KR20050060065A

KR20050060065A - 광 가이드를 구비하는 디스플레이 디바이스

Info

Publication number: KR20050060065A
Application number: KR1020057002289A
Authority: KR
Inventors: 티스베르트 엠. 하. 크리메르스
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-06-21
Also published as: TW200426462A; JP2005535931A; EP1532613A1; AU2003285713A1; WO2004017293A1; CN1675675A; US20060001786A1

Abstract

디스플레이 디바이스는 행(5) 및 열(6) 전극과, 이동가능 요소(3)와, 전압을 상기 전극에 공급하는 수단(17)을 포함한다. 제어가능한 이미지 요소는 이를 통해 전극의 교차점 상에 형성된다. 전극에 의해 수신된 구동 펄스에 따라, 이동가능 요소는 전면 플레이트 또는 후면 플레이트에 설정될 수 있다. 광 가이드의 한 측면 상에, 광원으로부터의 광은 광 가이드에 결합된다; 이동가능 요소가 광 가이드와 접촉할 때, 광은 상기 위치에서 광 가이드로부터 태핑된다. 디스플레이 디바이스는 다중 라인 어드레싱 구성에 의해 어드레싱될 수 있다. 디스플레이에 걸쳐 상이한 그룹의 각 라인을 균일하게 분배함으로써, 디스플레이의 균일성은 향상된다. 행의 이러한 분배가 칼라 순차 동적 포일 디스플레이에 가해지는 경우에, 칼라 플래시 효과는 감소된다.

Description

광 가이드를 구비하는 디스플레이 디바이스{DISPLAY DEVICE COMPRISING A LIGHT GUIDE}

본 발명은 청구항 1의 특징부에 한정된 동적 포일 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 또한 동적 디스플레이 디바이스 동작 방법에 관한 것이다.

개시부에 언급된 유형의 동적 포일 디스플레이 디바이스는 국제 특허 출원 WO 00/38163으로부터 알려져 있다.

알려진 동적 포일 디스플레이 디바이스는 광원, 광 가이드, 광 가이드로부터 일정 거리 떨어져 위치하는 제 2 플레이트, 2개의 플레이트 사이에서, 멤브레인(membrane) 형태의 이동가능 요소(movable element)를 포함한다. 전압을 광 가이드상의 어드레싱가능 전극, 제 2 플레이트, 및 멤브레인 상의 전극에 인가함으로써, 멤브레인은 국부적으로 제 1 플레이트와 접촉될 수 있거나, 이 접촉은 차단될 수 있다. 동작시, 광원에 의해 생성된 광은 광 가이드에 결합된다. 멤브레인이 광 가이드와 접촉하는 위치에서, 광은 상기 광 가이드로부터 결합 해제된다. 이것은 이미지가 표현되도록 한다. 어드레싱가능 전극의 교차 영역에서 멤브레인의 위치를 선택하기 위한 가능한 선택 방법은 다중 라인 어드레싱 방법이다. 펄스 폭 변조와 조합된 다중 라인 어드레싱 방법을 통해 회색도가 얻어질 수 있다. 이러한 경우에, 화상은 60Hz의 프레임 속도로 디스플레이된다. 제 1 전압은 제 1 라인에 공급된다. t=0에서, 제 1 전압(V0)은 행 전극에 공급된다. 이것은 상기 행 전극에 대응하는 라인을 활성화시킬 것이다. 동시에, 픽셀이 턴 온되어야 하는 교차 영역에 대한 전압(Von)은 상기 행 전극을 교차하는 열 전극에 공급된다. 어느 한 전극에서 Vhold의 인가는 픽셀 상태를 유지한다. t=t-1에서, 전압(Voff)은 전극에 공급된다. 이것은 라인을 블랭킹(blank)할 것이다. 블랭킹 시간은 ts가 걸린다. 짧은 대기 시간(td) 이후에, 라인은 다시 활성화된다. 그 다음에, 비디오 정보는 관련 행 전극을 교차하는 각 전극에 대해 변경될 수 있다. 따라서, 픽셀이 1τ일 수 있는 제 1 시간은 온될 수 있고, 제 2 시간(2τ)은 오프되고, 제 3 시간(4τ)은 온되고, 나머지도 이와 같이 이루어진다. 8비트 회색도에 대해, 완전한 주기는 예를 들어 길이(2, 4, 8, 16, 32, 64, 128τ)의 8 서브-기간을 포함한다. 더욱이, 2 서브-기간은 τs+τd+τs가 걸리는 오프-온 시퀀스에 의해 분리된다. 이들 단계는 디스플레이 디바이스의 다른 행 전극에 대해 반복된다. 동적 포일 디스플레이 디바이스의 다중-라인 어드레싱, 및 회색도가 이에 따라 이루어질 수 있다.

게다가, 동적 포일 디스플레이 디바이스의 라인은 공간적으로 후속 어드레싱된 라인의 다수의 그룹에 상호 연결되고, 개별적인 그룹은 순차적으로 어드레싱된다. 알려진 동적 포일 디스플레이 디바이스의 단점은, 균일한 회색도 이미지가 디스플레이되어야 하는 경우에, 디스플레이의 라인들 중 한 라인을 따라 후속 픽셀의 휘도가 디스플레이 디바이스의 폭을 따라 변할 수 있다는 것이다.

도 1은 멤브레인을 갖는 디스플레이 디바이스의 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 디바이스를 구체적으로 도시한 도면.

도 3은 도 1에 도시된 디스플레이 디바이스에 대한 어드레싱 구성을 도시한 도면.

도 4는 종래의 다중-라인 어드레싱 구성에서 어드레싱된 선택 전극의 2개의 그룹으로의 분배를 도시한 도면.

도 5는 개선된 다중-라인 어드레싱 구성에서 어드레싱된 선택 전극의 2개의 그룹으로의 개선된 분배를 도시한 도면.

도 6은 시험 이미지의 일례를 도시한 도면.

도 7은 알려진 다중-라인 어드레싱 구성의 휘도 분배를 도시한 그래프.

도 8은 새로운 다중-라인 어드레싱 구성의 휘도 분배를 도시한 그래프.

도 9는 서브-필드 변조 동적 포일 디스플레이를 도시한 개략도.

도 10은 서브-필드 변조 동적 포일 디바이스의 어드레싱 시퀀스를 도시한 도면.

도 11은 칼라-순차 서브-필드 변조 동적 포일 디바이스의 어드레싱 시퀀스를 도시한 도면.

도 12는 광 가이드 후방에 미러가 제공된 동적 포일 디스플레이 디바이스를 도시한 도면.

본 발명의 목적은, 개선된 균질성(homogeneity)을 갖는 개시부에 언급된 유형의 동적 포일 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 양상은 청구항 1에 기재된 동적 포일 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명은, 회색도 동적 포일 디스플레이에서의 광 손실의 2가지 원인이 존재한다는 인식에 기초하는데, 제 1 원인은 화소와 연관된 광 생성에 필요한 광의 결합(coupling out of light)이고, 제 2 원인은 스페이서, 유리 및 전도성 코팅에서의 흡수이다. 제 1 원인은 디스플레이될 이미지의 내용에 더 많이 좌우된다. 디스플레이 상에 미리 결정된 회색도 값을 디스플레이하기 위해 공간적으로 인접한 어드레싱된 선택 전극상에 다중-라인 어드레싱을 적용하는 것은, 제 2의 측면 방향에 수직인 디스플레이의 제 1 방향을 따라 휘도 변동을 야기한다. 측면 방향은 광 가이드에서의 광원으로부터 광 플럭스의 주 방향에 대응한다. 더욱이, 측면 방향에서, 디스플레이된 회색도 값에서의 계단 방식(stepwise) 변동은 새로운 어드레싱 그룹의 제 1 선택 전극이 시작하는 위치에서 발생할 수 있다. 이러한 단계적 변동은 새로운 그룹의 제 1 어드레싱된 선택 전극의 위치에서 야기되는데, 이는 이러한 그룹의 제 1 선택 전극이 이전 그룹의 선택 전극보다 나중에 어드레싱되어, 광으로부터의 결합을 통한 손실이 광 가이드에서 아직 발생하지 않기 때문이다. 단일 어드레싱된 그룹의 연속적으로 어드레싱된 라인이 디스플레이의 높이에 걸쳐 균일하게 분배되는 경우에, 광 가이드의 표면에 대한 제 1 개별적인 각도를 갖는 감쇠된 광선의 효과는, 광 가이드의 표면에 대한 제 2 개별적인 각도를 갖는 감쇠되지 않은 광선으로 평균화되는데, 제 2 개별적인 각도는 제 1 개별적인 각도와 다소 상이하다. 그러므로, 동적 포일 디스플레이의 균질성은 개선된다. 이 응용에서, 균일하게 분포된 수단은 균형을 이루거나 치우치지 않는 방식으로 분포된다. 본 발명의 추가로 유리한 실시예는 종속항에 기재된다.

청구항 3에 기재된 실시예에서, 동적 포일 디스플레이 디바이스는 서브필드 변조 디스플레이의 역할을 한다. 따라서, 디스플레이 요소는 픽셀을 단지 온 및 오프할 수 있다. 서브필드에서, 디스플레이 요소는 디스플레이 기간에 광을 산란하도록 조건이 설정될 수 있다. 그러므로, 어드레싱 시퀀스는, 적절한 전압이 어드레싱 기간에 제 1 및 제 2 전극 사이에 인가될 때 이동가능 요소가 광 가이드에 국부적으로 가해지도록 하는데 필요하다. 후속 디스플레이 기간에, 광원이 선택된 디스플레이 요소에서 광을 방출할 때, 이동가능 요소는 광을 광 가이드로부터 관찰자로 산란시킨다. 그 다음 후속 서브필드에서, 이러한 프로세스는 반복된다. 서브필드의 가중치(weight)는 광원이 광을 얼마나 오래 방출할 것인지를 결정한다. 디스플레이 요소의 휘도는 디스플레이된 이미지의 입력 바이트에 의해 결정될 수 있다. 서브필드의 가중치는 디스플레이 요소의 입력 비트의 가중치에 대응한다. 비트의 가중치가 디스플레이 요소에서 서브필드의 가중치에 대응할 때, 이동가능 요소는 후속 디스플레이 기간 동안 광을 산란시킬 것이다. 새로운 디스플레이 디바이스에서 모든 라인이 동시에 활성화되기 때문에, 디스플레이된 이미지에서의 고정 패턴 잡음은 감소될 수 있다.

청구항 5에 기재된 실시예에서, 칼라 이미지는 칼라-순차 방식으로 디스플레이될 수 있다. 이러한 칼라-순차 동적 포일 디스플레이 디바이스에서, 이미지 정보는 2개의 칼라의 이미지 정보와 연관된 서브필드로 각각 분리될 수 있고, 각 칼라의 서브필드의 가중치는 각 칼라의 레벨과 관련된다. 구동 수단은 디스플레이된 서브필드의 칼라와 연관된 광원을 구동시키기 위해 배열된다. 이러한 배열에서, 디스플레이 요소마다 칼라 필터는 더 이상 필요하지 않으며, 이것은 디스플레이 디바이스의 광 효율을 향상시킨다. 전체 디스플레이에 걸쳐 상이한 그룹의 라인의 균일한 분배에 대한 추가 장점은 소위 칼라 플래시 효과(color flash effect)가 감소된다는 것이다.

칼라 플래시 효과는 동일한 그룹의 다수의 인접 라인이 어드레싱된 경우에 발생한다.

제 9항에 기재된 실시예에서, 디스플레이 디바이스는 이동가능 요소와는 다른 쪽을 향하는 광 가이드의 측상에 미러를 포함한다. 칼라 순차 어드레싱 방법을 적용하는 디스플레이 디바이스에 이 미러를 부착함으로써, 광 효율은 디스플레이 디바이스에서 시차(parallax)를 도입하지 않고도 향상될 수 있다. 적색, 녹색 및 청색 칼라 필터를 이용하는 종래의 디스플레이 디바이스에서, 그러한 미러는 허용할 수 없는 시차를 초래할 수 있다.

동적 포일 디스플레이 디바이스의 추가 실시예는 발광 다이오드 또는 레이저 소스를 제공할 수 있다. 가장 낮은 가중치 인자와 연관된, 광원이 광을 방출하는 기간보다 더 짧은 기간에 광원이 스위치 온 및 오프될 수 있다는 것이 중요하다.

본 발명의 이들 및 다른 양상은 이후에 설명될 실시예를 참조하여 명백해지고 설명될 것이다.

도면은 개략적이고, 축척대로 도시되지 않고, 일반적으로 유사한 참조 번호는 유사한 부분을 언급한다.

도 1은 광 가이드(2), 이동가능 요소(3) 및 제 2 플레이트(4)를 포함하는 디스플레이 디바이스(1)를 개략적으로 도시한다. 이 예에서, 이동가능 요소는 멤브레인을 포함한다. 멤브레인(3)은 멤브레인의 비-탄성 변형을 방지하기 위해 디스플레이 디바이스의 적어도 동작 온도의 유리 전이(transition) 온도를 갖는 투명 폴리머로 이루어져 있다. 사실상, 디스플레이 디바이스의 동작 온도는 약 0 내지 70℃의 범위에 있다. 적합한 투명 폴리머는 예를 들어 90℃의 유리 전이 온도를 갖는 파릴렌(parylene)이다.

전극 시스템(5 및 6)은 각각 멤브레인(3)을 향하는 광 가이드(3)의 표면, 및 멤브레인을 향하는 제 2 플레이트(4)의 표면상에 배열된다. 공통 전극(7)은 멤브레인(3)의 표면상에 배열되는 것이 바람직하다. 공통 전극(7)은 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO) 층에 의해 형성될 수 있다. 이 예에서, 광 가이드는 광 가이드 플레이트(2)에 의해 형성된다. 광 가이드(2)는 유리로 만들어질 수 있다. 전극(5 및 6)은, 서로 바람직하게 90°의 각으로 교차하는 2개의 전극 세트를 형성한다. 선택 전극 즉 행 전극(6)의 세트, 및 데이터 전극 즉 열 전극(5)의 세트. 동작시 전극(5, 6)과 멤브레인(3) 상의 전극(7)에 전압을 인가하여 전극(5, 6)과 멤브레인(3) 사이에 전위차를 국부적으로 생성함으로써, 광 가이드(2) 또는 제 2 플레이트(4)에 대해 멤브레인(3)을 당기는 힘(forces pulling)이 멤브레인상에 국부적으로 가해진다.

디스플레이 디바이스(1)는 광원(9) 및 반사기(10)를 더 포함한다. 광 가이드(2)는, 광원(9)에 의해 생성된 광이 광 가이드(2)에 결합되는 광입력(11)을 갖는다. 광원은 디바이스에 따라 백색 광, 또는 임의의 칼라의 광을 방출할 수 있다. 또한, 2개를 초과하는 광원, 예를 들어 디바이스의 2개의 측면 또는 각 측면상의 광원이 존재하는 것이 가능하다. 또한, 백색 광 디스플레이를 형성하도록 순차적으로 구동된 상이한 칼라의 광원을 이용하는 것이 가능하다.

멤브레인(3)은 스페이서(13)의 세트에 의해 광 가이드(2)와 제 2 플레이트(4) 사이에 위치한다. 바람직하게, 전극 시스템(5, 6)은 멤브레인(3)과 전극 사이의 직접적인 전기적 접촉을 배제하기 위해 각 절연층(12 및 14)에 의해 덮인다. 전압을 전극(5, 6, 7)에 인가함으로써, 광 가이드(2) 상의 전극(5)에 대해 멤브레인(3)을 당기는 전기력(F)이 생성된다. 전극(5)은 투명하다. 멤브레인(3)과 광 가이드(2) 사이의 접촉은 광으로 하여금, 광 가이드(2)를 떠나 접촉 위치에 있는 멤브레인(3)에 입사하도록 한다. 멤브레인은 광을 산란하고, 산란된 광의 일부분은 투명 전극(5) 및 광 가이드(2)를 통해 디스플레이 디바이스(1)를 떠나고, 산란된 광의 다른 부분은 제 2 플레이트(4)를 통해 떠난다. 또한, 투명 전극의 한 세트를 이용하는 것이 가능하고, 다른 세트는 반사되는데, 이것은 한 방향으로의 광 출력을 증가시킨다. 공통 전극(7)은 전기적 전도 층을 포함한다. 그러한 전기적 전도 층은, 반-투명 알루미늄 층과 같은 반-투명 금속 층, 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 금속 트랙의 매쉬(mesh)와 같은 투명 전기 전도성 코팅 층일 수 있다.

동작시, 광은 광 가이드(2) 내부에서 전도되고, 만약 도 2에 도시된 상황이 발생하지 않으면 내부 반사로 인해, 광 가이드로부터 탈출할 수 없다. 도 2는 광 가이드(2)에 대해 놓은 멤브레인(3)을 도시한다. 이러한 상태에서, 광의 일부분은 멤브레인(3)에 입사한다. 이러한 멤브레인(3)은 광을 산란시키고, 그 결과 광은 디스플레이 디바이스(1)를 떠난다. 광은 양쪽 측면 또는 한 측면상에서 나갈 수 있다. 도 2에서, 이것은 화살표로 표시된다. 실시예에서, 디스플레이 디바이스는 칼라-결정 요소를 포함한다. 이러한 요소는, 예를 들어 특정 칼라(적색, 녹색, 청색 등)의 광이 통과하도록 하는 칼라 필터 요소일 수 있다. 칼라 필터 요소는, 인입 광의 원하는 칼라의 스펙트럼 대역폭에 대해 적어도 20%의 투명도를 갖고, 다른 칼라에 대해 인입 광의 0 내지 2%의 범위에 있는 투명도를 갖는다. 바람직하게, 칼라 필터 요소는 광 가이드(2)를 향하는 제 2 플레이트(4)의 표면상에 위치한다.

도 3은 디스플레이 디바이스(1)에 대한 알려진 어드레싱 구성의 일례를 도시한다. 이러한 알려진 어드레싱 구성은 소위 다중 행 어드레싱 기술이다. 이러한 어드레싱 기술의 상세한 설명은, 동일한 출원인으로부터의 초기 특허 출원인 국제 특허 출원 WO 00/38163에서 찾아볼 수 있다. 이러한 어드레싱 방법은 매우 흥미 있는데, 이는 그 구조를 동작시키는 단일 힘(single force)을 이용하여 멤브레인을 스위치 온 또는 오프하도록 하기 때문이다. 도 3은 3개의 어드레싱 상태, 즉

- 제 1 어드레싱 상태 "온"(20),

- 제 2 어드레싱 상태 "쌍안정으로 인해 어떠한 일도 발생하지 않음"(21),

- 제 3 어드레싱 상태 "오프"(22)를 도시한다.

제 1 그래프(16)는 열 전극(5) 상의 전압을 나타내고, 제 2 그래프(17)는 행 전극(6) 상의 전압을 나타내고, 제 3 그래프(18)는 공통 전극(7) 상의 전압을 나타낸다. 스위칭 동안, 단일 힘만이 멤브레인을 동작시킨다는 것을 알 수 있다. 제 4 그래프(19)는 해당 디스플레이 요소의 온/오프 상태를 나타낸다.

480 라인 및 600 열로 구성된 VGA 디스플레이에 대해, 행 전극(6)은 예를 들어 48 행 전극의 10 그룹으로 연결될 수 있다. 어드레싱 기간에, 행 구동기(43)는 스캔 펄스를 48 행 전극(6)에 공급하고, 데이터 펄스(Di)를 열 전극(5)에 공급하여, 후속 디스플레이 기간에 광을 산란시킬 디스플레이 요소에 대응하는 멤브레인(3)의 이러한 부분만이 광 가이드(2)와 접촉하여 움직이게 된다.

종래의 다중-라인 어드레싱 구성에서, 각 그룹(BLK1, BLK2)의 공간적으로 인접한 행 전극(23, 24)은 잇달아 연속하여 어드레싱되고, 후속 그룹(BLK1, BLK2)은 도 4에 도시된 바와 같이 순차적으로 활성화된다.

전체 디스플레이에 걸쳐 더 균일한 회색도 이미지를 제공하기 위해, 행 전극(25, 26)은, 연속적으로 어드레싱된 행 전극(25, 26)이 도 5에 도시된 바와 같이 광 가이드(2)의 전면 영역에 걸쳐 균일하게 분배되도록 어드레싱된다. 도 5는, 디스플레이의 개선된 균일성을 초래하는, 디스플레이에 걸쳐 각 그룹의 연속적인 어드레싱 공간 분배된 행 전극(25, 26)의 새로운 다중-라인 어드레싱 구성의 일례를 제공하며, 여기서 후속 그룹(BLK10, BLK20)의 연속적으로 어드레싱된 행(25,26)은, 바람직하게 제 1 그룹(BLK10)에서 어드레싱된 단일 행 전극(25)이 제 2 그룹(BLK20)에서 어드레싱된 2개의 단일 행 전극(26) 사이에 있도록 균일하게 분배된다. 더욱이, 광이 디스플레이의 짧은 측면 중 하나를 통해 광 가이드에 결합되어, 행 전극의 분배가 광 가이드에서의 광원으로부터 광 플럭스의 주 방향에 있다고 가정된다.

대안적으로, 행 전극은, 그룹(BLK10)에서 어드레싱된 인접한 한 쌍의 행 전극(25)이 제 2 그룹(BLK20)의 인접한 2쌍의 전극(26) 사이에 있도록 어드레싱될 수 있다.

종래의 다중-라인 어드레싱 구성과 새로운 다중-라인 어드레싱 구성 사이의 차이를 보여주는 시뮬레이션 결과는 도 6에 도시된 바와 같이 시험 이미지를 통해 논의된다. 도 6은 치수(100×60mm²)의 직사각형의 좌측 코너에 있는 치수(10×10mm²)의 백색 정사각형(wt)을 포함하는 시험 이미지(27)의 일례를 도시하며, 상기 직사각형은 치수(10×50mm²)의 검은색 직사각형(28), 및 90×60mm²의 인접한 회색 직사각형(GRS)을 더 포함한다.

도 7은, 시험 이미지(27)를 디스플레이하는 동적 포일 디스플레이 디바이스 상의 휘도 분배의 시뮬레이션의 제 1 그래프(31)를 도시하며, 여기서 그룹(BLK1, BLK2)에서 행 전극(23, 24)의 종래의 다중-라인 어드레싱 구성이 있다. 제 1 그래프(31)는 디스플레이의 폭에 걸쳐 인자 2의 상대적 차이를 보여준다. 더욱이, 회색 값에서의 변동은 각 그룹 내에 존재하고, 디스플레이의 길이를 따라 인접한 그룹들 사이의 전이(33)는 휘도의 단계(step) 증가로서 현저해지고, 이러한 단계 증가는 새로운 후속 그룹의 나중의 어드레싱 경우에 의해 야기되며, 여기서 나중의 어드레싱 경우에 있어서, 광 가이드(2)를 따른 흡수로 인해 일정한 광 손실을 제외하고, 광으로부터의 결합으로 인해 손실이 아직 발생하지 않는다.

도 8은 시험 이미지를 디스플레이하는 동적 포일 디스플레이디바이스의 휘도 분배의 시뮬레이션의 제 2 그래프(37)를 도시하며, 여기서 그룹(BLK10, BLK20)에서 행 전극(25, 26)의 새로운 다중-라인 어드레싱 구성이 적용되고, 상기 새로운 다중-라인 어드레싱 구성에서, 그룹(BLK10, BLK20)의 연속적으로 어드레싱된 행 전극(25, 26)은 전체 디스플레이에 걸쳐 균일하게 분배된다. 도 8은, 디스플레이의 폭을 따라 휘도의 상대적 차이가 약 10%로 감소된다는 것을 도시한다. 또한, 디스플레이의 길이를 따라 그래프(37)에서의 변동은 도 7의 그래프(31)에 비해 평탄하다. 도 7 및 도 8에서의 그래프(31, 37) 모두에 대한 원점은 디스플레이의 측면의 10mm 거리에 있어서, 여기서 시험 이미지(24)에서의 회색 직사각형(GRS)이 시작한다는 것을 주지하자.

동적 포일 디스플레이에 걸쳐 어드레싱된 행 전극(25, 26)의 균일한 분배를 갖는 새로운 다중 라인 어드레싱 구성은 또한 칼라 플래시 효과의 감소로 인해 칼라 순차 동적 포일 디스플레이에 유리하다.

도 9는, 타이밍 회로(42), 행 및 열 구동기(43, 45) 및 램프 구동 회로(47)를 포함하는 서브-필드 변조 동적 포일 디스플레이(40)의 일례를 개략적으로 도시한다. 타이밍 회로(42)는 디스플레이 디바이스 상에 디스플레이될 정보를 수신한다. 타이밍 회로(42)는 디스플레이 정보의 필드 기간(Tf)을 미리 결정된 수의 연속적인 서브필드(Tsf)로 분리한다. 적색, 녹색 및 청색 칼라 필터는 백색 광원과 함께 디스플레이 요소와 연관된다. 이러한 광원은 예를 들어 LED(49l, 51, 53) 각각을 동시에 구동하기 위해 배열된 램프 구동 회로(47)와 함께 적색, 녹색 및 청색 LED(49, 51, 53)일 수 있어서, LED(49, 51, 53)의 적색, 녹색, 및 청색 광의 혼합물로부터 구성된 백색 광이 방출된다. 멤브레인(3)을 광 가이드(2)로 스위칭하는 응답 시간을 τs라 간주하자. 이것은, 멤브레인이 광 가이드와 전면 플레이트 사이의 거리를 교차하는데 필요한 시간의 대략 절반이다. 이러한 응답 시간에 대한 실제적인 값은 3㎲이다. 서브필드 기간은 어드레싱 기간, 디스플레이 기간 및 리셋 기간을 포함한다.

480 라인 및 600 열로 구성된 VGA 디스플레이에 대해, 행 전극(6)은 예를 들어 48 행 전극으로 된 10 그룹으로 분리될 수 있다. 다중-라인 어드레싱 구성이 어드레싱 기간에 적용되는 경우에, 행 구동기(43)는 스캔 펄스를 48 행 전극(6)에 공급하고, 데이터 펄스(Di)를 열 전극(5)에 공급하여, 후속 디스플레이 기간에 광을 산란시킬 디스플레이 요소에 대응하는 멤브레인(3)의 이러한 부분만이 광 가이드(2)와 접촉하여 움직이게 된다. 향상된 이미지 동질성을 제공하기 위해, 한 그룹의 연속적으로 어드레싱된 행 전극(6)은 광 가이드에서의 광원으로부터 광 플럭스의 주 방향과 일치하는 방향으로 광 가이드에 걸쳐 균일하게 분배된다. 이러한 행의 분배는 전체 디스플레이에 걸쳐 더 균일한 회색도 이미지를 제공한다. 이러한 어드레싱 기간에 필요한 시간은 Nxτs이고, 여기서 N은 행 전극(6)의 개수를 나타낸다. 연속적인 디스플레이 기간에, 행 및 열 구동기(43, 45)는 유지 신호(hold signal)를 각 행 및 열 전극(5, 6)에 공급할 것이다. 디스플레이 기간 동안, 램프 구동 회로(47)는 구동 펄스를 LED(49, 51, 53)에 공급한다. 타이밍 회로(42)는 매 필드 기간(Tf)에서 가중치 인자(Wf)의 고정된 차수를 서브필드 기간(Sf)에 추가로 연관시킨다. 램프 구동 회로(47)는, 가중치 인자(Wf)에 부합하는 지속기간을 갖는 구동 펄스(Ld)를 공급하기 위해 타이밍 회로(42)에 결합되어, 디스플레이 요소에 의해 생성된 광량은 가중치 인자에 대응한다. 후속적인 리셋 기간에서, 행 구동기(43)는 행-리셋 펄스를 선택된 48 행 전극에 공급하고, 데이터 구동기(46)는, 광 가이드(2)로부터 광 가이드와 접촉한 멤브레인(3)의 선택된 부분을 해제하기 위해 열-리셋-펄스를 열 전극(4)에 공급한다.

더욱이, 서브필드 데이터 생성기(55)는 디스플레이 정보(Pi)상의 동작을 수행하여, 데이터(Di)는 가중치 인자(Wf)에 부합한다. 이러한 방식으로, 이미지 데이터(Di)에 부합하는 디스플레이 요소만이 디스플레이 기간에 광을 산란시킬 것이다.

디스플레이 디바이스에서, 이 때 3개의 상이한 상태는 다음과 같은 단계로 구별될 수 있다:

준비 단계로서, 여기서 멤브레인은 데이터(Di)에 따라 광 가이드와 접촉할 수 있거나, 해제될 것이다. 그러므로, 디스플레이 요소는 "한번에 한 라인씩(a line a time)" 방식에 기초하여 어드레싱되고, 열 전극 상의 전압 레벨은 멤브레인의 위치를 결정할 것이다;

디스플레이 단계로서, 여기서 구동 신호는 LED에 공급되고, 개별적인 휘도 비트의 가중치는 디스플레이 단계 동안 광 펄스의 존재를 결정할 것이다.

후속 필드 기간에서의 광 펄스(Lpi, n)가 공급된 이미지 정보에서 최하위 비트 및 최상위 비트의 가중치에 따라 생성되는 것이 발생할 수 있고;

리셋 단계로서, 여기서 광 가이드(2)와 접촉하는 디스플레이 요소의 멤브레인의 모든 부분이 광 가이드(2)로부터 해제된다. 이러한 프로세스는 행 전극(6)의 모든 10 그룹에 대해 반복된다.

도 10은 서브필드 변조 동적 포일 디스플레이 디바이스의 48 행 전극의 그룹에 대한 제어 시퀀스를 도시한다. 제어 시퀀스는 어드레싱 기간(S1, ...,S8) 및 디스플레이 기간(57, ..., 64)을 포함한다. 480 라인 및 256 회색도 값에 대해, 총 어드레싱 시간은 10×8×(48+1)×τs이다. τs가 3㎲인 경우, 총 어드레싱 시간은 11.76ms이고, 광을 생성하기 위해 8.24ms를 유지한다. 그러므로, 단일 그룹에 대해, 총 어드레싱 시간은 1.176ms이고, 광을 생성하기 위해 0.824ms를 유지한다.

행 전극의 256 회색도 값 시스템 및 10 그룹에 대해, 디스플레이 기간에, 최하위 비트와 연관된, LED가 광을 방출하고 있는 간격의 지속기간은 대략 3㎲이고, 최상위 비트와 연관된, LED가 광을 방출하고 있는 간격의 지속기간은 대략 0.4ms이다. LED에 대해, 0.1㎲보다 낮은 스위칭 시간이 필요하다. 적용된 LED(49, 51,53)는 높은 피크 부하를 견딜 수 있어야 한다. 또한 LED(49, 51, 53) 대신에, 고체 상태의 레이저가 적용될 수 있다.

이러한 어드레싱 모드는 VGA 또는 SVGA 이미지, NTSC 또는 PAL 텔레비전 이미지를 디스플레이하는데 유용할 수 있다.

다른 실시예에서, 칼라 순차 디스플레이 방법은 서브필드 변조 동적 포일 디스플레이 디바이스에 적용된다.

개략적으로, 이러한 칼라 순차 서브필드 변조 동적 포일 디스플레이 디바이스는, 이제 타이밍 회로(42)가 디스플레이 정보의 필드 기간(Tf)을 각각 디스플레이될 이미지의 적색, 녹색 및 청색 정보와 연관된 미리 결정된 수의 연속적인 서브필드(Tsf)로 분리하도록 배열된다는 점을 제외하고, 도 9에 관해 설명된 바와 같이 동적 포일 디스플레이 디바이스(40)와 유사한 회로(40, 42, 43, 45, 47)를 포함한다. 램프 구동 회로(47)는 각각 적색, 녹색 및 청색 이미지 정보에 대응하는 서브필드와 연관된 디스플레이 기간의 칼라로 LED를 구동하기 위해 배열된다. 이러한 디스플레이 디바이스에서, 멤브레인(3)의 일부분을 광 가이드(2)와 접하게 하는데 필요한 응답 시간은 1㎲이어야 한다. 이것은, 멤브레인이 광 가이드(2)와 전면 플레이트(4) 사이의 거리를 교차하는데 필요한 시간의 대략 절반이다. 서브필드 기간은 어드레싱 기간, 디스플레이 기간 및 리셋 기간을 포함한다.

VGA 디스플레이에 대해, 행 전극은 예를 들어 48 라인의 10 그룹으로 다시 분리될 수 있다. 어드레싱 기간에, 행 구동기(43)는 스캔 펄스를 48 행 전극(6)에 공급하고, 열 구동기(45)는 데이터 펄스(Di)를 열 전극(5)에 공급하여, 후속 디스플레이 기간에 광을 산란할 디스플레이 요소에 대응하는 멤브레인(3)의 이러한 부분만이 광 가이드(2)와 접촉하여 이동하게 된다. 바람직하게, 각 그룹의 행 전극(5)은 광 가이드(2)에 걸쳐 균일하게 분배된다. 이러한 어드레싱 기간에 필요한 시간은 10×3×8(48+1)×τs이다. 연속적인 디스플레이 기간에, 행 및 열 구동기(43, 45)는 유지 시간을 각 행 및 열 전극(5, 6)에 공급할 것이다. 디스플레이 기간 동안, 램프 구동 회로(47)는 처리된 서브필드의 칼라에 따라 구동 펄스를 적색, 녹색 또는 청색 LED(49, 51, 53)에 공급한다. 타이밍 회로(42)는 모든 필드 기간(Tf)마다 가중치 인자(Wf)의 고정된 차수를 서브필드 기간(Sf)에 추가로 연관시킨다. 램프 구동 회로(47)는, 가중치 인자(Wf)와 부합하는 지속기간을 갖는 구동 펄스(Ld)를 공급하기 위해 타이밍 회로(42)에 결합되어, 디스플레이 요소에 의해 생성된 광량은 가중치 인자에 대응한다. 후속 리셋 기간에, 행 구동기(43)는 행-리셋-펄스를 선택된 48 행 전극에 공급하고, 데이터 구동기(46)는 광 가이드(2)로부터 멤브레인(3)의 부분을 해제하기 위해 열-리셋-펄스를 제 2 전극 또는 열 전극(5)에 공급한다. 이러한 어드레싱은 단일 어드레싱 기간만을 필요로 한다. 이러한 프로세스는 각각 적색, 녹색 및 청색 정보에 대한 모든 서브필드, 및 모든 그룹에 대해 반복된다. 서브필드 데이터 생성기(55)는 디스플레이 정보(Pi) 상의 동작을 수행하여, 데이터(Di)는 가중치 인자(Wf)에 부합하여 적색, 녹색 및 청색 칼라와 연관된 서브필드로 분리된다. 이러한 방식으로, 이미지 데이터(Di)에 부합하는 디스플레이 요소만이 디스플레이 기간에 적색, 녹색 또는 청색 광을 산란할 것이다.

도 11은 칼라 순차 서브-필드 변조 동적 포일 디스플레이 디바이스의 48 행 전극의 그룹에 대한 제어 시퀀스를 도시한다. 제어 시퀀스(65)는 어드레싱 기간(Sr1, ...Sr8, Sg1,...Sg8, Sb1,...Sb8) 및 디스플레이 기간(66, ...,73)을 포함한다. 480 라인 및 256 회색도 값 시스템에 대해, 순차 칼라 디스플레이 디바이스에서의 총 어드레싱 시간은 10×3×8(48+1)×τs이다. τs가 1㎲인 경우, 총 어드레싱 시간은 11.7ms이고, 광을 생성하기 위해 8.3ms를 유지한다. 그룹마다, 광을 생성하기 위한 이러한 마지막 간격은 0.83ms이다. 이 때, 3개의 칼라 중 한 칼라에서 광을 생성하기 위한 간격은 0.277ms이다. 256 회색도 값 시스템에 대해, LED 중 하나가 최하위 비트와 연관된 광을 방사하는 간격의 지속기간은 디스플레이 기간에서 대략 1.1㎲이고, LED 중 하나가 최상위 비트와 연관된 광을 방사하는 기간의 지속기간은 대략 138㎲이다. LED 또는 고체 상태 레이저에 대해, 스위칭 시간은 0.,1㎲보다 작다. 광원이 높은 피크 부하를 견디어야 한다는 것이 명백하다. 효율 손실을 피하기 위해, LED의 통합 세기(Is)가 연속적인 광원의 세기(Ib)와 유사해야 한다는 것을 주지해야 한다. 사실상, 이것은 LED의 세기(Ils)가

Ils 0,824=Ib 20ms =>Ils=24.27Ib이어야 한다는 것을 의미한다.

더욱이, 추가 인자 2로 밝기를 증가시키기 위해, 미러는 멤브레인과는 다른 쪽을 향하는 광 가이드의 측면에 위치할 수 있다.

도 12는 제 2 플레이트(4)와는 다른 쪽을 향하는 측면에서 광 가이드(2) 후방에 미러(76)를 포함하는 동적 포일 디스플레이 디바이스(74)를 도시한다. 멤브레인(3)의 부분은 광의 제 1 부분(78)을 관찰자쪽의 방향, 및 미러(76) 뒤쪽의 제 2 부분(80)으로 산란한다. 미러(76)는 관찰자 방향의 제 2 부분(80)을 반사한다.

첨부된 청구항의 범주에서 벗어나지 않고도 본 발명의 범주 내에서 많은 변형이 가능하다는 것이 명백할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명, 개선된 동질성(homogeneity)을 갖는 개시부에 언급된 유형의 동적 포일 디스플레이 디바이스 등에 이용된다.

Claims

광을 생성하기 위한 광원과,

상기 생성된 광을 전달하는 광 가이드와,

복수의 제어가능하게 이동가능한 요소로서, 화상을 형성하도록, 활성 상태에서 상기 이동가능 요소를 광 가이드로부터 광을 결합하기 위한 광 가이드와 접촉 상태로 하기 위해 광 가이드와 연관되는, 복수의 제어가능하게 이동가능 요소와,

선택 수단으로서, 수신된 이미지 정보에 따라 상기 이동가능 요소를 제어하기 위해 각각 행 및 열로 배열된 선택 전극 및 데이터 전극을 포함하고, 여기서 상기 선택 전극은 행의 제 1 및 제 2 그룹으로 상호 연결되는, 선택 수단과,

각각 상기 제 1 그룹의 행 및 상기 제 2 그룹의 행에 대응하는 이미지 정보를 상기 선택 수단에 제공하도록 배열되는 구동 수단을

포함하는, 이미지 정보를 디스플레이하는 동적 포일 디스플레이 디바이스로서,

상기 제 1 그룹의 선택 전극, 및 상기 제 2 그룹의 선택 전극은 상기 광 가이드에서 광 플럭스의 주 방향에 평행한 측면 방향으로 균일하게 분배되는 것을 특징으로 하는, 이미지 정보를 디스플레이하는 동적 포일 디스플레이 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 그룹의 선택 전극은 상기 제 2 그룹의 인접한 선택 전극 사이에 위치하는, 이미지 정보를 디스플레이하는 동적 포일 디스플레이 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스는, 상기 수신된 디스플레이 정보의 필드 기간을 디스플레이 기간 이전에 어드레싱 기간을 갖는 연속적인 서브필드로 분리하는 타이밍 수단으로서, 상기 타이밍 수단은 상기 디스플레이 기간의 대응하는 하나와 각각 연관된 미리 결정된 차수의 가중치 인자를 필드 기간에 더 생성하는, 타이밍 수단과, 구동 신호를 수신하자마자, 상기 디스플레이 기간 동안 광원을 활성화시키는 광원 구동기와, 가중치 인자에 대응하는 구동 신호를 공급하는 구동기 회로를 포함하는, 이미지 정보를 디스플레이하는 동적 포일 디스플레이 디바이스.
제 3항에 있어서, 상기 수신된 디스플레이 정보는 2진 코딩된 가중치를 갖는 데이터 워드를 포함하고, 상기 타이밍 수단은 필드 기간 내에 상기 디스플레이 기간의 가중치 인자를 생성하도록 적응되어, 각 가중치 인자는 상기 비트의 가중치 중 하나에 대응하는, 이미지 정보를 디스플레이하는 동적 포일 디스플레이 디바이스.
제 4항에 있어서, 상기 광원은 제 1 칼라의 제 1 광원과, 제 2 칼라의 제 2 광원을 포함하고, 상기 타이밍 수단은 상기 수신된 디스플레이 정보의 필드 기간을, 상기 제 1 칼라와 연관된 연속적인 제 1 서브-필드 기간과, 상기 제 2 칼라와 연관된 연속적인 제 2 서브-필드 기간으로 분리하기 위해 추가로 배열되고, 상기 구동 회로는 상기 가중치 인자에 대응하는 구동 신호를 상기 서브-필드 기간과 연관된 칼라를 갖는 광원에 공급하기 위해 추가로 배열되는, 이미지 정보를 디스플레이하는 동적 포일 디스플레이 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스는 상기 이동가능 요소와는 다른 방향으로 향하는 광 가이드의 측면의 반사 요소를 포함하는, 이미지 정보를 디스플레이하는 동적 포일 디스플레이 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드를 포함하는, 이미지 정보를 디스플레이하는 동적 포일 디스플레이 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 광원은 레이저를 포함하는, 이미지 정보를 디스플레이하는 동적 포일 디스플레이 디바이스.
서브-필드 모드로 플랫 패널 디스플레이를 구동하는 방법으로서, 상기 플랫 패널 디스플레이는 행 및 열의 매트릭스로 배열된 복수의 화소와, 행 또는 열의 화소와 연관된 선택 및 데이터 전극과, 광을 발생시키기 위한 광원을 포함하고, 상기 디스플레이 요소는, 활성 모드에서, 수신된 디스플레이 정보에 부합하여 상기 광원으로부터 광을 투과시키기 위해 배열되고, 상기 방법은 상기 선택 전극을 각각 제 1 그룹 및 제 2 그룹으로 순차적으로 어드레싱하는 단계를 포함하는, 서브-필드 모드로 플랫 패널 디스플레이를 구동하는 방법에 있어서,

상기 광 가이드에서 광 플럭스의 주 방향에 평행한 방향으로 상기 어드레싱된 선택 전극을 균일하게 분배하는 추가 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 서브-필드 모드로 플랫 패널 디스플레이를 구동하는 방법.