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KR100719274B1 - 액정 디스플레이용 누진 구동장치 및 구동방법 - Google Patents

액정 디스플레이용 누진 구동장치 및 구동방법 Download PDF

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KR100719274B1
KR100719274B1 KR1019997011438A KR19997011438A KR100719274B1 KR 100719274 B1 KR100719274 B1 KR 100719274B1 KR 1019997011438 A KR1019997011438 A KR 1019997011438A KR 19997011438 A KR19997011438 A KR 19997011438A KR 100719274 B1 KR100719274 B1 KR 100719274B1
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지아오-양 후앙
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켄트 디스플레이스 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 액정 디스플레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 근접 비디오 업데이트 속도로 화소 어레이내의 화소 반사상태를 누진적으로 변화시키도록 대략 60Hz의 주파수로 일련의 전압 펄스를 인가하는 구동회로를 포함하는 액정 디스플레이에 관한 것이다. 본 디스플레이는 근접 비디오 속도 업데이트부를 포함하며, 나머지 디스플레이는 저속 업데이트 주파수 또는 속도를 갖는다. 디스플레이는 다수의 행 및 열 전극을 갖는 전극 어레이 사이에 위치되는 쌍안정 콜레스테릭 액정물질로 구성된다. 제 1동작 실시예에 있어서, 구동회로는 단극성 행 및 열 파형을 발생시키는 것으로, 행 파형은 근접 비디오 속도 업데이트부의 행 전극에 인가되고, 열 파형은 근접 비디오 속도 업데이트부의 열 전극에 인가된다. 대략 16밀리초 마다, 근접 비디오 속도 업데이트부내의 화소는 행 및 열 파형간의 차이에 해당하는 제어전압을 수신한다. 6 내지 7차례의 제어전압 펄스 인가는 화소의 반사상태를 변화시키는데 충분하다. 제2 동작 실시예에 있어서, 구동회로는 양극성 행 및 열 파형을 발생시킨다. 대체 실시예에 있어서, 이중 열 구동회로가 제공되며 비월구성은 디스플레이의 근접 비디오 속도 업데이트부내의 행 수를 증가시키는데 사용된다.

Description

액정 디스플레이용 누진 구동장치 및 구동방법{CUMULATIVE DRIVE SCHEME AND METHOD FOR A LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 출원은 국방성 선행연구 프로젝트국(DARPA)에 의해 수여된 협력동의 제 N61331-94C-0041호 하에 정부지원을 일부 받았다. 정부는 본 발명에 대해 일정 권리를 갖는다.
본 발명은 액정 디스플레이용 구동회로 및 구동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스플레이 스크린 이미지의 비디오 속도와 호환가능한 업데이트를 제공하는 쌍안정 콜레스테릭 액정 디스플레이용 구동회로 및 구동방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이는 디지탈 손목시계 및 시계, 랩탑 컴퓨터 및 정보제공과 광고용 디스플레이 광고판과 같은 다양한 제품의 사용에 널리 사용되고 있다. 통상적으로, 상기 디스플레이는 2개의 투명한 판 사이에 위치한 박층의 액정물질을 포함한다. 제 1세트 또는 일측 판의 내향면상에 배치되는 다수의 평행 배향된 전극 세그먼트(행 전극 세그먼트) 및 제 2세트 또는 타측 판의 내향면상에 배치되는 행전극 세그먼트와 직각을 이루는 다수의 팽행 배향된 전극 세그먼트(열 전극 세그먼트)를 포함하는 전극 어레이가 제공된다. 행 및 열 전극 세그먼트는 스페이서 물질에 의해 분리되어 사이를 두고 배치되며 액정물질은 판 사이의 분리 배치된 영역 에 충전된다.
디스플레이 화소 또는 픽셀은 전극 어레이의 수평 및 수직 전극 세그먼트의 정렬된 전극들의 교점과 인접한 액정물질 영역에 의해 한정된다. 적절한 전계의 인가에 따라, 화소는 반사 또는 비반사상태를 나타내게 될 것이다. i번째 행 전극 및 j번째 열 전극의 중첩 또는 교점에서 형성되는 화소, pi,j,는 i번째 행 전극 세그먼트에 인가되는 전압과 j번째 열 전극 세그먼트에 인가되는 전압 사이의 전위차에서 기인하는 전계에 종속된다.
액정물질 연구에 있어서 최근의 진전으로는 쌍안정 키랄 네마틱(콜레스테릭이라고도 함) 액정물질을 발견했다는 것이다. 콜레스테릭 액정물질은 일정 전계의 인가없이 주어진 상태(반사 또는 비반사)를 유지할 수 있다. 디스플레이상에 표시되는 데이타 또는 이미지가 변경될 때, 일부 화소는 그들의 반사상태의 변화를 필요로 하는 반면 다른 화소는 변경되지 않는다. 디스플레이 구동회로는 화소의 반사상태가 바람직한 변화를 초래하도록 변화될 필요가 있는 화소에 인가되는 전계를 바람직하게 변화시킨다.
관찰자로부터 가장 먼 판이 흑색로 채색되는 경우, 저 반사성 화소는 관찰자에게 흑색영역으로 보이게 될 것이다. 액정물질이 고 반사상태의 광색(황색과 같은)을 가질 경우, 고 반사상태의 화소는 관찰자에게 디스플레이상의 광색영역으로 보이게 될것이다.
디스플레이 구동회로는 전극 어레이의 수직 및 수평 전극에 연결된다. 논리 및 제어유닛의 제어하의 동작 중에, 디스플레이 구동회로는 각 화소에 적절한 전압 이 발생되도록 적절한 전압파형으로 행 및 열 전극을 구동시킨다. 화소에 대한 전압은 화소의 현재 반사상태를 유지시키거나 화소의 반사상태를 변화시킨다. 디스플레이 화소에 의해 형성되는 이미지는 선택된 화소상태를 변화시키므로서 변경될 수 있다. 이런 식으로, 텍스트 또는 이미지 데이타는 볼 수 있도록 표시될 수 있다.
1995년 2월 17일 제출된 미국 출원번호 제 08/390,068호의 "Dynamic Drive Method and Apparatus For a Bistabe Liquid Crystal Display" 발명에 1,000행의 콜레스테릭 액정 디스플레이를 업데이트 시키는 속도를 내기위한 디스플레이 구동방법 및 구동회로가 기술되어 있다. 출원번호 제 08/390,068호는 여기에 전체가 참고로 도입되었다. 대략 1초의 업데이트 시간이면 1,000행의 표시가 달성된다. 파이프라이닝 장치로 다중 행 디스플레이를 동시에 어드레싱하므로서, 디스플레이에 대한 전체 업데이트 시간은 1초로 유지된다.
출원번호 제 08/390,068호에 기술되어 있는 다이나믹 구동은 1,000행의 액정 디스플레이에 대한 업데이트 시간을 상당히 감소시킨다. 하지만, 1초의 업데이트 시간은 정지 이미지(예를들면, 지도이미지, 텍스트 자료 등)의 표시에는 적합한 반면, 그러한 업데이트 시간은 비디오 디스플레이 속도에 부합하지 못하며, 너무 느려서 어떠한 적용에 있어서 인간의 눈에 움직이는 이미지의 연속 동작상을 제공할 수 없다.
본 발명의 요약
쌍안정 콜레스테릭 액정물질 및 디스플레이상에 표시되는 천천히 움직이는 이미지를 비디오 속도로 업데이트시킬 수 있는 디스플레이 구동회로를 사용하는 액정 디스플레이가 기술되어 있다. 디스플레이 구동회로 및 구동방법은 누진 디스플레이 구동기 및 구동방법으로 표시되는데 그 이유는 화소를 지정하는 선택된 행 및 열 전극 세그먼트에 인가되는 짧은 지속시간의 행 및 열 전압파형을 발생시키기 때문이다. 행 및 열 파형은 화소에 바람직한 크기의 전압 펄스가 된다. 상기와 같은 다수의 펄스가 화소에 인가되면 화소는 어떠한 반사상태로부터 바람직한 새로운 반사상태로 점차로 변화한다.
디스플레이는 콜레스테릭 액정물질의 박층을 사이에 위치시킨 두 판에 의해 한정된다. 디스플레이는 일측 판의 내측면에 고정되는 평행 전극 세그먼트의 제 1세트(행 전극 세그먼트) 및 평행 전극 세그먼트의 제 1세트에 실질적으로 직각이며 타측 판의 내측면에 고정되는 평행 전극 세그먼트의 제 2세트(열 전극 세그먼트)를 포함한다.
행 및 열 전극 세그먼트는 액정물질에 의해 이격된다. 디스플레이의 화소는 이격된 행 및 열 전극 세그먼트의 정렬된 전극사이의 액정물질의 영역에 의해 한정된다. 디스플레이는 비디오 또는 근접 비디오 속도(near video rate)로 업데이트 또는 리프레쉬되는 부분을 포함한다. 비디오 또는 근접 비디오 업데이트 속도는 이미지의 동작이 대단히 빠르지 않은 경우 계속해서 변화하는, 즉 걷는사람 또는 이동하는 차량의 이미지와 같은 동작이 표시되는 이미지가 비디오속도 디스플레이부를 바라보는 인간의 눈에 의해 계속해서 움직이는 이미지로 인지될 수 있음을 의미한다. 디스플레이 전자부는 비디오 속도 또는 근접 비디오 속도 업데이트와 호 환가능한데, 디스플레이 구동회로 및 디스플레이의 관련 전자부는 비디오 속도 디스플레이부 상에 계속해서 움직이는 이미지를 제공하는 속도로 이미지 데이타를 수신, 표시 및 업데이트할 수 있다. 제 1실시예에 있어서, 디스플레이의 비디오 속도 업데이트부는 비디오 또는 근접 비디오 속도로 업데이트되는 16라인의 화소에 해당하는 16개의 행 전극 세그먼트를 포함한다.
디스플레이의 비디오 속도부에 있어서, 구동회로는 행 전극 세그먼트에 전기적으로 연결되는 행 구동회로, 열 전극 세그먼트에 전기적으로 연결되는 열 구동회로 및 행과 열 구동회로에 의해 발생되는 파형을 개별적인 화소에 인가하는 것을 동기화 및 제어하기위한 제어회로를 포함한다. 화소 행(즉, 행 화소에 해당하는 행 전극 세그먼트)은 대략 1밀리초(ms.) 간격으로 연속적으로 어드레싱된다. 따라서, 디스플레이의 비디오 업데이트부의 16개의 화소 행은 깜박임없는 이미지를 달성하는데 대략 총 16 ms.내에 어드레싱된다. 또 다른 방법을 설명한다면, 각 화소 행은 대략 16 ms.마다 어드레싱된다. 모든 화소 열(즉. 열 화소에 해당하는 열 전극 세그먼트)은 연속적으로 어드레싱된다.
디스플레이의 비디오 속도 디스플레이부의 제 1동작 실시예에 있어서, 행 및 열 구동회로는 단극성 파형을 발생시키도록 제공된다. 제어회로는 행 및 열 구동회로의 단극성 파형을 어드레스된 화소 행내의 화소에 인가하는 것을 동기화 시킨다. 화소 반사도가 고 반사상태를 유지하거나 고 반사상태로 변화되는 어드레스되는 행의 화소는 60볼트의 피크진폭(0볼트를 중심으로 피크피크가 120볼트)의 실질적으로 구형파 전압 펄스를 수신한다. 전압펄스의 펄스 폭 또는 지속시간은 대략 1 ms.가 된다.
한편, 화소 반사도가 저 반사상태를 유지하거나 저 반사상태로 변화되는 어드레스되는 행의 화소는 50볼트의 피크진폭(0볼트를 중심으로 피크피크가 100볼트) 및 1 ms. 펄스 폭의 실질적으로 구형파 전압 펄스를 수신한다.
비디오 속도 디스플레이부의 제 2동작 실시예에 있어서, 행 및 열 구동회로는 양극성 파형을 발생시키도록 제공된다. 제어회로는 행 및 열 구동회로의 양극성 파형을 어드레스되는 행 화소내의 화소에 인가하는 것을 동기화한다. 제 1실시예와 같이, 화소 반사도가 고 반사상태를 유지하거나 고 반사상태로 변화되는 어드레스되는 행의 화소는 60볼트의 피크진폭(0볼트를 중심으로 피크피크가 120볼트) 및 1 ms. 펄스폭을 갖는 실질적으로 구형파 전압 펄스를 수신하는 반면, 화소 반사도가 저 반사상태를 유지하거나 저 반사상태로 변화되는 어드레스되는 행내의 화소는 50볼트의 피크진폭(0볼트를 중심으로 피크피크가 100볼트) 및 1 ms. 펄스 폭의 실질적으로 구형파 전압 펄스를 수신한다.
단극성 및 양극성의 두 동작 실시예에 있어서, 전압 펄스는 연속적인 펄스간의 시간 또는 대략 60 Hz의 업데이트 주파수,f,에 해당하는 대략 16 ms.의 주기,T,를 갖는다.
본 발명의 제 2실시예에 있어서, 비디오 속도 디스플레이부는 16개의 행 전극 세그먼트와 320개의 열 전극 세그먼트를 각각 포함하는 2개의 전극 세그먼트 세트를 포함한다. 각 전극세트는 독립적인 열 구동회로에 의해 구동 또는 업데이트된다. 본 실시예는 비디오 속도 업데이트부의 행 화소 수를 16에서 32로 두 배로 하는 것을 제공한다. 열 구동회로의 제 1세트는 열 전극의 제 1세트에 연결되고, 열 구동회로의 제 2세트는 열 전극의 제 2세트에 연결된다.
본 발명의 제 3실시예에 있어서, 비디오 속도 디스플레이부는 32개의 행 전극 세그먼트와 320개의 열 전극 세그먼트를 각각 포함하는 2개의 전극 세그먼트 세트를 포함한다. 각 전극 세트는 독립적인 열 구동회로에 의해 구동 또는 업데이트된다. 열 구동회로의 제 1세트는 열 전극 세그먼트의 제 1세트에 연결되고 열 구동회로의 제 2세트는 열 전극 세그먼트의 제 2세트에 연결된다. 본 실시예는 디스플레이의 행 화소 수를 32에서 64로 증가시킨다. 간삽(interleaving) 또는 비월구성(interlacing)은 60 Hz 주파수로 다른 행을 업데이트하거나 어드레스하는데 사용된다. 따라서, 디스플레이의 개별적인 화소는 30 Hz의 주파수로 또는 대략 32 ms. 마다 업데이트 된다.
본 발명의 제 4실시예에 있어서, 비디오 속도 디스플레이부는 48개의 행 전극 세그먼트와 320개의 열 전극 세그먼트를 각각 포함하는 2개의 전극 세그먼트 세트를 포함한다. 각 전극 세트는 독립적인 열 구동회로에 의해 구동 또는 업데이트된다. 열 구동회로의 제 1세트는 열 전극 세그먼트의 제 1세트에 연결되고 열 구동회로의 제 2세트는 열 전극 세그먼트의 제 2세트에 연결된다. 본 실시예는 디스플레이의 행 화소 수를 32에서 96으로 증가시킨다. 간삽 또는 비월구성은 60Hz의 주파수로 다른 제 3행 마다 업데이트 또는 어드레스하는 데 사용된다. 따라서, 디스플레이의 개별적인 화소는 20Hz의 주파수로 또는 대략 48 ms. 마다 업데이트된다.
도 1은 휴대용 문서 뷰어상에 이미지를 표시하는데 사용되는 평판 액정 디스플레이를 도시한 사시도로, 디스플레이는 이미지가 비디오 또는 근접 비디오 속도로 업데이트되도록 하는 부분을 포함한다.
도 1A는 도 1의 평판 액정 디스플레이의 입면 평면도.
도 2A는 평판 디스플레이의 비디오 속도 디스플레이부의 행 및 열 전극 세그먼트를 개략도시한 사시도.
도 2B는 평판 디스플레이의 비디오 속도 디스플레이부의 전극 어레이를 개략도시한 사시도.
도 2C는 도 2B의 평판 디스플레이의 개략도의 측면도.
도 2D는 평판 디스플레이의 비디오 속도 디스플레이부의 화소 또는 픽셀의 개략도.
도 3A는 40밀리초(ms.)의 지속시간을 갖는 전계 인가에 대해 초기에 플래나 배열 상태의 화소 및 포칼코닉 배열 상태의 화소에 대한 액정 디스플레이의 화소 반사도 천이를 도시한 그래프로서, 화소 반사도는 화소에 인가되는 전계가 종료된 후에 측정된 것임.
도 3B는 1 ms.의 지속시간을 갖는 전계인가동안 플래나 구성의 초기 화소에 대한 액정 디스플레이의 화소 및 포칼코닉 구성의 화소 반사도 천이를 도시한 그래프로서, 화소 반사도는 화소에 인가되는 전계가 종료된 후에 측정된 것임.
도 4A는 플래나 배열로 화소를 스위치시키도록 화소에 인가되는 일련의 전압 펄스를 포함하는 파형을 시간함수로서 도시한 개략도.
도 4B는 도 4A의 일련의 전압펄스의 인가로부터 기인하는 화소 반사도의 누진적 변화를 시간함수로서 도시한 개략도.
도 4C는 짧은 지속시간의 제어전압 인가로부터 기인하는 저 반사상태에서 고 반사상태로의 화소 반사도의 누진적 변화의 개략도.
도 4D는 +/- 5볼트의 전압펄스인 15개의 비선택 전압(Vnonselect)에 의해 분리되는 +/- 60볼트의 전압펄스인 2개의 온 전압(Von)을 도시한 개략도.
도 5A는 화소를 포칼코닉 배열로 스위치시키도록 화소에 인가되는 일련의 전압펼스를 포함하는 파형을 시간함수로서 도시한 개략도.
도 5B는 도 5A의 일련의 전압펄스의 인가로부터 기인하는 화소 반사도의 누진적 변화를 시간함수로서 도시한 개략도.
도 5C는 짧은 지속시간의 제어전압 인가로부터 기인하는 고 반사상태에서 저 반사상태로의 화소 반사도의 누진적 변화를 도시한 개략도.
도 6은 화소를 포칼코닉 배열, 플래나 배열로 스위치시키거나 또는 화소의 현재 배열 상태를 유지시키도록 단극성 구동회로에 의해 발생되는 행 및 열 구동회로 파형을 도시한 도면.
도 7은 도 4의 행 및 열 구동기의 다른 진폭 또는 레벨의 전압을 갖는 일련의 펄스를 발생시키는데 사용되는 램프 전압 출력을 도시한 도면.
도 8은 화소를 포칼코닉 배열, 플래나 배열로 스위치시키거나 또는 화소의 현재 배열 상태를 유지시키도록 양극성 구동회로에 의해 발생되는 행 및 열 구동회 로 파형을 도시한 도면.
도 9는 평판 디스플레이의 비디오 속도 디스플레이부를 위한 단극성 구동회로에 선택된 회로의 개략적인 블럭 다이어그램.
도 10은 평판 디스플레이의 비디오 속도 디스플레이부에 대한 양극성 구동회로에 선택된 회로의 개략적인 블럭 다이어그램.
도 11은 본 발명의 단극성 구동회로에 의해 사용되는 램프 발생 회로의 개략도.
도 12는 본 발명의 평판 디스플레이용 행 구동 집적회로의 개략도.
도 13은 본 발명의 평판 디스플레이의 비디오 속도 디스플레이부의 짝수 열 구동용 열 구동 집적회로의 개략도.
도 14는 본 발명의 평판 디스플레이의 비디오 속도 디스플레이부의 홀수 열 구동용 열 구동 집적회로의 개략도.
도 15는 본 발명의 평판 액정 디스플레이의 대체 실시예의 입면 평면도.
도 15A는 도 15에 도시된 디스플레이 구동회로에 대한 개략적인 블럭 다이어그램으로 비디오 속도 디스플레이부의 크기는 이중 열 구동회로를 제공하므로서 배증된다.
도 16은 본 발명의 평판 액정 디스플레이의 또 다른 대체 실시예의 입면 평면도.
도 16A는 비디오 속도 디스플레이부의 크기를 증가시키기 위해서 행 화소 업데이트용으로 이중 열 구동회로 및 2개의 간삽구성을 사용하는 도 16의 디스플레이 의 구동회로에 대한 개략적인 블럭 다이어그램.
도 17은 본 발명의 평판 액정 디스플레이의 또 다른 실시예의 입면 평면도.
도 17A는 비디오 속도 디스플레이부의 크기를 증가시키도록 행화소를 업데이트시키기 위해 이중 열 구동회로 및 간삽된 3개의 구성을 사용하는 도 17의 디스플레이의 구동회로의 개략적인 블럭 다이어그램.
도 18은 비선택 간격동안 화소에 인가되는 제어전압에 의존하여 화소 반사도의 변화 속도를 다르게 하는 것을 도시한 개략도.
도 19는 비선택 간격 화소 제어전압이 인가되는 동안 비선택 간격 화소 제어전압의 범위 및 화소 반사도 변화를 시간의 함수로서의 나타내는 곡선군을 도시하는 개략도.
도면에 있어서, 도 1은 문서뷰어(12)용 평판 수동 매트릭스 콜레스테릭 액정 디스플레이(Ch-LCD)(10)를 도시하고 있다. 도 1에 도시되어 있는 특수 뷰어(12)는 텍스트 및 이미지를 표시하는 휴대용 전자뷰어이다. 디스플레이는 비디오 속도 업데이트부(10a) 및 저속 또는 스태틱 속도 업데이트부(10b)를 포함한다. 비디오 속도 업데이트부(10a)는 상대적으로 저속으로 계속해서 변하거나 이동하는 이미지 또는 이미지들을 표시하는데 적합하다. 그렇게 표시되는 이미지는 뷰어(12)의 사용자가 물체의 움직임을 일련의 갑작스럽고 불연속적인 움직임으로 인지하는 대신 움직이는 물체(걷는 사람 또는 운전중인 자동차의 이미지)를 자연스럼고 연속적인 움직임으로 인지하도록 비디오 속도 업데이트부(10a)에 의해 충분히 고속으로 업데이 트된다. 예를들면, 동영상 필름은 0.0467초(46.7 밀리초(ms.))마다 이미지를 "업데이트시키는 것"에 해당하는 초당 24프레임의 속도 또는 빈도로 도시된다. 인간의 눈은 투사되는 필름의 이미지를 연속적으로 움직이는 이미지로 인지한다.
하지만, 저속 업데이트 속도(slower updating rate)라 하더라도 이미지 변화가 상대적으로 저속, 예를들면 이미지 교환, 텍스트 타이핑, 컴퓨터 마우스 움직임 및 윈도우 스크롤링과 같은 적용에 있어서는 인간의 눈에 연속적으로 움직이는 이미지로 보일 수 있다. 디스플레이(10)의 비디오 속도 업데이트부(10a)에 있어서, 주어진 이미지 화소(pi,j)는 1밀리초(1ms.)의 지속시간을 갖는 6개 또는 7개 전압 펄스 인가후 반사상태(반사에서 비반사로 또는 그 반대로)를 완전히 변화시킨다. 후술되는 바와 같이, 주어진 화소(pi,j)에 전압펄스의 인가는 대략 16ms.마다 발생한다. 따라서, 총 업데이트 시간, 즉 디스플레이(10)의 비디오 속도 업데이트부(10a)에서 화소(pi,j)의 반사상태를 완전히 변화시키는데 필요한 시간은 대략 96 ms. 에서 112 ms.(6펄스 * 연속 펄스간의 16 ms. 또는 7펄스 * 연속펄스간의 16 ms.)가 소요된다. 비디오 속도 업데이트부(10a)의 업데이트 속도는 46.7 ms.마다 새로운 프레임을 제공하는 통상적인 필름 영사보다 저속이지만, 비디오 속도 업데이트부(10a)에 표시되는 저속으로 움직이는 이미지가 디스플레이(10)의 뷰어에 연속적으로 이동하는 것으로 인지되도록 하는데는 충분히 고속이다.
비디오 속도 업데이트부(10a)는 비디오 속도 또는 근접 비디오 속도 업데이트와 호환가능한 속도로 이미지 데이타를 수신, 표시 및 업데이트 할 수 있는 디스플레이 구동회로(도 9-14와 관련하여 후술됨)에 의해 구동된다.
디스플레이(10)의 스태틱부(10b)는 표시되는 이미지를 업데이트하는데 비디오 속도 업데이트부(10a)와 동일한 주파수를 갖지 않는다. 디스플레이(10)의 스태틱부(10b)는 움직이는 물체를 포함하지 않는, 예를들면 책 또는 잡지의 텍스트 페이지인 상대적으로 정지성 이미지를 표시하는데 적합하다. 예를들면, 기사를 수반하는 비디오 표시는 디스플레이부(10a)에서 표시되는 반면, 잡지 기사의 연속적인 페이지의 텍스트는 디스플레이부(10b)에서 표시될 수 있다.
디스플레이의 스태틱부(10b)는 1995년 2월 17일 제출된 "Dynamic Drive Method and Apparatus For A Bistable Liquid Crystal Display"라는 명칭의 미국 특허출원 제08/390,068호에 기술되어 있고 여기에 참고로 도입된 다이나믹 구동회로 구성에 의해 바람직하게 구동될수 있다. 적절히 재구성된다면 본 다이나믹 구동회로는 비디오 속도 업데이트부(10a)를 구동하는데 사용될 수 있다.
도 1A에 도시되어 있는 바와 같이, 디스플레이(10)의 비디오 속도 업데이트부(10a)는 16 행 화소 대 320 열 화소를 포함하는데 반해, 스태틱부(10b)는 304 행 화소 대 320 열 화소를 포함한다. 스태틱부(10b)의 행 수는 비디오 속도 업데이트부(10a)의 행 수에 9배 크기때문에, 스태틱부(10a)에 주어진 화소에 대한 총 업데이트 시간은 비디오 속도 업데이트부(10b)의 총 업데이트 시간보다 9배가 크다는 사실이 인식되어야 한다.
뷰어(12)는 바람직한 이미지가 표시되도록 디스플레이를 구동하도록 디스플레이(10)에 연결되는 디스플레이 구동회로(13)(도 9 및 도 12 내지 도 14에 개략적으로 도시되어 있음)를 제공한다. 디스플레이 구동회로(13)는 디스플레이(10)의 비디오 속도 업데이트부(10a)상에 이미지를 비디오 속도로 업데이트하고 스태틱부(10b)상에 이미지를 비-비디오 속도로 업데이트하는데 적절하다.
뷰어(12)는 적분선택스위치(14) 및 디스플레이(10)상에 나타나는 정보를 이동시킬수 있는 메모리 카드 또는 플로피 디스크(16)를 포함한다. 상기 뷰어(12)는 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브, 무선 주파수(rf) 트랜시버 및/또는 다양한 기타 입/출력 장치를 포함하는 것이 바람직하다.
디스플레이(10)는 반사성 쌍안정 키랄 네마틱 액정물질(18)(쌍안정 콜레스테릭 액정물질이라 함)을 사용해서 구성되는데 그것의 반사상태(반사 또는 비반사)는 액정물질에 제어전압을 인가하므로써 제어될 수 있다. 적절한 콜레스테릭 액정물질 또는 셀 뿐만 아니라 그들의 준비방법은 당업자에게 공지되어 있다. 바람직한 콜레스테릭 액정물질 및 셀은, 예를들면 1993년 5월 4일 제출된 계류중인 출원번호 제08/057,662호 및 1992년 10월 30일 제출된 계류중인 출원번호 제07/969,093호에 기술되어 있으며, 그것의 명세사항은 여기에 참고로 도입되었다.
도 2A 및 도 2B는 디스플레이(10)의 비디오 속도부(10a)를 포함하는 디스플레이(10)부를 도시한다. 디스플레이(10)는 전도성 전극의 320 행 대 320 열 어레이(행 전극 세그먼트(20) 및 열 전극 세그먼트(22))를 포함한다. 총 전도성 전극 어레이에서 디스플레이(10)의 비디오 속도부(10a)는 320개의 행 전극 세그먼트(20)중 16개 및 320개의 열 전극 세그먼트(22) 모두를 포함한다. 디스플레이(10)의 스태틱 디스플레이부(10b)는 320개의 행 전극 세그먼트(20)중 304개 및 320개의 열 전극 세그먼트(22) 모두를 포함한다. 전극 어레이(20)는 다수의 수평으로 연결된 전극 세그먼트(행 전극 세그먼트)(22) 및 다수의 수직으로 연결된 전극 세그먼트(열 전극 세그먼트)(24)를 포함한다. 도 2A 및 도 2B에 도시되어 있는 디스플레이(10)의 비디오 속도부(10a)의 일부에 있어서, 행 전극 세그먼트(22)는 R0, R1, …, R14, R15로 표시되어 있고, 열 전극 세그먼트(24)는 C0, C1,…, C319로 표시되어 있다. 행 및 열 전극 세그먼트(22,24)는 실질적으로 직각을 이루고 있으며, 행 및 열 전극 세그먼트(22,24)의 정렬된 전극의 중첩 또는 교점에 인접한 박층 콜레스테릭 액정물질(18)에 의해 이격되어 있다. 화소는 도 2D에 가장 잘 표시되어 있으며, 화소 어레이(25)를 포함한다. 소정 시간에 화소 어레이(25)의 각 화소는 반사 디스플레이 상태 또는 비반사 디스플레이 상태에 있게 된다. 그로써 화소 어레이(25)는 디스플레이(10)상에 표시되는 이미지를 형성한다. 후술되는 바와 같이, 행 및 열 전극 세그먼트(22,24)는 제어전압을 각 화소에 인가하도록 디스플레이 구동회로(13)(도 9)에 의해 구동된다. 화소(pi,j)상의 제어전압은 화소를 인가되는 전계에 종속시켜 화소의 표시상태를 결정한다.
도 2A의 개략적인 사시도는 디스플레이(10)의 비디오 속도부(10a)의 일부를 도시한다. 쌍안정 콜레스테릭 액정물질(50)층(5 미크론 두께)은 2개의 투명한 밀봉판 사이에 위치한다. 밀봉판(52,54)은 균일하게 도포된 스페이서 물질에 의해 이격된다. 상기 판 및 스페이서 물질은 액정 디스플레이 물질의 광반사 또는 투과특성을 간섭하지 않는다. 후면 밀봉판(54)의 외측면(56)(도 2B)은 화소가 반사상태일때 광색(예를들면, 콜레스테릭 물질이 황색에 해당하는 특정 반사 피크를 가질경우 황색)을 나타내도록 흑색과 같은 암색으로 코팅된다.
후면 밀봉판(54)의 내측면(57)에 평행한 행 전극 세그먼트(22)를 부착한다. 4개의 평행한 행 전극 세그먼트(R12, R13, R14 및 R15)의 일부분이 도 2A의 상단부에 개략적으로 도시되어 있다. 실시예로서 행 전극 세그먼트(R15)를 보면, 세그먼트(R15)는 실질적으로 디스플레이(10)의 폭방향으로 연장되어 있는 다수의 전극(R15(0),R15(1),R15(2),…,R15(319)) (R15(0),R15(1),R15(2)만이 도시되어 있음)으로 구성된다. 전극(R15(0),R15(1),R15(2),…)은 밀봉판(54)의 가장자리부에서 전도성 커넥터(62)에서 종단되는 전도성 리드(61)에 의해 상호연결된다. 따라서, 전압이 전도성 커넥터(62)에 인가될 경우, 세그먼트(R15)내의 모든 전극(R15(0),R15(1),R15(2),…)은 동일한 전압 또는 전위를 갖는다. 다른 행 전극 세그먼트(R0,…,R15)는 유사하게 구성된다. 디스플레이(10)의 제 1실시예에 있어서, 비디오 속도 업데이트부(10a) 내에 행 전극 세그먼트가 존재한다.
전면 밀봉판(52)의 내측면(58)에 평행한 열 전극 세그먼트(24)를 부착한다. 3개의 평행한 열 전극 세그먼트(C0,C1,C2)의 일부분은 도 2A의 하단부에 개략적으로 도시되어 있다. 실시예로서 열 전극 세그먼트(C2)를 보면, 세그먼트(C2)는 실질적으로 디스플레이(10)의 고도방향으로 연장되어있는 다수의 전극(C2(0),C2(1),…,C2(15)) (C2(0),C2(1),C2(2),C2(4)만 표시되고 도시되어 있음)으로 구성된다. 전극(C2(0),C2(1),…,C2(15))은 밀봉판(52)의 가장자리에서 전도성 커넥터(76)에서 종단되는 전도성 리드(75)에 의해 상호연결된다. 따라서, 전압이 전도성 커넥터(76)에 인가될 경우, 세그먼트(74)내의 모든 전극(C2(0), C2(1), C2(2), …, C2(15))은 동일한 전압 또는 전위를 갖는다. 다른 열 전극 세그먼트(C0, C1, …, C319)는 유사하게 구성된다. 디스플레이의 제 1실시예에 있어서, 디스플레이의 비디오 속도 업데이트부(10a) 및 스태틱부(10b)에 320개의 열 전극 세그먼트가 존재한다. 스태틱부(10b)는 동일한 열 구동회로(후술됨)와 열 전극 세그먼트(22)를 비디오 속도 업데이트부(10a)와 공유하지만 스태틱부(10b)상에 이미지를 표시하기 위한 행 구동회로 및 행 전극 세그먼트를 갖는다. 통상적인 실시로서, 바람직한 전기적, 광학적 특성을 달성하기 위해서, 하나 이상의 코팅막이 행 및 열 전극 세그먼트가 각 판에 고정된 후 판(52,54)의 표면(57,58)에 도포된다. 적절한 코팅막에는 폴리이미드 수지 및 이산화규소(SiO2)가 있다.
행 및 열 전극 세그먼트(22,24)는 세그먼트(22,24)의 행 및 열 전극이 화소 또는 픽셀(pi,j)의 어레이를 형성하며 정렬되도록 구성되고 배치된다. 예를들면, 도 2A의 중단부에 도시된 바와 같이, P12,0 및 P12,1로 표시된 2개의 화소가 개략적으로 도시되어 있다. 화소(P12,0)는 행 전극 세그먼트(R12) 및 열 전극 세그먼트(C0)의 교점, 특히 2개의 정렬된 전극 즉, 행 전극 세그먼트(R12)의 전극(R12(0)) 및 열 전극(C0)의 전극(C0(12))의 교점에서 형성된다. 화소(P12,1)는 행 전극 세그먼트(R12) 및 열 전극 세그먼트(C1)의 교점, 특히 2개의 정렬된 전극, 즉, 행 전극 세그먼트(R12)의 전극(R12(1)) 및 열 전극(C1)의 전극(C1(12))의 교점에서 형성된다.
도 2B 및 도 2C는 수동 매트릭스 디스플레이(10)의 구조를 보다 상세히 반영하고 있는 행 및 열 전극 세그먼트(22,24)의 제 2표현을 도시하고 있다. 도 2B에 도시되어 있는 바와 같이, 판(52,54)은 기판상에 직사각 박막으로 코팅되는 투명 전극 세그먼트(22,24)를 지지한다. 화소는 정렬된 행 및 열 전극 세그먼트(22,24)의 교점 또는 중첩하는 지점에서 발생한다. 도 2D는 디스플레이(10)의 비디오 속도 업데이트부(10a)용으로 겹치는 행 및 열 전극 세그먼트(R0,R1,R2,…,R14,C0,C1,…,C319)에 기인하는 화소 어레이(25)를 개략적으로 도시한다. 화소 어레이(25)는 16개의 행 및 320개의 열을 포함한다.
대표 화소(pi,j)(도 2D)의 디스플레이 상태(반사 또는 비반사)는 pi,j에 인가되는 제어전압에 의해 제어된다. 화소(pi,j)에 인가되는 제어전압은 행 전극 세그먼트(Ri)에 인가되는 전압과 열 전극 세그먼트(Cj)에 인가되는 전압 사이에 차이가 있다. 상술된 바와 같이, 주어진 모든 행 전극 세그먼트내의 모든 전극은 동일한 전위를 가지며, 주어진 모든 열 전극 세그먼트내의 모든 전극은 동일한 전위를 갖는다. 따라서,
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
여기서, V(pi,j) = 전극 Ri(j) 및 Cj(i)에 의해 정의되는 화소에 걸리는 전압
V(Ri) = 행 전극 세그먼트(Ri)에 인가되는 전압
V(Cj) = 열 전극 세그먼트(Cj)에 인가되는 전압
인가되는 제어전압에 따라, 화소는 3가지 배열 또는 조직 : 플래나, 포칼코닉 및 호메오트로픽 중 하나를 나타낸다. 플래나 조직에 있어서, 화소는 입사광 고반사(반사상태)를 나타내는 반면, 포칼코닉 조직에 있어서, 화소는 입사광의 약한 전진 산란을 나타내 비반사성(비반사상태)이 된다. 상기 두 배열은 제로전계에 서 안정적이다. 플래나 배열은 통상적으로 "온" 상태로 언급되고 포칼코닉 배열은 "오프" 상태로 언급된다. 호메오트로픽 배열은 투명(비반사) 상태로 화소가 적절한 전계에 종속될 경우에만 달성된다.
도 3A 및 도 3B는 2가지 다른 조건하에서 화소를 비반사상태로부터 반사상태로 또는 그 역으로 이동시키기 위한 제어전압 및 천이경로를 도시하고 있다. 도 3A에 도시되어 있는 제 1조건에 있어서, 화소에 제어전압 인가가 상대적으로 긴 40 ms.의 지속시간을 갖는다. 도 3B에 도시되는 제 2조건에 있어서, 화소에 제어전압 인가는 상대적으로 짧은 1 ms.의 지속시간을 갖는다. 플래나 배열로 스위치되도록 비선택 행 화소의 충분한 반사도를 얻는것과 관련되는 필요사항과 함께 도 3A 및 도 3B에 도시된 천이경로의 형태간의 차이는 비디오 속도와 호환가능한 업데이트 속도에서 디스플레이(10)를 구동하기 위해서는 여기서 제시되는 누진 구동구성의 사용을 필요로한다.
"Von" 이라는 용어는 화소를 고 반사상태(플래나 배열)로 변화시킬 목적으로 화소에 제어전압 인가를 언급하는데 사용될 것이다. "Voff"라는 용어는 화소를 저 반사상태(포칼코닉 배열)로 변화시킬 목적으로 화소에 제어전압 인가를 언급하는데 사용될 것이다. "V비선택" 이라는 용어는 2개의 제어전압(Von 또는 Voff)중 하나가 화소에 인가될때와 다른 시간동안 화소에 제어전압 인가를 언급하는데 사용될 것이다. 후술되는 바와 같이, 시간상의 어떤 시점에서, 현재 선택된 행 전극 세그먼트에 해당하는 화소들만이 Von 또는 Voff 제어전압 중 하나에 종속되고, 나머지 화소, 즉 비선택 행의 화소는 화소에 걸리는 V비선택 제어전압에 종속된다.
도 3A 및 도 3B에 도시된 천이곡선의 우측부에 도시된 바와 같이, 도 3A의 주어진 반사도 값에서 곡선(80) 및 곡선(82) 사이의 수평거리(d1)는 도 3B의 동일한 반사도 값에 대하여 곡선(80) 및 곡선(82) 사이의 해당 수평거리(d2)보다 상당히 작다. 도 3A 및 도 3B에 80으로 표시된 곡선은 원래 플래나 배열의 화소에 대한 천이경로를 나타내는 반면, 도 3A 및 도 3B에 82로 표시된 곡선은 원래 포칼코닉 배열의 화소에 대한 천이경로를 나타낸다. 따라서, 도 3A에 도시된 바와 같이, Von 과 Voff 사이의 차이(△V)인 10볼트의 실효값(△V= Von - Voff = 40 - 30 = 10볼트 실효값)은 Von 또는 Voff 전압이 40 ms.와 같은 상대적으로 긴 지속시간 또는 주기동안 화소에 인가될 때 충분히 저 반사상태 또는 충분히 고 반사상태로 바람직하게 화소를 구동하기에 도 3A의 주어진 천이경로(80,82)로 충분하다. 하지만, 도 3B에 도시된 바와 같이, 동일한 △V의 10볼트 실효값은 1ms.와 같은 상대적으로 짧은 주기동안 화소를 충분히 저 반사상태 또는 충분히 고 반사상태로 구동하기에 도 3B의 주어진 천이경로(80,82)로는 충분하지 않다.
40ms.의 Von 또는 Voff 지속시간은 "더 우수한" 천이경로를 제공하지만, 너무 느려서 비디오 업데이트 속도와 호환될 수 없다. 1ms.의 Von 또는 Voff 지속시간은 디스플레이(10)의 신속한 업데이트를 제공하지만 "더 열등한" 천이경로를 초래해서 경로(80,82)간 차이는 더 크다. 후술되는 바와 같이, 바람직한 반사도 레벨을 얻는 것은 △V를 10볼트 값으로 제한되도록 하는 것을 요구한다. 따라서, 누진 구동구성은 화소 배열을 변화시키고 비디오 속도와 호환가능한 업데이트를 달성하는데 요구된다.
60볼트 실효값의 Von 전압이 1ms.동안 화소에 인가되는 경우, 도 4C는 3차례의 1ms. 전압펄스를 수용함에 따라 화소 반사도의 점차적인 변화의 대표도를 제공한다. 화소에 1ms.동안 제 1의 Von 인가에 있어서, 82a로 표시되는 천이경로는 화소에서 R1의 반사상태를 초래하는 118로 표시되는 지점을 지나게 된다. 즉, 화소영역부는 플래나 배열로 변환된다. 화소에 제 2의 Von 인가에 있어서, 82b로 표시되는 천이경로는 플래나 배열로 변환되는 더 많은 영역을 초래하고 R2의 더 높은 화소 반사도를 초래하는 120으로 표시되는 지점을 지나게 된다. 화소에 제 3의 Von 인가에 있어서, 82c로 표시되는 천이경로는 플래나 배열로 변환되고 R3의 더 큰 화소 반사도를 초래하는 훨씬 더 많은 영역을 갖는 122로 표시되는 지점을 지나게 된다. 본 누진 구동처리의 해당 시간 대 반사도 그래프는 도 4B에 도시되며, 내용은 후술될 것이다. 도 4B에 도시된 바와 같이, Von의 6 또 7차례의 인가는 화소 반사도를 매우 높은 반사상태로 구동하는데 필수적이다.
50볼트 실효값의 Voff 전압이 1ms.동안 화소에 인가되는 경우, 도 5C는 3차례의 1ms.전압 펄스를 수용함에 따라 화소 반사도의 점차적인 변화의 대표도를 도시한다. 화소에 1ms.동안 제 1의 Voff 인가에 있어서, 80a로 표시되는 천이경로는 화소에서 Ra의 반사상태를 초래하는 148로 표시되는 지점을 지나게 된다. 즉, 화소영역부는 포칼코닉 배열로 변화된다. 화소에 제 2의 Voff인가에 있어서, 80b로 표시되는 천이경로는 포칼코닉 배열로 변환되는 더 많은 영역을 초래하고 Rb의 더 낮은 화소 반사도를 초래하는 150으로 표시되는 천이경로는 포칼코닉 배열로 변환되고 Rc의 훨씬 낮은 화소 반사도를 초래하는 훨씬 더 많은 영역을 갖는 152로 표 시되는 지점을 지나게 된다. 본 누진 구동처리의 해당 시간 대 반사도 그래프는 도 5B에 도시되며, 내용은 후술될 것이다. 도 5B에 도시된 바와 같이, Voff의 6 또는 7차례의 인가는 화소 반사도를 매우 낮은 반사상태로 구동하는데 필수적이다.
Von과 Voff 사이의 차이가 너무 큰 경우, "on" 화소(플래나 배열로 스위치되는 화소)에 수용불가할 정도의 낮은 레벨의 반사도가 발생됨이 발견되었다. 다르게 설명하면, Von 과 Voff 사이의 차이가 플래나 배열로 스위치되는 화소에서 너무 큰 경우, 화소 반사도는 V비선택이 화소에 인가될 때 주기동안 바람직한 반사도 레벨까지 상승하지 않게 된다. 수동 매트릭스 디스플레이에 있어서, Von, Voff 및 V비선택의 크기와 관계되는 공식은 다음과 같다.
Von-Voff=2×V비선택
도 19에 있어서, V비선택의 다른 값에 대한 곡선군은 화소가 Von 제어전압 펄스의 인가 사이에 종속되는데 V비선택 크기가 더 커지면 그 화소에서 저 반사상태로부터 고 반사상태로 변화를 달성하는데 필요한 총 Von 시간이 더 길어지는 것을 나타낸다. 도 18은 V비선택=5볼트인 경우("a"로 표시되는 실선)와 V비선택=10볼트인 경우("b"로 표시되는 점선)의 반사상태 차이를 도시하는 것으로, 화소는 ton=1ms.시간동안 일련의 7차례의 60볼트 실효값의 Von 화소 전압인가에 종속되는데, 여기에서 각각의 ton인가는 15ms.동안 화소에 대한 V비선택 인가에 의해 구분된다. 도 18에 도시되어 있는 바와 같이, V비선택 = 5볼트 실효값으로 7차례의 Von 전압펄스 인가후에, 화소는 고 반사상태로 변화한다. 하지만, V비선택 = 10볼트 실효값으로는 7차례의 Von 전압 펄스 인가후에, 화소는 고 반사상태에 도달하지 못한다. 따라서, V비선택의 더 낮은 값이 비디오 속도와 호환가능한 업데이트에 더 바람직하다. 따라서, 본 발명의 구동구성은 10볼트 실효값이 △V 및 5볼트 실효값의 V비선택을 사용한다.
콜레스테릭 액정물질(18)은 다중의 짧은 지속시간 전압펄스를 상기 물질에 인가함에 따라 배열을 변화시키는 것에 관한 강한 누진효과를 나타내는 것이 발견되었다. 도 4A 및 도 4B에 도시되어 있는 바와 같이, 전압파형(100)이 제어전압으로 화소(pi,j)에 인가되는 경우, 화소는 도 4B에 도시되어 있는 바와 같이 저반사 포칼코닉 배열로부터 고반사 플래나 배열로 스위치된다. 파형(100)은 0볼트를 중심으로 +/-60볼트 진폭 및 펄스폭 또는 지속시간 ton=1ms.를 갖는 일련의 실질적으로 구형파 전압펄스(102,104,106,108,110,112,114)로 구성된다. 바람직하게는, 주기 T 또는 연속펄스(102)의 양의 출발에지간의 시간은 대략 60Hz와 같은 f=1/T=1/16ms.=63Hz의 주파수에 해당하는 16ms이다.
도 4B에 116으로 표시되는 화소 반사도 그래프에 도시되어 있는 바와 같이, 화소 반사도는 소정 펄스 인가동안 감소하고 각 펄스인가 이후 증가하는데, 제 1인가 전압펄스(102)로부터 반사도가 가장 많이 증가되고, 후속 전압펄스(104,106,108, 110,112,114)인가로부터 계속해서 소폭 증가한다. 6 내지 7차례의 펄스인가 후, 화소(pi,j) 반사도는 포화되는데, 즉, 본질적으로 완전히 고반사도의 플래나 배열로 변환된다. 제 1전압 펄스(102)는 화소내 셀의 어떤 영역 또는 도메인을 포칼코닉 배열로부터 호메오트로픽 배열로 이동시킨다. 호메오트로픽 배열은 저 반사도를 나타내지만, 펄스(102)와 관련되는 전계 제거에 따라, 호메 오트로픽 배열 영역은 고반사 플래나 배열로 된다. 따라서, t1으로 표시되는 시간에서 제 1펄스(102)의 중단이후, 화소 반사도는 도 4B의 그래프에 도시되는 저반사레벨로부터 변경된 영역의 플래나 배열로 인해 중 반사레벨로 상승하게 된다.
제 2전압펄스를 화소(pi,j)에 인가하면 화소내 추가영역을 호메오트로픽 배열로 변화시킨다. 시간(t2)에 전압펄스를 중단하면, 화소 반사도는 도 4B의 그래프(120)에 도시되는 높은 반사도 레벨까지 상승한다. 6 내지 7차례의 펄스인가후, 화소(pi,j)는 플래나 배열이 된다. 도 4C는 화소(pi,j)가 각각의 +/-60볼트 구형파 전압펄스인가 사이에 각각 1ms.의 지속시간을 갖는 일련의 15개의 +/-5볼트의 구형파펄스에 종속되는 것을 도시하는 도 4a의 일부 확대도이다.
동일한 누진 효과가 고 반사 플래나 배열로부터 저 반사 포칼코닉 배열로 변화하는 콜레스테릭 액정물질(18)에 의해서 나타난다. 도 5A 및 도 5B에 도시되어 있는 바와 같이, 전압파형(130)이 제어전압으로 화소(pi,j)에 인가되는 경우, 화소(pi,j)는 도 5B에 도시되어 있는 바와 같이 고반사 플래나 배열로부터 저반사 포칼코닉 배열로 스위치된다. 파형(130)은 0볼트를 동심으로 +/- 50볼트 진폭의 일련의 실질적으로 구형파 전압펄스로 구성된다. 펄스는 1ms.의 펄스폭 또는 지속시간 및 16ms.(f=60Hz)의 주기 또는 연속 펄스(102)의 양의 출발에지간의 시간을 갖는다. 화소(pi,j)는 각각의 +/-50볼트 구형파 전압펄스의 인가 사이에 각각 1ms.의 지속시간을 갖는 +/-5볼트의 15개의 일련의 구형파 펄스에 종속된다.
도 5B에 146으로 표시되는 화소 반사도 그래프에 도시되어 있는 바와 같이, 화소 반사도는 각 펄스 인가동안 감소하고 이후 펄스 인가전 반사도 보다 작은 반 사도로 되돌아 간다. 제 1인가 전압펄스(132)로부터 반사도가 가장 많이 감소되고, 후속 전압펄스(134,136,138,140,142,144) 인가로부터 계속해서 소폭 감소한다. 6 내지 7차례의 펄스인가후, 화소(pi,j) 반사도는 포화되는데, 즉 본질적으로 완전히 저 반사도의 포칼코닉 배열로 변환된다. 제 1전압 펄스(132)는 화소내 셀의 어떤 영역 또는 도메인을 플래나 배열로부터 포칼코닉 배열로 변화시킨다. 따라서, 도 5A 및 도 5B에 t1으로 표시되는 시간에서 제 1펄스(132)의 인가 시작후, 화소 반사도는 고반사레벨(147)에서 변경된 영역의 포칼코닉 배열로 인해 중반사레벨(148)로 떨어지게 된다.
제 2전압펄스(134)를 화소(pi,j)에 인가하면 화소내 추가영역을 포칼코닉 배열로 변환시킨다. 시간(t2)에서 전압펄스 인가를 개시함에 따라, 화소 반사도는 도 5B의 더 낮은 반사레벨(150)로 떨어지게 된다. 6 내지 7차례의 펄스인가 후, 화소(pi,j)는 포칼코닉 배열이 된다.
펄스폭인 ton=1ms. 및 ton 펄스인가 사이의 주기(T)인 16ms.는 화소어레이(25)의 16행 각각이 주기(T) 내에서 디스플레이 구동회로(13)에 의해 연속적으로 어드레스되거나 선택되도록 선택된다. 또한, 화소의 상태를 반사상태로부터 비반사상태로 또는 그 반대로 변화시키는데 필요로하는 시간은 6 또는 7차례의 펄스인가 차수에 따라 결정된다. 따라서, 주어진 화소(pi,j)를 변화시키는 총 업데이트 시간은 96내지 112ms.(6×16ms./펄스=96ms. 및 7×16ms./펄스=112ms.)가 된다. 디스플레이(10)의 비디오 속도업데이트 부(10a)를 16ms.마다 업데이트하는 것과 화소상태를 96 내지 112ms.에 변화시키는 것은 비디오 속도에 상응하는 것으 로, 즉 디스플레이(10) 화소의 변화속도는 이미지 움직임이 상대적으로 느린 경우 인간의 눈이 디스플레이(10)상의 이미지 움직임을 연속적인 것으로 인지할 수 있을 정도로 충분히 고속이다. 또한, f=60Hz인 주파수는 디스플레이(10)상에 깜박임없는 이미지를 발생시킨다.
도 9에 있어서, 본 발명의 디스플레이 구동회로는 행 및 열 전극 세그먼트(22,24)에 전기적으로 연결되어 열 전극 세그먼트(24) 및 선택된 행 전극 세그먼트, 즉 행 전극요소(Ri)에 대한 동기화 및 인가하는 단극성 전압펄스를 발생시키고, +/-60볼트의 1ms.지속시간을 갖는 교류 구형파 전압펄스 또는 +/-50볼트의 1ms. 지속시간을 갖는 교류 구형파 전압 펄스(도 4A 및 5A와 관련하여 기술되었음)를 선택된 행전극 세그먼트(Ri)에 인가한다. 화소, 즉 화소(pi,j)가 포칼코닉 배열(저 반사상태)에 있고, 디스플레이(10)상의 이미지의 바람직한 변화를 위해서 플래나 배열(고 반사상태)로 변화될 필요가 있는 경우, 디스플레이 구동회로(13)는 화소(pi,j)에 +/-60볼트 전압 펄스를 인가한다. 화소(pi,j)가 플래나 배열(고 반사상태)에 있고, 변화될 필요가 없는 경우, 디스플레이 구동회로(13)는 화소(pi,j)에 역시 +/-60볼트 전압펄스를 인가한다.
한편, 화소(pi,j)가 플래나 배열(고 반사상태)에 있고, 디스플레이(10)상의 이미지의 바람직한 변화를 위해서 포칼코닉 배열(저 반사상태)로 변화될 필요가 있는 경우, 디스플레이 구동회로(13)는 화소(pi,j)에 +/-50볼트 전압펄스를 인가한다. 화소(pi,j)가 포칼코닉 배열(저 반사상태)에 있고, 변화될 필요가 없는 경우, 디스플레이 구동회로(13)는 화소(pi,j)에 역시 +/-50볼트 전압 펄스를 인가한다.
단극성 파형 동작 실시예
디스플레이 구동회로(13)는 인쇄회로기판 상에 장착되는 행 구동회로(150) 및 열 구동회로(200), 그 위에 장착되는 제어기 및 관련 회로(250) 및 램프 전압 발생기(300)로 구성된다. 각각의 행 전극 세그먼트(22)는 판(54)의 가장자리에서 접촉부 또는 커넥터를 가지며 각각의 열 전극 세그먼트(24)는 판(52)의 가장자리에서 접촉부 또 커넥터를 가지고 있어 제어전압을 행 및 열 전극 세그먼트에 각각 연결하도록 한다. 디스플레이 구동회로(13)의 제어/회로는 제어기(및 관련 회로)(250)에 구비된다.
행 구동회로(150)는 단일 단극성 구동 집적회로(IC) 디스플레이 구동기(151a)(이하 행 구동기(151a)라 한다)로 구성된다. 행 구동기(151a)는 32개의 출력채널을 가지며, 따라서 32개의 행을 구동 또는 업데이트시킬 수 있다. 바람직한 행 구동기(151a)는 캘리포니아의 서니배일에 소재한 슈퍼텍스(supertex)에 의해 판매되는 모델번호 제 HV623호 디스플레이 구동기이다. 슈퍼텍스 HV623 디스플레이 구동기는 0-80볼트의 출력범위, 128개의 전압레벨 및 칩당 32개의 출력채널을 갖는 단극성 구동기이다. 행 구동기(151a)의 32개의 출력채널 중 16개는 적절한 에지 연결부(도 9의 152에 개략적으로 도시되어 있음)를 경유하여 16개의 행 전극 세그먼트(22)에 전기적으로 연결된다. 유사하게, 열 구동회로(200)는 열 구동기판(201a,201b)상에 장착되고 슈퍼텍스 모델번호 제 HV623호와 같은 10개의 단극성 디스플레이 구동기들(이하 열 구동기(201a,201b,000,201j)라 한다)로 구성된다. 각각의 열 구동기는 적절한 에지 연결부(도 9에 202로 개략적으로 도시되어 있으며 상세하게는 짝수 열 구동기(201a,201c,…,201i)에 대한 202a 및 홀수 열 구동기(201b,201d,…,201j)에 대한 202b)를 경유하여 320개의 열 전극 세그먼트(24) 중 다른 하나에 연결되는 32개의 출력채널을 갖는다. 도 9에 도시된 바와 같이, 열 구동회로는 5개의 열 구동기를 각각 갖는 2개의 구동기판(200a,200b)상에서 분리된다. 열 구동회로(200)의 제 1기판(200a)는 짝수 전극 열 세그먼트 (즉, C0,C2,C4,…,C318) 즉, 구동기1 (201a)(세그먼트(C0-C62)구동), 구동기3 (201C)(세그먼트(C64-C126)구동),…, 구동기9(201i)(세그먼트(C256-C318)구동)를 구동하는 5개의 열 구동기를 포함한다. 열 구동회로(200)의 제 2기판(200b)은 홀수 전극 열 세그먼트(즉, C1,C3,C5,…,C319) 즉, 구동기2(201b)(세그먼트(C1-C63)구동), 구동기4(201d)(세그먼트(C65-C127)구동),…,구동기10(201j)(세그먼트(C257-C319)구동)를 구동하는 5개의 열 구동기를 포함한다.
행 및 열 구동회로(150,200)는 화소어레이(25)내 각 화소의 반사상태를 제어함으로써 디스플레이(10)의 비디오 속도 업데이트부(10a)상에 데이타 표시를 제어하는 회로를 포함하는 제어기(250)에 전기적으로 연결된다. 제어기(250)는 스태틱 디스플레이부(160)상의 표시도 제어한다. 제어기(250)로부터의 행 데이타, 행 제어논리 데이타, 열 데이타 및 열 제어논리 데이타는 버스(252,253,254,255)를 통해 행 및 열 구동회로(150,200)에 제공된다. 제어기(250)는 5개의 프로그램가능한 논리장치(PLD1(260), PLD2(262), PLD3(264),PLD4(266),PLD5(268)), 스태틱 임의 접근 기억장치(SRAM) 유닛(270) 및 타이머(272)도 포함한다. 마이크로프로세서(280)는 제어기(250)상의 회로의 동작을 제어한다. 제어기(250)는 VAG 어댑터(284)로부터 버스(282)를 통해 이미지 데이타를 수신한다. VGA 어댑터(284)는 교대로 개인용 컴퓨터(PC)(288)로부터 버스(286)을 통해 입력을 수신한다.
+5 및 +65볼트의 DC 입력신호가 램프 전압 발생기(300)에 연결된다. 발생기(300)는 주파수 f=62.5KHZ(T=16 마이크로초)로 0 내지 60볼트의 진폭을 갖는 램프형 전압출력(Vre 및 Vro)을 발생시킨다. 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 램프 전압 발생기(300)는 램프회로(400) 및 증폭회로(402)를 포함한다. 램프회로는 n-채널 인핸스먼트형 MOSFET 트랜지스터(Q1,Q2,Q3)를 포함한다. +65볼트 DC신호는 트랜지스터(Q1)의 드레인에 연결되고, +5볼트 신호는 Q3의 게이트에 입력된다. 램프회로(400)는 100KΩ 전위차계(R1)의 와이퍼(408)에서 0 내지 65볼트의 진폭범위 및 16마이크로초의 램프시간을 갖는 램프 출력전압(Vr)을 발생시킨다. 램프 출력전압(Vr)(408)은 노드(410)에서 증폭회로(402)에 연결된다.
램프 출력전압(Vr)은 한 쌍의 연산 증폭기(OP1,OP2)의 비반전 입력단에 연결된다. +65볼트 공급도 각 연산증폭기(OP1,OP2)의 +V 전원공급단에 연결되고, -5볼트공급은 각 연산증폭기의 -V 전원공급단에 연결된다. 연산증폭기(OP1)의 출력은 행 구동기(151a) 및 5개의 짝수 열 구동기(201a,201c,…,201i)에 연결되는 램프 출력전압(Vre)이 된다. 커넥터(418)에서 연산증폭기(OP2)의 출력은 5개의 홀수 열 구동기(201b,201d,…,201j)에 연결된다. 램프 전압발생기(300)는 행 구동기(151a) 및 짝수 열 구동기(201a,201c,…,201i)에 연결되는 +65볼트 정전압 출력(Vppe)도 발생시킨다. 다른 +65볼트 정전압 출력(Vppo)은 짝수 열 구동기(201b, 201d,…,201j)에 연결된다.
후술되는 바와 같이, 행 및 열 구동회로(150,200)는 단극성 전압파형을 발생시킨다. 단극성 전압파형은 동기화되어 행 전극 세그먼트(22) 및 열 전극 세그먼트(24)에 인가되고, 파형은 전술된 바와 같이, 선택된 행내의 화소에 인가되는 +/- 60볼트 교류 구형파 전압펄스 및 +/- 50볼트 교류 구형파 전압펄스와 결합하게 된다.
제어기(250)는 데이타 값의 흐름을 버스(252)를 따라 행 구동기(151a)에 전송한다. 상기 데이타 값은 행 구동회로(150)에 의해 출력되는 바람직한 전압값에 해당한다. 행 구동기(151a)는 128개의 전압 레벨값을 준비하고 있다. 따라서, 127의 전압레벨값은 구동기(151)가 0볼트에서 램프 전압발생기(300)에 의해 전압파형입력을 "클립(clip)" 하도록 하며 출력파형으로 0볼트 전압펄스를 발생시킨다. 한편, 0의 전압레벨 값은 행 구동기(151a)가 램프 전압발생기(300)에 의해 전압파형 입력을 최대 +60볼트값까지 상승하도록 허용하며, 램프부 및 정전압부를 갖는 60볼트 펄스를 발생시킨다.
행 구동기(151a)의 전압펄스 출력은 후술되는 바와 같이 행 구동회로(150)에서 요구되는 2갸지 다른 출력값, 60볼트 및 5볼트에 대하여 도 7에 개략적으로 도시된다. 행 구동회로(150)가 0.5ms.의 지속시간을 갖는 60볼트 구형파를 발생시키는 것이 요구된다. 제어기(250)는 128의 데이타 값을 버스(252)를 통해 행 구동회로(150)로 전송한다. 상기 데이타 값은 행 구동기(151a)가 램프 전압발생기(300)에 의해 발생되는 전압파형을 최대 60볼트까지 상승하도록 허용한다. 0에서 60볼 트로의 램핑은 16마이크로초내에 발생한다.
행 구동기(151a)의 출력파형은 도 7에 154로 도시되어 있다. 파형(154)은 0볼트에서 양의 60볼트로 16마이크로초내에 상승하는 상승부(156)를 갖는다. 다음에, +60볼트의 크기 및 484마이크로초의 지속시간(16마이크로초 +484 마이크로 초=500마이크로초=0.5ms.의 총 파형 지속시간)을 갖는 파형(154)의 균일 전압부(158)가 존재한다. 마지막으로, 파형의 트레일링 에지(160)는 파형전압을 다시 0볼트로 떨어뜨린다. 도 7에 도시된 파형(154) 그래프가 상승부(156)를 도시하는 것에 비례하지 않다하더라도, 파형(154)은 실질적으로 0.5ms의 지속시간을 갖는 구형파 전압 펄스이다. 상승부(156)는 파형지속시간에 비해 겨우 16/500×100=3.2%의 비율을 차지한다.
도 7은 행 구동기(151a)의 5볼트에 대한 전압펄스출력도 도시하고 있다. VGA 어댑터 논리기판(250)은 적절한 데이타 값을 버스(252)를 통해 행 구동회로(150)에 전송한다. 상기 데이타 값은 행 구동기(151a)가 램프 전압발생기(300)에 의해 발생되는 전압파형을 5볼트로 상승하도록 하며, 이후 그것을 클리핑한다. 0볼트에서 5볼트로의 램핑은 1.3마이크로초내에 발생한다.
행 구동기(151a)의 출력파형은 도 7에 164로 도시된다. 파형(164)은 0볼트에서 양의 5볼트로 1.3 마이크로초내에 상승시키는 상승부(166)을 갖는다. 다음에, +5볼트의 크기 및 498.7 마이크로초의 지속시간(1.3마이크로초+497.7마이크로초=500마이크로초=0.5㎳.의 총파형 지속시간)을 갖는 파형(164)의 균일 전압부(168)가 존재한다. 마지막으로, 파형의 트레일링 에지(169)는 파형전압을 다시 0볼트로 떨어뜨린다. 여기서, 파형(164)의 상승부(166)는 파형지속시간에 비해 겨우 1.3/500×100=0.26%의 비율을 차지한다. 따라서, 파형(164)은 실질적으로 0.5㎳.지속시간을 갖는 구형파 전압펄스가 된다.
제어기(250)에 의해 발생되어 버스(252)를 통해 행 구동회로(150)에 연결되는 제어신호는 16개의 행 전극 세그먼트(22) 각각이 도 2D에 도시되어 있는 바와 같이 R0, R1, R2, …, R14, R15 순서로 디스플레이(10)의 하단에서 상단으로 연속적으로 선택되거나 또는 어드레스되도록 한다. 행 전극 세그먼트(Ri)가 어드레스될 때, 행 세그먼트(Ri)는 1.0㎳.의 지속시간을 갖는 제 1단극성 파형(170)(도 6)으로 행 구동회로(150)에 의해 구동된다. 나머지 15개의 비선택 행 전극 세그먼트(R0, R1, …, Ri-1, Ri+1, …, R15)는 역시 1.0㎳.의 지속시간을 갖는 제 2 단극성 파형(172)(도 6)에 의해 행(Ri)의 구동이 동기화되는데 행 구동회로(150)에 의해 구동된다.
제어기(250)도 행 전극 세그먼트(22)의 구동으로 열 전극 세그먼트(24)의 구동을 동기화한다. 선택된 행 전극 세그먼트(Ri) 및 열 전극 세그먼트(Cj)의 교점과 관련되는 화소(pi,j)가 반사성 플래나 배열로 스위치되거나 플래나 배열상태를 유지하는 경우, 제어기(250)로부터 적절한 열 제어 및 데이타를 수신함에 따라, 열 구동회로(200)는 1㎳.의 지속시간을 갖는 제 1 단극성파형(210)(도 6)으로 열(Cj)를 구동시킨다. 행 세그먼트(Ri)에 인가되는 제 1파형(170) 및 열 세그먼트(Cj)에 인가되는 제 1파형(210)의 조합은 화소(pi,j)에 +/-60 볼트 교류 구형파 제어전압펄스(290)를 발생시킨다. 펄스(290)는 도 4A 및 도 4B와 관련하여 전술한 전압펄 스(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114) 중 하나에 대한 크기 및 지속시간과 유사하다. 또한, 전술한 바와 같이, 행 전극(Ri)를 선택하는 주파수는 f=60㎐이다. 플래나 배열로 스위치되거나 플래나 배열을 유지하도록 하는 화소(pi,j)는 화소(pi,j)가 비반사성 포칼코닉 배열로 스위치되도록 하는 시간까지 도 4A의 100으로 도시되는 일련의 +/-60볼트 전압펄스에 종속된다.
한편, 선택된 행 전극 세그먼트(Ri) 및 열 전극 세그먼트(Cj)의 교점과 관련되는 화소(pi,j)가 비반사성 포칼코닉 배열로 스위치되거나 포칼코닉 배열을 유지하는 경우, 열 구동회로(200)는 제어기(250)로부터 적절한 열 제어 및 데이타를 수신함에 따라 1㎳.의 지속시간을 갖는 제 2단극성 파형(212)으로 열(Cj)을 구동시킨다. 행 세그먼트(Ri)에 인가되는 제 1파형(170) 및 열 세그먼트(Cj)에 인가되는 제 2파형(212)의 조합은 화소(pi,j)에 +/-50볼트 교류 구형파 제어전압펄스(292)를 발생시킨다. 펄스(202)는 도 5A 및 도 5B와 관련하여 전술한 전압펄스(132, 134, 136, 138, 140, 142, 144) 중 하나에 대한 크기 및 지속시간과 유사하다. 포칼코닉 배열로 스위치되거나 포칼코닉 배열 상태를 유지하는 화소(pi,j)는 화소(pi,j)가 포칼코닉 배열로 스위치되는 시간까지 도 5A에 130으로 도시되는 일련의 +/-50볼트 전압펄스에 종속된다.
제 1열 파형(210)에 의해 구동되는 비선택 행 전극 세그먼트(세그먼트(Ri) 이외의 세그먼트) 및 열 전극 세그먼트의 교점과 관련되는 화소에 있어서, 화소에 대한 결과 전압펄스(294)(도 6)는 +/-5볼트의 낮은 전압 구형파 "유지(holding)" 펄스이다. 펄스(294)는 현재 화소배열 상태를 단순히 유지시키거나, 화소가 포칼 코닉 배열로부터 플래나 배열로 변화되는 경우, "유지" 펄스(294)는 호메오트로픽 배열 영역이 플래나 배열로 이완되는 것을 허용한다. +/-5볼트 "유지" 펄스(294)는 15볼트(도 3) 이하로, 디스플레이(10)의 현존 화소상태(반사 및 비반사) 및 특히 비디오 속도 업데이트부(10a)는 변화되지 않는다.
마지막으로, 제 2열 파형(212)에 의해 구동되는 비선택 형 전극 세그먼트(세그먼트(Ri)이외의 세그먼트) 및 열 전극 세그먼트의 교점과 관련되는 화소에 있어서, 화소에 대한 결과 전압펄스(296)(도 6)도 펄스(294)와 유사한 +/-5볼트의 낮은 전압 구형파 "유지"펄스지만 위상 또는 극성은 반대이다. 펄스(296)는 현재 화소배열 상태를 단순히 유지시키거나, 화소가 포칼코닉 배열로부터 플래나 배열로 변화되는 경우, 유지펄스(296)는 호메오트로픽 배열 영역이 플래나 배열로 이완되는 것을 허용한다.
도 6에 있어서, 행 구동회로(150)에 의해 발생되고 선택 행 전극 세그먼트에 인가되는 제 1단극성 행 파형(170)은 0.5㎳.지속시간을 갖는 두 영역으로 구성되는 것으로 도시된다. 파형(170)의 제 1영역은 +60볼트의 크기를 가지고, 제 2영역은 0볼트의 크기를 갖는다. 행 구동회로에 의해 발생되고 비선택 행 전극 세그먼트에 인가되는 제 2단극성 행 파형(172)도 두 0.5㎳.영역으로 구성된다. 제 1영역은 +5볼트의 크기를 가지며, 제 2영역은 +55볼트의 크기를 갖는다.
선택된 행 전극 세그먼트(Ri), 즉 pi,a,pi,b,…,pi,j,…,pi,p에 해당하는 행 화소에 있어서, 화소(pi,j)가 반사성 플래나 배열로 변화되거나 플래나 배열상태를 유지하는 경우, 해당 열 전극 세그먼트(pi,j의 Cj)는 제 1단극성 열 파형(210)에 의해 구동되어야 한다. 제 1단극성 열 파형(210)은 열 구동회로(200)에 의해 발생되고 두 영역의 0.5㎳.지속시간으로 구성되는 것으로 도시된다. 파형(210)의 제 1영역은 0볼트의 크기를 갖고, 제 2영역은+60볼트의 크기를 갖는다. 행 및 열 파형(170, 172, 210, 212)의 인가는 제어/논리회로(350)에 의해 동기화되기 때문에, 파형의 제 1영역 및 제 2영역(170 및 210)은 다음 결과와 같이 발생한다. 제 1의 0.5㎳.영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +60V - OV
= +60V
제 2의 0.5㎳.영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +OV - +60V
= -60V
화소(pi,j)가 비반사성 포칼코닉 배열로 변화되거나 포칼코닉 배열을 유지하는 경우, 해당 열 전극 세그먼트(pi,j의 Cj)는 제 2단극성 열 파형(212)에 의해 구동된다. 제 2단극성 열 파형(212)은 열 구동회로(200)에 의해 발생되고, 두 영역의 0.5㎳.지속시간으로 구성되는 것이 도시된다. 파형(212)의 제 1영역은 +10볼트의 크기를 갖고, 제 2영역은 +50볼트의 크기를 갖는다. 행 및 열 파형(170, 172, 210, 212)의 인가는 제어/논리회로(250)에 의해 동기화되고, 파형의 제 1영역 및 제 2영역(170 및 212)은 다음 결과와 같이 발생한다. 제 1의 0.5㎳.영역에 있어 서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +60V - +10V
= +50V
제 2의 0.5㎳.영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +OV - +50V
= -50V
상술된 바와 같이, 제 2단극성 행 파형(172)은 비선택 행 전극 세그먼트에 인가되고 두 영역의 0.5㎳.지속시간으로 구성되는 것으로 도시된다. 파형(172)의 제 1영역은 +5볼트의 크기를 가지며, 제 2영역은 +55볼트의 크기를 갖는다. 화소(pi,j)가 세그먼트에 인가되는 제 1열 파형을 갖는 비선택 행 전극 세그먼트 및 열 전극 세그먼트와 관련되는 경우, 화소(pi,j)는 다음의 제어전압펄스에 의해 구동된다. 제 1의 0.5㎳.영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +5V - 0V
= +5V
제 2의 0.5㎳.영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +55V - +60V
= -5V
화소(pi,j)가 세그먼트에 인가되는 제 2열 파형을 갖는 비선택 행 전극 세그먼트 및 열 전극 세그먼트와 관련되는 경우, 화소(pi,j)는 다음의 제어전압펄스에 의해 구동된다. 제 1의 0.5㎳.영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +5V - +10V
= -5V
제 2의 0.5㎳.영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +55V - +50V
= +5V
화소를 플래나 배열로 변화시키거나 플래나 배열상태로 유지시키는 일련의 +/-60볼트 전압펄스(290) 및 화소를 포칼코닉 배열로 변화시키거나 포칼코닉 배열상태로 유지시키는 일련의 +/-50볼트 전압펄스(292)를 발생시키도록 선택된 파형(170, 172, 210, 212)은 선택 행 전극 세그먼트내 결과 펄스(290 및 292)간의 차이 및 비선택 행 전극 세그먼트내 결과펄스(294 및 296)간의 차이의 크기가 일정한 5볼트로 선택된다. 상기 전압차이는 인접한 행과 열 전극 세그먼트 사이의 누화를 최소화하는데 허용가능한 한계이내에 존재한다. 누화는 인접한 행 전극 세그먼트간의 전압차이 및 인접한 열 전극 세그먼트간의 전압 차이에 기인한다. 10볼 트 정도의 전압차이는 디스플레이(10)의 화소상태를 지우거나 변화시킬 수 있는 누화크기 이하 수준임이 경험적으로 관찰된다.
행 구동기(151a)의 개략도가 도 14에 도시되어 있다. 300으로 표시되어 있는 박스에 도시되어 있는 바와 같이, 구동기(151a)는 주어진 행 전극 세그먼트(Ri) 에 인가되는 바람직한 전압레벨에 해당하는 제어기(250)로부터의 7비트 2진 "카운트" 열을 수신한다. 전압레벨은 0에서 127의 단계로 되어 있다. 302로 표시되는 박스는 개별적인 행 전극 세그먼트(R0-R15)에 연결되는 구동기(151a)의 출력부를 도시한다. 구동기(151a)의 출력(302)은 전압값으로, 각각의 행 전극 세그먼트에 대해 하나의 값을 갖는다.
짝수 열의 세트를 구동하는 열 구동기(201a)의 대표적인 것에 대한 개략도가 도 12에 도시되어 있다. 304로 표시되는 박스에 도시되어 있는 바와 같이, 구동기(201a)는 주어진 짝수 열 전극 세그먼트(Cj)에 인가되는 바람직한 전압 레벨에 해당하는 제어기(250)로부터의 7비트 2진 "카운트" 열을 수신한다. 전압레벨은 0에서 127단계로 되어 있다. 306, 308로 표시되는 박스는 개별적인 짝수 열 전극 세그먼트(C0-C62)에 연결되는 구동기(151a)의 출력부를 도시하고 있다. 구동기(201a)의 출력(306, 308)은 전압값으로, 각각의 열 전극 세그먼트에 대해 하나의 값을 갖는다.
홀수 열의 세트를 구동하는 열 구동기(201b)의 대표적인 것에 대한 개략도가 도 13에 도시되어 있다. 310으로 표시되는 박스에 도시되어 있느 바와 같이, 구동기(201b)는 주어진 홀수 열 전극 세그먼트(Cj)에 인가되는 바람직한 전압레벨에 해 당하는 제어기(250)로부터의 7비트 2진 "카운트" 열을 수신한다. 전압레벨은 0에서 127 단계로 되어있다. 312, 314로 표시되는 박스는 개별적인 홀수 열 전극 세그먼트(C1-C63)에 연결되는 구동기(151b)의 출력부를 도시한다. 구동기(201b)의 출력(312, 314)은 연속적인 전압값으로, 각각의 짝수 열 전극 세그먼트에 대해 하나의 값을 갖는다.
양극성 파형 동작 실시예
본 발명의 디스플레이(10)의 제 2동작 실시예의 양태가 도 8 및 도 10에 도시되어 있다. 본 동작 실시예에 있어서, 단극성과 반대되는 양극성 파형은 행 및 열 구동회로에 의해서 발생된다. 제 1동작 실시예를 기술하는데 사용된 도면부호는 제 1동작 실시예와 제 2동작 실시예 사이에 변화가 없는 구성요소를 지정하는데 사용될 것이다. 뷰어(12)(도시되지 않음) 및 디스플레이(10)(도 10에 개략적으로 도시되어 있는 부분)는 상술된 구성요소와 동일하다. 제 1동작 실시예에 있어서, 디스플레이(10)는 비디오 속도 업데이트부(10a) 및 스태틱 속도 업데이트부(10b)를 포함한다.
뷰어(12)는 바람직한 이미지가 표시되도록 디스플레이를 구동하기 위해 디스플레이(10)에 연결되는 디스플레이 구동회로(513)(도 10)를 제공한다. 제 1동작 실시예에 있어서, 디스플레이(10)의 320개의 열 비디오 속도 업데이트부(10a)에 의해 16개의 행과 관련되는 디스플레이 구동회로(513) 부분만이 도 10에 도시되고 여기서 기술된다. 디스플레이 구동회로(513)는 행 및 열 전극 세그먼트(도시되지 않았지만 상술된 행 및 열 전극 세그먼트(22, 24)와 동일)에 전기적으로 연결되는 것 으로, 동기화되어 열 전극 세그먼트(24) 및 선택된 행 전극 세그먼트(Ri)에 인가될 때 1㎳.의 지속시간을 갖는 +/-60볼트의 교류 구형파 전압 펄스 또는 1㎳.의 지속시간을 갖는 +/-50볼트의 교류 구형파 전압펄스(도 4A 및 도 5A와 관련하여 기술됨)를 선택된 행 전극 세그먼트(Ri)내 화소에 인가하게 되는 양극성 전압펄스를 발생시킨다.
디스플레이 구동회로(513)는 행 구동기판상에 장착되는 행 구동회로(550), 2개의 열 구동기판상에 장착되는 열 구동회로(600), 제어기(도시되지 않지만 제 1동작 실시예와 관련하여 기술된 제어기(250)와 유사) 및 파형 발생기(700)로 구성된다. 제어기는 버스(252, 253)를 경유하여 행 구동회로(550)에 연결되는 행 데이타와 행 제어논리데이타 및 버스(254, 255)를 경유하여 열 구동회로(600)에 연결되는 열 데이타와 열 제어논리데이타를 발생시킨다. 행 구동회로(550)는 4개의 양극성 구동 IC 아날로그 스위치(551a, 551b, 551c, 551d)로 구성되며, 각각은 4개의 행 세그먼트 전극(22)의 요구에 응할 수 있다. 적절한 행 구동기는 슈퍼텍스에 의해 판매되는 모델번호 제 HV20420호 아날로그 스위치이다. 4개의 행 구동기(551a, 551b, 551c, 551d)는 적절한 연결수단(도 10에 552로 개략적으로 도시)을 통해 16개의 행 전극 세그먼트(22)에 전기적으로 연결된다. 유사하게, 열 구동회로(600)는 일본의 에스-모스(S-MOS) 코퍼레이션에 이해 판매되는 S-MOS SED1191F와 같은 6개의 양극성 STN 구동기(601)(이후 열 구동기)(601a,601b,601c,601d,601e,601f)라 함)로 구성된다. 양극성 출력을 달성하기 위해서, 구동기(601)의 출력부는 부동접지된다.
각각의 6개의 열 구동기(601a,601b,601c,···, 601f)는 적절한 연결수단(도 10에 602로 개략적으로 도시되며, 상세하게는 짝수 열 구동기(601a,601c,601e)에 대해서는 602a로 홀수 열 구동기(601b, 601d, 601f)에 대해서는 602b로 도시)를 통해 320개의 열 전극 세그먼트(24) 중 각각의 다른 것에 연결되는 64개의 출력채널을 갖는다. 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 열 구동회로(600)는 세 구동기의 2세트(600a, 600b)로 구분된다. 열 구동회로(600)의 제 1세트(600a)는 짝수 전극 세그먼트(즉, C0. C2, C4, …, C318)을 구동하는 3개의 열 구동기, 즉, 구동기1(601a)(세그먼트(C0-C126)구동), 구동기3(601c)(세그먼트(C128-C254)구동), 구동기5(601e)세그먼트(C256-C318)구동)로 구성된다. 열 구동회로(600)의 제 2세트(600b)는 홀수 전극 세그먼트(즉, C1, C3, C5, …, C319)를 구동하는 3개의 열 구동기, 즉, 구동기2(601b)(세그먼트(C1-C127)구동), 구동기4(601d)(세그먼트 (C129-C255)구동), 구동기6(세그먼트 C257-C319)구동)로 구성된다.
행 및 열 구동회로(550, 600)은 화소 어레이(25)내 각 화소의 반사상태를 제어함으로써 디스플레이(10) 상에서의 데이타 표시를 제어하는 제어기(250)에 전기적으로 연결된다. 행 구동회로(550)에 대한 제어기로부터의 행 데이타 신호는 열 구동회로(600)에 대한 제어기로부터의 열 데이타 신호가 데이타 버스(254)상에 표시되는 동안 데이타 버스(252)상에 표시된다. 행 구동회로(550)에 대한 제어기로부터의 행 제어논리데이타 신호는 열 구동회로(600)에 대한 제어기로부터의 열 제어논리데이타 신호가 데이타 버스(255)상에 표시되는 동안 데이타 버스(253)상에 표시된다.
+55 및 -55 볼트 DC 입력은 파형 발생기(700)에 연결된다. 발생기(700)는 주파수 f=62.5㎑(T=16마이크로초)로 +/-55볼트의 교류 구형파 전압출력(706)을 발생시킨다. 구형파 전압출력(706)은 행 구동회로(550)의 행 구동기(551a, 551b, 551c, 551d)에 연결된다. 열 구동회로(600)의 열 구동기(601a, 601b, …, 601f)는 +5볼트 및 -5볼트 DC 입력에 연결된다. 후술되는 바와 같이, 행 및 열 구동회로(550,600)는 양극성 전압파형을 발생시킨다. 양극성 전압파형이 동기화되어 행 전극 세그먼트(22) 및 열 전극 세그먼트(24)에 인가될때, 상기 파형들은 조합되어 전술된 바와 같이 선택된 행(Ri)내 화소에 인가되는 +/-60볼트 교류 구형파 전압펄스 및 +/-50볼트 교류 구형파 전압펄스를 발생시킨다.
행 구동회로(550)에 연결된 제어기에 의해 발생되는 행 제어논리 데이타신호는 16개 행 전극 세그먼트(22) 각각이 도 2D에 도시되어있는 바와 같이 R0,R1,R2,…,R14,R15순으로 비디오 업데이트 디스플레이부(10a)의 하단으로부터 상단으로 연속적으로 선택되거나 또는 어드레스되도록 한다. 행 전극 세그먼트(Ri)가 어드레스될때, 행 세그먼트(Ri)는 1.0ms.의 지속시간을 갖는 제 1양극성 파형(570)(도 8)으로 행 구동회로(550)에 의해 구동된다. 나머지 15개의 비선택 행 전극 세그먼트(R0,R1,…,Ri-1,Ri+1,…,R15)는 도 8의 572로 도시된 바와 같이 구동되지 않는다.
제어기(250)도 행 전극 세그먼트(22) 구동과 함께 열 전극 세그먼트(24) 구동을 동기화시킨다. 선택된 행 전극 세그먼트(Ri) 및 열 전극 세그먼트(Cj)의 교점과 관련되는 화소(pi,j)가 반사성 플래나 배열로 스위치되거나 플래나 배열 상태 를 유지하는 경우, 열 구동회로(600)는 제어기로부터 적절한 열 제어 및 데이타를 수신함에 따라 1ms.의 지속시간을 갖는 제 1양극성 파형(610)(도 8)으로 열(Cj)을 구동시킨다. 행 세그먼트(Ri)에 인가되는 제 1파형(570) 및 행 세그먼트(Cj)에 인가되는 제 1파형(610)의 조합은 화소(pi,j)에 +/-60볼트의 교류 구형파 제어전압펄스(690)를 발생시킨다. 상기 펄스(690)는 도 4A 및 도 4B와 관련하여 전술된 전압펄스(102,104,106,108,110,112,114) 중 하나의 크기 및 지속시간과 유사하다. 또한, 전술된 바와 같이, 행 전극(Ri)를 선택하는 주파수는 60Hz이다. 상기와 같이, 플래나 배열로 스위치되거나 플래나 배열 상태를 유지하는 화소(pi,j)는 도 4A에 100으로 도시된 바와 같이 화소(pi,j)가 비반사성 포칼코닉 배열로 스위치되는 시간까지 일련의 +/-60볼트 전압펄스에 종속된다.
한편, 선택된 행 전극 세그먼트(Ri) 및 열 전극 세그먼트(Cj)의 교점에 해당되는 화소(pi,j)가 비반사성 포칼코닉 배열로 스위치되거나 포칼코닉 배열 상태를 유지하는 경우, 열 구동회로(600)는 제어기(250)로부터 적절한 열 데이타를 수신함에 따라 1ms.의 지속시간을 갖는 제 2단극성 파형(612)(도 8)으로 열(Cj)을 구동시킨다. 행 세그먼트(Ri)에 인가되는 제 1파형(570) 및 열 세그먼트(Cj)에 인가되는 제 2파형(612)의 조합은 화소(pi,j)에 +/-50볼트의 교류 구형파 제어전압펄스(692)를 발생시킨다. 상기 펄스(692)는 도 5A 및 도 5B와 관련하여 전술된 전압펄스(132,134,136,138,140,142,144) 중 하나의 크기 및 지속시간과 유사하다. 포칼코닉 배열로 스위치되거나 포칼코닉 배열 상태를 유지하는 화소(pi,j)는 도 5A에 130으로 도시된 바와 같이 화소(pi,j)가 포칼코닉 배열로 스위치 되는 시간까지 일련의 +/-50볼트 전압펄스에 종속된다.
비선택 행 전극 세그먼트(세그먼트(Ri)이외의 세그먼트) 및 제 1열파형(610)에 의해 구동되는 열 전극 세그먼트의 교점에 해당되는 화소에 있어서, 화소에 대한 결과 전압펄스(694)(도 8)는 낮은 전압의 +/-5볼트 구형파 "유지" 펄스이다. 펄스(694)는 화소를 현재의 배열상태를 단지 유지시키거나, 또는 화소가 포칼코닉 배열로부터 플래나 배열로 변화되는 경우, 유지펄스(694)는 호메오트로픽 배열영역을 플래나 배열로 이완시키는 것을 허용한다. +/-5볼트의 "유지"펄스(694)는 15볼트 이하(도 3)로, 디스플레이(10)의 기존 화소상태(반사 및 비반사)는 변화되지 않는다.
마지막으로, 비선택 행 전극 세그먼트(세그먼트(Ri) 이외의 세그먼트) 및 제 2열 파형(612)에 의해 구동되는 열 전극 세그먼트의 교점에 해당되는 화소에 있어서, 화소에 대한 결과 전압펄스(690)(도 6)도 펄스(694)와 유사한 낮은 전압의 +/-5볼트 구형파 "유지"펄스지만 위상 또는 극성은 반대이다. 펄스(696)는 화소를 현재의 배열상태를 단지 유지시키거나, 또는 화소가 포칼코닉 배열로부터 플래나 배열로 변환되는 경우, 유지펄스(696)는 호메오트로픽 배열영역을 플래나 배열로 이완시키는 것을 허용한다.
도 8에 있어서, 행 구동회로(550)에 의해 발생되어 선택되는 행 전극 세그먼트에 인가되는 제 1양극성 행 파형(570)은 0.5ms.지속시간의 두 영역으로 구성된다. 파형(570)의 제 1영역은 +55볼트의 크기를 가지며, 제 2영역은 -55볼트의 크기를 갖는다. 파형(572)은 전술한 바와 같이 0볼트의 크기를 갖는다.
선택되는 행 전극 세그먼트(Ri,즉 pi,a,_pi,b,_,…,_pi,j,_,…,_pi,p)에 해당하는 화소의 열에 있어서, 화소(pi,j)가 반사성 플래나 배열로 변화되거나, 플래나 배열상태를 유지하는 경우, 해당 열 전극 세그먼트(pi,j의 Cj)는 제 1양극성 열 파형(610)에 의해 구동되어야 한다. 제 1양극성 열 파형(610)은 열 구동회로(600)에 의해 발생되고 0.5ms 지속시간의 두 영역으로 구성된다. 파형(610)의 제 1영역은 -5볼트 크기를 가지며, 제 2영역은 +5볼트 크기를 갖는다. 행 및 열 파형(570,610,612)의 인가는 제어기(250)에 의해 동기화되기때문에, 파형(570 및 610)의 제 1영역 및 제 2영역은 다음 결과와 같이 발생한다. 제 1의 0.5ms영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +55 V - -5V
= +60 V
제 2의 0.5ms영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= -55 V - +5 V
= -60 V
화소(pi,j)가 비반사성 포칼코닉 배열로 변화되거나, 포칼코닉 배열상태를 유지하는 경우, 해당 열 전극 세그먼트(pi,j의 Cj)는 제 2단극성 열 파형(612)에 의해 구동되어야 한다. 제 2단극성 열 파형(612)은 열 구동회로(600)에 의해 발생되며 0.5ms.지속시간의 두 영역으로 구성된다. 파형(612)의 제 1영역은 +5볼트의 크기를 가지며, 제 2영역은 -5볼트의 크기를 갖는다. 행 및 열 파형(570,572,610,612)의 인가는 제어기(250)에 의해 동기화되기때문에, 파형의 제 1영역 및 제 2영역은 다음 결과와 같이 발생한다. 제 1의 0.5ms.영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +55 V - +5 V
= +50 V
제 2의 0.5ms 영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= -55 V - -5 V
= -50 V
상술된 바와 같이, 제 2 단극성 행 "파형"(572)은 0의 크기를 갖는다. 화소(pi,j)가 비선택 행 전극 세그먼트 및 세그먼트에 인가되는 제 1 열 파형(610)을 갖는 열 전극 세그먼트와 관련되는 경우, 화소(pi,j)는 다음의 제어전압펄스에 의해 구동된다. 제 1의 0.5 ms 영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +0 V - -5 V
= +5 V
제 2의 0.5ms 영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +0 V - +5 V
= -5 V
화소(pi,j)가 비선택 행 전극 세그먼트 및 세그먼트에 인가되는 제 2 열 파형(612)를 갖는 열 전극 세그먼트와 관련되는 경우, 화소(pi,j)는 다음의 제어전압펄스에 의해 구동된다. 제 1의 0.5ms 영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +0 V - +5 V
= -5 V
제 2의 0.5ms 영역에 있어서, 화소(pi,j) 제어전압펄스는 다음과 같다.
V(pi,j) = V(Ri) - V(Cj)
= +0 V - -5 V
= +5 V
제 1 대체 실시예 - 이중 행 구동기 구성
도 15 및 도 15A에 도시되어 있는 본 실시예에 있어서, 뷰어(12')는 수동 매트릭스 콜레스테릭 액정 디스플레이(10')를 포함한다. 디스플레이(10')는 비디오 속도 업데이트부(10a')(제 1동작 실시예의 비디오 속도 업데이트부(10a)와 유사) 및 스태틱부(10b')(제 1동작 실시예의 스태틱부(10b)와 유사)를 포함한다. 본 실시예의 비디오 속도 업데이트부(10a')는 32개의 행 전극 세그먼트 및 320개의 열 전극 세그먼트를 포함하며 2개의 부분(UH,LH)으로 구성된다. 디스플레이 구동회로(700)는 행 구동회로(750) 및 열 구동회로(800), 램프 전압 발생기(제 1 동작 실시예에 기술된 램프 전압 발생기(300)와 유사), 및 제어기(제 1 동작 실시예에 기술된 제어기 및 관련 회로(250)와 유사)를 포함한다. 열 구동회로(800)는 열 구동기판상에 각각 장착되는 이중 또는 2개의 열 구동회로(801,802) 세트를 포함한다. 열 구동회로의 제 1 세트(801)는 디스플레이(10')의 스태틱부(10b')와 관련되는 열 전극 세그먼트인 비디오 속도 업데이트부(10a')의 상단부(UH)의 열 전극 세그먼트를 구동한다. 상단부(UH)의 열 전극 세그먼트는 도 15A의 수평선(810)에 의해 표시되는 바와 같이 하단부(LH)의 열 전극 세그먼트에 연결되지 않는다.
비디오 속도 업데이트부(10a')의 상단부(UH)는 행 구동기판상에 장착되는 행 구동회로(750)의 행 구동기 1(751a)의 16개의 출력채널에 의해 구동되는 16개의 행 전극 세그먼트로 이루어진 세트(도시되지 않음)를 포함한다. 행 구동기1(751a)은 제 1 동작 실시예에 기술된 행 구동기(151a)와 유사하다. 상단부(UH)도 10개의 열 구동기(구동기 1(801a),구동기 2(801b),…,구동기 10(801j) 각각은 32개의 열 전극 세그먼트를 구동)를 포함하는 구동기판 상에 장착되는 열 구동회로(801)의 제 1 세트에 의해 구동되는 320개의 열 전극 세그먼트를 포함한다. 10개의 열 구동기(구동기 1(801a),구동기 2(801b),…,구동기 10(801j))는 제 1 동작 실시예에 기술된 10개의 열 구동기(구동기 1(201a),구동기 2(201b),…,구동기 10(201j))와 유사하다.
유사하게, 비디오 속도 업데이트부(10a')의 하단부(LH)는 행 구동회로(750) 의 행 구동기 1(751a)의 16개의 유지용 출력채널에 의해 구동되는 16개의 행 전극 세그먼트로 이루어진 세트(도시되지 않음)를 포함한다. 상단부(UH)도 10개의 열 구동기(802)(구동기 1(802a),구동기 2(802b),…,구동기 10(802j) 각각은 32개의 열 전극 세그먼트를 구동)를 포함하는 열 구동회로(802)의 제 2 세트에 의해 구동되는 320개의 열 전극 세그먼트(도시되지 않음)를 포함한다. 10개의 열 구동기(구동기 1(802a), (802b),…,(802j))는 제 1동작 실시예에 기술된 10개의 열 구동기(구동기 1(201a), 구동기 2(201b),…,구동기10(201j))와 유사하다.
열 구동기의 제 1세트 및 제 2세트(801a,801b,…,801j,802a,802b,…802j)는 버스(254)를 통해 제어기로부터 열 데이타신호를 수신하고, 버스(255)를 통해 제어기로부터 열 제어논리신호를 수신한다. 행 구동기1(751a)는 버스(252)를 통해 제어기로부터 행 데이타를 수신하고, 버스(253)을 통해 제어기로부터 행 제어논리 데이타를 수신한다.
상단부 및 하단부(UH,LH)의 업데이트는 비디오 속도 업데이트부(10a')에 대한 총업데이트 시간이 96-112ms. 범위를 유지하도록 개별적으로 발생한다. 제어기는 비디오 속도 업데이트부(10a')의 상단부 및 하단부(UH,LH)에 표시되는 이미지가 단일 이미지의 1/2부분과 적절히 일치되도록 업데이트 처리시간을 조정한다.
제 2대체 실시예-2개의 비월구성
도 16 및 도 16A에 도시되어 있는 본 실시예에 있어서, 뷰어(12")는 수동 매트릭스 콜레스테릭 액정 디스플레이(10")를 포함한다. 디스플레이(10")는 비디오 속도 업데이트부(10a")(제 1동작실시예 및 제 1 대체 실시예의 비디오 속도 업데이 트부(10a,10')와 유사) 및 스태틱부(10b")(제 1동작 실시예 및 제 1대체 실시예의 비디오 속도 업데이트부(10b,10b')와 유사)를 포함한다. 본 실시예의 비디오 속도 업데이트부(10a")는 64개의 행 전극 세그먼트 및 320개의 열 전극 세그먼트를 포함하며, 개별적으로 업데이트되는 2개의 부분(UH,LH)로 구성된다. 본 실시예의 스태틱부(10b")은 256개의 행 전극 세그먼트 및 320개의 열 전극 세그먼트를 포함한다.
디스플레이 구동회로(900)는 행 구동회로(950) 및 열 구동회로(1000)(개별 구동기판상에 장착되는 이중 열 구동회로 세트(1001,1002)를 구비), 램프 전압발생기(제 1동작실시예에 기술된 램프 전압 발생기(300)와 유사) 및 제어기(제 1동작실시예에 기술된 제어기 및 관련 회로(250)과 유사)를 포함한다. 열 구동회로(1000)는 열 구동기판상에 각각 장착되는 이중 또는 2개의 열 구동회로(1001,1002) 세트를 포함한다. 열 구동회로의 제 1세트(1001)는 디스플레이(10")의 스태틱부(10b")와 관련되는 열 전극 세그먼트인 비디오 속도 업데이트부(10a")의 상단부(UH)의 열 전극 세그먼트를 구동한다. 열 구동회로의 제 2세트(1002)는 비디오 속도 업데이트부(10a")의 하단부(LH)의 열 전극 세그먼트를 구동한다. 상단부(UH)의 열 전극 세그먼트는 도 16A의 수평선(1010)에 의해 표시되는 바와 같이 하단부(LU)의 열 전극 세그먼트에 연결되지 않는다.
두 부분(LH 및 UH)이 32개의 행전극 세그먼트를 갖기 때문에 2개의 행 구동기(구동기 1(951a),구동기2(951b)가 필요로 하다는 것을 제외하면 본 실시예의 뷰어(12")의 모든 구성요소는 상술된 뷰어(12')의 이중 행 구동 실시예의 것과 동일하다. 구동기(951a,951b)는 제 1동작 실시예의 구동기 1(151a,151b)와 유사하다. 행 구동기 1(951a)는 행 전극 세그먼트(R0-R31)를 업데이트시키며 행 구동기 2(951b)는 행 전극 세그먼트(R32-R63)을 업데이트시킨다. 각 행 구동기에 대한 업데이트 순서 또는 패던은 다음과 같다.
주기시간 업데이트되는 행 업데이트되는 행
행 구동기 1 행 구동기 2
1 R0 R32
2 R2 R34
3 R4 R36
4 R6 R38
5 R8 R40
6 R10 R42
· · ·
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15 R28 R60
16 R30 R62
17 R1 R33
18 R3 R35
19 R5 R37
· · ·
· · ·
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31 R29 R61
32 R31 R63
33 R0 R32
34 R2 R34
· · ·
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· · ·
도시되어 있는 바와 같이, 2개의 비월 또는 간삽구성에 있어서, 소정의 행 화소는 행 구동기의 2교점마다 하나씩 즉, 2×16ms.=32ms.마다 하나씩 선택되거나 업데이트된다. 따라서, 개별적인 화소(pi,j)의 반사상태를 변화시키는데 소요되는 총시간은 전술된 실시예에서 필요로 하는 시간에 2배(반사상태 변화시간 = 6펄스×연속펄스가 32ms.=192ms.)가 된다. 상기 업데이트 속도 192ms.는 너무 느려서 비디오 업데이트 속도로서 특성화될 수 없지만, 근접 비디오 업데이트 속도로 명명되 는 것은 바람직할 것이다.
제 3 대체 실시예 - 3개의 비월구성
도 17 및 도 17A에 도시되어 있는 본 실시예는 근접 비디오 업데이트 속도로에서 업데이트되는 행 화소 수를 96개로 더 증가시키기 위해 2개의 비월 또는 간삽 구성으로부터 3개의 비월 또는 간삽구성으로 더 확장한 것이다. 본 실시예에 있어서, 뷰어(12''')는 수동 매트릭스 콜레스테릭 액정 디스플레이(10''')를 포함한다. 디스플레이(10''')는 비디오 속도 업데이트부(10a''')(제 1동작 실시예 및 제 1, 제 2대체 실시예의 비디오 속도 업데이트부(10a, 10a',10a")와 유사) 및 스태틱부(10b''')(제 1동작 실시예 및 제 1, 제 2 대체 실시예의 스태틱부(10b,10b',10b")와 유사)를 포함한다. 본 실시예의 비디오 속도 업데이트부(10a''')는 96개의 행전극 세그먼트 및 320개의 열 전극 세그먼트를 포함하며, 두 부분(UH,LH)으로 구성된다. 본 실시예의 스태틱부(10b''')는 224개의 행 전극 세그먼트 및 320개의 열 전극 세그먼트를 포함한다.
디스플레이 구동회로(1100)는 행 구동회로(1150) 및 열 구동회로(1200)(개벌 구동기판상에 장착되는 이중 열 구동회로 세트(1201,1202 구비), 램프 전압 발생기(제 1동작 실시예에 기술된 램프 전압 발생기(300)와 유사) 및 제어기(제 1동작 실시예에 기술된 제어기 및 관련 회로(250)와 유사)를 포함한다. 열 구동회로(1200)는 열 구동기판 상에 각각 장착되는 (이중 또는 2개의 열 구동회로 세트(1201,1202)를 포함한다. 열 구동회로(1201)의 제 1세트는 디스플레이(10''')의 스태틱부(10b''')와 관련되는 열 전극 세그먼트인 비디오 속도 업데이트부(10a''')의 상단부(UH)의 열 전극 세그먼트를 구동한다. 열 구동회로(1202)의 제 2세트는 비디오 속도 업데이트부(10a''')의 하단부(LH)의 열 전극(1210)에 의해 표시되는 바와 같이 하단부(LH)의 열 전극 세그먼트에 열결되지 않는다.
본 실시예의 뷰어(12''')의 모든 구성요소는 상술된 뷰어(12')의 이중 행구동 실시예 및 뷰어(12'')의 2개의 이중 행 구동이 간삽 구성 실시예의 것과 동일하다. 하지만, 본 실시예에 있어서, 3개의 행 구동기(구동기1(1151a), 구동기2(1151b), 구동기3(1151c))가 존재한다. 행 구동기1(1151a)는 행 전극 세그먼트(R0-R31)에 연결되고, 행 구동기2(1151b)는 행 전극 세그먼트(R32-R63)에 연결되며, 행 구동기3(1151c)는 행 전극 세그먼트(R64-R95)에 연결된다. 각 구동기에 대한 업데이트 순서 또는 패턴은 다음과 같다.
주기시간 업데이트되는 행 업데이트되는 행
행 구동기 1 및 2 행 구동기 3 및 4
1 R0 R48
2 R3 R51
3 R6 R54
4 R9 R57
5 R12 R60
6 R15 R63
· · ·
· · ·
· · ·
15 R42 R90
16 R45 R93
17 R1 R49
18 R4 R52
19 R7 R55
· · ·
· · ·
· · ·
31 R43 R91
32 R46 R94
33 R2 R50
34 R5 R53
· · ·
· · ·
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도시되어 있는 바와 같이, 3개의 간섭구성에 있어서, 소정의 행 화소는 행 구동기의 3 교점 또는 소인(sweep)마다 하나씩 즉 3×16ms.=48ms.마다 하나씩 선택되거나 업데이트된다. 따라서, 개별적인 화소(pi,j)의 반사상태를 변화시키는데 소요되는 총 시간은 전술된 실시예에서 필요로 하는 시간에 3배(반사상태 변화시간 = 6펄스×연속펄스간 32ms.=288ms.)가 된다. 상기 업데이트 속도 288ms.는 너무 느려서 비디오 업데이트 속도로서 특성화될 수 없지만, 근접 비디오 업데이트 속도로 명명되는 것은 바람직할 것이다.
본 발명은 상당한 정도의 상세성을 가지고 기술되었는데, 이는 본 발명이 본 발명의 정신과 범위내에서 기술된 설계로부터의 모든 변형 및 개조를 포함함을 의 도하는 것이다.

Claims (29)

  1. 복수의 열(rows)을 구비한 평판 액정 디스플레이를 구성하는 화소들의 반사율 상태를 변화시키는 방법에 있어서,
    a) 액정 물질의 제어된 화소 위치들에 제어 전압을 인가하기 위해서 평판 액정 디스플레이를 구성하는 액정 물질층과 관련하여 전압 제어 어드레싱 전극들을 배열하는 단계;
    b) 상기 디스플레이의 화소에 인가되어, 상기 화소를 상대적으로 높은 반사율(reflectance)의 초기 상태로부터 상대적으로 낮은 반사율의 최종 상태로 변환시키며, 상기 화소가 초기에 저 반사율의 상태인 경우에는 상기 화소를 상기 저 반사율의 상태로 유지시키는 크기의 제1 전압 레벨을 한정시키는 단계;
    c) 상기 디스플레이의 화소에 인가되어, 상기 화소를 상대적으로 낮은 초기 반사율로부터 상대적으로 높은 반사율의 최종 상태로 변환시키며, 상기 화소가 초기에 고 반사율의 상태인 경우 상기 화소를 상기 고 반사율의 상태로 유지시키는 크기의 제2 전압 레벨을 한정시키는 단계;
    d) 모든 화소들의 반사율 상태를 나타내는 제어 신호들을 상기 제1 및 제2 전압으로 변환하고, 상기 제1 및 제2 전압을 상기 액정 디스플레이를 리프레쉬하도록 동기 방식으로 상기 전압 제어 어드레싱 전극에 인가하는 단계를 포함하고
    제 1 일련의 전압 펄스들이 각각의 열(row)에 순차적으로 한 번에 한 열씩 인가되며, 후속하여 다음 일련의 전압 펄스들이 각각의 열에 순차적으로 한 번에 한 열씩 인가되어 복수의 일련의 전압 펄스 모두가 상기 방식으로 상기 열들에 인가될 때까지 반복되도록, 상기 전압들이 복수의 일련의 전압 펄스들을 이용하여 인가됨으로써, 상기 화소에 하나의 리프레쉬를 제공하는 것인
    평판 액정 디스플레이를 구성하는 화소들의 반사율 상태를 변화시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화소와 연관된 어드레싱 전극은 1 밀리초의 지속 시간 동안 펄스가 인가되는, 평판 액정 디스플레이를 구성하는 화소들의 반사율 상태를 변화시키는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전압 제어 어드레싱 전극은 교차하는 행 전극 및 열 전극에 배열되는데 행 전극은 액정 물질층의 일측 상에 위치하게 되며 열 전극은 액정 물질층의 반대측 상에 위치하게 되는, 평판 액정 디스플레이를 구성하는 화소들의 반사율 상태를 변화시키는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 행 전극 및 열 전극은 교류 구형파 파형을 각각 갖는 상기 복수의 전압 펄스들로 구동되는, 평판 액정 디스플레이를 구성하는 화소들의 반사율 상태를 변화시키는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 양의 60볼트에서 음의 60볼트 범위를 갖는 제1 구형파 파형을 형성하는 일련의 양극성 펄스들의 인가에 의해 상기 화소가 저 반사율의 상태로부터 고 반사율 상태로 변화되는, 평판 액정 디스플레이를 구성하는 화소들의 반사율 상태를 변화시키는 방법.
  6. 제3항에 있어서, 음의 50볼트에서 양의 50볼트 범위를 갖는 제2 구형파 파형을 형성하는 일련의 양극성 펄스의 인가에 의해 상기 화소가 고 반사율 상태로부터 저 반사율 상태로 변화되는, 평판 액정 디스플레이를 구성하는 화소들의 반사율 상태를 변화시키는 방법.
  7. 제3항에 있어서, 구동되는 행 및 열의 교점에서의 전압이 상기 제1 또는 제2 전압값을 제공하도록 구동 펄스들이 상기 행 및 열 전극들에 동시에 인가되는, 평판 액정 디스플레이를 구성하는 화소들의 반사율 상태를 변화시키는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어 신호들이 디스플레이를 구성하는 각각의 화소의 바람직한 반사율 상태를 저장하기 위한 비디오 메모리로부터 각 화소에 있어서 상기 제1 또는 제2 전압값 중 어느 것이 화소에 인가될지를 결정하는 일련의 값으로 변환되는, 평판 액정 디스플레이를 구성하는 화소들의 반사율 상태를 변화시키는 방법.
  9. 제3항에 있어서, 상기 제어 신호들은, 상기 디스플레이를 구성하는 상기 화소들의 각각의 바람직한 반사율 상태를 저장하기 위한 비디오 메모리로부터, 디스플레이를 구성하는 모든 화소들을 비디오 업데이트 속도로 업데이트를 달성하기 위해 동기화되는 일련의 행 전극 구동 펄스 및 열 전극 구동 펄스들로 변환되는, 평판 액정 디스플레이를 구성하는 화소들의 반사율 상태를 변화시키는 방법.
  10. 이미지를 표시하기 위한 디스플레이 장치에 있어서,
    a) 영상 이미지를 나타내기 위한 이미지 영역 상에 넓게 펼쳐져 박층을 형성하는 키랄 네마틱 액정 디스플레이 물질;
    b) 이미지 영역을 구성하는 개별적으로 제어가능한, 복수의 열(row)들로 배열된 화소들에 선택 전계를 인가하기 위해서 액정 디스플레이 물질의 두께에 선택 전계를 부과하기 위한 전극 구조를 포함하는 액정 디스플레이 물질의 박층을 밀봉하기 위한 한정구조; 및
    c) 디스플레이 상태가 상기 디스플레이 이미지가 표시되는 동안 변경되는 화소들에게 복수의 짧은 지속기간의 전압 펄스를 상기 액정 디스플레이 물질 두께에 걸쳐 한번에 하나씩 인가하고, 다음 전압 펄스들을 각각의 열에 걸쳐 한번에 한 열씩 인가하기에 앞서 상기 짧은 지속기간의 전압 펄스의 각각을 각각의 열(row)에 걸쳐 한 번에 한 열씩 인가하고, 상기 방식으로 모든 상기 전압 펄스들이 상기 열들의 각각에 제공될 때까지 인가하여, 상기 화소에 하나의 업데이터를 제공함으로써, 상기 화소를 업데이트시키는 구동회로
    를 포함하는 장치.
  11. 평판 액정 디스플레이를 구성하는 화소들의 어레이의 반사율 상태를 변화시키기 위한 구동 회로로서, 상기 화소가 행 전극 세그먼트들의 세트의 제1 행 전극 세그먼트 및 열 전극 세그먼트들의 세트의 제1 열 전극 세그먼트의 교점에 의해 한정되고, 상기 행 및 열 전극 세그먼트들의 세트들이 액정 물질층에 의해 분리되어 사이를 두고 배치되는, 구동 회로에 있어서,
    a) 행 전극 세그먼트들의 세트에 전기적으로 연결되어 행 파형을 발생시키는 행 구동 회로;
    b) 열 전극 세그먼트들의 세트에 전기적으로 연결되어 열 파형을 발생시키는 열 구동회로;
    c) 상기 행 구동 회로 및 상기 열 구동 회로에 연결되며, 상기 화소의 반사율(reflectance)을 변화시키는 화소에 걸친 결과(resultant) 파형을 발생시키도록, 상기 행 파형 및 열 파형의 발생과, 이 행 파형 및 열 파형의 상기 제1 행 전극 세그먼트 및 상기 제1 열 전극 세그먼트에 대한 인가를 동기화하기 위한 제어 회로; 및
    d) 상기 복수의 전압 펄스를 포함하는 결과 파형으로서, 다음 전압 펄스가 상기 열들 중 각각의 열에 한번에 한 열씩 인가되기에 앞서, 각각의 상기 전압 펄스가 상기 열들 중 각각의 열에 한 번에 한 열씩 인가됨에 의해, 모든 상기 전압 펄스가 상기 방식으로 인가된 후에는 전체적으로 반사율을 원하는 양으로 변경시키는 것인, 상기 결과 파형
    을 포함하는 구동회로.
  12. 제11항에 있어서, 상기 결과 파형의 다수의 전압 펄스들의 펄스폭이 1 밀리초인 구동 회로.
  13. 제12항에 있어서, 제1 결과 파형은 시간상 대응하는 지점들에서의 행 파형과 열 파형 사이에 차이인 것인, 구동 회로.
  14. 제13항에 있어서, 상기 결과 파형의 다수의 전압 펄스들의 각각은 교류 구형파 파형을 포함하는 구동 회로.
  15. 제14항에 있어서, 상기 화소는 비 반사 상태로부터 반사 상태로 변화되고 상기 결과 파형의 다수의 전압 펄스들의 각각은 양의 60볼트에서 음의 60볼트 범위를 갖는 구동 회로.
  16. 제15항에 있어서, 상기 행 파형은 1 밀리초의 지속 시간을 갖는 단극성 파형을 포함하는 구동 회로.
  17. 제16항에 있어서, 상기 행 파형의 단극성 파형은 양의 60볼트의 크기와 0.5밀리초의 지속 시간을 갖는 제1 구형파 영역 및 0볼트의 크기와 0.5 밀리초의 지속시간을 갖는 제2 영역을 포함하는 구동 회로.
  18. 제15항에 있어서, 상기 열 파형은 1 밀리초의 지속 시간을 갖는 단극성 파형을 포함하는 구동 회로.
  19. 제18항에 있어서, 상기 열 파형의 단극성 파형은 0볼트의 크기와 0.5밀리초의 지속 시간을 갖는 제1 영역 및 양의 60볼트의 크기와 0.5밀리초의 지속시간을 갖는 제2 영역을 포함하는 구동 회로.
  20. 제15항에 있어서, 상기 행 파형은 1 밀리초의 지속 시간을 갖는 양극성 파형을 포함하는 구동 회로.
  21. 제20항에 있어서, 상기 행 파형의 양극성 파형은 양의 60볼트의 크기와 0.5밀리초의 지속시간을 갖는 제1 구형파 영역 및 음의 60볼트의 크기와 0.5 밀리초의 지속 시간을 갖는 제2 영역을 포함하는 구동 회로.
  22. 제15항에 있어서, 상기 열 파형은 1 밀리초의 지속시간을 갖는 양극성 파형을 포함하는 구동 회로.
  23. 제22항에 있어서, 상기 열 파형의 양극성 파형은 음의 5볼트의 크기와 0.5 밀리초의 지속 시간을 갖는 제1 영역 및 양의 5볼트의 크기와 0.5 밀리초의 지속시간을 갖는 제2 영역을 포함하는 구동 회로.
  24. 제14항에 있어서, 상기 화소가 반사 상태로부터 비반사 상태로 변화되고 제1 결과 파형의 다수의 전압 펄스들의 각각은 음의 50볼트에서 양의 50볼트의 범위를 갖는 구동 회로.
  25. 제24항에 있어서, 상기 행 파형은 1 밀리초의 지속 시간을 갖는 단극성 파형을 포함하는 구동 회로.
  26. 제25항에 있어서, 상기 행 파형의 단극성 파형은 양의 60볼트의 크기와 0.5밀리초의 지속시간을 갖는 제1 구형파 영역 및 0볼트의 크기와 0.5밀리초의 지속시간을 갖는 제2 영역을 포함하는 구동 회로.
  27. 제24항에 있어서, 상기 열 파형은 1 밀리초의 지속시간을 갖는 단극성 파형을 포함하는 구동 회로.
  28. 각각이 복수의 화소를 가지는 복수의 열(row)들을 구비하는 콜레스테릭 LCD 디스플레이를 리프레쉬하는 방법으로서, n 개의 전압 펄스를 상기 디스플레이의 열 들에게 인가하여 상기 디스플레이를 리프레쉬하는 것인 상기 리프레쉬 방법에 있어서:
    적어도 상기 화소들의 일부의 반사율을 부분적으로 업데이트하기 위해 제 1 전압 펄스를 각각의 열에 한번에 한 열씩 인가하는 단계;
    적어도 상기 화소들의 일부의 반사율의 추가적인 업데이트를 위해 제 2 전압 펄스를 각각의 열에 한번에 한 열씩 인가하는 단계 및;
    하나의 전압 펄스를 각각의 열들에 한번에 한 열씩 인가하는 방식으로, n개의 펄스가 상기 적어도 일부의 화소에 인가될 때까지, 남겨진 n-2개의 전압 펄스를 계속하여 인가함으로써, 상기 적어도 일부의 화소의 반사율을 완전히 업데이트하여 상기 디스플레이에 하나의 리프레쉬를 제공하는 단계
    를 포함하는 콜레스테릭 LCD의 리프레쉬 방법.
  29. 평판 액정 디스플레이를 이루는 화소의 반사 상태를 변경하는 방법에 있어서:
    a) 액정 물질의 제어되는 화소 위치들에 걸쳐 제어 전압을 인가하기 위하여, 평판 액정 디스플레이를 이루는 상기 액정 물질의 층에 관련된 전압 제어 어드레싱 전극을 배열하는 단계;
    b) 상기 디스플레이의 화소에 인가되어, 상기 화소를 상대적으로 높은 반사율의 초기 상태로부터 상대적으로 낮은 반사율의 최종 상태로 변환시키며, 상기 화소가 초기에 저 반사율의 상태인 경우에는 상기 화소를 상기 저 반사율의 상태로 유지시키는 크기의 제1 전압 레벨을 한정시키는 단계;
    c) 상기 디스플레이의 화소에 인가되어, 상기 화소를 상대적으로 낮은 초기 반사율로부터 상대적으로 높은 반사율의 최종 상태로 변환시키며, 상기 화소가 초기에 고 반사율의 상태인 경우 상기 화소를 상기 고 반사율의 상태로 유지시키는 크기의 제2 전압 레벨을 한정시키는 단계;
    d) 상기 제 1 전압 레벨 또는 제 2 전압 레벨의 인가에 종속되지 않는 화소들에 인가되며, 상기 화소들 각각의 현재 반사 상태에서 상기 화소를 유지하기에 충분히 낮은 진폭의 제 3 전압 레벨을 한정시키는 단계;
    e) 모든 화소들의 반사 상태를 표시하는 제어 신호들을 상기 제 1 전압, 제2 전압 및 제 3 전압 레벨로 변환하고, 상기 제 1 전압, 제 2 전압 및 제 3 전압 레벨을 적어도 비디오 속도에 근접하여 상기 액정 디스플레이를 리프레쉬하도록 동기 방식으로 상기 전압 제어 어드레싱 전극에 인가하는 단계를 포함하고,
    1) 상기 화소에 인가되는 상기 제 1 전압 레벨이, 상기 상대적으로 높은 반사 초기 상태로부터 상기 상대적으로 낮은 반사 최종 상태로 변환시키기 위해 요구되는 복수의 전압 펄스가 되게끔, 상기 제 1 전압 레벨은, 상기 제 1 전압 레벨의 일련의 짧은 지속기간(ton1로서 정의됨) 펄스로서 화소에 인가되며, 연속되는 전압 펄스들의 양(positive)의 출발 에지들 사이의 시간(T1으로서 정의됨)은 상기 ton1 보다 크며,
    2) 상기 화소에 인가되는 상기 제 2 전압 레벨이, 상기 상대적으로 낮은 반사 초기 상태로부터 상기 상대적으로 높은 반사 최종 상태로 변환시키기 위해 요구되는 복수의 전압 펄스가 되게끔, 상기 제 2 전압 레벨은, 상기 제 2 전압 레벨의 일련의 짧은 지속기간(ton2로서 정의됨) 펄스로서 화소에 인가되며, 연속되는 전압 펄스들의 양(positive)의 출발 에지들 사이의 시간(T2으로서 정의됨)은 상기 ton2 보다 크며,
    3) 상기 제3 전압 레벨은 상기 제 1 전압 레벨 또는 상기 제 2 전압 레벨의 인가에 종속되지 않는 화소에 인가되는 것인
    화소의 반사 상태 변경 방법.
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