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KR102531228B1 - 전기 광학 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들 - Google Patents

전기 광학 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들 Download PDF

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KR102531228B1
KR102531228B1 KR1020227033200A KR20227033200A KR102531228B1 KR 102531228 B1 KR102531228 B1 KR 102531228B1 KR 1020227033200 A KR1020227033200 A KR 1020227033200A KR 20227033200 A KR20227033200 A KR 20227033200A KR 102531228 B1 KR102531228 B1 KR 102531228B1
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Abstract

복수의 디스플레이 픽셀들을 갖는 전기 광학 디스플레이를 위한 구동 방법이 제공되고, 그 방법은, 복수의 디스플레이 픽셀들을 픽셀들의 다수의 그룹들로 분할하는 단계, 픽셀들의 다수의 그룹들에 적어도 하나의 파형 구조를 적용하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 파형 구조는 픽셀들의 다수의 그룹들을 업데이트하기 위한 구동 섹션을 갖는, 상기 픽셀들의 다수의 그룹들에 적어도 하나의 파형 구조를 적용하는 단계, 및, 디스플레이 픽셀들의 오직 하나의 그룹만이 임의의 주어진 시간에서 구동 섹션을 완성하도록 픽셀들의 다수의 그룹들을 연속적인 방식으로 업데이트하는 단계를 포함한다.

Description

전기 광학 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들{METHODS FOR DRIVING ELECTRO-OPTIC DISPLAYS}
관련 출원들에 대한 참조
이 출원은 2017년 4월 4일에 출원된 미국 가 출원 제 62/481,339 호에 관련된다. 전술된 출원의 전체 개시는 참조에 의해 본원에 통합된다.
발명의 배경
이 발명은 전기 광학 디스플레이들, 특히 쌍안정 전기 광학 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 이 발명은 하나의 이미지로부터 다른 이미지로의 천이들 동안 바람직하지 않은 시각적 영향들을 감소시키도록 의도된 구동 방법들에 관한 것이다. 이 발명은 특히, 하지만 비배타적으로, 하나 이상의 유형들의 전기적으로 대전된 입자들이 액체에서 현탁되고 디스플레이의 외관을 변화시키기 위해 전기장의 영향 하에 액체를 통해 이동되는 입자 기반 전기영동 디스플레이들에 있어서의 사용을 위해 의도된다.
발명의 요약
상기 논의된 바와 같이, 전기 광학 디스플레이들에서 천이들 (transitions) 의 플래시니스 (flashiness) 를 감소시키기 위해 글로벌 제한된 및 다른 구동 방식들을 이용하는 다양한 기법들이 알려져 있다. 하지만, 일부 경우들에서, 또는 어떤 제품들 및/또는 애플리케이션들에서, 부드러운 어필 (smooth appeal) 을 생성하기 위해 각각의 천이적 이미지들에서 디스플레이를 완전히 리프레쉬 (refresh) 하는 것이 바람직할 수도 있다.
여기서 제공되는 것은, 복수의 디스플레이 픽셀들을 갖는 전기 광학 디스플레이 (electric-optic display) 를 위한 구동 방법이고, 그 방법은, 복수의 디스플레이 픽셀들을 픽셀들의 다수의 그룹들로 분할하는 단계, 픽셀들의 다수의 그룹들에 적어도 하나의 파형 구조를 적용하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 파형 구조는 픽셀들의 다수의 그룹들을 업데이트하기 위한 구동 섹션을 갖는, 상기 픽셀들의 다수의 그룹들에 적어도 하나의 파형 구조를 적용하는 단계, 및, 디스플레이 픽셀들의 오직 하나의 그룹만이 임의의 주어진 시간에서 구동 섹션을 완성하도록 픽셀들의 다수의 그룹들을 연속적인 방식으로 업데이트하는 단계를 포함한다.
본 출원의 다양한 양태들 및 실시형태들은 다음의 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들은 반드시 일정한 스케일로 도시되지 않는 것이 인식되어야 한다. 다수의 도면들에 나타나는 아이템들은 그 아이템들이 나타나는 모든 도면들에서 동일한 도면 부호에 의해 표시된다.
도 1 은 스크롤링 바로 업데이트되고 있는 디스플레이 스크린의 일 예시적인 실시형태를 나타낸다.
도 2 는 확장하는 링으로 업데이트되고 있는 디스플레이 스크린의 일 예시적인 실시형태를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c 는 본원에 제시된 주제에 따라 디스플레이를 업데이트하도록 채용될 수도 있는 예시적인 파형들이다.
도 3d 는 디스플레이 픽셀들의 다수의 그룹들 및 본원에 제시된 주제에 따라 이들 그룹들을 업데이트하는 것으로부터 발생할 수도 있는 에지 효과들을 나타내는 도면이다.
도 4 는 본원에 제시된 주제에 따라 부드러운 업데이트를 위한 16 개의 천이들을 나타내는 파형 인코딩의 일례를 나타낸다.
도 5 는 본원에 제시된 주제를 이용하여 상부로부터 하부로의 스크롤링 바 효과로 백색에서 흑색으로의 천이를 생성하기 위해 필요한 단계들을 상세하게 나타내는 일례이다.
본 발명의 방법들이 이용되는 전기 광학 디스플레이들은, 전기 광학 재료가 내부 액체-충전된 또는 기체-충전된 공간을 가질 수도 있고 종종 그러한 공간을 가짐에도 불구하고, 전기 광학 재료가 고체 외부 표면들을 가진다는 점에서 고체인 전기 광학 재료를 종종 포함한다. 고체 전기 광학 재료들을 사용하는 이러한 디스플레이들은 이하에서 편의상 "고체 전기 광학 디스플레이들 (solid electro-optic displays)" 로서 지칭될 수도 있다.
재료 또는 디스플레이에 적용되는 바와 같은 용어 "전기 광학 (electro-optic)" 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 인간 눈에서 인지가능한 컬러이더라도, 이는 광학 투과, 반사율, 발광 또는, 머신 판독을 위해 의도된 디스플레이들의 경우, 가시 범위 밖의 전자기 파장들의 반사율에서의 변화의 의미로의 의사-컬러와 같은 다른 광학 특성일 수도 있다.
용어 "그레이 상태 (gray state)" 는 픽셀의 2 개의 극단적인 광학 상태들 중간의 상태를 지칭하기 위해 본원에서 이미징 분야에서 그 종래 의미로 사용되고, 이들 2 개의 극한 상태들 간의 흑색-백색 천이를 반드시 시사하지는 않는다. 예를 들어, 이하에서 언급되는 수개의 특허들 및 공개된 출원들은, 극단적인 상태들이 백색 및 짙은 청색이어서 중간의 "그레이 상태" 는 실제로 옅은 청색일 것인 전기영동 디스플레이들을 기술한다. 실제로, 이미 언급된 바와 같이, 2 개의 극단적인 상태들 사이의 천이는 전혀 컬러 변경이 아닐 수도 있다. 용어 "그레이 레벨 (gray level)" 은 2 개의 극단적인 광학적 상태들을 포함하는, 픽셀의 가능한 광학적 상태들을 나타내기 위해 본 명세서에서 사용된다.
"쌍안정 (bistable)" 및 "쌍안정성 (bistability)" 이라는 용어는 당해 기술분야에서의 이들의 종래의 의미대로, 적어도 하나의 광학 특성이 상이한 제 1 및 제 2 디스플레이 상태들을 갖는 디스플레이 엘리먼트들을 포함하고, 따라서, 임의의 주어진 엘리먼트가 유한의 지속시간의 어드레싱 펄스에 의해 구동되어, 그의 제 1 또는 제 2 디스플레이 상태 중 어느 하나를 취한 후, 그 어드레싱 펄스가 종결된 후에, 그 상태가 적어도 여러번, 예를 들어, 적어도 4번, 디스플레이 엘리먼트의 상태를 변화시키는데 필요한 어드레싱 펄스의 최소 지속시간 동안, 지속하게 될, 디스플레이를 지칭하기 위해 사용된다. 그레이 스케일이 가능한 일부 입자-기반 전기영동 디스플레이는 그들 극단 흑색 및 백색 상태들뿐만 아니라 이들의 중간 그레이 상태들에서도 안정하며 같은 것이 기타 유형의 전기-광학 디스플레이에도 들어맞는다는 것이 공개된 미국 특허 출원 제 2002/0180687 호에 나타나 있다. 이러한 유형의 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 "임펄스 (impulse)" 는 시간에 대한 전압의 적분의 그 종래의 의미로 본 명세서에서 사용된다. 하지만, 일부 쌍안정성 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.
이하에서의 논의의 많은 부분은 초기 그레이 레벨로부터 (그 초기 그레이 레벨과 상이할 수도 있고 상이하지 않을 수도 있는) 최종 그레이 레벨로의 천이를 통해 전기 광학 디스플레이의 하나 이상의 픽셀들을 구동하기 위한 방법들에 초점을 맞출 것이다. 용어 "파형 (waveform)" 은 하나의 특정 초기 그레이 레벨로부터 특정 최종 그레이 레벨로의 천이를 시행하는데 사용된 전체 전압 대 시간 곡선을 표시하는데 사용될 것이다. 통상적으로 그러한 파형은 복수의 파형 엘리먼트들을 포함할 것이며; 여기서 이들 엘리먼트들은 필수적으로 직사각형이고 (즉, 소정의 엘리먼트는 시간 주기 동안 일정한 전압의 애플리케이션을 포함한다); 엘리먼트들은 "펄스들" 또는 "구동 펄스들" 로 지칭될 수도 있다. 용어 "구동 방식 (drive scheme)" 은 특정 디스플레이에 대한 그레이 레벨들 간에 모든 가능한 천이들을 시행하는데 충분한 파형들의 세트를 표시한다. 디스플레이는 1 초과의 구동 방식을 사용할 수도 있고; 예컨대, 앞서 언급된 미국 특허 제 7,012,600 호는 구동 방식이 디스플레이의 온도 또는 그 수명시간 동안 동작되는 시간과 같은 파라미터들에 의존하여 변경되어야할 수도 있고, 따라서 디스플레이가 상이한 온도 등에서 사용될 복수의 상이한 구동 방식들이 제공될 수도 있는 것을 교시한다. 이러한 방식으로 사용되는 구동 방식들의 세트는 "관련된 구동 방식들의 세트" 로서 지칭될 수도 있다. 이하에서 언급되는 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들 애플리케이션들 중 몇몇에서 설명되는 바와 같이, 동일한 디스플레이의 상이한 영역들에서 동시에 1 초과의 구동 방식을 사용하는 것이 또한 가능하며, 상기 방식에서 사용된 구동 방식들의 세트는 "동시의 구동 방식들의 세트" 로 지칭될 수도 있다.
여러 유형의 전기 광학 디스플레이가 알려져있다. 일 유형의 전기 광학 디스플레이는 예를 들어 미국 특허 5,808,783; 5,777,782; 5,760,761; 6,054,071; 6,055,091; 6,097,531; 6,128,124; 6,137,467; 및 6,147,791 에서 기술된 바와 같은 회전 바이크로멀 부재 유형이다 (이 유형의 디스플레이는 종종 "회전 바이크로믹 볼" 디스플레이로 지칭되지만, "회전 바이크로믹 부재" 라는 용어가 상기 언급된 일부 특허에서 회전 부재가 구형이 아니기 때문에 보다 정확한 것으로 바람직하다). 이러한 디스플레이는 광학 특성이 다른 둘 이상의 섹션 및 내부 쌍극자를 갖는 다수의 소형 바디 (일반적으로 구형 또는 원통형) 를 사용한다. 이들 바디는 매트릭스 내에 액체로 채워진 액포 내에 현탁되고, 상기 액포는 액체로 채워져서 바디가 자유롭게 회전하도록 한다. 전기장을 인가하여 바디를 다양한 포지션들로 회전시키고 바디의 섹션 중 어느 것이 시인 표면을 통해 보이는지를 변화시킴으로써 디스플레이의 외관이 변경된다. 이러한 유형의 전기 광학 매체는 전형적으로 쌍안정성이다.
다른 유형의 전기 광학 디스플레이는 일렉트로크로믹 매체, 예를 들어 반도전성 금속 산화물로 적어도 부분적으로 형성된 전극 및 그 전극에 부착된 가역적 색 변화가 가능한 복수의 염료 분자를 포함하는 나노크로믹 필름 형태의 일렉트로크로믹 매체를 사용한다; 예를 들어, O'Regan, B. 외, Nature 1991, 353, 737; 및 Wood, D., Information Display, 18(3), 24 (2002년 3월) 참조. 또한 Bach, U., 외, Adv. Mater, 2002, 14(11), 845 참조. 이러한 유형의 나노크로믹 필름은 또한 예를 들어 미국 특허 번호 6,301,038; 6,870,657; 및 6,950,220 에 기술된어 있다. 이 유형의 매체는 또한 일반적으로 쌍안정성이다.
다른 유형의 전기 광학 디스플레이는 필립스 (Philips) 에 의해 개발되고 Hayes, RA. 외, "Video-Speed Electronic Paper Based on Electrowetting", Nature, 425, 383-385 (2003) 에 기술된 전기 습윤 디스플레이이다. 이러한 전기 습윤 디스플레이가 쌍안정성이 될 수 있는 것이 미국 특허 제 7,420,549 호에 나타나 있다.
수년 동안 집중적인 연구 및 개발의 대상이 되었던 일 유형의 전기 광학 디스플레이는, 복수의 하전된 입자들이 전기장의 영향 하에서 유체를 통해 이동하는 입자 기반 전기영동 디스플레이이다. 전기영동 디스플레이들은, 액정 디스플레이들과 비교할 때, 양호한 명도 및 콘트라스트, 넓은 시야각, 상태 쌍안정성, 및 낮은 전력 소비의 속성들을 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이들 디스플레이들의 장기간 이미지 품질에 대한 문제들은 그들의 광범위한 사용을 방해하였다. 예를 들어, 전기영동 디스플레이들을 구성하는 입자들은 침강하는 경향이 있어, 이들 디스플레이들에 대해 불충분한 서비스 수명을 초래한다.
전술한 바와 같이, 전기영동 매체는 유체의 존재를 필요로 한다. 대부분의 종래 기술의 전기영동 매체에서, 이 유체는 액체이지만, 기체 유체를 사용하여 전기영동 매체가 제조될 수 있다; 예를 들면 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 번호 7,321,459 및 7,236,291 를 참조한다. 그러한 기체 기반 전기영동 매체들은, 매체들이 이러한 침전을 허용하는 배향으로, 예를 들어 매체가 수직면에 배치되는 사인으로 사용되는 경우, 액체 기반 전기 영동 매체들과 입자 침전에 기인한 동일한 유형의 문제를 허용하는 것으로 보인다. 실제로, 입자 침전은 액체 기반 전기영동 매체보다 기체 기반의 전기영동 매체에서 더 심각한 문제로 보이는데, 왜냐하면 액체 전기영동 매체와 비교하여 기체 현탁 유체의 점도가 더 낮아 전기영동 입자들이 보다 빠르게 침전될 수 있기 때문이다.
Massachusetts Institute of Technology (MIT), E Ink Corporation, E Ink California, LLC., 및 관련 회사들에 양도된, 또는 이들의 명의의 수많은 특허 및 출원은 캡슐화된 및 마이크로셀 전기영동 및 다른 전기-광학 매체에 사용되는 다양한 기술을 설명한다. 캡슐화된 전기영동 매체들은 다수의 작은 캡슐을 포함하며, 그 각각은 그 자체 유체 매체 내에 전기영동적으로 이동 가능한 입자들을 함유하는 내부 상 및 그 내부 상을 둘러싸는 캡슐 벽을 포함한다. 통상적으로, 캡슐은 그 자체로 중합체 바인더 내에 유지되어 두 전극들 사이에 포지셔닝된 코히어런트 층 (coherent layer) 을 형성한다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에서, 대전된 입자들 및 유체는 마이크로캡슐들 내에 캡슐화되지 않고 하지만 대신에 담지체 매체, 통상적으로 중합체 필름 내에 형성된 복수의 공동 내에 보유된다. 이들 특허들 및 출원들에서 기술된 기술들은 다음과 같은 것들을 포함한다:
(a) 전기영동 입자들, 유체들 및 유체 첨가제들; 예를 들어, 미국 특허 번호 7,002,728 및 7,679,814 참조;
(b) 캡슐들, 바인더들 및 캡슐화 프로세스들; 예를 들어, 미국 특허 번호 6,922,276 및 7,411,719 참조;
(c) 마이크로셀 구조들, 벽 재료들, 및 마이크로셀들을 형성하는 방법들; 예를 들어, 미국 특허 번호 7,072,095 및 9,279,906 참조;
(d) 마이크로셀들을 채우고 밀봉하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허 번호 7,144,942 및 7,715,088 참조;
(e) 전기-광학 재료를 포함하는 필름 및 서브 어셈블리; 예를 들어 미국 특허 번호 6,982, 178 및 7,839,564 참조;
(f) 백플레인, 접착제층 및 디스플레이에 사용되는 다른 보조층 및 방법; 예를 들어 미국 특허 번호 7,116,318 및 7,535,624 참조;
(g) 색 형성 및 색 조정; 예를 들어, 미국 특허 번호 7,075,502 및 7,839,564 참조;
(h) 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들; 예를 들어, 미국 특허 번호 5,930,026; 6,445,489; 6,504,524; 6,512,354; 6,531,997; 6,753,999; 6,825,970; 6,900,851; 6,995,550; 7,012,600; 7,023,420; 7,034,783; 7,061,166; 7,061,662; 7,116,466; 7,119,772; 7,177,066; 7,193,625; 7,202,847; 7,242,514; 7,259,744; 7,304,787; 7,312,794; 7,327,511; 7,408,699; 7,453,445; 7,492,339; 7,528,822; 7,545,358; 7,583,251; 7,602,374; 7,612,760; 7,679,599; 7,679,813; 7,683,606; 7,688,297; 7,729,039; 7,733,311; 7,733,335; 7,787,169; 7,859,742; 7,952,557; 7,956,841; 7,982,479; 7,999,787; 8,077,141; 8,125,501; 8,139,050; 8,174,490; 8,243,013; 8,274,472; 8,289,250; 8,300,006; 8,305,341; 8,314,784; 8,373,649; 8,384,658; 8,456,414; 8,462,102; 8,514,168; 8,537,105; 8,558,783; 8,558,785; 8,558,786; 8,558,855; 8,576,164; 8,576,259; 8,593,396; 8,605,032; 8,643,595; 8,665,206; 8,681,191; 8,730,153; 8,810,525; 8,928,562; 8,928,641; 8,976,444; 9,013,394; 9,019,197; 9,019,198; 9,019,318; 9,082,352; 9,171,508; 9,218,773; 9,224,338; 9,224,342; 9,224,344; 9,230,492; 9,251,736; 9,262,973; 9,269,311; 9,299,294; 9,373,289; 9,390,066; 9,390,661; 및 9,412,314; 및 미국 특허 출원 공개 번호 2003/0102858; 2004/0246562; 2005/0253777; 2007/0091418; 2007/0103427; 2007/0176912; 2008/0024429; 2008/0024482; 2008/0136774; 2008/0291129; 2008/0303780; 2009/0174651; 2009/0195568; 2009/0322721; 2010/0194733; 2010/0194789; 2010/0220121; 2010/0265561; 2010/0283804; 2011/0063314; 2011/0175875; 2011/0193840; 2011/0193841; 2011/0199671; 2011/0221740; 2012/0001957; 2012/0098740; 2013/0063333; 2013/0194250; 2013/0249782; 2013/0321278; 2014/0009817; 2014/0085355; 2014/0204012; 2014/0218277; 2014/0240210; 2014/0240373; 2014/0253425; 2014/0292830; 2014/0293398; 2014/0333685; 2014/0340734; 2015/0070744; 2015/0097877; 2015/0109283; 2015/0213749; 2015/0213765; 2015/0221257; 2015/0262255; 2015/0262551; 2016/0071465; 2016/0078820; 2016/0093253; 2016/0140910; 및 2016/0180777 참조.
(i) 디스플레이들의 애플리케이션들; 예를 들어, 미국 특허 번호 7,312,784 및 8,009,348 참조; 및
(j) 미국 특허 번호 6,241,921 및 미국 특허 출원 공개 번호 2015/0277160 에서 기술된 바와 같은 비-전기영동 디스플레이들; 및 디스플레이 외의 캡슐화 및 마이크로셀 기술의 애플리케이션들; 예를 들어, 미국 특허 번호 7,615,325; 및 미국 특허 출원 공개 번호 2015/0005720 및 2016/0012710 참조.
전술된 특허들 및 출원들 중 다수는, 캡슐화된 전기영동 매질에서의 별개의 (discrete) 마이크로캡슐들을 둘러싼 벽들이 연속상에 의해 대체되고 따라서 전기영동 매질이 전기영동 유체의 복수의 별개의 액적들 및 중합체 재료의 연속상을 포함하는 소위 중합체-분산형 전기영동 디스플레이를 제조할 수 있는 것, 및 그러한 중합체-분산형 전기영동 디스플레이 내의 전기영동 유체의 별개의 액적들은 별개의 캡슐 멤브레인이 각각의 개별 액적과 연관되지 않더라도 캡슐들 또는 마이크로캡슐들로서 간주될 수도 있는 것을 인식한다; 예를 들어, 전술된 미국 특허 번호 6,866,760 참조. 이에 따라, 본 출원의 목적들을 위해, 그러한 중합체-분산형 전기영동 매질들은 캡슐화된 전기영동 매질들의 하위종으로서 간주된다.
관련 유형의 전기영동 디스플레이는 소위 "마이크로셀 전기영동 디스플레이" 이다. 마이크로셀 전기영동 디스플레이에서, 대전 입자 및 유체는 마이크로캡슐 내에 캡슐화되는 것이 아니라, 그 대신 담지체 매체, 전형적으로는 중합체 필름 내에 형성된 복수의 공동 내에 보유된다. 예를 들어, Sipix Imaging, Inc.에 모두 양도된 미국 특허 번호 6,672,921 및 6,788,449 참조.
전기영동 매체는 종종 불투명하고 (예를 들어 많은 전기영동 매체에서, 입자가 디스플레이를 통해 가시 광의 투과를 실질적으로 차단하기 때문에) 반사 모드에서 동작하지만, 많은 전기영동 디스플레이는 하나의 디스플레이 상태가 실질적으로 불투명하고 하나는 광-투과성인 소위 셔터 모드에서 동작하도록 만들어질 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 번호 5,872,552; 6,130,774; 6,144,361; 6,172,798; 6,271,823; 6,225,971; 및 6,184,856 참조. 전기영동 디스플레이와 유사하지만 전기장 강도의 변동에 의존하는 유전영동 디스플레이가 유사한 모드에서 동작할 수 있다; 예를 들어 미국 특허 번호 4,418,346 참조. 다른 유형의 전기-광학 디스플레이가 또한 셔터 모드에서 동작가능할 수도 있다. 셔터 모드에서 동작하는 전기-광학 매체는 풀 컬러 (full color) 디스플레이를 위한 다층 구조에서 유용할 수도 있다; 이러한 구조들에서, 디스플레이의 시인 표면에 인접한 적어도 하나의 층은 셔터 모드에서 동작하여 시인 표면으로부터 더 먼 제 2 층을 노출시키거나 또는 숨긴다.
캡슐화된 전기영동 디스플레이는 전형적으로 종래의 전기영동 디바이스들의 클러스터화 및 침강 고장 모드를 겪지 않으며, 광범위하게 다양한 연성 및 강성 기판 상에 디스플레이를 인쇄하거나 또는 코팅할 수 있는 능력과 같은 추가적인 이점을 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; 전기영동 퇴적 (미국 특허 번호 7,339,715 참조); 및 다른 유사한 기법들을 포함하지만 이에 한정없는 모든 형태들의 프린팅 및 코팅을 포함하도록 의도된다). 따라서, 결과적인 디스플레이는 연성 (flexible) 일 수 있다. 추가로, 디스플레이 매체가 (다양한 방법들을 사용하여) 프린팅될 수 있기 때문에, 디스플레이 자체는 저렴하게 제조될 수 있다.
다른 유형의 전기 광학 매체가 또한 본 발명의 디스플레이에 사용될 수도 있다.
입자-기반 전기 영동 디스플레이, 및 유사한 거동을 나타내는 다른 전기-광학 디스플레이 (이하, 그러한 디스플레이는 편의상 "임펄스 구동 디스플레이"라 칭할 수도 있음) 의 쌍 안정 또는 다중 안정 거동은 종래의 액정 ("LC") 디스플레이의 그것과 크게 다르다. 트위스티드 네마틱 액정은 쌍 안정 또는 다중 안정이 아니라 전압 변환기로서 작용하여서, 그러한 디스플레이의 픽셀에 소정의 전기장을 인가하는 것은 그 픽셀에 이전에 존재하는 그레이 레벨에 관계없이 그 픽셀에서 특정 그레이 레벨을 생성한다. 또한, LC 디스플레이는 한 방향 (비투과 또는 "어두운" 에서 투과 또는 "밝은") 으로 만 구동되며, 더 밝은 상태에서 더 어두운 상태로의 역 천이는 전기장을 줄이거나 제거함으로써 시행된다. 마지막으로, LC 디스플레이의 픽셀의 그레이 레벨은 전기장의 극성에 민감하지 않고 그 크기에만 민감하며, 실제로 기술적인 이유로 상업적 LC 디스플레이는 일반적으로 빈번한 간격으로 구동 필드의 극성을 반전시킨다. 대조적으로, 쌍 안정 전기 광학 디스플레이는, 제 1 근사화로, 임펄스 트랜스듀서로서 작용하여, 픽셀의 최종 상태는 인가된 전기장 및 이러한 전기장이 인가되는 시간뿐만 아니라 전기장의 인가에 이전의 픽셀의 상태에도 의존한다.
사용된 전기 광학 매체가 쌍안정성인지 여부에 관계없이, 고해상도 디스플레이를 획득하기 위해, 디스플레이의 개별 픽셀들은 인접한 픽셀들로부터의 간섭없이 어드레싱가능해야 한다. 이러한 목적을 달성하는 하나의 방법은 "능동 매트릭스 (active matrix)" 디스플레이를 제조하기 위해, 각각의 픽셀과 연관되는 적어도 하나의 비선형 엘리먼트를 갖는, 트랜지스터 또는 다이오드와 같은, 비선형 엘리먼트들의 어레이를 제공하는 것이다. 하나의 픽셀을 어드레싱하는, 어드레싱 또는 픽셀 전극은 연관된 비선형 엘리먼트를 통해 적절한 전압 소스에 접속된다. 통상적으로, 비선형 엘리먼트가 트랜지스터일 때, 픽셀 전극은 트랜지스터의 드레인에 접속되고, 이 배열이 이하의 설명에서 가정될 것이지만, 이는 본질적으로 임의적이며, 픽셀 전극은 트랜지스터의 소스에 접속될 수 있다. 통상적으로, 고해상도 어레이에서, 픽셀들은 로우 및 칼럼의 2 차원 어레이로 배열되어, 임의의 특정 픽셀은 하나의 지정된 로우와 하나의 지정된 칼럼의 교차에 의해 고유하게 정의된다. 각 칼럼에 있는 모든 트랜지스터의 소스는 단일 칼럼 전극에 접속되는 한편, 각 로우에 있는 모든 트랜지스터의 게이트는 단일 로우 전극에 접속된다; 다시 로우로의 소스들 그리고 칼럼들로의 게이트들의 할당이 관례적이지만 본질적으로 임의적이며, 원하는 경우 반대로 될 수 있다. 로우 전극들은 로우 구동기에 연결되며, 이 로우 구동기는, 임의의 소정 순간에 오직 하나의 로우만이 선택되는 것, 즉 선택된 로우에서의 모든 트랜지스터들이 전도성임을 보장하게 하는 전압이, 선택된 로우 전극에 인가되는 한편 이들 비-선택된 로우들에서의 모든 트랜지스터들이 비-전도성을 유지함을 보장하게 하는 전압이 모든 다른 로우들에 인가되는 것을 본질적으로 보장한다. 칼럼 전극들은 칼럼 구동기들에 접속되고, 이들은 선택된 로우에 있는 픽셀들을 원하는 광학 상태로 구동하기 위해 선택된 전압들을 다양한 칼럼 전극들에 부과한다. (전술한 전압은 종래에 비선형 어레이로부터 전기-광학 매체의 반대 측 상에 제공되고 전체 디스플레이를 가로 질러 연장되는 공통 전면 전극에 대한 것이다.) "라인 어드레스 시간 (line address time)" 으로 알려진 사전 선택된 간격 후에, 선택된 로우는 선택 해제되고, 다음 로우가 선택되며, 칼럼 구동기들 상의 전압들이 변경되어 디스플레이의 다음 라인이 쓰여진다. 이 프로세스가 반복되어 전체 디스플레이가 로우 단위 방식으로 쓰여진다.
처음에 이러한 임펄스 구동 전기 광학 디스플레이를 어드레싱하기 위한 이상적인 방법은 제어기가 각 픽셀이 그것의 초기 그레이 레벨로부터 그것의 최종 그레이 레벨로 직접 천이하도록 이미지의 각 기록을 배열하는 소위 "일반적 그레이 스케일 이미지 흐름" 일 것이다. 그러나, 불가피하게 임펄스 구동 디스플레이상에 이미지를 쓰는 데 있어서 일부 오류가 존재한다. 실제로 발생하는 일부의 이러한 오류는 다음을 포함한다:
(a) 이전 상태 의존성; 적어도 일부 전기 광학 매체를 사용하여, 픽셀을 새로운 광학 상태로 전환하는데 필요한 임펄스는 현재 및 원하는 광학 상태뿐만 아니라 픽셀의 이전 광학 상태에 의존한다.
(b) 드웰 시간 의존성; 적어도 일부 전기 광학 매체를 사용하여, 픽셀을 새로운 광학 상태로 전환하는데 필요한 임펄스는 픽셀이 그것의 여러 광학 상태들에서 보낸 시간에 의존한다. 이 의존성의 정확한 특성은 잘 이해되지 않지만 일반적으로 픽셀이 그의 현재의 광학 상태에 더 오래 존재했을 수록 더 많은 임펄스가 필요하다.
(c) 온도 의존성; 픽셀을 새로운 광학 상태로 전환하는 데 필요한 임펄스는 온도에 크게 의존한다.
(d) 습도 의존성; 픽셀을 새로운 광학 상태로 전환하는 데 필요한 임펄스는, 적어도 일부 유형의 전기 광학 매체들에 의하는 경우, 주변 습도에 의존한다.
(e) 기계적 균일성; 픽셀을 새로운 광학 상태로 전환하는데 필요한 임펄스는 디스플레이의 기계적 변동, 예를 들어 전기 광학 매체 또는 관련 라미네이션 접착제의 두께의 변동에 의해 영향을 받을 수도 있다. 다른 유형의 기계적 불균일성은 매체의 서로 다른 제조 배치 (batch), 제조 공차 및 재료 변형 사이의 불가피한 변동으로 인해 발생할 수도 있다.
(f) 전압 오류; 픽셀에 인가된 실제 임펄스는 필연적으로 구동기에 의해 전달되는 전압의 불가피한 약간의 오차로 인해 이론적으로 인가된 것과 약간 다를 것이다.
일반적 그레이스케일 이미지 흐름은 "오류의 축적" 현상으로 인해 어려움을 겪는다. 예를 들어, 온도 의존성이 각각의 천이에 대해 포지티브 방향으로 0.2 L* (여기서 L* 은 일반적인 CIE 정의를 갖는다:
L* = 116(R/R0)1/3-16,
여기서 R 은 반사율이고 R0 는 표준 반사율 값이다) 오류를 초래한다. 50 회 천이 후, 이러한 오류는 10 L* 까지 축적될 것이다. 아마도 좀 더 현실적으로, 디스플레이의 이론적 반사율과 실제 반사율 사이의 차이로 표현된, 각 천이의 평균 오차가 ±0.2 L* 라고 가정하라. 100 회의 연속적인 천이 후, 픽셀들은 2 L* 의 그들의 예상 상태로부터의 평균 편차를 표시할 것이다; 이러한 편차는 특정 유형의 이미지에서 평균 관찰자에게 분명하다.
이러한 오차 축적 현상은 온도로 인한 오차에 뿐만 아니라 위에 나열된 모든 유형의 오차에도 적용된다. 전술한 미국 특허 제 7,012,600 호에 기술된 바와 같이, 이러한 오차를 보상하는 것은 가능하지만, 한정된 정밀도로만 가능하다. 예를 들어, 온도 센서 및 룩업 테이블을 사용하여 온도 오차가 보상될 수 있지만, 온도 센서는 제한된 해상도를 갖고 전기 광학 매체의 온도와 약간 다른 온도를 읽을 수도 있다. 유사하게, 이전 상태 의존성은 이전 상태를 저장하고 다차원 천이 매트릭스를 사용함으로써 보상될 수 있지만, 제어기 메모리는 기록될 수 있는 상태의 수 및 저장될 수 있는 천이 매트릭스의 크기를 제한하여, 이러한 유형의 보상의 정밀도에 제한을 둔다.
따라서, 일반적 그레이스케일 이미지 흐름은 양호한 결과를 제공하기 위해 인가된 임펄스의 매우 정밀한 제어를 필요로 하고, 경험적으로 전기 광학 디스플레이의 기술의 현재 상태에서, 일반적 그레이스케일 이미지 흐름이 상업용 디스플레이에서 실행 불가능하다는 것이 발견되었다.
경우에 따라, 단일의 디스플레이가 다수의 구동 방식들을 이용하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 3 개 이상의 그레이 레벨이 가능한 디스플레이는 모든 가능한 그레이 레벨들 사이의 천이들에 영향을 줄 수 있는 그레이 스케일 구동 방식 ("GSDS") 및 2 개의 그레이 레벨들 사이의 천이들에만 영향을 주는 모노크롬 구동 방식 ("MDS") 을 이용할 수도 있으며, MDS 는 GSDS 보다 디스플레이의 더 빠른 다시 쓰기 (rewriting) 를 제공한다. MDS 는 디스플레이의 다시 쓰기 동안 변경되고 있는 모든 픽셀이 MDS 에 의해 사용되는 두개의 그레이 레벨 사이에서만 천이들에 영향을 주고 있는 경우에 사용된다. 예를 들어, 전술한 미국 특허 제 7,119,772 호는 그레이 스케일 이미지를 디스플레이할 수 있고 또한 사용자가 디스플레이된 이미지와 관련된 텍스트를 입력하는 것을 허용하는 모노크롬 대화 상자를 디스플레이할 수 있는 전자 책 또는 유사한 디바이스의 형태의 디스플레이를 기술하고 있다. 사용자가 텍스트를 입력하고 있을 때, 대화 상자를 빠르게 업데이트하기 위해 빠른 MDS 가 사용되며, 따라서 사용자는 입력중인 텍스트를 신속하게 확인할 수 있다. 한편, 디스플레이에 표시된 전체 그레이 스케일 이미지가 변경되고 있을 때, 더 느린 GSDS 가 사용된다.
대안적으로, 디스플레이는 "직접 업데이트" 구동 방식 ("direct update" drive scheme) ("DUDS") 과 동시에 GSDS 를 이용할 수도 있다. DUDS 는 일반적으로 GSDS 보다 적은 2 개 또는 3 개 이상의 그레이 레벨을 가질 수도 있지만, DUDS 의 가장 중요한 특징은 적어도 일부 천이들에서 픽셀이 초기 그레이 레벨에서 하나의 극단의 광학 상태로, 그 다음에 역방향으로 최종 그레이 레벨로 구동되는 GSDS 에서 종종 사용되는 "간접적인" 천이와 대조적으로, 초기 그레이 레벨에서 최종 그레이 레벨로의 단순한 단방향 구동에 의해 천이가 처리된다는 것이다; 일부 경우들에서, 초기 그레이 레벨에서 하나의 극단 광학 상태로, 그 다음 반대 극단 광학 상태로, 그리고 나서만 최종 극단적 광학 상태로 구동함으로써 천이가 수행될 수도 있다 - 예를 들어, 전술한 미국 특허 7,012,600 의 도 11A 및 도 11B 에 도시된 구동 방식 참조. 따라서, 본 전기 영동 디스플레이는 그레이 스케일 모드에서 포화 펄스의 길이 (여기서 "포화 펄스의 길이" 는 특정 전압에서, 하나의 극단 광학 상태에서 다른 것으로 디스플레이의 픽셀을 구동하기에 충분한 시간 주기로서 정의된다) 의 약 2 내지 3 배, 또는 약 700-900 밀리초의 업데이트 시간을 가질 수도 있는 반면, DUDS 는 포화 펄스의 길이와 동일하거나, 약 200-300 밀리초인 최대 업데이트 시간을 갖는다.
그러나, 구동 방식의 변동은 사용되는 그레이 레벨들의 수의 차이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 구동 방식은 (전체 디스플레이 또는 그것의 일부 정의된 부분일 수도 있는) 글로벌 업데이트 구동 방식 (보다 정확하게 "글로벌 완성 (global complete)" 또는 "GC" 구동 방식으로 지칭됨) 이 적용되고 있는 영역 내의 모든 픽셀에 구동 전압이 인가되는 글로벌 구동 방식, 및 구동 전압이 비제로 천이 (즉, 초기 및 최종 그레이 레벨이 서로 상이한 천이) 를 겪고 있는 픽셀들에만 적용되지만, (초기 및 최종 그레이 레벨이 동일한) 제로 천이들 동안에는 구동 전압이 인가되지 않는 부분 업데이트 구동 방식으로 분할될 수도 있다. 중간 형태의 구동 방식 ("글로벌 제한 (global limited)" 또는 "GL" 구동 방식으로 지정됨) 은 제로, 백색-백색 천이를 겪고 있는 픽셀에 구동 전압이 인가되지 않는다는 점을 제외하고는 GC 구동 방식과 유사하다. 예를 들어, 흰색 배경에 검정색 텍스트를 표시하는, 전자 책 리더로서 사용되는 디스플레이에서는, 특히 텍스트의 한 페이지에서 다음 페이지로 변하지 않은 채로 유지되는 텍스트의 여백 및 텍스트의 라인 사이에 수많은 흰색 픽셀이 존재한다; 따라서, 이들 흰색 픽셀을 다시 쓰기하지 않는 것은 디스플레이 다시 쓰기의 명백한 "플래시니스 (flashiness)" 을 실질적으로 감소시킨다. 그러나, 이러한 유형의 GL 구동 방식에는 어떤 문제들이 남아 있다. 첫째, 상술된 디스플레이들을 구동하는 방법들 애플리케이션들의 일부에서 상세하게 논의된 바와 같이, 쌍 안정성 전기 광학 매체는 전형적으로 완전히 쌍 안정하지는 않으며, 하나의 극단의 광학 상태에 배치된 픽셀들은 중간 그레이 레벨을 향해서 수 분 내지 수 시간의 주기에 걸쳐 점차적으로 드리프트한다. 특히, 흰색으로 구동된 픽셀은 밝은 회색으로 천천히 드리프트한다. 따라서, GL 구동 방식에서 흰색 픽셀이 다수의 페이지 넘김을 통해 구동되지 않은 채 유지되는 것이 허용되고, 그 동안 다른 흰색 픽셀 (예를 들어, 텍스트 문자의 일부를 형성하는 픽셀) 은 구동되는 경우, 새로 업데이트된 흰색 픽셀은 비구동된 흰색 픽셀보다 약간 더 밝을 것이고, 결과적으로 그 차이는 훈련받지 않은 사용자에게도 분명하게 될 것이다.
둘째, 비구동 픽셀이 업데이트되고 있는 픽셀에 인접해 있을 때, "블루밍 (blooming)" 으로 알려진 현상이 발생하는데, 이로 인해 구동 픽셀의 구동은 구동 픽셀보다 약간 큰 영역에 걸쳐 광학 상태의 변화를 야기하고, 이 영역은 인접한 픽셀의 영역으로 침입한다. 이러한 블루밍은 구동되지 않은 픽셀이 구동된 픽셀에 인접하여 놓이는 에지를 따라 에지 효과로서 나타난다. 영역 업데이트를 사용하면 업데이트되는 영역의 경계에서 에지 효과가 발생하는 것을 제외하고, 영역 업데이트를 사용할 때 (예를 들어 이미지를 표시하기 위해 디스플레이의 특정 영역만 업데이트되는 경우) 유사한 에지 효과가 발생한다. 시간이 지남에 따라, 이러한 에지 효과는 시각적으로 산만 해지고 클리어링되어야 한다. 지금까지, 이러한 에지 효과 (및 구동되지 않은 흰색 픽셀의 색상 드리프트의 효과) 는 일반적으로 간격을 두고 단일 GC 업데이트를 사용하여 제거되었다. 불행하게도, 그러한 가끔의 GC 업데이트의 사용은 "플래시 (flashy)" 업데이트의 문제를 재도입시키고, 실제로 플래시 업데이트가 긴 간격을 두고만 발생한다는 사실로 인해 업데이트의 플래시니스가 높아질 수도 있다.
미국 출원 번호 제 13/755,111 호 (공개 번호 제 2013/0194250 호) 는, 임의의 단일 천이 동안 배경 픽셀들의 사소한 부분만이 업데이트되어서 배경 픽셀들의 완전한 업데이팅은 오직 복수의 천이들 후에만 발생하게 되는 글로벌 제한된 구동 방식들을 포함하는, 디스플레이에서 플래시니스를 감소시키기 위한 다양한 기법들을 기술한다.
본 발명은 가능한 한 플래시 업데이트들을 여전히 회피하면서 상기 논의된 문제들을 감소시키거나 제거하는 것에 관련된다.
이미 나타낸 바와 같이, 본원에 개시된 이 주제의 하나의 양태는 몇몇 사용자들에게 보다 시각적으로 어필하고 있을 수도 있는 부드러운 업데이트들 (예컨대, 글로벌 완성 (GC) 업데이트) 을 수행하기 위한 방법들에 관련된다. 부드러운 GC 업데이트들은 시스템의 제약들 내에서 요망되는 바와 같이 재단될 수 있는 천이 효과들을 생성한다. 하나의 실시형태에서, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 새로운 이미지 (100) 는 이전 이미지 (102) 를 특별한 천이 효과 (예컨대, 스크롤링 바 (104)) 로 대체할 수도 있다. 실제로, 디스플레이의 픽셀들은 복수의 비-중첩 그룹들로 분할될 수도 있다. 다양한 그룹들에 대한 업데이트들은 시간에서 서로로부터 오프셋될 수도 있어서, 요망되는 천이 효과를 갖는 부드러운 천이를 초래할 수도 있다. 예를 들어, 수직으로 또는 수평으로 이동하는 스크롤링 바 (도 1 은 수직으로 이동하는 스크롤 바 (102) 를 도시), 또는 "원형 업데이트" (여기서, 픽셀들의 다양한 그룹들은 환형으로 배열되어서, 도 2 에서 도시된 바와 같이 천이는 디스플레이의 중앙 영역으로 안쪽으로 또는 그 중앙 영역으로부터 바깥쪽으로 이동한다), 또는 다음 이미지를 드러내는 시계와 같이 회전하는 바 (여기서, 픽셀들의 다양한 그룹들은 중앙 포인트로부터 방사상 방향의 섹터들로 배열됨). 많은 다른 천이 효과들이 생성될 수 있지만, 주어진 시간에서 디스플레이의 오직 작은 구역만이 활성적으로 업데이트되도록 디스플레이의 전체 리프레시가 시간에서 확산되어 나가고 디스플레이의 영역에 걸쳐 확산되므로, 모두는 천이가 더 부드럽고 덜 플래시한 특징을 공유한다.
일부 실시형태들에서, 픽셀들의 그룹들의 위치는, 적어도 하나의 일시성 이미지 (예컨대, 체커보드, 회사 로고, 시계, 페이지 넘버) 또는 애니메이션-유사 효과 (예컨대, 용해, 닦기, 스크롤링 바, 중앙으로부터 확장되는 링 또는 나선형) 가 이미지 업데이트 동안 디스플레이될 수도 있도록 배열되어야 한다. 예를 들어, 도 1 에서, 디스플레이의 영역은 고정된 높이 및 디스플레이의 폭과 동일한 폭의 직사각형 구역들로 분할될 수도 있다. 스크롤링 바의 일 변형에서, 더 큰 디스플레이 사인들 (signs) 로, 단일의 스크롤 바의 사용이 큰 바 및/또는 수용할 수 없는 전체 천이 시간을 초래할 수도 있을 경우에, 디스플레이는 직사각형 구역들로 분할될 수도 있고, 이 분할된 직사각형 구역들의 각각에는 오직 그 자신의 직사각형 구역만을 가로지르는 그 자신의 스크롤 바가 제공된다. 실례로, 전체 디스플레이는 직사각형 구역들의 매트릭스로 분할될 수도 있고, 그 구역들은 수직 및 수평 스크롤 바들 사이에 양 축들을 따라 교번한다. 일부 다른 실시형태들에서, 도 2 에서 도시된 바와 같이, 디스플레이는 링들로 분할될 수도 있고, 링들에서 주어진 구역에 대한 더 큰 원의 반경은 중앙으로부터 바깥쪽을 향해 진행하는 그것의 이웃 구역에 대해 더 작은 원의 반경과 동일하다. 그 다음, 다양한 그룹들에 대한 업데이트들은 시간에서 오프셋되어서, 요망되는 효과를 갖는 부드러운 천이를 초래한다. 더 큰 수의 그룹들을 갖는 것은 업데이트를 더 부드럽게 함에 있어서 유익할 수도 있고, 또한 업데이트 동안의 상이한 구역들의 시각성을 감소시키지만, 이것은 메모리 또는 룩업 테이블 사이즈와 같은 시스템의 제약들에 의해 제한될 수도 있다. 시간 오프셋은, 그것이 천이의 속도에 영향을 미칠 것이므로, 원하는 천이 효과를 달성하도록 제어될 수 있다. 시간 오프셋을 작게 하는 것은 업데이트를 더 빠르게 할 것이지만, 업데이트는 또한 시간 오프셋이 너무 작은 경우에도 더 플래시하게 될 수도 있다. 시간 오프셋을 너무 높게 하는 것은 천이가 길고 부드럽게 할 것이지만, 다양한 구역들이 보일 수 있게 될 수 있을 것이고, 이는 구역들의 수가 작은 경우에 업데이트가 너무 고르지 않게 만든다. 실제로, 시스템의 제약들 내에서 원하는 효과로 가장 부드러운 천이를 달성하기 위해 구역들의 수와 시간 오프셋을 공동-최적화하는 것이 바람직할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 픽셀들의 구역은 픽셀들의 하나의 로우 (row) 또는 칼럼 (column) 으로 이루어질 수도 있고, 여기서, 다른 실시형태들에서, 픽셀들의 구역은 픽셀들의 다수의 로우들 또는 칼럼들로 이루어질 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 디스플레이를 업데이트하는 것은 픽셀들의 다수의 로우들을 갖는 픽셀들의 하나의 구역 또는 그룹으로 시작할 수도 있고, 픽셀들의 모든 로우들이 업데이트될 때까지 한 번에 하나의 로우로 계속된다. 하나의 예에서, 디스플레이 픽셀들의 1600 로우들 곱하기 1200 칼럼들을 갖는 디스플레이에 대해, 그리고 250ms 의 업데이트 시간 (예컨대, 픽셀들의 로우를 완전히 업데이트하기 위한 구동 파형에 대한 시간) 으로, 업데이트가 한 번에 하나의 로우씩 행해진 경우에 전체 디스플레이를 업데이트하기 위해 400 초가 걸릴 것이다. 대안적으로, 일례로서 스크롤링 바를 이용하여, 주어진 시간에서 픽셀들의 다수의 로우들이 함께 업데이트되고, 바가 디스플레이를 가로질러 스크롤링하고 디스플레이가 연속적으로 업데이트되는 것처럼 보이도록 시간 지연이 아래의 픽셀 로우들 내로 구축될 수도 있도록 하는 특별한 방식으로 파형들 및 업데이팅 구조를 설계할 수도 있다. 이 구성에서, 픽셀들의 로우들은 연속적인 방식으로 업데이트되고, 여기서, 디스플레이 픽셀들의 로우들은 연속적으로 그리고 질서정연한 방식으로 업데이트된다.
일부 실시형태들에서, 각 그룹에서의 픽셀들은 특정 애플리케이션에 의존하여 연속적일 수도 있거나 연속적이 아닐 수도 있다; 예를 들어, 디스플레이의 픽셀들은 상이한 그룹들에 랜덤으로 할당될 수도 있다. 이것은, 판매 상점들, 몰들 또는 아웃도어 디스플레이들, 예를 들어, 식당에서의 메뉴 보드들에서 사인들로서 의도된 큰 디스플레이들에 적용될 때 특히 유리한 것으로 발견되었다. 이러한 사인들은 긴 간격들로 업데이트될 수도 있고 (예를 들어, 메뉴 보드는 아침, 점심 및 저녁에 대해 상이한 메뉴들을 디스플레이하기 위해 하루에 몇 번씩만 업데이트될 수도 있을 것이다), 이러한 상황들에서, 5-60 초 정도의 긴 업데이트 시간들은 용인될 수 있다. 이러한 긴 업데이트 시간들은 많은 수의 픽셀들의 그룹들의 사용을 허용한다. 예를 들어, 메뉴 보드로서의 사용을 위해 의도되고 50Hz 의 스캔 레이트를 갖는 32 인치 (812 mm) 능동 매트릭스 사인은, 픽셀들이 64 개의 그룹들 중 하나의 그룹에 랜덤하게 할당되고, 다양한 그룹들에 대한 파형들이 0.12 초만큼 서로로부터 지연되어서 (6 스캔들) 처음 그룹과 마지막 그룹 사이에 총 7.56 초의 지연을 초래하도록 업데이트되었고, (이하에서 논의되는 바와 같은) 에지 클리어링 섹션들을 포함하는 총 업데이트 시간이 10 초를 초과하지 않고, 이는 이 유형의 사인에 대해 쉽게 용인가능한 것이다. 이 유형의 사인은 카운터에 접근하는 고객에 의해 쉽게 판독가능하도록 서비스 카운터 뒤에 그리고 머리 높이 위에 통상적으로 배치되기 때문에, 그것은 통상적으로 적어도 8 피트 (약 2.4 미터) 의 거리에서 읽혀지고, 이 거리에서, 개별 픽셀들은, 본질적으로 천이에서 어떠한 플래시니스도 갖지 않으면서 희미해지고 새로운 이미지로 대체되는 오직 하나의 이미지만을 보는 판독자에게 가시적이지 않다.
일부 다른 실시형태들에서, 임의의 주어진 픽셀은 동일 그룹에서 영구적으로 남아 있을 필요는 없을 수도 있다. 사실, 인접 그룹들 사이의 동일 경계들을 이용하는 반복된 천이들은 이러한 경계들을 따라 에지 효과들과 같은 원치않는 광학적 아티팩트들 (optical artifacts) 을 생성하는 경향이 있을 수도 있다는 점에서 (이하에서 논의되는 바와 같이 이러한 경계들에 걸친 에지 클리어링 섹션들의 필요한 상관을 배열하는 것이 가능하지 않을 수도 잇기 때문에), 다소의 기간 및/또는 소정 수의 천이들 후에 그룹들을 변경하는 것이 유리할 수도 있다. 예를 들어, 도 2 에서 도시된 배열에서, 특정 수의 천이들 후에 인접하는 고리들 사이의 경계들을 하나 이상의 픽셀들만큼 바깥쪽으로 이동시킬 수도 있을 것이고, 새로운 고리가 디스플레이의 중앙 주위에서 점진적으로 나타난다. 대안적으로, 중심을 점진적으로 이동시키고, 그에 의해 모든 경계들을 시프트시킬 수 있을 것이다. 하지만, 능동 매트릭스 전자 광학 디스플레이의 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자는, 이러한 디스플레이들에서, 디스플레이가 로우 단위로 스캔되기 때문에 구동 펄스의 인가는 모든 로우들에서의 픽셀들에 대해 동시에 발생하지 않아서, 예를 들어, 디스플레이의 처음 로우에 대한 구동 펄스의 인가와 마지막 로우에 대한 동일한 구동 펄스의 인가 사이에 거의 하나의 프레임 기간의 지연이 존재함을 이해할 것임에 유의하여야 한다. 설명의 용이성을 위해서, 이러한 "인트라 로우 지연들 (intra row delays)" 은 본원에서 무시되고, 동일한 프레임 기간에서 시작하는 구동 펄스들은 실제로는 그것들이 약간 상이한 시간들에서 상이한 로우들에 인가될 것임에도 불구하고 동시에 인가되는 것으로 간주된다.
일부 실시형태들에서, 픽셀들의 각 그룹에 대한 파형들 또는 파형 구조는, 모든 상이한 그룹들에서의 픽셀들의 색 변화들이 동일 시간에서 영향을 받지 않는다면 반드시 동일할 필요는 없다. 도 3a 내지 도 3c 는 동일한 광학적 천이들에 대해 상이한 그룹들에 대한 파형들의 예들을 나타낸다. 도 3a 에서, 파형 구조는 그룹들 사이에 하나의 프레임 시간 오프셋을 가지면서 동일하여서, 픽셀들의 적어도 2 개의 그룹들은 한번에 업데이트되고 있다 (즉, 픽셀 상에 인가되는 파형들을 업데이트). 다른 한편, 파형 구조들은 도 3b 및 도 3c 에서 예시된 바와 같이 상이할 수도 있다. 예를 들어, 도 3b 에서의 파형들은, 적어도 부분적으로, 구동 섹션에 관하여 에지 클리어링 섹션의 타이밍에서의 차이로 인해, 서로 비유사하다. 여기서, 그룹 1 파형에서의 에지 클리어링 섹션 (304) 은 구동 섹션 (302) 으로부터 5 프레임 떨어지고, 이에 비해, 그룹 4 의 에지 클리어링 섹션 (306) 및 구동 섹션 (308) 은 오직 2 프레임 떨어진다. 도 3c 는, 에지 클리어링 섹션들이 상이한 지속기간들을 가질 수 있고, 구동 섹션들에 관하여 상이한 시간들에서 발생하는 파형 구조를 추가로 나타낸다. 하지만, 제시된 모든 이들 경우들에서, 전자 광학 매체가 (도 3a 내지 도 3c 에서 적색 및 녹색 화살표들에 의해 마킹된) 흑색에서 백색으로 또는 백색에서 흑색으로 천이하기 시작하는 시간은 부드러운 천이를 보장하기 위해서 모든 다른 그룹들에 대한 대응하는 시간으로부터 분리된다.
도 3b 및 도 3c 는 또한, 인접 픽셀들 사이의 에지 효과들을 다루도록 설계되는 파형들에 관한 중요한 문제를 나타낸다. 이러한 파형들은 2 개의 섹션들, 즉, 구동 섹션 (예컨대, 도 3a 내지 도 3c 의 각각의 좌측에 도시된 2 개의 포지티브 및 2 개의 네거티브 펄스들의 시퀀스) 및 에지 클리어링 섹션 (예컨대, 도 3b 및 도 3c 의 각각의 우측에 도시된 하나 이상의 네거티브 펄스들의 시퀀스) 을 갖는다. 에지 고스팅 (edge ghosting) 문제를 완화하기 위해, 각 파형의 에지 클리어링 섹션은 적어도 하나의 다른 그룹의 파형의 대응하는 섹션과 공동으로 적어도 하나의 프레임을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 3d 에서 예시된 에지 12 를 따른 고스팅은 도 3c 에서 도시된 바와 같이 적어도 하나의 프레임 (예컨대, 프레임 (17)) 에서 그룹들 1 및 2 에 대한 파형들의 중첩에 의해 개선될 수 있다. 도 3c 에서 도시된 다른 예에서, 도 3d 에서의 에지 14 의 클리어링 (310) 은 프레임 15 에서의 그룹 1 의 에지 클리어링 섹션의 처음 프레임과 그룹 4 파형의 구동 섹션의 마지막 프레임 사이의 중첩에 의해 달성된다. 그룹들에 대한 픽셀들의 랜덤 할당의 경우에서, 임의의 그룹의 픽셀이 임의의 다른 그룹의 픽셀과 에지를 공유할 수도 있는 경우에, 도 3b 에서 예시된 예에 대해서와 같이, 모든 에지 클리어링 섹션들이 적어도 하나의 프레임을 공통으로 가지는 것이 바람직하고, 여기서, 모든 4 개의 그룹들의 구동 섹션들이 상이한 시점들에서 시작함에도 불구하고, 모든 4 개의 파형들은 공통의 단일 프레임 에지 클리어링 섹션을 공유한다. 하지만, 모든 그룹들에 의한 에지 클리어링의 이러한 동시적 적용은 천이에서 증가된 플래시니스를 생성하는 경향이 있고, 따라서, 완전한 에지 클리어링과 플래시니스 간에 절충이 이루어져야 할 수도 있다.
도 3b 및 도 3c 에서 예시된 바와 같이, 이러한 업데이팅 구성을 이용하여, 픽셀들의 오직 하나의 구역 또는 그룹만이 임의의 주어진 시간에서 파형의 구동 섹션을 수신하거나 완성하고, 그에 의해 지연 업데이팅의 천이적 외관을 생성하고, 여기서, 업데이트 프로세스는 사용자에게 부드럽게 보인다. 또한, 픽셀들의 다수의 구역들의 에지 클리어링 섹션은 상술된 바와 같이 픽셀들의 그룹들 사이에 원치않는 에지 효과들을 클리어하기 위해 시간에서 적어도 하나의 프레임을 공유한다.
본원에서 이미 기술된 바와 같이, 본 주제의 방법들은 다수의 상이한 방식들로 구현될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 표준 기존의 아키텍처를 이용하여, 제어기가, 주어진 픽셀에 대해, 천이 k→n 를 호출하도록 하는 방식으로 인코딩된 천이들 (전술한 디스플레이들을 구동하기 위한 방법들 애플리케이션들을 참조) 의 룩업 테이블에 파형들이 저장될 수도 있으며, 여기서, 'k' 는 픽셀의 현재 광학적 상태에 대응하는 고유 상태이고, 'n' 은 다음 입력 이미지에 의해 요청되는 바와 같은 픽셀의 다음 광학적 상태에 대응하는 고유 상태이다. 통상적인 이미지들은 8-비트이고, 통상적인 제어기들은 4-비트 또는 5-비트인 룩업 테이블 사이즈를 지원하므로, 입력 이미지 0-255 로부터의 요망되는 상태는 제어기에 의해 요망되는 파형 상태 0-15 (4-비트 제어기에 대해) 또는 0-31 (5-비트 제어기에 대해) 로 변환된다. 이를 설명하기 위한 다른 방식은, 입력 이미지들은 8-비트이지만, 통상적인 제어기들은 단지 16 그레이 레벨들 (4-비트 제어기에 대해) 또는 32 그레이 레벨들 (5-비트 제어기에 대해) 만을 지원한다는 것이다.
일부 실시형태들에서, 본원에 제시된 주제는 또한 매 단일의 가능한 천이를 위해 n 개의 파형 천이들을 할당함으로써 기존의 제어기들을 이용하여 구현될 수도 있으며, 여기서, N 은 본 방법에서 사용되는 픽셀들의 그룹들의 수와 동일하다. 4-비트 제어기로 도 1 의 수직으로 스크롤링하는 바 업데이트 방법을 구현하는 것을 예를 들어 고려하자: 픽셀들의 16 그룹들이 사용되는 경우에, 각각의 실제 천이는 16 개의 상이한 파형들의 스토리지를 필요로 하기 때문에, 업데이트는 오직 4 개의 그레이 레벨들만을 지원할 수 있고, 4 x 4 x 16 = 256 이다. 제 1 단계는 각각의 실제 천이들에 그것들 사이에 요망되는 시간 오프셋들을 가지면서 16 개의 가능한 천이들을 할당하는 파형 인코딩을 결정하는 것이다. 도 4 는 8 프레임의 최소 타임 오프셋으로 백색→흑색으로의 천이를 나타내는 파형 인코딩의 일례를 도시한다. 이 경우에서, 천이들 (13, 14, 15, 16) → (1, 2, 3, 4) 은 백색→흑색으로의 16 개의 가능한 파형들에 대해 할당되었다. 천이 13→1 는 시간에서 처음으로 업데이트되는 것으로 나타날 백색→흑색에 대응 (즉, 그룹 1 에 대한 파형) 하는 한편, 16→4 는 마지막으로 업데이트될 대응하는 파형 (즉, 그룹 16 에 대한 파형) 이다. 상부에서 하부로의 바 스크롤링의 경우에, 디스플레이의 상부에서의 구역에서 백색→흑색을 경험하는 픽셀들은 파형 13→1 을 수신할 것인 한편, 디스플레이의 하부에서의 구역에서 백색→흑색을 경험하는 픽셀들은 파형 16→4 를 수신할 것이다.
도 5 는 도 4 에서 도시된 파형들을 이용하여 상부로부터 하부로의 수직으로 스크롤링하는 바 효과를 가지면서 백색→흑색으로의 천이를 달성하기 위해 필요한 다양한 단계들을 보다 상세하게 설명한다. 제 1 단계는 파형에 의해 필요한 초기 상태를 매칭하기 위해 제어기에서 레코딩되는 각 픽셀의 현재 상태를 수정하는 것이다. 이 경우에, 마스크가 이미지에 적용되고, 여기서, 디스플레이에서의 구역에 의존하여 상태 16 은 상태들 13-16 으로 변형된다. 이것은, 예를 들어, 적절하게 프로세싱된 이미지 및 빈 파형을 이용하여 제어기에 가짜 업데이트 (fake update) 를 요청함으로써 달성될 수 있다. 이 가짜 업데이트의 목적은 제어기에 저장된 바와 같은 픽셀들의 현재 상태를 변경하기 위한 것이다. 다음 단계는, 이 특정 예에 대해 도 4 에서 도시된 바와 같이 적절하게 프로세싱된 다음 이미지를 이용하여 도 4 에서 도시된 파형들로 실제 업데이트를 요청하는 것이다. 이 특별한 구현은 가짜 업데이트를 요청하는 것을 필요로 한다.
상이한 구역들 사이의 경계들을 따른 에지 고스팅은 이 방법에서 관심사일 수 있을 것이지만, 이전의 경험은, 이 유형들의 업데이트들에서 그것은 심각한 문제가 아니고, 상이한 구역들에서 사용된 파형들 사이의 시간 오프셋은 에지 고스팅을 최소화하기 위해 조심스럽게 설계될 수 있음을 제안한다.
제어기들은 업데이트를 요청함이 없이 픽셀들의 현재 상태의 조작을 허용하도록 설계될 수도 있고, 따라서, 제어기에 의해 저장되는 바와 같은 픽셀들의 현재 상태의 프로세싱으로 가짜 업데이트를 대체함으로써 도 5 를 참조하여 설명된 바와 같이 가외의 가짜 업데이트의 제거를 허용하고, 따라서, 이 단계의 구현을 잠재적으로 가속화한다. 매 픽셀에 대해, 현재의 제어기들은 현재 상태, 다음 상태, 및 프레임 카운트를 저장한다. 제어기는 프레임 오프셋을 추가적인 필드로서 저장할 수도 있고, 따라서, 제어기 내부에서 다양한 구역들에 대한 파형들 사이의 프레임 및 따라서 시간 오프셋들을 허용한다. 예를 들어, 도면에서 도시된 것과 같은 수직으로 스크롤링하는 바 업데이트에 대해, 제어기에서의 프레임 오프셋 필드는 디스플레이의 상부 구역에 위치된 픽셀들에 대해 프레임 오프셋을 0 으로 설정함으로써 원하는 스크롤링 바 천이 효과를 달성하도록 프로그래밍될 것이고, 프레임 오프셋은 디스플레이의 상부 에지로부터 증가하는 거리들에서 픽셀들에 대해 증가할 것이다. 프레임 카운트 및 프레임 오프셋은 업데이트를 수행하기 위해 제어기에 의해 사용될 것이다. 예를 들어, 프레임 카운트 마이너스 (minus) 프레임 오프셋이 네거티브인 경우에, 그 픽셀에 대해 아무런 업데이트도 수행되지 않는다. 그 외의 경우에, 프레임 넘버 = 프레임 카운트 - 프레임 오프셋에 대해 업데이트가 수행된다.
기존의 제어기들을 이러한 방식으로 변형하는 것은 그 변형이 단지 하나의 가외의 필드, 통상적으로, 4-비트 필드를 저장하는 것을 필요로 하므로, 비교적 비싸지 않다. 이러한 변형된 제어기는 도 4 를 참조하여 상술된 바와 같이 파형들의 특별한 인코딩에 대한 필요성을 제거할 것이지만, 부드러운 업데이트들을 허용할 것이다. 또한, 이러한 제어기 변형은 파형 룩업 테이블 사이즈, 렌더링되는 그레이 레벨들의 수, 사용되는 구역들 (픽셀들의 그룹들) 의 수 사이에 필요한 절충을 제거할 것이다. 마지막으로, 이러한 변형된 제어기는, 디스플레이에서의 구역들의 수가 매우 크도록 만들어질 수 있으므로, 잠재적으로 매우 부드러운 업데이트들을 가능하게 할 것이고, 이는 관심대상의 부드러운 천이 효과들을 생성함에 있어서 더 큰 유연성을 가능하게 할 것이다.
전술한 바로부터, 본 발명은 표준 전체 스크린 글로벌 업데이트에 비해 어떤 고객들에게 보다 어필할 수도 있는 천이 효과들을 갖는 부드러운 전체 리프레시 천이들을 제공할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 웨어러블 및 모바일 디바이스 애플리케이션들에 대해 특히 유용할 수도 있다.
수 많은 변경들 및 수정들이 본 발명의 범위로부터 일탈함이 없이 상기 설명된 본 발명의 특정 실시형태들에서 이루어질 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 이에 따라, 전술한 설명의 전부는 한정적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 복수의 로우들 및 칼럼들에서 포지셔닝된 복수의 디스플레이 픽셀들을 갖는 전기 광학 디스플레이로서,
    상기 복수의 디스플레이 픽셀들을 N 개의 그룹들로 분할하기 위한 수단으로서, N 은 1 보다 큰 정수인, 상기 복수의 디스플레이 픽셀들을 N 개의 그룹들로 분할하기 위한 수단; 및
    제어기를 포함하고,
    상기 제어기는,
    디스플레이 픽셀에 대해, 현재 광학 상태로부터 다음 광학 상태로의 천이를 호출하고, 그리고
    제 1 파형을 픽셀들의 제 1 그룹에 제공하고 제 2 파형을 픽셀들의 제 2 그룹에 제공하도록 구성되며,
    상기 제 1 파형 및 상기 제 2 파형은 각각 구동 섹션과 에지 클리어링 섹션을 갖고, 상기 제 1 파형 및 상기 제 2 파형은 시간에서 중첩하되 상기 제 2 파형의 상기 구동 섹션은 상기 제 1 파형의 상기 구동 섹션에 적어도 한 프레임 뒤처지고,
    상기 제 1 파형의 에지 클리어링 섹션은 상기 제 2 파형의 에지 클리어링 섹션과 적어도 한 프레임을 공유하며,
    상기 제어기는 상기 디스플레이 픽셀이 수행가능한 매 단일의 가능한 천이를 위해 N 개의 천이들을 할당하는, 전기 광학 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 프레임 오프셋을 제공하도록 더 구성되고, 상기 프레임 오프셋은 설계된 천이 효과를 달성하기 위해 코딩된, 전기 광학 디스플레이.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프레임 오프셋은 상기 디스플레이 상에 상기 설계된 천이 효과가 진행됨에 따라 증가하도록 구성된, 전기 광학 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 복수의 디스플레이 픽셀들의 다수의 그룹들로의 상기 분할을 수용하기 위해 상기 제어기에 저장된 상기 복수의 디스플레이 픽셀들의 현재 상태를 변경하도록 가짜 업데이트 (fake update) 를 수행하도록 더 구성된, 전기 광학 디스플레이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    픽셀들의 상기 다수의 그룹들 각각은 적어도 하나의 로우의 디스플레이 픽셀들을 갖는, 전기 광학 디스플레이.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 광학 디스플레이는 전기영동 재료의 층을 갖는 전기영동 디스플레이인, 전기 광학 디스플레이.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기영동 재료는 유체에 배치되고 전기장의 영향 하에 상기 유체를 통해 이동 가능한 복수의 전기적으로 대전된 입자들을 포함하는, 전기 광학 디스플레이.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기적으로 대전된 입자들 및 상기 유체는 복수의 캡슐들 또는 마이크로셀들 내에 한정되는, 전기 광학 디스플레이.
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기적으로 대전된 입자들 및 상기 유체는 중합체 재료를 포함하는 연속 상에 의해 둘러싸인 복수의 별개의 액적들로서 존재하는, 전기 광학 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유체는 기체인, 전기 광학 디스플레이.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 다음 천이 상태를 더 잘 수신하기 위해 상기 디스플레이 픽셀의 현재 상태 정보를 수정하도록 구성된, 전기 광학 디스플레이.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 모든 디스플레이 픽셀에 대해 현재 상태 정보, 다음 상태 정보, 및 프레임 카운트 정보를 저장하도록 구성된, 전기 광학 디스플레이.
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