反射型表示装置及びその制御方法

本発明は、反射型表示装置及びその制御方法に係り、より具体的に、反射型表示装置に含まれる粒子から表示されるカラーを制御するための駆動電圧を印加した後で、駆動電圧と逆方向の交流(AC)電圧とを印加するか、電極を短絡(short)させることによって、粒子の配列状態を初期化することを特徴とする反射型表示装置及びその制御方法に関する。

反射型表示装置は、野外での優れた視認性、優れた低電力特性などの長所を保有しているために、電子ブック、モバイルディスプレイ、屋外ディスプレイなどの多様な分野で広範囲に使われている。 反射型表示装置の代表的な技術の1つとして、帯電された粒子を誘電体に分散させた状態で電気泳動の原理を用いて帯電された粒子の位置を調節することによって、情報を表示する電気泳動表示(EPD:Electrophoretic Display)技術が例として挙げられる。

従来に紹介された電気泳動表示技術によれば、表示装置を繰り返して駆動する場合に、電場によって移動する粒子の反復的な動き(動作)によって、粒子に不要な電荷が蓄積される現象が発生し、これにより、粒子の移動特性が低下し、さらに表示装置の表示性能(透光度など)が歪曲または低下するという問題点が発生する。 これにより、本発明者は、繰り返して駆動することによって発生する表示性能の低下現象を最小化することができる反射型表示装置及びその制御方法を考案するに至った。

本発明は、反射型表示装置に含まれる粒子から表示されるカラーを制御するための駆動電圧を印加した後で、駆動電圧と逆方向の交流(AC)電圧とを印加するか、電極を短絡させることによって、粒子の配列状態を初期化することを特徴とする反射型表示装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明による反射型表示装置は、電荷を有する粒子が分散された流体を含む表示部と、前記表示部に対して電場を印加する電極を含む電場印加部と、前記電場印加部に印加される電圧の強度、方向、印加時間、印加回数、及び印加周期のうち少なくとも1つを調節することによって、前記表示部から表示されるカラーを制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記表示部から表示されるカラーを制御するための駆動電圧を印加した後で、前記駆動電圧と逆方向の交流(AC)電圧とを印加することによって、前記粒子の配列状態を初期化することを特徴とする。

そして、本発明による反射型表示装置は、電荷を有する粒子が分散された流体を含む表示部と、前記表示部に対して電場を印加する電極を含む電場印加部と、前記電場印加部に印加される電圧の強度、方向、印加時間、印加回数、及び印加周期のうち少なくとも1つを調節することによって、前記表示部から表示されるカラーを制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記表示部から表示されるカラーを制御するための駆動電圧を印加した後で、前記電極を短絡させることによって、前記粒子の配列状態を初期化することを特徴とする。

そして、本発明による反射型表示装置は、電荷を有する粒子が分散された流体を含む表示部と、前記表示部に対して電場を印加する電極を含む電場印加部と、前記電場印加部に印加される電圧の強度、方向、印加時間、印加回数、及び印加周期のうち少なくとも1つを調節することによって、前記表示部から表示されるカラーを制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記表示部から表示されるカラーを制御するための駆動電圧を印加した後で、前記電極を短絡させ、前記駆動電圧と逆方向の交流(AC)電圧とを印加することによって、前記粒子の配列状態を初期化することを特徴とする。 前記制御部は、第1駆動電圧を印加した後、前記電極を短絡させ、前記第1駆動電圧と逆方向の交流(AC)電圧とを印加し、再び前記電極を短絡させ、第2駆動電圧を印加することができる。

前記電極の表面のうち少なくとも一部領域に絶縁性物質が形成されうる。 前記電極は、上部基板または下部基板上に互いに相補的な形態で形成される第1電極及び第2電極を含みうる。

前記電極は、上部基板上に互いに相補的な形態で形成される第1電極及び第2電極、及び前記上部基板と対向する下部基板上に形成される第3電極を含み、前記第1電極及び前記第2電極の間には、前記初期化のための電圧が印加され、前記第1電極及び前記第3電極の間、または前記第2電極及び前記第3電極の間には、前記駆動のための電圧が印加されうる。

前記駆動電圧は、パルス状に印加されうる。 前記流体には、前記粒子の分散性を向上させる添加剤が含まれうる。 そして、本発明による反射型表示装置を制御するための方法は、電荷を有する粒子が分散された流体を含む表示部に対して電場を印加する段階と、前記電場を印加する電極に印加される電圧の強度、方向、印加時間、印加回数、及び印加周期のうち少なくとも1つを調節することによって、前記表示部から表示されるカラーを制御する段階と、を含み、前記表示部から表示されるカラーを制御するための駆動電圧を印加した後で、前記駆動電圧と逆方向の交流(AC)電圧とを印加することによって、前記粒子の配列状態を初期化することを特徴とする。

そして、本発明による反射型表示装置を制御するための方法は、電荷を有する粒子が分散された流体を含む表示部に対して電場を印加する段階と、前記電場を印加する電極に印加される電圧の強度、方向、印加時間、印加回数、及び印加周期のうち少なくとも1つを調節することによって、前記表示部から表示されるカラーを制御する段階と、を含み、前記表示部から表示されるカラーを制御するための駆動電圧を印加した後で、前記電極を短絡させることによって、前記粒子の配列状態を初期化することを特徴とする。

そして、本発明による反射型表示装置を制御するための方法は、電荷を有する粒子が分散された流体を含む表示部に対して電場を印加する段階と、前記電場を印加する電極に印加される電圧の強度、方向、印加時間、印加回数、及び印加周期のうち少なくとも1つを調節することによって、前記表示部から表示されるカラーを制御する段階と、を含み、前記表示部から表示されるカラーを制御するための駆動電圧を印加した後で、前記電極を短絡させ、前記駆動電圧と逆方向の交流(AC)電圧とを印加することによって、前記粒子の配列状態を初期化することを特徴とする。

本発明によれば、反射型表示装置を繰り返して駆動することによって発生する劣化現象、すなわち、表示性能の低下現象を最小化できる効果が達成される。

本発明の一実施例によって反射型表示装置の構成を例示的に示す図面である。

本発明の一実施例によって、表示部に電場を印加するために、電極に印加される電圧のパターンと、それによる透光度を例示的に示す図面である。

本発明の一実施例によって電極に印加される電圧による透光度の変化の態様を例示的に示す図面である。

本発明の一実施例によって反射型表示装置の劣化現象を最小化するための構成を例示的に示す図面である。

本発明の一実施例によって反射型表示装置の劣化現象を最小化するための構成を例示的に示す図面である。

本発明の一実施例によって反射型表示装置の劣化現象を最小化するための構成を例示的に示す図面である。

本発明の一実施例によって反射型表示装置の劣化現象を最小化するための構成を例示的に示す図面である。

本発明の一実施例によって反射型表示装置の劣化現象を最小化するための構成を例示的に示す図面である。

本発明の一実施例によって反射型表示装置の劣化現象を最小化するための構成を例示的に示す図面である。

本発明の一実施例による実験で電極に印加された多様なパターンの電圧を示す図面である。

本発明の一実施例による実験で電極に印加された多様なパターンの電圧を示す図面である。

本発明の一実施例による実験で電極に印加された多様なパターンの電圧を示す図面である。

本発明の一実施例による実験で電極に印加された多様なパターンの電圧を示す図面である。

本発明の一実施例による実験で反射型表示装置を繰り返して駆動する場合に表われる透光度を示す図面である。

後述する本発明についての詳細な説明は、本発明が実施される特定の実施例を例示として図示する添付図面を参照する。これら実施例は、当業者が本発明を実施するのに十分になるように詳しく説明される。本発明の多様な実施例は、互いに異なるが、相互排他的である必要はないということが理解しなければならない。例えば、これに記載されている特定の形状、構造及び特性は、一実施例に関連して、本発明の精神及び範囲を外れないながらも、他の実施例として具現可能である。また、それぞれの開示された実施例内の個別構成要素の位置または配置は、本発明の精神及び範囲を外れないながらも、変更されうるということを理解しなければならない。したがって、後述する詳細な説明は、限定的な意味として取ろうとするものではなく、本発明の範囲は、適切に説明されるならば、その請求項が主張するものと均等なあらゆる範囲と共に添付の請求項によってのみ限定される。図面で類似した参照符号は、多様な側面にわたって同一であるか、類似した機能を称する。

以下、当業者が本発明を容易に実施させるために、添付図面を参照して、本発明の構成を詳細に説明する。 [反射型表示装置の構成] 図1は、本発明の一実施例によって反射型表示装置の構成を例示的に示す図面である。 図1を参照すれば、本発明の一実施例による反射型表示装置100は、上部基板110、下部基板120、上部電極130、下部電極140、及び電極130、140を通じて印加される電場を制御する制御部(図示せず)を含みうる。また、本発明の一実施例による反射型表示装置100の上部電極130と下部電極140との間には、表示部150が含まれうるが、表示部150内には、同じ符号の電荷を有する粒子151が流体152内に分散された状態で含まれている。

より具体的に、本発明の一実施例によれば、上部基板110、下部基板120、上部電極130、及び下部電極140は、透光性物質からなり、上部電極130及び下部電極140のうち何れか1つは、上部基板110または下部基板120の一部領域のみをカバーするようにパターニングされて配置される。したがって、反射型表示装置100の電極130、140を通じて電場が印加されれば、粒子151がパターニングされた下部電極140側に移動することによって、反射型表示装置100の透光度が調節される。すなわち、本発明の一実施例によれば、2つの電極130、140に電圧が印加されなければ、粒子151が流体152内に自在に分散されることによって、外部光が遮断(OFFモード)され(図1の(a)参照)、2つの電極130、140に粒子151が有する電荷と逆符号の電圧が印加されれば、粒子151がパターニングされた下部電極140の付近に凝集されることによって、粒子151が凝集された領域以外の領域を通じて外部光が透過(ONモード)されうる(図1の(b)参照)。

図3は、本発明の一実施例によって電極に印加される電圧による透光度の変化の態様を例示的に示す図面である。

図3を参照すれば、反射型表示装置100に含まれる粒子151が電気泳動されるために必要な最小限の電圧の強度、すなわち、スレショルド電圧(Vth)を有させうる。本発明の一実施例によれば、粒子151のスレショルド電圧を形成するために、粒子151が分散される流体152内に印加される電場によって、誘電率、電気分極量、及び粘度のうち少なくとも1つが変わる物質を含ませることができる。

一方、本発明の一実施例によれば、粒子151が分散された流体152は、電気伝導度が所定値以下である絶縁体で構成することができる。

本発明の一実施例によれば、上部電極130または下部電極140の上部に絶縁膜を形成することによって、2つの電極の間で電流が流れることを防止することができる。

本発明の一実施例によれば、流体152内に分散された粒子151のゼータ電位の絶対値が、20mV以上であり得る。

本発明の一実施例によれば、流体152内に分散された粒子151の表面に高分子物質をコーティングすることによって、ステリック効果(steric effect)による粒子間の反発力を増大させることができる。

本発明の一実施例によれば、粒子151のサイズは、10nm以上〜200nm以下であり得る。

本発明の一実施例によれば、粒子151は、炭素(Carbon)を含む黒色粒子であるか、酸化チタン(TiOx)を含む白色粒子であり得る。

本発明の一実施例によれば、粒子151または流体152は、それ自体として固有のカラーを有しうる。

本発明の一実施例によれば、上部電極130または下部電極140は、インジウム(In)、銀(Ag)、グラフェン(Graphene)、及び炭素のうち少なくとも1つを含む透明導電膜で構成されるか、クロム(Cr)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)などを含む素材で構成することができる。

本発明の一実施例によれば、上部基板110及び下部基板120は、ガラス、プラスチックなどの素材で構成することができる。

図2は、本発明の一実施例によって、表示部に電場を印加するために、電極に印加される電圧のパターンと、それによる透光度を例示的に示す図面である。

図2を参照すれば、本発明の一実施例による反射型表示装置100の制御部は、粒子151及び流体152に対して互いに異なる強度、及び他の方向の駆動電圧を順次に印加して、連続したディスプレイを具現するに当って、互いに異なる駆動電圧を印加する間に粒子151間の間隔を初期化する機能を行うことができる。より具体的に、本発明の一実施例による制御部は、粒子151及び流体152に電場を印加する電極130、140に第1駆動電圧及び第2駆動電圧を順次に印加するに当って、第1駆動電圧を印加した後、第2駆動電圧を印加する前に、粒子151及び流体152に対して第1駆動電圧と逆方向の初期化(reset)電圧を印加することによって、第1駆動電圧によって移動した粒子151を初期の状態に戻す機能を行う。これにより、本発明の一実施例による反射型表示装置100は、残像を抑制できるなどディスプレイの性能を向上させうる。

しかし、反射型表示装置100の上部電極130と下部電極140のサイズと形態とが異なるために、反射型表示装置100を繰り返して駆動させることによって、表示部150内に電荷が蓄積されるが、このように蓄積される電荷によって、電極130、140に電圧が同様に印加されても、実質的に粒子151に印加される実効電圧(effective voltage)は変わりうる。すなわち、反射型表示装置100が繰り返して駆動(すなわち、繰り返し動作)されることによって、透光度の変化値(dT)(=透明状態の透光度(T1)−遮断状態の透光度(T2))が次第に小さくなる劣化(degradation)現象が発生する。

[透過度の特性改善に関する構成] 本発明の一実施例によれば、繰り返し駆動による劣化現象を最小化するために、下記に記述された方法のうち1つの方法を使うか、下記に記述された方法のうち2つ以上の方法を組み合わせて使うことができる。

(1)まず、図4に示したように、本発明の一実施例によれば、駆動電圧を印加する間に交流(AC)電圧を印加して、凝縮された粒子151の分散度を局部的に改善させることによって(すなわち、凝縮された粒子151を散布させることによって)、粒子151の拡散効果を極大化させることができる。すなわち、1次的に所定の強度以下の交流電圧などを印加して、粒子151を局部的に振動させて拡散しやすい状態を形成した以後で、光遮断(OFF)モード動作のための電圧を印加して、粒子151を拡散させることができる。

(2)次いで、図5に示したように、本発明の一実施例によれば、上部電極130と下部電極140とをいずれもパターニングすることによって、下部電極140のパターンに凝縮された粒子151が上部電極130のパターンを通じて印加される電場によって、より効果的に拡散させる。本発明による上部電極130のパターンと下部電極140のパターンは、点、線などの形態で形成されうるが、必ずしもこれに制限されるものではなく、本発明の目的を果たすことができる範囲内でいくらでも変更されうるということを明らかにする。

(3)次いで、図6に示したように、本発明の一実施例によれば、上部基板110または下部基板120上に第3電極160を形成させた状態で、上部電極130及び下部電極140のうち、第3電極160のような基板上に配される何れか1つの電極と第3電極160との間に1次的に電圧を印加して、先に粒子151を拡散させた後、上部電極130と下部電極140との間に2次的に電圧を印加して、追加的に粒子151をさらに拡散させることができる。ここで、1次的に電圧を印加する時、交流電圧を使うことができ、2次的に電圧を印加する時には、直流(DC)電圧を使うことができる。

(4)次いで、図7に示したように、本発明の一実施例によれば、下部基板120に下部電極140と第3電極160とを互いに相補的な形態で形成させ、上部基板110には、上部電極130を形成させた状態で、下部電極140と第3電極160との間に交流電圧を印加して、下部電極140と第3電極160の付近に凝集された粒子151を1次的に拡散させた以後で、上部電極130と下部電極140と第3電極160とに光遮断(OFF)モードのための逆方向の電圧を印加して、2次的に粒子151を拡散させることができる。ここで、前記言及された1次的な拡散と2次的な拡散との順序を変えて行うこともできるということを明らかにする。

(5)次いで、図8に示したように、本発明の一実施例によれば、上部基板110には、電極を形成せず、透光性を有させ、下部基板120には、透光性である第1電極170と第2電極180とを形成した状態で、第1電極170と第2電極180との間に電圧が印加される場合に、第1電極の付近1701に粒子を凝集させ、第1電極170と第2電極180との間に逆符号の電圧または交流電圧が印加される場合には、粒子151が拡散されるようにすることができる。

(6)次いで、図9に示したように、本発明の一実施例によれば、上部電極130及び下部電極140の側面を絶縁体190でカバーするか、上部電極130及び下部電極140の上面にのみ粒子が凝集される空間を形成することによって、上部電極130及び下部電極140の側面に粒子151の凝集を防止し、これにより、透光度が低下する現象を防止することができる。

(7)次いで、本発明の一実施例によれば、上部電極及び下部電極の間に新たな駆動電圧を印加する前に、既存に印加された駆動電圧によって表示部150に蓄積された電荷を効果的に除去するために、新たな駆動電圧を印加する前に、表示部150内に充電されている電荷を所定の値で初期化させることができる。初期化のための具体的な方法として、新たな駆動電圧を印加する前に、上部電極130と下部電極140とを電気的に短絡させて放電(discharge)させることができる。また、本発明の一実施例によれば、新たな駆動電圧を印加する前に、上部電極130と下部電極140とを接地させて放電させることができる。

(8)次いで、本発明の一実施例によれば、繰り返し駆動によって、表示部150内に電荷の充電を防止するために、所定の容量のキャパシタ(図示せず)を上部電極130または下部電極140にさらに装着して、繰り返し駆動による電荷の充電現象を最小化することができる。具体的に、本発明の一実施例によれば、キャパシタは、透光性電極である上部電極130に連結され、この際、キャパシタの容量は、(上部電極の面積)/(下部電極の面積)に比例する値で設定しうる。

(9)次いで、本発明の一実施例によれば、粒子151が電極側に凝集されている光透過モード(ON)や不規則的に分散されている光遮断モード(OFF)状態でも、透光度を変化させない範囲内で所定の強度以下の交流電圧を周期的に印加するか、駆動電圧の強度を周期的に変化させ、これにより、反射型表示装置100の駆動中にも、粒子151の凝集を効果的に防止することもできる。

(10)次いで、本発明の一実施例によれば、パルス状の駆動電圧を印加して、光透過モード(ON)または光遮断モード(OFF)状態を保持するために必要な駆動電圧の印加時間を最小化することによって、駆動電圧を持続的に印加する場合に発生する劣化現象や構成材料の電圧破壊(dielectric break down)現象を最小化することができる。

(11)次いで、本発明の一実施例によれば、表示部150内の流体152に添加剤を添加することができる。具体的に、流体に添加される添加剤(界面活性剤、電荷付与剤など)の量が増加するほど、粒子151の電荷帯電効果と粒子の分散度とを増大させることはできるが、その量が過度に多ければ、添加剤どうしで互いに凝集して、ミセル(micelle)あるいはリバースミセル(reverse micelle)形態を作り、これにより、複数の粒子がまるで1つの粒子のように作用することができる。このように添加剤によって形成されたミセルは、移動速度が遅いために、透過度可変素子が正常に動作するのに悪影響を及ぼしうる。したがって、本発明の一実施例によれば、粒子の帯電効果及び分散度を高めうる添加剤の濃度と、添加剤が互いに凝集する現象を発生させる添加剤の濃度とがいずれも考慮された折衝点によって決定された量の添加剤を流体152に含ませることができる。

具体的に、本発明の一実施例によれば、添加剤を投入する前に、粒子151を表面処理して、添加剤が粒子表面に効果的に吸着されて作用させることによって、流体152内に余分の添加剤が残らないようにする。また、添加剤の分子量が大きいほど、ステリック効果によって粒子151の分散度が増大することはできるが、添加剤が互いに縛られるか、凝集される可能性が高いために、本発明の一実施例によれば、添加剤の濃度は、ステリック効果と添加剤凝集防止とをいずれも考慮した折衝点で決定されうる。また、本発明の一実施例によれば、表示部150内の流体152に添加された添加剤が、粒子151に帯電効果を発生させた後には、流体152に添加剤を吸着させる物質を投入するか、流体置換などの技法を用いて流体152内に残っている過量の添加剤を除去または減らしうる。

(12)次いで、本発明の一実施例によれば、粒子151と電極130、140との間で電荷が伝達される現象を防止し、粒子151と電極130、140とに吸着されることを防止するために、電極表面に酸化シリコン(SiOx)、窒化シリコン(SiNx)などの絶縁体膜を形成しうる。

[本発明の応用] 本発明の一実施例によれば、本発明による反射型表示装置は、下記に記述された方法のうち少なくとも1つの方法を利用するか、組み合わせて応用されうる。

(1)まず、本発明の一実施例によれば、本発明による反射型表示装置を発光型ディスプレイ素子(OLED、LCD、LED、PDPなど)または他の反射型ディスプレイ素子(EWDなど)と結合して使うことができる。

(2)次いで、本発明の一実施例によれば、本発明による反射型表示装置の電極の各部分を独立して駆動して、領域別に透過度を独立して調節することができる。

(3)次いで、本発明の一実施例によれば、本発明による反射型表示装置の上部電極または下部電極にカラーフィルター、カラー反射板、カラーOLED、全反射板(鏡)などを位置させることによって、複合的なディスプレイを具現することができる。

(4)次いで、本発明の一実施例によれば、本発明による反射型表示装置をタッチスクリーンあるいはタッチセンサーと結合して使うことができる。

(5)次いで、本発明の一実施例によれば、本発明による反射型表示装置を多様なセンサー(温度、光など)と結合することによって、センシング結果によって透光度を自動で調節させうる。

[実験の結果] 図10ないし図13は、本発明の一実施例による実験で電極に印加された多様なパターンの電圧を示す図面である。また、図14は、本発明の一実施例による実験で反射型表示装置を繰り返して駆動する場合に表われる透光度を示す図面である。

まず、図10の実験例で、第1駆動電圧及び第2駆動電圧を順次に印加するに当って、第1駆動電圧(+25V)を印加した後、第2駆動電圧(+25V)を印加する前に、粒子151及び流体152に対して第1駆動電圧と逆方向の直流電圧(−5V)を初期化電圧として印加した。

次いで、図11の実験例で、第1駆動電圧及び第2駆動電圧を順次に印加するに当って、第1駆動電圧(+25V)を印加した後、第2駆動電圧(+25V)を印加する前に、粒子151及び流体152に対して第1駆動電圧と逆方向の直流電圧(−5V)を初期化電圧として印加し、電極130、140を互いに短絡させて電極130、140を放電させた。

次いで、図12の実験例で、第1駆動電圧及び第2駆動電圧を順次に印加するに当って、第1駆動電圧(+25V)を印加した後、第2駆動電圧(+25V)を印加する前に、粒子151及び流体152に対して第1駆動電圧と逆方向の直流電圧(−5V)を初期化電圧として印加し、第1駆動電圧と逆方向の交流電圧を追加的に印加した。

次いで、図13の実験例で、第1駆動電圧及び第2駆動電圧を順次に印加するに当って、第1駆動電圧(+25V)を印加した後、第2駆動電圧(+25V)を印加する前に、粒子151及び流体152に対して第1駆動電圧と逆方向の交流電圧を初期化電圧として印加し、電極130、140を互いに短絡させて電極130、140を放電させた。

図14を参照すれば、駆動電圧と逆方向の直流電圧のみを印加した場合(図10の場合)よりも駆動電圧と逆方向の交流電圧を印加した場合(図12の場合)または電極を短絡させて電極を放電させた場合(図11の場合)に、繰り返し駆動による光透過状態と光遮断状態との透光度の差の減少現象(すなわち、劣化現象)がさらに小さいものと表われた。また、図14を参照すれば、駆動電圧と逆方向の交流電圧を印加し、電極を短絡させて電極を放電させた場合(図13の場合)に、繰り返し駆動による劣化現象が最も小さいものと表われた。

以上のように、本発明では、具体的な構成要素のような特定の事項と限定された実施例及び図面とによって説明されたが、これは、本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものであり、本発明は、前記の実施例に限定されるものではなく、当業者ならば、このような記載から多様な修正及び変形が可能である。

したがって、本発明の思想は、説明された実施例に限って決定されてはならず、後述する特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等であるか、等価的変形があるあらゆるものは、本発明の思想の範疇に属するものと言わなければならない。

本発明は、反射型表示装置及びその制御方法関連の技術分野に適用可能である。

100:反射型表示装置 110:上部基板 120:下部基板 130:上部電極 140:下部電極 150:表示部 151:粒子 152:流体 160:第3電極 170:第1電極 180:第2電極 190:絶縁体