KR20050110709A - 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

(단일 또는 복수 라인) RMS 어드레싱 방법에서, 추가의 펄스가 결과적으로 0 RMS 전압으로 되면, 디스플레이된 화상을 변경하지 않고 추가의 펄스가 펄스 시퀀스에 부가된다. 이러한 가능성으로 인해, 예를 들어, 음향 신호를 구동하는데 사용될 수 있는 소망의 펄스를 이명 디스플레이에 부가할 수 있거나, 프로브 신호를 구동하는데 사용될 수 있는 소망의 펄스를 터치 감지 동작용의 디스플레이에 부가할 수 있다.

Description

디스플레이 장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 행 전극, 즉 선택 전극을 구비한 제 1 기판과, 열 전극, 즉 데이터 전극을 구비한 제 2 기판 사이의 액정(행 전극과 열 전극의 중첩 부분은 화소를 정의함)과, 디스플레이되는 화상과 일치하게 열 전극을 구동하는 구동 수단을 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 이러한 디스플레이 장치는 예를 들어, 랩탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터 및 전화기 등의 휴대용 장치에 사용된다.

이러한 유형의 능동 매트릭스 디스플레이가 일반적으로 알려져 있다. 이러한 디스플레이에서, m은 액정 물질의 임계 전압(V_th)과 포화 전압(V_sat)에 의해 결정되는 최대 콘트라스트가 최대로 승산된 행의 개수이다. Alt & Pleshko 분석(IEEE Trans. El. Dev., Vol ED-21, No.2, 1974년 2월, 146-155쪽)에 기재된 바와 같이, 이러한 행의 최대 개수는 다음과 같다.

T.N.Ruckmongathan et al. "A New Addressing Technique for Fast Responding STN LCDs", Japan Display 92. pp. 65-68의 문헌에서, L 행의 그룹은 상호 수직 신호로 구동된다. 왈쉬 함수와 같은 수직 신호 세트는 2의 거듭제곱, 2^S인 다수의 함수로 구성되어 있기 때문에, L은 가능한 한 그 함수와 동일한 것, L=2^S, 또는 L=2^S-1로 선택되는 것이 바람직하다. 수직 행 신호 F_i(t)는 바람직하게 정사각형이고 +F와 -F로 구성되어 있으며, 행 전압은 선택 주기 외측에서는 0이다. 수직 신호를 구성하는 기본적인 전압 펄스는 필드 주기에 규칙적으로 분포되어 있다. 따라서, 화소는 필드 주기당 1회가 아니라, 규칙적인 간격으로 필드 주기당 2^S 또는 (2^S-1)회 여기된다(다중 행 어드레싱).

특히, 휴대용 장치에 내장된 디스플레이 장치의 적용(이동 전화, 랩탑 컴퓨터)에 있어서, 그 목적은 최소 에너지로 이들 장치를 구동할 수 있고, 또한, 디스플레이 장치의 감지 및 활성화와 같은 추가적인 기능을 도입하는 것이다(이명 디스플레이).

본 발명의 목적은, 가능한 한 적합한 구동 전압이 선택되고 이들 기능이 조합된 상술한 유형의 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

이것 때문에, 디스플레이 장치는 열 전극과 행 전극을 구동하는 구동 수단을 포함하며, 선택 시간(t₁)동안에는 열 전극을 구동하는 구동 수단이 선택되며, 주기(t_app)동안에는 추가적인 비화상 애플리케이션과 일치하게 행 전극 또는 열 전극을 구동하는 추가적인 구동 수단이 선택되며, 여기서, 액정의 다중화가능성(multiplexibility)(m)은 (N.t₁ + t_app)/t₁보다 크다.

일실시예는 추가적인 비화상 적용에 따라서 열 전극을 구동하는 구동 수단과, M 행 전극을 구동하는 구동 수단을 포함하며, 액정의 다중화가능성(m)은 (M/n + N)보다 크며, 여기서, n은 상술한 추가적인 비화상 애플리케이션 동안의 동시 구동된 행 전극의 개수이다.

특히, 상술한 M 행 전극의 구동 신호와, 상술한 M 행 전극(또는, 일반적으로 여분의 구동 수단)의 선택 동안의 그 대응하는 열 신호가 결과적으로 0의 RMS 전압일 때, 디스플레이된 화상은 다른 기능의 영향을 받지 않는다.

이들 측면 및 다른 측면의 발명은 몇몇 비제한의 실시예 및 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 본 발명을 사용한 디스플레이 장치를 도시하는 도면,

도 2는 도 1의 디스플레이 장치에 사용되는 액정 물질의 투과/전압 특성의 곡선,

도 3은 특정의 액정 물질을 가진 디스플레이에 있어서의 V_probe의 함수로서의 다중화가능성을 나타내는 도면,

도 4는 프로빙 시간의 함수로서의 다중화가능성을 나타내는 도면,

도 5 내지 도 8은 본 발명을 사용한 디스플레이 장치의 다른 구동 방식의 예를 나타내는 도면.

도 1은, 매트릭스(1)로 나타낸 단면으로 알 수 있는 바와 같이, 기판(4, 5)의 대향면 상에 행 전극(2')과 열 전극(3')으로서 제공된 행(2)과 열(3)의 교차 영역에서의 화소(10)의 매트릭스(1)를 가진 디스플레이 장치를 도시한다. 액정 물질(6)은 기판 사이에 존재한다. 간략화를 위해서, 배향층, 편광자 등의 다른 구성 요소는 단면에서 생략되어 있다.

행 전극은 행 구동기(7)에 의해 (연속적으로) 선택되며, 열 전극은 데이터 레지스터(8)에 의한 데이터를 구비한다. 이것 때문에, 필요한 경우에, (소프트웨어) 프로세서(15)에서, 입력 데이터(12)와 선택 신호(14)가 먼저 처리된다. 행 구동기(7)와 데이터 레지스터(8) 간의 상호 동기화는 제어 라인(9)을 통해 동기화 유닛(13)에서 이루어진다. 또한, 프로세서(15)는, 블록(20)으로 정의된 애플리케이션에 따라서, 제어 라인(16)을 통해 스위치 제어 회로(17, 18) 및 다른 제어 회로(19)를 제어한다.

도시된 경우에서의 행 구동기(7)는 진폭(V_s)을 가진 선택 신호를 행(2)에 제공한다. 이것 때문에, 제어 라인(23)을 통해 제어 회로(17)에 의해 제어되는 스위치(21)는 행 구동기(7)의 출력을 행(2)에 접속한다. 동시에, 열 구동기(8)는 진폭(V_d)을 가진 데이터 신호를 열(3)에 제공한다. 이것 때문에, 제어 라인(24)을 통해 제어 회로(18)에 의해 제어되는 스위치(22)는 행 구동기(7)의 출력을 열(3)에 접속한다.

능동 구동의 트위스트 네마틱 액정 디스플레이(STNLCD)에 대한 Alt & Pleshko 분석(IEEE Trans. El. Dev., Vol ED-21, No.2, 1974년 2월, 146 - 155 쪽)에 개시된 바와 같이, 평균 제곱근 화소 전압은 정상적인 화이트 디스플레이에 있어서, 어두운 화소의 포화 전압(V_sat)보다 높고, 밝은 화소의 임계 전압(V_th)보다 낮아야 하며(일반적인 블랙 디스플레이에 있어서는 그 반대), 일반적인 화이트 디스플레이에 사용된 액정 물질의 투과/전압 특성의 곡선을 나타내는 도 2를 참조한다. 프레임 시간에 걸친 평균 제곱근의 평균 전압은 화소 전압을 결정한다. 행 전압(V_r)과 열 전압(±V_c)으로 구동된 N개의 라인을 가진 디스플레이에 있어서, 평균 제곱 화소 전압은 다음과 같다.

V_pix = V_th 및 V_pix = V_sat에 대한 방정식을 풀면, 어드레스될 수 있는 다중화가능성 또는 최대수의 라인, 즉,

과, V_c와 V_r에 대한 표현식을 구하게 된다.

도 1에서 블록(25)으로 표시된 추가 기능의 본 발명에 따르면, 제어 라인(23)을 통해 제어 회로(17)에 의해 제어되는 스위치(21)를 통해 상이한 전압이 전극(2)에 인가될 수 있다. 추가 기능은 상술한 추가 기능(예, 진동으로의 풀 디스플레이 장치의 프로브 기능 또는 활성화에 관련된 전압을 도입할 수 있다. 필요하다면, 상이한 전압이, 제어 라인(24)을 통해 제어 회로(18)에 의해 제어되는 스위치(22)를 통해 전극(3)에 동시에 (제어 회로(19)의 제어 또는 직접) 인가될 수 있다. 한편, 풀 디스플레이의 프로브 기능 및 활성화의 전압은 전극(3)에만 인가될 수 있다.

프로브 신호 또는 활성화 신호를 이용할 때, 프레임 시간의 일부만이 디스플레이를 어드레싱하는데 사용된다. N개의 라인과 t_row의 라인 시간을 가진 디스플레이에 있어서, 총 프레임 시간은 N t_row이다. 프로빙 신호가 존재하는 경우에, 이 시간은 (N+M)t_row이며, 여기서, 프로빙에 필요한 시간은 M.t_row(M은 희생 행의 개수로서 이해될 수 있으며, 이 경우에는 프로빙에 사용되는 행의 개수)이다. 프로빙 동안에, 각각의 화소는 평균 제곱 전압 V_probe ²을 감지한다. 평균 화소 전압은 다음과 같다.

V_pix = V_sat 및 V_pix = V_th 에 대해서 방정식을 풀면, 행과 열 전압은 다음과 같다.

프로빙 신호의 부재시의 행 전압과 열 전압은 M=0으로 설정함으로써 구해지며, Alt & Pleshko 분석의 전압과 동일하다. 다중화가능성은 다음의 식을 풀면 구해질 수 있다.

도 3은 219의 액정 물질의 다중화가능성을 가진 STNLCD의 함수로서의 다중화가능성을 나타내며, V_th = 1V, V_sat = 1.07V이다. 1V의 프로빙 신호에 있어서, 194개의 라인을 가진 디스플레이가 구동됨을 나타내고 있다. 도 4는 V_probe = 1V에 대한 프로빙 시간(M으로 표현, 프로빙에 필요한 라인 어드레싱 시간의 수)의 함수로의 다중화가능성을 나타내고 있다. 20개의 라인 시간이 프로빙 신호에 대해 필요하다면, 180 라인을 가진 디스플레이가 구동될 수 있다.

계산식 V_probe ²에서, 화소에서의 프로빙 전압의 평균 제곱근의 평균값이 M으로서 사용되며, 이는 M.t_row가 1 프레임 마다의 프로빙에 소비되는 총 시간의 측정값임을 의미한다. 프로빙은 프레임 시간(예를 들어, 어드레싱되기 직전 또는 직후의 라인마다의 프로브)에 걸쳐 또는 모든 프레임의 단부에서의 블록에서 확산될 수 있다.

후속 시간 주기(t_w)동안에, 화소가 선택되고(신호(V_s)가 행 전극에 인가되고 신호(±V_d)가 열 전극에 인가됨), 행 i(이 실시예에서는 i = 1, 2, 3)의 선택 직후에, 신호(V_touch)가 열 전극(i) 내지 전극(3)에 인가되고, 전극(2)은 0V에서 유지되는 제 1 가능성이 도 5에 나타내어진다. 터치 동작의 프로빙은 공지의 방식에 의해 수행된다.

도 6은 N 라인을 기록한 후에 터치 검출이 일어나는 다른 구동 방법을 나타낸다. (이 실시예에서는 라인 선택 동안에) 터치 동작의 프로빙을 위해서 M 라인이 선택된다. 프로빙 신호(V_touch)가 행 전극에 인가된다. 프로빙의 총 시간은 M.t_row이며, 이는 특정 적용예에서 2 이상의 라인을 동시에 프로빙함으로써 단축될 수 있다.

도 7은 도 5의 구동 신호에 대한 대체 실시예를 나타낸다. 행 i(이 실시예에서는 i = 1, 2, 3)의 선택 직후에, 신호(V_touch)가 행 전극(i)에 인가되며, 전극(3)은 0V를 유지한다.

다른 실시예에서, 행 구동기(7)는 행(2)을 구동하기 위한 수직 신호 F_i(t)를 생성하는 예를 들어, ROM으로서 구현된 행 함수 생성기를 포함한다. 서두 부분에 언급된 Scheffer와 Clifton의 문헌에 기술된 바와 유사하게, 행 벡터는 각각의 기본적인 시간 간격 동안에 규정되며, 행 벡터는 행 구동기를 통해 p 행의 그룹을 구동한다. 행 벡터는 행 함수에 기록되며, 디스플레이되는 정보는 버퍼 메모리에 저장되어 기본 단위 시간마다 정보 벡터로서 판독한다. 열 전극(3)의 신호는, 각각의 기본적인 단위 시간 동안에 행 벡터와 정보 벡터의 유효값을 서로 승산함으로써 구해지며, 또한, 후속하여, 구해진 내적을 가산함으로써 구해진다. 이 경우에, p 행은 항상 동시에 구동되며, 여기서, p < M이다.

이러한 구동 방법은 액정 물질의 다중화가능성(m)을 변경하지 않는다. 프로빙 신호를 가산하면, 상술한 단일 행 어드레싱에 비해 상이한 방식으로 다중 행 어드레싱에 필요한 행과 열 전압을 변경하지만, M과 V_probe에 대한 N의 의존도는 도 3에 도시된 바와 동일하다.

동시에 p 라인으로 구동되는 N 라인의 디스플레이에 있어서, 행 신호는 다음과 같은 수직 함수 F_i (0<i<=p)로 주어진다.

열(j)의 열 신호는 다음과 같이 주어진다.

어두운 화소에서는 a_ij=1이며, 밝은 화소에서는 a_ij=-1이다. 행 신호와 열 신호는 F와 D로 규정된다.

예를 들어, 도 8은 이러한 종류의 어드레싱에 대한 타이밍을 나타낸다.

물론, 본 발명은 도시된 실시예로 한정되지 않는다. 서두에 언급된 바와 같이, 제어 회로(18, 19) 및/또는 블록(25)은 전극(2, 3)에 전압을 가하여, 음향 영역에 상관없이, 디스플레이를 진동하게 한다(이명 디스플레이).

다른 입력 기능이 마이크로폰 기능과 같은 터치 기능 대신에 사용될 수 있다.

본 발명은 각각 및 모두의 신규 특징과, 이들 각각 및 모두의 조합의 특징이 존재한다. 청구 범위에서의 참조 번호는 그 보호 범위를 제한하지 않는다. 동사 "포함한다"와 동근어의 사용은 청구 범위에 기재된 것을 제외하고 구성 요소의 존재를 배제하지 않는다. 구성 요소 앞의 관사 "an"의 사용은 복수의 이러한 구성 요소의 존재를 배제하지 않는다.

Claims (11)

1. 행 또는 선택 전극(2)을 구비한 제 1 기판(5)과 열 또는 데이터 전극(3)을 구비한 제 2 기판(4) 사이의 액정 물질(6) - 상기 행 전극과 상기 열 전극의 중첩 부분은 화소(10)를 정의함 - 과,

   디스플레이되는 화상과 일치하게 상기 열 전극을 구동하는 구동 수단 및 N개의 행 전극을 구동하는 구동 수단과,

   주기(t_app) 동안에 추가의 비화상 애플리케이션과 일치하게 행 전극(2) 또는 열 전극(3)을 구동하는 추가의 구동 수단을 포함하되,

   상기 액정의 다중화가능성(m)은 (N.t₁ + t_app)/t₁보다 큰 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   디스플레이되는 화상과 일치하게 상기 열 전극을 구동하는 구동 수단 및 N개의 행 전극을 구동하는 구동 수단과, 추가의 비화상 애플리케이션과 일치하게 M개의 행 전극을 구동하는 추가의 구동 수단을 포함하며, 상기 액정의 다중화가능성(m)은 (M/n + N)보다 크며, n은 상기 추가의 비화상 애플리케이션 동안에 동시 구동된 행 전극의 개수인 디스플레이 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 추가의 비화상 애플리케이션의 선택 동안의 행 전극의 구동 신호와 그 대응하는 열 신호는 결과적으로 0의 RMS 전압으로 되는 디스플레이 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   n = 1인 디스플레이 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   M = N인 디스플레이 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   동작 조건에서 상호 수직 신호를 p 행 전극 그룹에 연속적으로 제공하는 디스플레이 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   가변 프레임 속도를 가진 디스플레이 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 비화상 애플리케이션은 입력 기능을 포함하는 디스플레이 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 입력 기능은 터치 기능 또는 마이크로폰 기능을 포함하는 디스플레이 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 비화상 애플리케이션은 출력 기능을 포함하는 디스플레이 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 출력 기능은 진동 도입 기능 또는 음향 기능을 포함하는 디스플레이 장치.