KR0161692B1 - 매트릭스 표시장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

Abstract

행전극과 열전극의 교차점에서 매트릭스로 배열된 다수의 화소로 구성되는 액정 표시장치 구동방법에 개시되어 있다. i-번째 행의 행전극에 어떠한 α에 대해 하기 식을 만족하는 신호 V₀f_i이 인가된다:

(상기 식에서, T는 프레임의 시간이고, 별표 *는 복소 공역을 나타낸다) 또한 m번째 열에 하기식을 만족하는 신호 G_m이 인가된다.

(상기 식에서, N은 행의 수이다. 위상 오프셋은 i-번째 행과 m-번째 열상이 화소에서 표시되려는 휘도에 따라 각각의 프레임에 대해 결정된다).

Description

매트릭스 표시장치 및 그의 구동방법

제1도는 종래의 매트릭스 표시장치 구동방법의 개념도.

제2도는 종래의 매트릭스 표시장치 구동방법에 따라 행전극과 열전극에 인가되는 신호를 보여주는 도면.

제3도는 종래의 다른 매트릭스 표시장치 구동방법에 따라 행전극과 열전극에 인가되는 신호를 보여주는 도면.

제4도는 본 발명의 매트릭스 표시장치 구동방법에 따라 행전극과 열전극에 인가되는 신호를 보여주는 도면.

제5도는 본 발명의 제1 실시예에 따라, 제조를 가지고 화상을 표시할 수 있는 단순 매트릭스 표시장치를 구동하는 방법의 개념도.

제6도는 본 발명의 제2 실시예에 따라, 계조를 가지고 화상을 표시할 수 있는 단순 매트릭스 표시장치를 구동하는 방법의 개념도.

제7도(a) 및 (b)는 본 발명의 제3 실시예의 매트릭스 표시장치 구동방법에 따라 열전극과 행전극에 인가되는 신호를 보여주는 도면.

제8도(a)~(c)는 본 발명의 제3 실시예에 따라, 계조를 가지고 화상을 표시할 수 있는 단순 매트릭스 표시장치를 구동하는 방법의 개념도.

제9도(a) 및 (b)는 본 발명의 제4 실시예의 매트릭스 표시장치 구동방법에 따라 행전극과 열전극에 인가되는 신호를 보여주는 도면.

제10도(a) 및 (b)는 본 발명의 제5 실시예에 따라, 계조를 가지고 화상을 표시할 수 있는 단순 매트릭스 표시장치를 구동하는 방법의 개념도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 디지털 스위치 5 : 제1 시프트 레지스터

7 : 제2 시프트 레지스터 9 : 메모리

11 : 발진기 13 : 지연회로

5 : 혼합기 17 : 증폭기

21 : 선택회로 23a~23d : 발진기

25 : 발진기 27 : 제2 시프트 레지스터

본 발명은 매트릭스 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 통상, 매트릭스상(狀)으로 배열된 화소들로 구성되고, 이들 화소는 교차점의 액정재료를 조절하기 위해 열(列) 신호와 행(行) 신호를 인가함으로써 구동된다. 이러한 액정표시장치를 구동하는 공지의 기술들중 하나는, 비선형 소자없이 실행될 수 있는 단순 매트릭스 구동기술이다. 즉, 교차점들에 화소들을 형성하도록 배열된 다수의 행전극과 다수의 열전극에 행 신호와 열 신호가 동기적으로 인가된다. 이 기술은 TN액정, STN액정, STB액정, ECB 액정, 및 다른 액정재료를 사용하는 액정표시장치에서 이용되어 있다.

단순 매트릭스 구동기술에서는, 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이, 행전극들에 펄스 신호 F_n(t)를 순차적으로 인가함으로써 매트릭스의 행들이 차례로 주사되고, 한편, 열전극들에는 그 주사와 동기적으로 데이터 신호 G_m(t)가 항상 주어진다. 실제로는, 펄스 신호가 해당 행에 인가될 때, 화상정보를 함유하는 신호가 해당 열전극에 인가된다. 그러나, 대형 매트릭스 액정표시장치의 경우에는, 콘트라스트가 저하되고, 또한, 계조표시를 행할 수 있는 액정표시장치를 설계하는 것은 매우 어렵다.

이것은, 액정의 광학응답속도가 낮아 소망의 광학변조, 예를 들어, 투과율 또는 산란율의 실제 조절이 열전극과 행전극 사이의 전위차와 실효치에 비례하기 때문이다. 특히, 각 행에 배치된 화소는 열전극에 인가되는 불필요한 신호를 항상 받기 때문에, 그 행이 펄스에 의해 어드레스되지 않을 때라도, 화소들의 광학특성은 다른 행들에 대하여 열전극에 인가되는 데이터 신호에 의해 영향을 받는다. 이러한 바람직하지 않은 영향은, 광학특성이 빠르게 변화되는 명백한 한계전압을 갖는 액정재료를 이용함으로써 감소될 수 있으나, 이 경우에, 행전극들에 인가되는 펄스신호의 전압수준이 증가되어야 하는 것은 물론, 계조표시를 행하는 것도 불가능하다.

한편, 제3도에 개념도로 나타내어진 바와 같은 다른 새로운 구동기술이, 티. 제이. 세퍼와 비. 클리톤(SID Digest of Technical Papers XXIII, 1992년, 228-231페이지)에 의해 최근 제안되었다. 액티브 어드레싱방식이라 불리는 이 새로운 기술은, 행전극과 열전극에 전압신호를 인가하기 위해 정규직교(正規直交)함수 f_i를 이용한다. 이 기술에 의하면, 행전극에는 정규직교함수 f_i중 하나의 함수의 전위가 연속적으로 인가되는 한편, 열전극에는 계수가 곱해진 정규직교함수들의 합, 즉, 이들 함수의 1차결합 Σa_if_i로 표현되는 전위가 인가된다. 계수 a_i는 해당 열에 인가될 데이터를 나타내기 위해 선택된다. 실효치 전압 Vrms는, 정규직교함수의 주기와 동일한 프레임 T에 걸쳐 해당 행전극과 열전극 사이의 전위차를 적분함으로써 계산된다. j번째 행의 화소에서의 실효치 전압 Vrms는 아래 식(1)로 표현된다.

여기서, N은 행의 수이다. 상기 식(1)로부터 명백한 바와 같이, 실효치 전압 Vrms는 다른 행들에 대한 데이터에 의해 영향을 받아, 액티브 어드레싱방식에 따른다 해도 계조표시를 행하는 것은 여전히 어렵다.

본 발명의 목적은, 계조표시를 행할 수 있는 매트릭스 표시장치 구동방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 계조를 가지고 높은 콘트라스트의 화상을 표시할 수 있는 단순 매트릭스 표시장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 행전극들과 열전극들의 교차점들에 매트릭스상으로 배열된 다수의 화소로 구성된 표시장치를 구동하는 방법은, 각 행전극에 선택신호를 인가하는 과정과, 각 열전극에 데이터 신호를 인가하는 과정을 포함하고, 여기서, 데이터 신호에 위상 오프셋을 제공함으로써 데이터 신호에 각 화소의 계조정보가 도입된다.

특히, α를 임의의 수로 할 때 다음 식들을 만족하는 신호 V₀f_i가 i번째 행의 행전극에 인가된다.

여기서, T는 프레임의 시간이고, 별표 *는 복소공역(複素共役)을 나타낸다. 또한, m번째 열의 열전극에는, 다음 식을 만족하는 신호 G_m이 인가된다.

여기서, N은 행의 수이고, 위상 오프셋 α_i는 i번째 행과 m번재 열의 화소에서 표시될 휘도에 따라 각각의 프레임에 대해 결정된다. 상기 식들은 아래에서 상세히 설명될 것이다.

본 발명 이전에는, 계조표시는 신호레벨(신호강도) 또는 펄스 폭을 변화시킴으로써 달성되었다. 이들 두 방법의 메카니즘은 전압인가의 실효치의 점에서는 동일하다. 한편, 신호레벨은 계조정보 이외에, 화소의 선택에 대한 정보를 포함하여야 한다. 그 선택은 대개, 행전극들을 통하여 신호를 선택함으로써 행해진다. 그러나, 그 선택신호는 휘도에 필수적으로 영향을 끼친다. 열전극들을 통해 주어진 데이터 신호 또한, 선택되지 않은 행에 필수적으로 영향을 끼친다. 따라서, 종래의 방법에서는, 계조표시가 요구되는 경우, 신호레벨은 선택과 계조표시 모두에 부합하도록 제어되어야 하므로, 자유도가 현저하게 제한된다.

본 발명자들은 신호레벨보다는 위상에 의해 계조정보를 표현하는 새로운 방법을 제안한다. 즉, 이 새로운 방법은, 행전극 및 열전극에 대한 신호들을 형성하기 위하여, 다음의 식을 만족하는 정규직교함수 f_i를 이용한다.

여기서, T는 프레임의 시간이고, 별표 *는 복소공역을 나타낸다. 또한, 함수 f_i는 α를 임의의 수로 할 때 다음 식들을 만족하는 것으로 한다.

본 발명의 기술에 따르면, 각각의 행전극에는, 상수가 곱해진 정규직교함구들 f_i각각에 따른 파형을 갖는 신호들 Fn(n=1, 2, ......)이 연속적으로 인가되고, 한편, m번째 열의 열전극에는, 다음 식에 따른 파형을 갖는 데이터 신호가 주어진다.

여기서, N은 행의 수이다.

이 구동기술은 제4도에 개념적으로 도시되어 있다. 위상오프셋 α_i는 i번째 행과 m번째 열의 화소에서 표시될 휘도에 따라 각각의 프레임들에 대해 결정된다. 즉, 신호 G_m은 소망의 계조에 따라 위상변조된다. n번째 행과 m번째 열의 화소에서의 실효치 전압 Vrms는, 행전극에의 신호가 F_n=V₀f_n(t)인 경우, 다음의 식으로 표현된다.

여기서, V₀은 모든 행에서 같은 정수(定數)이다. 상기 식(6)으로부터 이해되는 바와 같이, 실효치 전압은, 열 신호 G_m이 α_j(j≠n)를 포함할지라도 다른 행들에 대한 데이터, 즉, α_j(j≠n)에 의해 영향을 받지 않는다. 최대 선택비는 다음 식으로 주어진다.

정수 V₀는 최적의 성능을 얻기 위해 g_n과 N에 따라 결정된다. 예를 들어, 함수 f_i가 싸인함수(-1≤g_n≤1)이고일 때, 최대 콘트라스트비는

인데, 이 값은 종래의 매트릭스 구동기술의 것과 같다.

상기한 조건들을 만족하는 한 어떤 정규직교함수도 본 발명에 따른 액정표시장치를 설계하는데 이용될 수 있다. 전형적이며 가장 유용한 함수는, 일반적으로 지수함수 exp(ikx)(여기, i는 허수이다)로 표현되는 싸인 및 코싸인함수이다. 그러나, 본 발명은 또한, 구형파 함수 또는 삼각파 함수와 같은 다른 적절한 함수를 사용함으로써 구체화될 수도 있다. 싸인 및 코싸인 함수의 경우에, 신호들이 용이하게 발생될 수 있고, 쉽게 변형되거나 감쇠되지 않는다.

본 발명에 따르면, 제3도에 나타낸 바와 같이 행이 선택펄스에 의해 선택되지 않으므로, 행전극 및 열전극에 인가되는 신호들의 절대값이 작게 될 수 있어, 전력소모가 감소된다. 또한, 행전극과 열전극에 연속적으로 신호들이 주어지기 때문에, 표시장치에 플릭커(flicker)가 거의 나타나지 않는다.

적당한 위상 오프셋들을 갖는 함수 f_i는, 위상이 상이한 파를 발생시킬 수 있는 다수의 신호원을 사용하고 소망이 계조에 따라 이들 신호원중 하나를 선택함으로써 이용될 수 있다. 즉, 원래의 입력신호들이 아날로그 신호일 때, 화상 패턴을 나타내는 디지털 신호들이, 액정표시장치를 구동하는데 요구되는 것에 부합해서 신호들의 포맷을 변환하는 A/D 변환에 의해 제공된다. 이 디지털 신호들은 각각의 열에 분배되고, 각 열에 대한 위상 오프셋이 상이한 신호원은 각각의 신호에 주어진 계조정보에 따라 선택된다.

본 발명에 따르면, 다수의 행이 동시에 선택될 수 있기 때문에, 표시장치는 동적인 영상을 표시하는데 적합하다. 이에 반해서, STN 액정재료를 사용하는 종래이 액정표시장치는, 그의 응답시간이 프레임 시간(10 내지 30 밀리초)의 약 10배 만큼 길기 때문에 동적인 영상의 표시에는 적합하지 않다. 응답시간이 프레임 시간에 대략 접근하도록 개선될 때, 액정이 실효치 전압에 더 이상 응답하지 않고, 따라서 플릭커가 나타난다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 프레임 시간을 액정의 응답시간 보다 짧게 감소시키는 것이 요구된다. 그러나, 이것은, 선택신호의 펄스 폭이 좁게 되고, 그 상황에서 액정의 응답특성이 감소하는 것을 의미한다. 이러한 배경에서 본 발명은 다수의 행들의 동시선택을 이용하게 되었다.

그러나, 종래 기술에 따라 다수의 행들이 동시선택은 계조표시를 행할 수 있는 액정표시장치에는 적용될 수 없다. 펄스폭 변조를 이용하는 계조표시방법은 하나의 행만이 동시에 선택되는 경우에 실현될 수 있는 한편, 다수의 행의 동시선택의 경우에 다른 행들에 대한 정보가 선택된 영향을 끼치지 않게 하는 것은 불능하다. 이에 반하여, 본 발명에 따르면 바람직하지 않은 현상은 나타나지 않는다.

이하에, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

제5도에는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 STN 액정표시장치 구동회로가 도시되어 있다. 이 구동회로는, A/D 변환기에 의해 변환된 비디오 신호들을 수신하기 위한 디지털 스위치(1)와, 해당 행들에 신호들을 출력하기 위해 디지털 스위치(1)를 제어하도록 디지털 스위치(1)와 연결된 제1 시프트 레지스터(5)와, 각 행에 대응하는 디지털 스위치(1)의 각 출력단자에 접속된 제2 시프트 레지스터(7)와, 제2 시프트 레지스터(7)에 함유된 데이터를 보유하기 위해 제2 시프트 레지스터(7)에 연결되고, 커패시턴스를 포함하는 메모리(9)와, 각각의 정규직교함수의 파형을 각각 가지는 신호 f_i(i=1에서 8)를 발생할 수 있는 다수의 발진기(11)와, 각 열에 대한 메모리(9)의 출력단자들과 발진기(11)들에 각각 접속된 다수의 지연회로(13)와, 혼합된 신호를 액정표시장치의 열전극들 중 해당 전극에 출력하기 위하여 지연회로(13)에 접속된 혼합기(15)와, 액정표시장치의 행전극에 같은 정수 V₀가 곱해진 신호 f_i를 출력하기 위해 발진기(11)들에 접속된 증폭기(17)를 포함한다. 제5도에, 예시의 목적으로, 한 세트의 제2 시프트 레지스터(7), 메모리(9), 지연회로(13) 및 혼합기(15)가 도시되었으나, 이들 회로는 각각의 열에 대하여 제공된다. 또한, 열의 수도 오직 예시를 위한 것이고, 많은 경우에 더 많은 수의 열들이 사용된다. 본 실시예에서는, 그 수가 640인 것으로 가정한다. 또한, 실제로는, 보정회로, 리프레싱(refreshing)회로 등과 같은 적당한 보조회로(도시 생략)가 제공될 수 있다.

이 구동회로는 다음과 같이 작동한다. 각 행에 대해 수평방향으로 화상을 주사함으로써 형성된 정보를 반송하는 디지털 신호들은 A/D 변환기를 통해 디지털 스위치(멀티플렉서)(1)에 공급되고, 그 디지털 스위치에서 디지털 신호들이 각각의 열에 분배된다. 제2 시프트 레지스터(7)는 각 행에 대하여 한쌍의 비트로 해당 열의 디지털 신호들을 받아들인다. 1쌍의 비트는 해당·화소의 휘도를 나타낸다. 해당 열에 대한 완전한 데이터를 표시하는 640쌍의 비트가 연속적으로 제2 시프트 레지스터(7)에 입력되는 경우에, 메모리(9)는 제2 시프트 레지스터(7)에 있는 데이터가 다음 프레임의 데이터에 의해 완전히 대체될 때까지의 각 프레임에 대한 데이터를 보유한다. 그 비트쌍들은 소망이 위상변조를 위한 지연회로(13)의 지연시간을 결정하기 위하여 지연회로(13)에 공급된다. 예를 들어, (00), (01), (10) 및 (11)은 라디안(radian)으로 각각 π/4, π/2, 3π/4 및 π에 대응하는 지연시간을 나타낸다.

한편, 정규직교함수 f_i에 따른 신호들은 각각 발진기(11)로부터 지연회로(13)에 공급된다. 함수 f_n은 Fsin120π(n+500)t이다. 여기서, n=1 내지 8이고, 이것은 ROM으로부터 데이터를 순차적으로 읽음으로써 생성된다. 이들 신호는 메모리(9)에 의해 보유되고 해당 m번째 열에 대한 혼합된 신호 G_m(t)를 생성하기 위하여 혼합기(15)에 의해 혼합된 데이터에 따라 지연회로(13)를 통해 위상변조된다. 한편, 정규직교함수 f_i에 따른 신호들은 또한, 공통의 정수 V₀와 그 신호들을 곱하는 증폭기(17)를 통해 8개의 행전극들에 각각 인가된다.

본 발명의 제1 실시예는, 비(非)비월주사에 의해 구동되는 각각 240×640의 상부 및 하부 매트릭스들로 분할된 480×680 매트릭스의 구조로 액정디스플레이시스템을 형성하기 위하여 적용되었다. 즉, 240개 행전극과 640개 열전극을 가지는 두 개의 액정패널이 형성되어 연결되었다. 행전극에 대한 신호 F_n및 열전극에 대한 신호 G_m은 다음과 같았다.

상기 식에서, α_n은 초당 60 프레임의 각각에 대해 m번째 열에서 표시될 데이터에 따라 선택되었다. 그 결과, 콘트라스트비는 16계조에서 최대 55인 것으로 측정되었다. 콘트라스트비가 인접 화소의 데이터에 의해 영향을 받지 않았다. 즉, 어떤 크로스토크도 관찰되지 않았다.

이 경우에, 매트릭스에 인가되는 신호의 주파수는 30 kHz에서 44 kHz 사이이었기 때문에, 액정의 한계전압은 일반적으로 인가 주파수의 변화에 따라 변한다. 그러나, 상기 경우는 이용된 주파수 차이가 오직 50%내이었기 때문에, 액정의 특성은 어떤 실질적 변화도 나타내지 않았다. 또한, 최대주파수 대 최소주파수의 비가 2보다 작기 때문에, 어떤 공명 노이즈도 형성되지 않았다. F_n=V₀sin120πnt(n=1 내지 240)인 경우, 주파수 범위는 60 Hz 내지 14 Hz이고, 따라서, 액정의 특성이 변동하고, 많은 공명파가 일어난다.

다음, 제6도를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 STN 액정표시장치 구동회로를 설명한다. 이 구동회로는, A/D 변환기에 의해 변환된 디지털 비디오 신호를 수신하기 위한 디지털 스위치(1)와, 해당 행에 신호를 출력하기 위하여 디지털 스위치(1)를 제어하기 위해 디지털 스위치(10와 연결된 제1 시프트 레지스터(5)와, 각 행에 대응하는 디지털 스위치(1)의 각 출력단자에 접속된 제2 시프트 레지스터(7)와, 각 프레임의 시간 동안 제2 시프트 레지스터(7)에 함유된 데이터를 보유하기 위해 제2 시프트 레지스터(7)에 접속되고, 커패시턴스를 포함하는 메모리(9)와, 각 열에 대한 메모리(9)의 출력단자에 각각 접속되어, 각각의 정규직교함수의 파형을 각각 가지는 신호 f_i(i=1 내지 8)를 발생할 수 있는 다수의 발진기(19)와, 그 발진기(19)에 의해 발생된 신호들을 혼합하고, 혼합된 신호를 액정표시장치의 열전극들 중 해당 전극에 출력하기 위해 발진기(19)에 접속된 혼합기(15)를 포함한다. 제6도에는 도시되지 않았지만, 공통의 정수 V₀가 곱해진 신호를 액정표시장치의 각각의 행전극들에 출력하기 위해 또 다른 세트의 발진기가 제공된다. 또한, 예시의 목적으로 오직 한 세트의 제2 시프트 레지스터(7),메모리(9), 발진기(19) 및 혼합기(15)가 도시되었지만, 이 실시예에서 이들 회로가 각각의 열에 대해 제공된다. 또한, 열의 수는 오직 예시를 위한 것이고, 많은 경우에 더 많은 수의 열들이 이용된다. 본 실시예의 경우, 상기 수는 640인 것으로 가정한다. 또한, 실제로는, 보정회로, 리프레싱회로와 같은 적절한 보조회로(도시 생략)가 제공될 수 있다. 이 경우, 발진기(19)는 각 열에 대해 메모리(9)의 출력단자로부터 공급되는 계조정보에 따라 위상 오프셋을 가진 신호 f_i(f=1 내지 8)를 발생시키는데 적합하게 되어 있다. 각 발진기는 메모리(9)에 함유된 데이터에 의해 결정되는 적절한 타이밍으로 발진을 개시한다. 이 구동회로의 작동은 제1 실시예의 것과 실질적으로 같으므로, 그 설명은 생략한다.

다음, 제7도(a) 및 (b)와 제8도(a) 내지 제8도(c)를 참조한다. 먼저 제7도(a)를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 STN 액정표시장치 구동방법을 설명한다. 이 경우에는, 앞의 실시예들과 달리, 매트릭스의 행들이 1행씩 연속적으로 선택되고, 그와 동기적으로, 화상정보를 갖는 신호가 시분할방식으로 열전극들에 인가된다. 이 방법에서는 하드웨어량이 감소되도록 오직 하나의 주파수만이 이용된다. 그 신호들은 다음 식을 만족하는 구형파로 구성된다.

여기서, f_i(t)는 주기 T를 갖는 구형파이다. 구형파는 오직 두 레벨로 구성되기 때문에, 이 방법을 실행하는데 시판 디지털 회로가 이용될 수 있어, 비용이 감소된다. 작동에 있어서는, 제7도(a)에 도시된 바와 같이, 1주기이 구형파가 1프레임에서 행을 선택하기 위해 각 행에 인가된다. 구형파는, 서로 혼합된 때 번갈아 나타나는 펄스의 연속적인 열(트레인)이 형성될 수 있도록 어떠한 간격과 겹침이 없이 연속적으로 각각의 행에 인가된다. 한편, 화상정보를 갖는 연속적인 데이터 신호 G_m(t)가 m번째 열전극에 인가된다. 데이터 신호의 위상은 표시될 계조에 따라 각 행에 대해 인가된 구형파의 주기안에서 변조된다. 데이터 신호의 형성은 제7도(b)에 나타낸 바와 같이 실행된다. 즉, n번째 행에 대한 위상 오프셋이 α인 경우, α의 위상 오프셋을 갖는 파가 그 주기에서 분리되고, 같은 방식으로, (n+1)번째 행에 대한 위상 오프셋이 β인 경우, β의 위상 오프셋을 갖는 파가 다음 주기에서 분리된다. 이들 분리된 파는 연결되어, 도시된 바와 같이 연속적인 파를 형성한다. 신호 G_m(t)는 제2 실시예에서 처럼 발진의 개시점을 시프트함으로써 발생된다. 이 경우, 오직 1주기의 구형파가 1프레임 내에서 각 행에 대해 주어지지만, 1주기 이상이 각 행에 대해 이용되도록 더 높은 주파수가 이용될 수 있다.

제8도(a)는 제3 실시예에 따른 구동회로를 나타내는 개념도이다. 이 구동회로는, A/D 변환기(3)에 의해 변환된 비디오 신호를 수신하기 위한 디지털 스위치(1)와, 해당 열에 데이터 신호를 출력하기 위하여 디지털 스위치(1)를 제어하기 위해 디지털 스위치(1)와 연결된 제1 시프트 레지스터(5)와, 각 행에 대응하는 디지털 스위치(1)이 각 출력단자에 접속된 선택회로(21)와, 제8도(b)에 도시된 바와 같이 서로 π/3의 위상차를 갖는 구형파 신호를 발생할 수 있는 다수의 발진기(23a~23d)와, 각 프레임에 대해 1주기이 구형파를 발생하는 또 다른 발진기(25)와, 제7도(a)를 참조 하여 앞에서 설명된 바와 같이 구형파가 동시에 두 개 이상의 행전극들에 인가되지 않고 1프레임내에서 행전극들에 하났기 연속적으로 인가되도록 발진기(25) 및 각각의 행전극들에 접속된 제2 시프트 레지스터(27)를 포함한다. 발진기(23a~23d)에 의해 발생된 신호는 π/3, 2π/3 및 π 만큼 신호를 지연시킬수 있는 지연회로를 이용하여 단일 발진기로부터 형성될 수 있다. 제8도(a)에서, 회로(13)는 단지 예시의 목적으로 도시되었지만, 실제로는, 다수의 회로가 모든 열에 대해 각각 제공된다. 또한, 열과 행의 수는 단지 예시를 위한 것이고, 많은 경우에 더 많은 수가 이용된다.

이 구동회로는 다음과 같이 작동한다. 각 행에 대해 수평방향으로 화상을 주사함으로써 형성된 휘도정보를 반송하는 디지털 신호는 A/D 변환기(3)를 통해 디지털 스위치(멀티플렉서)(1)에 인가되고, 그 디지털 스위치에서 디지털 신호가 각 열에 분배된다. 선택회로(21)는 각 행에 대해 1쌍의 비트로 해당 열의 디지털 신호를 수신한다. 1쌍의 비트가 해당 화소의 4계조를 나타낸다. 선택회로(21)는 적절한 위상 오프셋을 가진 구형파를 해당 열전극에 출력한다. 한편, 발진기(23)에 의해 발생된 신호와 같은 위상을 갖는 선택신호 F_n이 순차적으로 각각의 행에 인가된다. 선택신호 F_n과 데이터신호 G_m사이의 관계가 제8도(c)에 도식적으로 나타내어져 있다.

제3 실시예이 기본 개념은 구형파 대신에 싸인파를 이용하는 시스템에 대해서도 적용될 수 있다. 예를 들어, 초당 60 프레임으로 구동되는 640열×256행 매트릭스의 경우에, 16V₀sin(32720πt)의 1주기에 대응하는 신호가 제7도(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 선행 시스템과 같은 방식으로 i번째 행의 행전극들 각각에 차례로 인가되는 반면, 각각의 열전극에는 V₀sin(30720π)(t+αi)의 신호가 인가된다. 그 작동은 제7도(a) 및 (b)와 제8도(a) 내지 제8도(c)에 도시된 것과 같은 메카니즘에 기초하므로, 그의 상세한 설명은 생략한다. 그 결과, 신호의 각 주기에 걸쳐 선택 화소에 인가되는 실효치 전압은 다음과 같이 계산된다:

한편, 비선택 화소에 인가되는 실효치 전압은 πV₀이다. 각 프레임(=256 주기)에서의 실효치 전압은 다음과 같이 계산된다:

따라서, 최대 선택비는 종래이 매트릭스 표시장치와 실질적으로 같은 수준인 1.064이다. 본 발명에 따르면, 크로스토크가 발생하지 않기 때문에, 표시되는 영상은 매우 선명하다.

이러한 타입의 표시장치는 제5도에 도시된 제1 실시예이 구조에서 각 행에 대해 하나의 발진기와 하나의 지연회로를 제공함으로써 형성될 수 있다. 또는, 상기 타입의 표시장치는 제6도에 도시된 제2 실시예의 구조에서 각 행에 대해 가변위상을 갖는 싸인파를 발생시킬 수 있는 하나의 발진기를 제공함으로써 형성될 수도 있다. 비디오 정보를 보유하기 위한 메모리 및 선행 단계의 시프트 레지스터는 본 실시예에서는 필요하지 않다. 프레임속도가 낮을 때 플릭커가 발생하기 쉬우므로, 프레임 주파수는 60 Hz보다 낮지 않도록, 바람직하게는 120 Hz 보다 낮지 않도록 선택되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제3 실시예는 소량의 하드웨어와 단순한 디지털 설계로 실행될 수 있다. 그러나, 그러한 단순화에 의해 그의 성능이 약간 감소될 수 있다. 한편, 본 발명의 유리한 특징이 제1 및 제2 실시예들을 이용함으로써 완전히 이행될 수 있다. 완전한 시스템을 설계하는데 요구되는 하드웨어는, 표시장치의 매트릭스 규모의 증가에 따라 증가하는 경향이 있다. 제5도에 도시된 바와 같은 제1 실시예이 경우에, 요구되는 지연회로(13)의 수는 8×640이다. 제1 실시예가 240행×640열을 갖는 대형 액정디스플레이시스템에 적용되는 경우, 지연회로의 수는 240×640와 같이 많은 수로 되어, 구동회로에 대한 비용이 확대된다. 이 상황은, 제6도에 도시된 바와 같은 제2 실시예가 이용되는 경우에도 마찬가지이다.

제9도(a) 및 (b)를 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 STN 액정표시장치 구동회로를 설명한다. 이 실시예는 제5도와 제8도(a) 내지 제8도(c)에 대표적으로 나타낸 바와 같은 두 개의 극단적인 것들 사이에 놓인다. 이 경우는, 1프레임이 4개의 서브프레임으로 분할되고, (4n+i)번째 행에는 i번째 서브프레임에서만 상이한 정규직교함수 V₀f_n(여기서, i=1 내지 4이고, n은 0 내지 4-1에 의해 나누어진 모든 행의 수이다)의 신호가 주어진다. 함수 V₀f_n은 예를 들어 본 발명의 제1 실시예에서 이용되는 바와 같은 싸인 함수이다. i번째 서브프레임에서 열전극들에 인가되는 데이터 신호는, (4n+i)번째 행들 각각에서 표시될 계조에 따라 결정되는 적절한 위상 오프셋을 갖는 상이한 정규직교함수들 f_n의 합이다. (4n+1)번째 행에 대한 i번째 서브프레임에서의 작동은 제1 실시예에서와 같은 메카니즘에 기초하므로, 설명을 반복하지 않는다. i번재 서브프레임에서 (4n+i)번째 행 이외의 다른 행에는 어떤 신호도 인가되지 않는다. 즉, (4n+1)번째 행에는 제9도(a)에 나타낸 바와 같이 제1 서브프레임에서 상이한 정규직교함수들 f_n이 주어지고, (4n+2)번재 행에는 제9도(b)에 나타낸 바와 같이 제2 서브프레임에서 상이한 정규직교함수들 f_n이 주어진다. 다른 (4n+3)번째 및 (4n+4)번째 행에는 3번째 및 4번째 서브프레임에서 상이한 정규직교함수들 f_n이 연속적으로 주어져, 하나의 완전한 프레임이 형성된다. 즉, 이 경우, 요구되는 정규직교함수들 f_n의 수는 4의 인수만큼 감소된다.

행전극의 수가 4N일 때, 해당 화소에서 각 서브프레임에서의 실효치 전압 Vrms는 다음과 같이 표현된다:

한편, 다른 3개의 서브프레임에서의 실효치 전압 Vrms는, 행전극에 어떤 신호도 인가되지 않기 때문에이다. 1프레임에 걸쳐 계산된 실효치 전압 Vrms는 다음과 같이 표현된다.

최대 선택비는 -1≤g_n(α_n)≤1일 때 다음과 같이 된다.

즉, 이 경우에 콘트라스트비는 서브프레임을 이용하지 않는 경우와 비교해서 감소되지 않는다. 이 식은 L개 그룹으로 분할된 N×L행 매트릭스를 갖는 시스템 경우 L개의 서브프레임에 대해 다음과 같이 일반화된다.

종래이 기술에 따르면, 콘트라스트비가 그렇게 양호하게 유지될 수는 없다. 예를 들어, 제2도를 참조하여 앞에서 설명된 바와 같은, 에이. 알. 코너 및 티. 제이. 쉐퍼(Proc. 12th Int'l Display Research Conf.(Japan Display '92), 1992년, 69-72페이지)에 의해 제안된 액티브 어드레싱방식의 경우에, 최대 선택비는

과 같이 계산되어, 선택되는 수 L이 증가함에 따라 빠르게 1에 가깝게 되고, 화질(콘트라스트비)이 열화(劣化)한다. 이것은, 계조정보 및 행선택정보가 신호레벨로만 나타내어지기 때문이다.

제10도(a) 및 (b)를 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 STN 액정표시장치 구동회로를 설명된다. 제10도(a)는 열전극의 구동회로를 나타내고, 제10도(b)는 행전극의 구동회로를 나타낸다. 이 실시예도 또한 제3 실시예에서와 같은 방식으로 서브프레임들의 사용을 채용한다. 그러나, 이 경우에는, 선행 실시예와는 달리, (m+1)번째 서브프레임에서 신호가 주어진 행은 (4m+i)번째 행이다(여기서, i=1 내지 4이고, m은 0 내지 4-1에 의해 나누어진 모든 행위 수이다).

이 구동회로는, A/D 변환기(3)에 의해 변환된 비디오 신호를 수신하고, 해당 행에 데이터 신호를 출력하기 위해 디지털 스위치를 제어하기 위한 제1 시프트 레지스터를 구비하고 있는 디지털 스위치(27)와, 각 서브프레임에서 취급되는 4개 행에서 표시될 계조를 나타내는 4쌍의 비트를 보유하기 위해 디지털 스위치(27)의 각 출력단자에 접속된 메모리(25)와, 제8도(b)에 도시된 바와 같은 방식으로 π/3의 위상차를 갖는 상이한 주파수로 구형파 신호를 각각 발생할 수 있는 4개의 제1 발진기(23a~23d)와, 해당 비트쌍에 따라 각 발진기의 상이한 위상을 갖는 4개의 신호 중 선택된 하나를 출력하기 위하여 행들 각각에 대응하는 제1 발진기와 메모리에 접속된 4개의 선택회로(29a~29d)와, 4개의 제1 발진기(23a~23d)에 대응하는 위상으로 구형파의 선택신호 F_n(n=1 내지 4)을 각각 발생할 수 있고, 구형파가 4개의 행 각각의 한 행전극에 인가되도록 스위칭 회로로서이 FET(33)를 통해 각각의 행전극에 접속된 4개의 제2 발진기(31a~31d)와, 혼합된 신호를 실시간으로 해당 열에 출력하기 위해 선택회로에 접속된 혼합기(37)와, 상기 FET(33)를 제어하기 위한 제2 시프트 레지스터(35)를 포함한다. 제1 발진기(23b~23d)의 주파수는 다른 제1 발진기(23a)의 주파수의 각각 2, 3 및 4를 곱한 것이도록 선택된다. 선택회로(29a~29d)는 메모리(25)로부터 데이터를 수신하고, 메모리의 내용이 새로운 데이터로 완전히 대체될 때까지 데이터를 유지한다. 제2 발진기(31a~31d) 각각의 주파수 및 위상은, 제1 발진기(23a~23d)의 대응하는 것에 의해 발생된 상이한 위상을 갖는 4개의 구형파중 하나의 주파수 및 위상에 각각 상응한다. 제2 시프트 레지스터(35)는, FET들 중 인접한 4개만이 온되어, 제2 발진기(31a~31a)로부터의 신호를 이들 4개의 FET를 통해 해당하는 4개의 행전극으로 신호를 전송하기 위해 1/4 분주기(分周器)(39)를 통과한 행선택 클록신호와 동기하여 FET(33)를 제어한다. 제10도(a)에서, 1세트의 선택회로(29a~29d)만이 예시의 목적으로 도시되었지만, 다수의 회로 세트들이 모든 열에 각각 제공된다.

이 구동회로는 다음과같이 작동한다. 각 행에 대해 수평방향으로 화상을 주사함으로써 형성된 정보를 반송하는 디지털 신호는 A/C 변환기(3)를 통해 디지털 스위치(37)에 인가되고, 이 디지털 스위치에서, 디지털 신호가 각 열에 분배된다. 선택회로(29a~29d)는 각 서브프레임에서 4개의 행 각각에 대해 1쌍의 비트로 해당열의 디지털 신호를 수신한다. 그 비트쌍은 해당 화소의 4계조를 나타낸다. 각 선택회로는, 적절한 위상 오프셋을 가지고 제1 발진기들 각각에 의해 발생된 구형파들 중 선택된 하나를 출력한다. 혼합기는 선택회로(29a~29d)의 출력을 혼합하고, 혼합된 신호를 해당 열전극에 출력한다. 한편, 선택신호 F_n은 각각의 4개 행에 순차적으로 인가된다.

이 경우에, 서로 인접한 4개의 행들이 해당 서브프레임에서 동시에 선택된다. 그러나, 4개의 행은 서로 인접하여 있을 필요는 없고, 선행 실시예에서서 처럼 균일하게 분포될 수 있다.

바람직한 실시예들의 상기한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 주어진 것이고, 본 발명을 제한하는 것이 아니며, 상기한 교시에 비추어 많은 변경 및 개조가 가능함은 명백하다. 실시예는, 당업자가 본 발명을 다양한 실시양태로 이용할 수 있도록 본 발명의 원리와 그의 실제 응용을 가장 명확하게 설명하기 위해 선택되었다. 예를 들어, 본 발명은 TN 액정재료, STB 액정재료, ECB 액정재료, 및 인가되는 실효치 전압에 의해 광학특성이 변조될 수 있는 다른 적절한 광학변조재료를 이용하는 플랫 패널형 표시장치와 같은 다른 표시장치에 대해서도 적용될 수 있다.

Claims (14)

1. n번째 행의 행전극에 신호 F_n(t)=V₀f_i를 인가하고, m번째 열의 열전극에 신호 G_m(t)를 인가하여 매트릭스 표시장치를 구동하는 방법으로서, α를 임의의 수로 할 때, 신호 F_i(t) 및 신호 G_m(t)가 하기 식을 만족하고,

   (상기 식에서, g_i(α)는 f_i(t)에 의해 결정되고 정수(定數)가 아니며, α_i는 n번째 행과 m번째 열의 화소에서의 계조정보를 갖는 변수이다), 상기 신호 G_m(t)는 정규직교 신호를 가지고, 상기 정규직교 신호의 위상은 각 화소에서의 계조정보에 따라 변경되고, j는 정수(整數)이고, f_i*(t+α)는 f_i(t+α)의 복소공역(複素共役)이고, f_i*(t)는 f_i(t)의 복소공역이고, g_i(α)는 i번째 행에서의 계조정보이며, f_i및 i_j는 정규직교함수인 것을 특징으로 하는 매트릭스 표시장치 구동방법.
2. 표시에 사용되는 전자광학재료로서, 실효치 전압에 반응하는 상기 전자광학재료를 포함하는 단순 매트릭스 표시장치를 구동하는 방법에 있어서, 해당 행이 선택되는지 여부를 나타내는 정보를 함유하는 신호를 행전극에 인가하는 과정과, 해당 열의 각 화소에서의 계조정보를 함유하는 신호를 열전극에 인가하는 과정을 포함하고, 상기 열전극에 인가되는 상기 신호가 정규직교함수에 의해 결정되고, 상기 정규직교함수의 위상이 각 화소에서의 계조정보에 따라 변경되는 것을 특징으로하는 단순 매트릭스 표시장치 구동방법.
3. 행전극에 대해 제공된 적어도 두개의 발진기와, 상기 발진기로부터 주어진 신호를 비디오 신호의 계조정보에 따라 지연시키기 위해 상기 발진기에 각각 접속된 지연회로와, 상기 지연회로로부터 주어진 신호들을 혼합하기 위한 혼합기를 포함하고, 정규직교함수에 의해 결정되는 신호가 열전극에 인가되고, 상기 정규직교함수의 위상이 각 화소에서의 계조정보에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 단순 매트릭스 표시장치.
4. 행전극에 대해 제공되고 비디오 신호의 계조정보에 따라 출력신호의 위상을 변화시킬 수 있는 적어도 두개이 발진기와, 상기 발진기로부터 주어진 신호들을 혼합하기 위한 혼합기를 포함하고, 정규직교함수에 의해 결정되는 신호가 열전극에 인가되고, 상기 정규직교함수의 위상이 각 화소에서의 계조정보에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 단순 매트릭스 표시장치.
5. 아날로그 비디오 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정과, 각각의 행에 상기 디지털 신호를 분배하는 과정과, 행에 분배된 상기 디지털 신호에 대응하는 위상에 따라, 미리 준비된 각각의 행을 위한 여러개의 파들 중 하나를 선택하는 과정을 포함하고, 정규직교함수에 의해 결정되는 신호가 열전극에 인가되고, 상기 정규직교함수의 위상이 각 화소에서의 계조정보에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 매트릭스 표시장치 구동방법.
6. 적어도 하나의 주파수에서 위상이 다른 다수의 신호들을 발생하기 위한 제1 회로와, 비디오 신호에 계조정보에 따라, 상기 제1 회로로부터 출력된 상기 신호들 중 하나를 선택하기 위한 제2 회로를 포함하는 매트릭스 표시장치.
7. N₀(≥N₁)개의 주파수로 다수의 신호들을 발생하는 신호원으로부터 N₁개의 행에 동시에 신호를 전송하기 위한 장치와, 계조정보에 따라, N₂개의 신호들로부터의 신호들중 적절한 위상을 갖는 신호를 선택하기 위한 N₂(N₁≤N₂≤N₀)개의 선택회로와, 상기 N₂개의 선택회로로부터 전송되는 신호들을 혼합하기 위한 혼합기를 포함하고, 정규직교함수에 의해 결정되는 신호가 열전극에 인가되고, 상기 정규직교함수의 위상이 각 화소에서의 계조정보에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 매트릭스 표시장치.
8. 행전극들과 열전극들의 교차점들에 매트릭스상으로 배열된 다수의 화소들로 구성되는 매트릭스 표시장치를 구동하는 방법으로서, 각각의 행전극에 선택신호를 인가하는 과정과, 각각의 열전극에 데이터 신호를 인가하는 과정을 포함하고, 상기 데이터 신호에 위상 오프셋을 부여함으로써 상기 데이터 신호에 각 화소의 휘도정보가 도입되고, 상기 데이터 신호가 정규직교함수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 매트릭스 표시장치의 구동방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 표시장치가 액정표시장치인 것을 특징으로 하는 매트릭스 표시장치 구동방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 표시장치가 STN 액정표시장치인 것을 특징으로 하는 매트릭스 표시장치 구동방법.
11. 행전극과 열전극의 교차점들에 매트릭스상(狀)으로 배열된 다수의 화소로 구성된 매트릭스 표시장치를 구동하는 방법으로서, V₀가 정수(定數)이고, f_i가 임의의 수 α에 대해 상기 식을 만족하는 신호 F_i=V₀f_i가 i번째 행의 행전극에 인가하는 과정과

    (상기 식에서, T는 프레임의 시간이고, 별표 *는 복소공역을 나타낸다), 하기 식을 만족하는 신호 G_m을 m번째 열의 열전극에 인가하는 과정

    (상기 식에서, N은 행의 수이고, 위상 오프셋 α_j는 i번째 행과 m번째 열의 화소에서 표시될 휘도에 따라 결정된다)을 포함하고, 상기 신호 G_m(t)는 정규직교 신호를 가지고, T는 프레임이 시간이고, j는 정수(整數)이고, f_i*(t+α)는 f_i(t+α)의 복소공역이고, g_i(α)는 i번째 행에서의 계조정보이고, V₀는 상수이며, f_i및 f_i는 정규직교함수인 것을 특징으로 하는 매트릭스 표시장치 구동방법.
12. 제11항에 있어서,

    인 것을 특징으로 하는 매트릭스 표시장치 구동방법.
13. 제11항에 있어서, 신호 F₀가 구형파로 된 것을 특징으로 하는 매트릭스 표시장치 구동방법.
14. 행전극과 열전극의 교차점들에 매트릭스상으로 배열된 다수의 화소로 구성되고, 상기 행전극들이, N개의 행전극으로 각각 이루어진 L개의 그룹들에 각각 속하는, 매트릭스 표시장치를 구동하는 방법으로서, V₀가 정수(定數)이고 f_i는 임의의 수 α에 대해 하기 식을 만족하는 신호 F_i=V₀f_i를 i번째 행의 행전극에 인가하는 과정과

    (상기 식에서, T는 상기 그룹들 각각에 속하는 상기 행전극에 신호 F_i가 연속적으로 인가되는 서브프레임의 시간이고, 별표 *는 복소공역을 나타낸다), 하기 식을 만족하는 신호 G_m을 m번째 열의 열전극에 인가하는 과정

    (상기 식에서, 위상 오프셋 α_i는 i번째 행과 m번째 열의 화소에서 표시될 휘도에 따라 결정된다)을 포함하고, 상기 구룹들중 하나에 속하는 행전극에 신호가 인가될 때, 다른 (L-1)개 그룹에 속하는 행전극에는 신호가 인가되지 않고, 상기 신호 G_m(t)는 정규직교 신호를 가지고, j는 정수(整數)이고, f_i*(t+α)는 f_i(t+α)의 복소공역이고, f_j*(t)는 f_j(t)의 복소공역이고, g_i(α)는 i번째 행에서의 계조정보이고, f_i및 f_i는 정규직교함수인 것을 특징으로 하는 매트릭스 표시장치 구동방법.