다 어두울 픽셀들을 그 임계값으로 캡핑한다. 이는 최종 이미지에 비해 더 낮은 개수의 그레이스케일을 지닌 이미지를 가져온다. 이러한 체계의 장점은 후속하는 프레임들에서, 가장 낮은 그레이 레벨들(가장 어두운 것이 될 것이고, 제 1 프레임에서 잘려진)을 지닌 픽셀들을 포함하는 라인들만이 어드레스 지정될 필요가 있다는 점이다.

제 1 이미지가 준비되는 방식에 관계없이, 다수의 프레임에서 이미지를 구축하기 위한 다수의 옵션이 또한 존재한다.

일 예에서, 호감이 가는 이미지를 초래하기 위해 필요한 만큼의 많은 그레이스케일을 지닌 낮은 콘트라스트 이미지가 먼저 준비된다. 라인 시간은 빠른 갱신을 주기 위해 짧다.

다음 갱신시, 콘트라스트는 가장 낮은 그레이 레벨들로 픽셀들의 휘도를 낮춤으로써 향상된다. 이 갱신을 위해, 모든 라인들이 어드레스 지정될 필요는 없고, 이는 상대적으로 빠른 콘트라스트 향상을 가져온다.

마지막으로, 중간-그레이 픽셀들에서의 에러들이 정정될 수 있고, 이 역시 모든 라인들이 어드레스 지정될 필요는 없다.

프레임을 구축하는 이러한 방식은, 제 1 단계에서 데이터 펄스의 전압들 및/또는 펄스 길이들을 모두 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 3가지 단계가 각각 다수의 어드레스로 이루어질 수 있다.

또한 상이한 단계들을 혼합하는 것이 가능하다. 예컨대, 디스플레이의 일정한 부분들만이 콘트라스트 향상 어드레스 지정 단계를 필요로 하고, 매우 적은 개수의 그레이스케일들을 포함하지만, 이미지의 또 다른 부분이 많은 개수의 그레이스케일을 가질 수 있고, 초기의 낮은 콘트라스트 어드레스 지정 후, 그리고 콘트라스트 향상 단계 전에 그레이 레벨 정정 단계를 적용함으로써 가장 많이 향상된다.

정확한 인가된 체계는 이미지 콘텐츠에 의존할 수 있고, 패널의 모은 단일 라인에 관해 상이할 수 있으며, 많은 디스플레이에 관한 이미지들을 처리하는 중앙 컴퓨터에서 오프-라인으로 계산될 수 있다.

과충전(전술한 바와 같이, 픽셀이 바라는 콘트라스트 레벨을 달성할 수 있게 하는데 요구되는 예컨대 10%의 여분의 입자들)이 있는 디스플레이의 경우, 표준 양만큼 충전된 디스플레이보다 더 큰 최종 콘트라스트를 달성하는 것이 가능하지만, 패널을 매 번 최대 콘트라스트까지 구동하는 것이 필수적이지 않을 수 있다.

본 발명은 간단한 3개의 전극 픽셀 설계와 관련하여 위에서 설명되었다. 하지만, 본 발명은 많은 픽셀 설계들에 적용될 수 있음이 이해된다.

예컨대, 더 복잡한 픽셀 전극 설계들이 가능하고, 도 11의 그 일 예이다.

도 11에 도시된 것처럼, 각 픽셀(110)은 4개의 전극을 가진다. 이들 중 행 선택 라인 전극(111)과 기록 열 전극(112)의 형태로 된 2개의 전극은 각 픽셀을 고유하게 식별하기 위한 것이다. 또한, 일시적인 저장 전극(114)과 픽셀 전극(116)이 존재한다.

이러한 설계에서, 픽셀은 제어 전극(111,112) 부근과 픽셀 전극(116) 사이에 서 입자들의 움직임을 제공하도록 다시 설계되지만, 중간 전극(114)이 제공되고, 이 중간 전극(114)은 일시적인 저장 저장기(storage reservoir)로서의 역할을 한다. 이는 라인별(line-by-line) 어드레스 지정 동안의 이송 거리가 감소되는 것을 허용하고, 일시적인 전극(114)으로부터 픽셀 전극(116)으로의 더 큰 이송 거리가 동시에 수행될 수 있다. 도 11은 110으로서 픽셀 영역을 보여준다.

그러므로, 움직일 거리가 감소된다는 사실로 인해, 어드레스 지정 기간이 더 빨리 진행되고, 증가된 전계로 인해 입자 속도가 증가된다.

다른 전극 설계들과 구동 체계들 또한 가능하다. 도 12는 도 11과 유사한 전극 레이아웃의 동작을 설명하기 위해 사용된다. 컬렉터 전극(120), 게이트 전극(122), 및 2개의 픽셀 전극(124,126)이 존재한다. 이들 중 처음 픽셀 전극(124)은 도 11을 참조하여 설명된 것처럼 일시적인 저장 전극으로서 간주될 수 있다.

이미지들의 우측 열은 입자들이 뷰잉 영역으로 구동되는 픽셀에 관한 전압들의 순서를 보여주고, 이미지들의 좌측 열은 픽셀이 컬렉터 영역에서 입자들이 남기 위한 픽셀에 관한 전압들의 순서를 보여준다.

처음에, 리셋 국면에서는 입자들(양으로 대전된다고 가정된다)이 모두, 컬렉터 전극(120)으로 끌어 당겨지고, 이는 모든 픽셀에 관해 동시에 이루어진다.

이후, 한 번에 한 행씩, 각 행은 선택되지 않은 행에 비해 게이트 전압을 낮춤으로써 선택된다. 도시된 예에서, 선택된 행("선택")은 0V의 게이트 전압을 가지는데 반해, 선택되지 않은 행("선택되지 않음")은 +20V의 게이트 전압을 가진다. 기록되지 않을 픽셀은 -10V의 컬렉터 전압을 가지고, 기록될 픽셀은 +10V의 컬렉터 전압을 가진다. 개략적으로 도시된 바와 같이, 기록되고 선택된 행에 있는 픽셀만이 일시적인 저장 전극으로서의 역할을 하는 제 1 픽셀 전극(124) 쪽으로 입자 움직임을 가진다. 제 2 픽셀 전극(126)의 전압을, 제 1 픽셀 전극 전압보다 낮게 설정하는 것도 가능하고, 이 경우 입자들은 제 2 픽셀 전극(126) 쪽으로 더 멀리 운반된다.

풀(full) 디스플레이가 이러한 식으로 어드레스 지정된다.

다음 전개 국면에서, 동시에 모든 픽셀에 관해, 제 1 픽셀 전극(124)으로 기록되는 입자들{또는 대안적으로 제 2 픽셀 전극(126)으로 기록되는}은, 전압들을 같게 만듦으로써, 개략적으로 도시된 것처럼 2개의 픽셀 전극 사이에서 퍼진다.

이 예에서, 컬렉터 전극들은 열 데이터 전압 라인들의 부분이고, 게이트 전극들은 행 선택 전압 라인들의 부분이다. 대신 컬렉터 전극들을 행들로서 결선하고, 게이트 전극들을 열들로서 결선하는 것이 가능하다. 통상적인 전자 선반 라벨들에서, (수직) 열들의 개수는 (수평) 행들보다 훨씬 더 많고, 따라서 열들이 데이터를 위해 그리고 행들이 선택을 위해 사용된다면, 총 갱신 시간이 가장 작은 것이다.

전술한 본 발명의 실시예들은 낮은 콘트라스트 초기 이미지를 제공한다. 이는 품질이 감소한 이미지의 미리보기를 허용하기 위해, 전술한 전자 라벨 응용예를 위한 드래프트(draft) 미리보기 모드로서 사용될 수 있다. 이는 갱신 시간을 10배 감소시킬 수 있고, 이미지 콘트라스트는 여전히 판독 능력에 있어서 충분하다(예컨대, 2:1의 콘트라스트 비).

초기 낮은 콘트라스트 모드를 위해 얻어진 시간 감소는 콘트라스트 손실보다 비례적으로 크게 될 수 있다. 이는 입자 이송과 눈 특징 모두가 크게 비선형적이라는 사실의 이해에 기초한다. 예컨대, 라인-시간의 10%만으로, 약 25%의 입자가 이송될 수 있어, 최대 달성 가능한 콘트라스트의 40%의 지각된 콘트라스트(L*)를 발생시킨다.

이러한 라인-시간과 그 결과 이미지 품질 사이의 관계는, 도 13에 도시된 것처럼 크게 비선형적이고, 이는 이미지 품질과 라인-시간 사이의 관계를 나타낸다.

실험적인 결과들은 라인-시간에서의 10배의 감소(예컨대, 10초에서 1초로의)가 7:1로부터 2:1로의 콘트라스트 손실을 초래한다는 것을 보여준다. 이는 예상했던 것보다 더 작은 손실이고, 전술한 바와 같이 모든 입자들의 약 25%의 이송에 대응한다. 또한, 관찰자의 경우 2:1 콘트라스트가 이미지를 검사하는데 있어서 충분히 좋다. 실제로, 광학 콘트라스트를 밝은 상태와 어두운 상태의 휘도 비로서 표현하는 것은, 이미지가 사람의 눈에 의해 지각되는 방법의 품질을 정확하게 반영하지 않는다. L* 값들에서의 휘도 값들을 위에서 개설된 것처럼 표현하는 것이 더 낫고, 이후 뷰어를 위한 2:1 콘트라스트가 7:1 콘트라스트의 범위의 40%로서 지각된다는 것이 이어진다.

이제 본 발명의 전자 라벨로의 응용예가 더 상세히 논의된다. 통상적인 전자 선반 라벨의 경우, 선반들의 모양을 매칭시키기 위해 디스플레이의 폭은 높이보다 훨씬 더 길게 된다. 패시브 매트릭스 어드레스 지정의 경우, 진행하는 (선택) 행들을 가장 큰 치수를 따라 위치시키고, 가장 짧은 치수를 따라 (데이터) 열들을 위치 시키는 것이 가장 편리하다. 이후 100㎝ ×3㎝의 치수를 지닌 통상적인 전자 선반 라벨은 3000개의 열과 100개의 행을 포함할 수 있게 된다.

이후 더 낮은 콘트라스트의 초기 이미지는 다시보기 이미지일 수 있고, 이는 최대 품질의 이미지를 필요로 하지 않으면서, 정보 콘텐츠를 사용자가 체크하는 것을 허용한다. 후속하는 완전한 품질의 이미지는 반드시 그 직후 제공될 필요가 있는 것은 아니고, 본 발명의 제 1 디스플레이 어드레스 지정 모드와 적어도 하나의 추가 디스플레이 어드레스 지정 모드 사이에 지연이 존재할 수 있다. 예컨대, 높은 콘트라스트의 이미지가 다음 날에 있을 수 있고, 낮은 콘트라스트 모드에서 사용되는 것과 상이한 이미지에 관한 것일 수 있다.

위의 예들은 픽셀들의 독립적인 어드레스 지정을 가능하게 하기 위해 게이트 전극들을 사용한다. 패시브 매트릭스 체계들은 이미 어드레스 지정된 나머지 행들에 영향을 미치지 않기 위해 픽셀들의 한 행을 어드레스 지정하는 것을 허용하도록 임계 전압 응답을 사용할 수 있다는 것이 알려져 있다. 그러한 경우, 행 전압과 열 전압의 결합은, 어드레스 지정되는 픽셀들에서만 임계값이 초과되고, 모든 다른 픽셀이 그것들의 이전 상태에 남아있을 수 있도록 이루어진다. 본 발명은 또한 패시브 매트릭스 어드레스 지정 체계의 부분으로서 임계 응답을 사용하는 디스플레이 디바이스들에 적용될 수 있다. 이는 전술한 바와 같은 게이트 전극들의 사용 대신, 또는 전술한 바와 같은 게이트 전극들의 사용에 추가하여 이루어질 수 있는 것이다.

본 발명은 패시브 매트릭스 디스플레이들에 가장 이롭고, 평면-내 스위칭 디 스플레이 기술들에 가장 이롭다.

도 14는 본 발명의 디스플레이(160)가 픽셀들의 배열, 행 구동기(164), 열 구동기(166), 및 제어기(168)를 가지는 디스플레이 패널(162)로서 구현될 수 있음을 개략적으로 보여준다. 제어기는 본 발명의 구동 체계를 구현하고, 제 1 어드레스 지정 사이클을 위한 목표(target) 라인 시간에 따라 상이한 구동 체계들을 구현할 수 있는 일 예이다.

본 발명은 많은 다른 픽셀 레이아웃에 적용될 수 있고, 전기영동 디스플레이나 패시브 매트릭스 디스플레이에 제한되지 않는다. 본 발명은 긴 어드레스 지정 시간을 가지기 때문에 패시브 매트릭스 디스플레이들에 관해 특별한 관심사가 되지만, 액티브 매트릭스 디스플레이에 관해서도 장점들이 얻어질 수 있다.

디스플레이된 제 1 이미지는 낮은 콘트라스트 이미지이지만, 이는 그레이스케일 값들을 보유하고 있다. 그레이스케일들의 개수는 선택된 체계에 의존하지만, 통상적으로 최종 이미지에서의 개수의 적어도 절반이 된다.

본 발명은, 전술한 전자 라벨 예를 포함하는 많은 상이한 응용예에 적용될 수 있지만, 더 일반적으로는 구동 속력 증가를 필요로 하는 임의의 응용예에 적용될 수 있다.

"행"이라는 용어는 이 텍스트에서 약간 임의적이고, 수평 방향에 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신, 행별 어드레스 지정은 간단히 라인별 어드레스 지정 시퀀스를 가리킨다. 행은 디스플레이의 상부로부터 하부까지 또는 옆에서 옆으로 진행하는 것일 수 있고, 동시에 어드레스 지정될 수 있는 픽셀들의 한 라인 이다.

본 발명이 예시되고 도면과 전술한 설명에서 상세히 설명되었지만, 그러한 예시 및 설명은 예시적이거나 전형적이지, 제한적인 것은 아닌 것으로 간주되어야 하고, 본 발명은 개시된 실시예에 국한되지 않는다. 청구된 본 발명을 실시하는 데 있어서, 도면, 상세한 설명, 및 첨부된 청구항의 연구로부터 개시된 실시예들에 대한 변형예가 당업자에 의해 이해되고 실행될 수 있다. 청구항에서 "포함하는"이라는 단어는 다른 요소들을 배제하지 않고, 단수 표현은 복수를 배제하지 않는다. 서로 상이한 종속 청구항들에서 특정 수단이 인용된다는 단순한 사실은 이들 수단들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다. 청구항에서의 임의의 참조 기호는 그 범주를 제한하는 것으로 여겨져서는 안 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 전기영동 디스플레이와 같은 입자들의 움직임을 사용하는 전자 디바이스가 사용되는 분야에 이용 가능하다.

Claims (26)

1. 디스플레이 픽셀들의 행과 열의 배열을 포함하는 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법으로서, 각 픽셀은 픽셀 출력 상태를 제어하기 위해 움직이는 입자(6)들을 포함하고, 상기 방법은

   제 1 모드에서, 입자들의 움직임을 야기하기 위한 어드레스 지정 전압을 인가함으로써, 디스플레이를 행들에서 순차적으로 어드레스 지정하는 단계를 포함하고, 이 경우 제 1 이미지는 제 1 이미지 가장 밝은 픽셀 출력 상태, 제 1 이미지 가장 어두운 픽셀 출력 상태, 및 복수의 제 1 이미지 중간 그레이 레벨 출력 상태들로, 상기 제 1 이미지 가장 밝은 픽셀 출력 상태와 상기 제 1 이미지 가장 어두운 픽셀 출력 상태 사이의 제 1 콘트라스트 비를 통해 디스플레이되고,

   제 2 모드에서, 입자들의 움직임을 야기하기 위한 어드레스 지정 전압을 인가함으로써, 디스플레이를 행들에서 순차적으로 어드레스 지정하는 단계를 포함하고, 이 경우 제 2 이미지는 제 2 이미지 가장 밝은 픽셀 출력 상태와 제 2 이미지 가장 어두운 픽셀 출력 상태로, 상기 제 2 이미지 가장 밝은 픽셀 출력 상태와 상기 제 2 이미지 가장 어두운 픽셀 출력 상태 사이의 제 2 콘트라스트 비로서, 제 1 콘트라스트 비보다 큰 제 2 콘트라스트 비를 통해 디스플레이되고,

   상기 제 1 모드와 상기 제 2 모드는 각각 입자들이 컬렉터 전극으로부터 일시적인 저장 전극까지 행별로 구동되는 제 1 구동 국면과, 전체 디스플레이를 위한 입자들이 일시적인 저장 전극으로부터 뷰잉 영역(viewing area)까지 동시에 움직이는 제 2 구동 국면을 포함하는,

   디스플레이 픽셀들의 행과 열의 배열을 포함하는 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1 모드는 제 1 디스플레이 어드레스 지정 사이클을 포함하고, 제 2 어드레스 지정 모드는 적어도 하나의 추가 디스플레이 어드레스 지정 사이클을 포함하는, 디스플레이 픽셀들의 행과 열의 배열을 포함하는 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상이한 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 제 1 모드와 제 2 모드가 사용되는, 디스플레이 픽셀들의 행과 열의 배열을 포함하는 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   제 1 콘트라스트 비는 4:1 이하인, 디스플레이 픽셀들의 행과 열의 배열을 포함하는 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   제 1 모드는 전기영동 입자들의 움직임을 야기하기 위한, 시간 지속 기간 동안 어드레스 지정 전압을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 어드레스 지정 전압은 모든 그레이 레벨들의 전기영동 입자들이 그들의 원하는 상태에 도달하는데 필요한 시간의 많아야 일부 동안 인가되는, 디스플레이 픽셀들의 행과 열의 배열을 포함하는 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   제 1 이미지는 제 2 이미지와 동일한 개수의 그레이 레벨을 가지는, 디스플레이 픽셀들의 행과 열의 배열을 포함하는 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법.
7. 제 5항에 있어서,

   모든 픽셀들에 관한 전압은, 휘도 캡핑(capping)을 제공하도록, 모든 픽셀들이 그것들의 바라는 상태에 임계 시간까지 도달하게 하기 위해, 요구되는 만큼 길게 인가되는, 디스플레이 픽셀들의 행과 열의 배열을 포함하는 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법.
8. 제 1항에 있어서,

   제 2 모드 동안에는, 이미 기록된 이미지 콘텐츠와 상이한 이미지 콘텐츠를 요구하는 행들만이 다시 어드레스 지정되는, 디스플레이 픽셀들의 행과 열의 배열을 포함하는 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법.
9. 제 1항에 있어서,

   제 2 모드는 밝기 레벨들의 가장 낮은 세트로 어드레스 지정될 픽셀들의 밝기 범위를 증가시키기 위해 적어도 하나의 추가 콘트라스트 향상 사이클을 포함하고, 밝기 레벨들의 중간 세트로 어드레스 지정될 픽셀들에서의 에러를 정정하기 위해 적어도 하나의 추가 이미지 정정 사이클을 포함하는, 디스플레이 픽셀들의 행과 열의 배열을 포함하는 디스플레이 디바이스를 구동하는 방법.
10. 전기영동 디스플레이 디바이스를 위한 디스플레이 제어기(168)로서,

    제 1항에 따른 방법을 구현하도록 적응되는, 전기영동 디스플레이 디바이스를 위한 디스플레이 제어기.
11. 디스플레이 픽셀들의 행과 열의 배열(162); 및

    제 10항의 디스플레이 제어기(168)를 포함하는, 전기영동 디스플레이 디바이스.
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