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KR960007476B1 - 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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KR960007476B1
KR960007476B1 KR1019870007298A KR870007298A KR960007476B1 KR 960007476 B1 KR960007476 B1 KR 960007476B1 KR 1019870007298 A KR1019870007298 A KR 1019870007298A KR 870007298 A KR870007298 A KR 870007298A KR 960007476 B1 KR960007476 B1 KR 960007476B1
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electrodes
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signal
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엔.브이.필립스 글로아이람펜파브리켄
이반 밀러 레르너
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Abstract

내용 없음.

Description

디스플레이 장치 및 그 구동 방법
제1도는 본 발명에 사용된 디스플레이 장치부의 개략적인 횡단면도.
제2도는 상기 디스플레이 장치내의 디스플레이 셀의 투과율(transmission)/전압 특성 곡선도.
제3도는 상기 디스플레이 장치에 대한 제어 회로부의 개략적인 도면.
제4도는 상기 디스플레이 장치 소자의 대체 다이어그램.
제5도는 디스플레이 셀의 개략적인 평면도.
제6도는 제5도의 디스플레이 셀의 수정안을 도시한 도면.
제7도는 제3도의 장치가 종래의 방식으로 작동할때 발생하는 신호를 나타내는 도면.
제8도는 본 발명에 따른 방법이 사용될때 발생하는 신호를 나타내는 도면.
제9도는 상기 신호를 얻기 위한 회로를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 디스플레이 장치 2,3 : 지지판
4 : 액정 6,7 : 화상전극
본 발명은, 2개의 지지판 상이의 전기-광학 디스플레이 매체, 상기 지지판의 대향 표면상에 제공된 화상전극으로 구성되는 각각의 화소가 로우 및 컬럼으로 배치된 화소 시스템과, 로우 및 컬럼 전극 시스템을 포함하며, 화소의 로우가 화소와 직렬로 배치된 비선형 스위칭 소자에 의해 로우 전극을 통해 선택 주기 동안 선택되고, 데이타 신호가 컬럼 전극을 통해 제고오디는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 출원에 있어서, 로우 전극 및 컬럼 전극이라는 용어는 필요하다면 상호 교환될 수 있는 점을 유의하는데, 그 이유는 컬럼 전극은 기준이 로우 전극에 있음을 의미하며, 동시에 컬럼 전극은 로우 전극으로 변경될 수 있기 때문이다.
상기와 같은 형태의 디스플레이 장치는 액정, 전기 이동액(electrophoretic suspensions) 및 일렉트로크롬 재료(clectrochrome materials)와 같은 수동 전기-광학 디스플레이 매체를 사용하여 문자 숫자 및 비디오 정보를 디스플레이하는데 적합하다.
백-투-백 다이오드(back-to-back diodes)가 스위칭 소자로 사용되는 것으로 설명된 디스플레이 장치는 미합중국 특허 제4,223,308호에 공지되어 있다. 스위칭 소자를 사용하므로써, 구동된 로우에 나타나는 정보가 다른 로우 전극이 구동되는 기간 동안 충분한 정도로 화소 사이에 존재하도록 메모리 작용이 실행된다. 그러나, 비선형 소자의 커패시턴스에 의해 발생된 용량성 누화(cross-talk)로 인하여, 상기 정보를 변화할 수 있는데, 그 이유는 화소의 다른 로우의 선택 동안 데이타 신호를 나타내기 위해 동일한 컬럼이 사용되기 때문이다.
그러므로, 화소의 양단 전압은 변화하여 투과 레벨(transmission level)이 보다 높은 또는 보다 낮은 투과율(grey level)로 시프트된다. 그레이 레벨이 투과 곡선을 통하여 고정되어야 한다면, 그레이 레벨의 수는 최대 신호 레벨에 관련된 상기 누화로 인해 크게 제한된다.
신호 변화로 인한 누화는 제1예로 비선형 스위칭 소자의 커패시턴스에 의존한다.
그레이 레벨을 실현하는 다른 방법은 화소를 서브-섹션으로 분할하고, 선택된 서브-섹션 수의 비율로 그레이 레벨을 결정하는 방법이다. 상기는 여분의 컬럼 전극과 함께 여분의 드라이브(drive)를 필요로 한다.
여분의 드라이브가 없는 상기와 같은 서브-분할(sub-division)은 접속이 단선될 수 있기 때문에, 주어진 용장성(given redundancy)를 제공하기 위해 이용될 수 있다. 그와같은 서브-분할은 보통 더 작은 화상전극이 이용되는 보다 작은 서브-소자를 유도한다. 그러나, 상기는 비선형 스위칭 소자의 커패시턴스에 대해(상대적으로 감소하는 화소 커패시턴스를 결과적으로 얻는다. 그 결과, 상기 누화는 보다 커진다.
상기 방법을 제공하기 위해, 본 발명에 따른 방법은 로우 선택 이후와, 더욱 로우의 선택 이전에, 제1필드내 최소 데이타 전압 및 제2필드내 최대 데이타 전압의 평균 전압에 의해 결정된 기준 전압에 대하여 데이타 신호의 부호를 변화시키고, 상기 기준 전압에 대해 양의 부호를 갖는 서브-신호의 에너지 량은 상기 기준 전압에 대해 음의 부호를 갖는 서브-신호의 에너지 량과 동일하게 되는 것을 특징으로 한다.
0볼트 값은 상기 기준 전압으로 양호하게 선택된다.
따라서, 상기 누화는 반대 부호의 누화 신호를 발생하여, 거의 동일한 에너지 량으로 보상된다.
이것은, 원점에 대해 대칭인 I-V 특성을 갖는 비선형 스위칭 소자로서만 실제로 성취될 수 있으며, 실제 사용하는데 있어, 예를 들어, 백-투-백 다이오드, 금속-절연물-금속스위치(MIM) 또는 NIN, PIP형 반도체 스위치 또는 1971년 11월, B. J. Lechner 등에 의해, Proc. IEEE Vol. 59, 1566-1579페이지, 특히 1572페이지의 Liquid Crystal Matrix Displays에 제시된 회로로 고려될 수 있다.
데이타 신호는 거의 동일한 절대 전압값과, 선택 시간의 거의 절반의 기간을 갖는 2개의 서브-신호로 양호하게 구성된다. 따라서, 반대 부호의 신호는 단순한 인버터 회로에 의해 얻을 수 있다.
특히, 다이오드 링과 같은 고속 비선형 스위칭 소자가 사용될때, 64μ초의 라인 주기에 의해 2μ초 내지 32μ초의 선택 시간을 사용(PAL 시스템)하여 얻은 속도로 스위칭이 실행될 수 있다.
상기 방법은 2배 라인수를 갖는 칼라 텔레비전(고해상 TV)에 사용하기에 양호하다.
상기 누화가 거의 무시할 정도로 되기 때문에, 화소는 용장성을 위해 다수의 서브-소자로 분할될 수 있다. 두개의 지지판 사이에 전기-광한 디스플레이 매체, 상기 지지판의 대향 표면상에 제공된 화상 전극으로 구성되는 각각의 화소가 로우 및 컬럼으로 배치된 화소 시스템과, 비선형 스위칭 소자 소자를 통해 화상전극을 구동시키는 로우 및 컬럼 전극의 시스템을 포함하는 본 발명에 다른 방법을 사용하기 위한 제1장치는 최소한 하나의 비선형 스위칭 소자를 통해 각각 구동되는 다수의 서브-전극으로 화상 전극이 분할되는 것을 특징으로 한다.
설명된 상기 형태의 다른 디스플레이 장치는, 상보 작동 스위치를 갖는 두개의 브랜치 병렬 장치를 통해 디스플레이 되는 신호의 접속점에 컬럼 전극이 접속되며, 상기 브랜치중 하나는 스위치와 직렬로 인버터 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상보 작동 스위치는 하나의 스위치가 열릴때 다른 스위치는 닫히며, 그 반대의 경우도 성립되는 것을 의미한다.
또한, 상기 디스플레이 장치는 상보 스위치의 제어 회로를 양호하게 포함한다.
본 발명은 여러 실시예 및 도면을 참고로 하여 더 상세히 설명한다.
제1도는 액정(4)이 지지판(2 및 3) 사이에 제공된 디스플레이 장치(1)부의 횡단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 지지판(2 및 3)의 내부 표면에는 전기적 및 화학적으로 절연층(5)이 제공된다. 로우 및 컬럼으로 배치된 다수의 화상 전극(6 및 7)은 각각의 지지판(2 및 3)상에 제공된다. 대향 화상 전극(6 및7)은 디스플레이 장치의 화소를 구성한다. 스트립형(strip-shaped) 컬럼 전극(11)은 화상 전극(7)의 컬럼 사이에 제공된다. 유리하게도, 상기 컬럼 전극(11) 및 화상 전극(7)은 스트립형 전극을 형성하기 위해 집적될 수 있다. 스트립형 로우 전극(8)은 화상 전극(6)의 로우 사이에 제공된다. 각각의 화상 전극96)은, 예를 들어 제1도에는 도시되지 않은 비선형 스위칭 소자에 의해 로우 전극(8)에 접속된다. 상기 비선형 스위칭 소자는 로우 전극(8)의 전압에 의해 컬럼 전극(11)에 인가되는 전압에 대해 충분한 임계값을 액정(4)에 제공하고, 액정(4)에 메모리를 제공한다. 더우기, 액정 배향층(crystal orientation layer)(10)이 지지판(2 및 3)의 내부 표면상에 제공된다. 공지된 바와 같이, 액정 분자의 상이한 배향 상태 및 그에 따른 상이한 광학 상태는 액정층(4) 사이에 전압을 인가하여 얻어질 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 투과 및 반사 장치로서 실현될 수 있으며, 편광자가 제공될 수 있다.
제2도는 제1도의 디스플레이 장치에서 발생되는 디스플레이 셀의 투과율/전압 특성 곡선을 개략적으로 도시한다. 주어진 임계값(V1또는 Vthr) 이하에서의 셀은 대체로 광을 투과하지 않지만, 주어진 포화 전압(V2또는 Vsat) 이상에서의 상기 셀은 거의 완전하게 광투성을 갖는다.
제3도는 상기와 같은 디스플레이 셀의 일부를 개략적으로 도시한다. 상기 화소(12)는 화상 전극(7)을 통해 본 실시예에서 로우 전극(8)과 함께 매트릭스 형태로 배치되는 컬럼 전극(11)에 접속된다. 상기 화소(12)는 비선형 스위칭 소자(9)를 통해 로우 전극(8)에 접속된다.
제4도는 컬럼 전극(11)의 신호 변화로 인한 누화를 계산하기 위해, 관련되 캐패시턴스(CLC)로 표시된 화소(12)와, 관련된 비선형 스위칭 소자(높은 저항 상태)(CNL)에 대한 대체 다이어그램을 도시한다. 고정된 전압에 접속된 상기 비선형 소자는 이후에 설명[중첩 원리(superposition principle)를 사용하여]되는 접지되는 것으로 고려된다. 상기 비선형 소자는 백-투-백 다이오드가 될 수 있지만, 대신에 다이오드 링, MIN-스위치, PIP, NIN, 또는 다른 2-단자 소자로 구성될 수 있고, CNL은 예를 들어, 네델란드 특허원 제8502663호에 설명된 것처럼, 화상 전극(6)을 예를 들어, 다수의 다이오드를 통해 상이한 로우 전극에 접속될 수 있다.
신호 변화(△V)가 예를 들어, 화상 디스플레이(TV)에 대한 장치에서 컬럼 전극(11)에 발생할때, 그 결과는 점(13)에서 다음과 같은 신호 변화를 얻는다.
△V·[CNL/(CLC+CNL)]
상기 컬럼 전극 또는, 데이타 라인(11)에서 최대 신호 변화는 -Vdmax에서 +Vdmax로 또는, 그 역으로 변화할때 발생하여, 점(13)에서 △Vm의 최대 변화(△Vm)는 다음과 같다.
△Vm=2Vdmax·[CNL/(CLC+CNL)]
예를 들어, TV 응용에서, 우수 및 기수(even and odd)필드의 데이타 전압은 같은 값이지만, 반대 부호로 고려된다.
상기 전압 변화값이 그레이 레벨 변화에 영향을 주지 않기 위하여, N그레이 레벨(즉, 제2도의 N 섹션내의 Vth와 Vsat사이의 수평축 분할)에서와, 점 1/2(Vth+Vsat) 주위의 제어에서 다음과 같은 식을 유지해야 한다.
△Vm/2Vdmax=CNL/CLC+CNL≤1/N ………………………………(1)
전형적인 액정 화소(크기가 300×300μm2, 두께가 약 6μm, εr
Figure kpo00001
6)와, a-Si NIN 스위치(크기가 약 10×10μm2, 두께 i-층이 약 400나노미터)에 대해서, N≥21이 되도록, CLC
Figure kpo00002
600fF 및 CNL
Figure kpo00003
300fF을 유지한다. 상기 특허원 제8502663호의 예에 있어서, 다이오드가 화상 전극의 측면에 제공되기 때문에 CNL에 대해 약 2배의 값을 유지한다. 이는 N≥11이 된다.
상술된 바와 같이 용장성을 사용하기를 원한다면, 하나의 화소는 각각 전용 구동 소자를 갖는 r 서브-소자로 분할될 수 있다. 상기는 제5도 및 제6도에 개략적으로 도시되어 있는데, 여기서, 구동 스위칭 소자(9)(제5도)를 갖는 화상 전극(6)은 각각 전용 구동 소자(9a, 9b,9c)(제6도)를 갖는 세개의 서브-전극(6a, 6b, 6c)으로 분할된다. 상기 화상 전극(6)에 대향하는 화상 전극(7)은 분할되지 않는다.
상기 화상 전극을 서브-전극으로 분할할때, 커패시턴스(CLC)는 보다 작아진다. 제1예에서는 화상 소자를 r섹션으로 분할할때 누화로 인해 N에서 N'=N/r로 그레이 레벨수가 감소하는 것으로 가정될 수 있다. 따라서, 상술한 제2예에서는 3개의 서브-전극(r=3)으로 상기 분할을 위해 약 7 및 4레벨이 유용하게 유지된다. 특히, 후자의 레벨은 일반적으로 만족스러운 디스플레이를 위해 너무 작다. 화상 전극을 보다 많은 서브-전극으로 분할시키는 경우에, 그 상황은 보다 바람직하지 못하게 된다.
상술된 바와 같이, 본 예에서 상기 최대 누화는 다음과 같다.
V1=2Vdmax·CNL/(CLC+CNL)
본 발명에 따라, 로우는 로우 전극의 선택 주기(Ts)의 일부(TD)동안 섹션 전압(Vs)을 인가하고, 데이타신호(VD)를 갖는 상기 주기 동안 상기 컬럼 전극을 구동하여 선택되기 때문에, 화상 정보는 화소에 기록되고 ; 계속해서 상기 로우 전극의 전압은 상기 로우가 더 이상 선택되지 않는(VNs값으로 접속되는) 방식으로 변화되며, 결국 상기 화소는 더이상 기록되지 않을 수 있다. 그러므로, 상기 컬럼은 주기(TS-TD)동안, 반대 부호의 데이타 신호(VD'=-VD)로 구동되는데, TS는 이용가능한 라인 주기(PAL 시스템에서 64μ초)와 거의 동일하게 된다. 가능한 상기 누화를 완전히 보상하기 위하여 다음을 선택한다.
VD'=-VD·TD/(TS-TD)
요구된 전압(VPO)을 갖는 선택된 화소에서의 유효 전압값을 위해 다음 식을 유지한다.
Figure kpo00004
여기서,
△V2=-△V1·(TD/TS)
또는,
Figure kpo00005
상기는 다음과 같이 기재될 수 있다.
Figure kpo00006
양호하게, TD=(1/2)·TS를 선택하면, VD'=-VD가 된다. 따라서, 상기 데이타 신호 및 보상 신호는 절대값으로 동일한 값으로 되기 때문에, 상기 보상 신호는 간단히 교환하여 데이타 신호로부터 얻을 수 있다.
TD가 선택 주기(TS)보다 작으므로, 스위칭 소자(9)는 예를 들어, 텔레비젼 응용에서 64μ초인 전체 선택 주기 동안 비전도된다. 따라서, 상기 화소가 완전히 충전되지 않지만, 그러한 소자의 급경사 특성으로 인하여 상기 문제는 무시될 수 있다. 또한, 상기 전압 손실은 모든 스위칭 소자에 대해 거의 동일하므로, 필요하다면, 상기는 선택 전압으로 보상될 수 있다.
제7도 및 제8도는 설명된 누화 보상이 없거나 보상이 있는 방향에 대해 데이타(VD, VD') 및 관련된 누화 신호(△V,△V1,△V2)를 도시한다.
상기 보상 신호(VD')는 출력이 상보 스위치(17,18)를 통해 컬럼 전극(11)에 접속된 폴로워 회로(follower circuit)(15) 및 인버터(16)에 대한 공통 입력점(14)(제9도 참조)에 나타나는 신호(VD)로부터 간단히 얻을 수 있다. TD=(1/2)·TS동안 스위치(17)를 닫고, 계속하여(1/2)·TS동안 스위치(18)를 닫으므로써, 요구된 신호를 상기 컬럼 전극에서 얻어진다.
구동 모드 특히, 네델란드 공개 공보 제8602663호에 이용된 구동 모드에 대해서는 다음 식을 유지한다.
-VdmaxVdVdmax
여기서, Vdmax=(1/2)·(Vsat-Vth)이다. 식(1)에서 다음식을 유도한다.
Figure kpo00007
액정(ZLI 84460, 머크)에 있어서, Vth=2.1볼트, Vsat=3.6볼트를 유지하는데, 다시말해, 그레이 레벨수는 2.8N 비율로 증가한다. 3개의 서브-전극으로 분할하는 도면에 있어서, 레벨수는 4 내지 7까지의 2.8N 비율로 약 45 및 140으로 각각 증가한다.
물론, 본 발명은 도시된 실시예에만 제한하지 않으며, 여러가지 변경안이 본 발명의 범위내에서 있을 수 있다.
예를들어, 비선형 스위칭 소자에 대해서는 다이오드링, 백-투-백 다이오드, MIM 스위치, NIN, PIN 또는 PINIP 스위치가 선택될 수 있으며, 스위칭 속도가 충분히 크게 제공될 수 있다.
제9도의 구동 회로를 실현하는데 있어 여러 변형이 가능하다.
또한, 전기-광학 매체는 예를들어, 전기 이동액 또는, 일렉트로크롬 재료로서 선택될 수 있다.
상기 실시예는, 제로 볼트 중심에서 Vsat-Vth로 제한된 전압 스윕(voltage sweep) 2Vdmax를 스위치하는 스위칭 모드에 기초한다. 또한, 다른 선택의 데이타 전압 및 기준 레벨에 대해서도, 본 발명에 따른 방법은 상기 장점을 제공한다. 지수 동작으로부터 T-V 곡선의 있을 수 있는 편차는 주어진 그레이 레벨에 할당된 데이타 전압을 적당히 선택하여 실제로 간단히 보상될 수 있다.

Claims (5)

  1. 두개의 지지판(2,3) 사이의 전기-광학 디스플레이 매체(4), 지지판의 대향 표면상에 제공된 화상 전극(6,7)으로 구성되는 각각의 화소가 로우 및 컬럼으로 배치된 화소(12)의 시스템과, 로우 전극(8) 및 컬럼 전극(8)의 시스템을 포함하여, 화소와 직렬로 배치된 비선형 스위칭 소자(9)에 의해 로우 전극을 통해 선택주기 동안 화소의 로우가 선택 신호에 의해 선택되고, 컬럼 전극(11)을 통해 데이타 신호가 제공되는 디스플레이 장치(1)를 구동하는 방법에 있어서, 로우(8)의 선택 이후 및 후속 로우(8)의 선택 이전에, 제공될 최소 데이타 전압 및 최대 데이타 전압의 평균값에 의해 결정되는 기준 전압에 대해 부호를 데이타 신호가 변경시키고, 상기 기준 전압에 대해 양의 부호를 갖는 서브-신호의 에너지량은 상기 기준 전압에 대해 음의 부호를 갖는 서브-신호의 에너지량과 거의 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준 전압은 거의 0볼트인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 구동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 데이타 신호는 거의 동일한 절대 전압값을 갖으며, 로우-선택 주기의 거의 절반의 기간을 갖는 2개의 서브-신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 구동 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기-서브신호의 기간은 2μ초와 32μ초 사이에 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 구동 방법.
  5. 두개의 지지판(2,3) 사이의 전기-광학 디스플레이매체(1), 지지판의 대향 표면상에 제공된 화상 전극(6,7)을 포함하는 각각의 화소가 로우 및 컬럼으로 배치된 화소(12)의 시스템, 상기 대향 표면중 한 표면상의 상기 화상 전극과 일련의 로우 전극(28) 및 일련의 컬럼 전극(11)중 한 전극 사이에 접속된 비선형 스위칭 소자(9)를 통해 화상 전극을 구동하기 위한 상기 일련의 로우 전극(8) 및 컬럼 전극(11)의 시스템과, 로우 선택 주기 동안, 기준 전압에 관계하여 양 및 음의 극성의 제1 및 제2서브-신호를 각각 포함하는 데이타 신호를 컬럼 전극(11)에 공급하는 수단을 포함하고, 상기 제1 및 제2서브-신호의 에너지량은 거의 동일한 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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