KR100231216B1 - 강유전체 액정 표시 장치의 다중 어드레싱 - Google Patents

Abstract

강유전체 액정셀은 x, y 매트릭스의 표시 요소들을 형성하는 행 및 열 전극들로 액세스된다. 스트로브 파형이 순차로 각 행에 인가되는 동안 적절한 데이터 파형이 모든 열 전극들에 인가된다. 각 표시 요소에서 상기 액정 물질은 어드레스 파형을 수신하여 그 어드레스 파형의 극성에 따라 두 절환 상태중 한 상태로 절환된다. 강유전체 물질의 절환 특성은 어드레스 파형의 형상에 의존한다. 두 가지 상이한 어드레스 파형이 두 가지 상이하고 분리된 절환 특성을 발생하는 데 사용된다. (제3도). 적어도 하나의 절환 특성 곡선은 어떤 전압값에서 최소 응답 시간을 나타내고 그 이상의 전압에서 표시 장치가 동작된다. 상기 데이터 파형은 기간 2ts의 정펄스와 부펄스가 교번하는 것이다. 상기 스트로브 파형은 어떤 시간기간 ts 동안 0 이고, 이어서 더 긴 기간, 즉 1.5ts 이상동안 단극성 전압 펄스이다. 그 결과 인접한 행들 사이에서 어드레스가 겹치게 된다. 즉 한행의 스트로브 펄스끝이 다음 행의 스트로브 펄스 시작과 중첩한다. 상기 표시 요소들은 반대 극성의 두 스트로브 펄스들중 하나의 스트로브 펄스에 의해 두 상태중 한 상태로 절환될 수 있다. 선택적으로, 소거 펄스가 모든 요소들을 한 상태로 절환할 수 있고 스트로브 펄스는 선정된 요소들을 다른 상태로 절환하는데 사용될 수 있다.

Description

강유전체 액정 표시 장치의 다중 어드레싱

본 발명은 강유전성 액정 표시 장치의 다중 어드레싱(multiplex addressing of ferroelectric liquid crystal displays)에 관한 것이다. 그러한 표시 장치는 경사진 키랄 스메틱(tilted chiral smetic) C,I, 또는 F 액정 재료를 사용한다.

액정 장치는 두 개의 글라스 슬라이드(glass slides) 사이에 함유된 액정 재료의 얇은 층을 구비하는 것이 보통이다. 양 슬라이드의 내측면에는 광투과 전극들이 형성된다. 이 전극들에 전압이 인가되면 그로 인한 전장이 형성되어 액정 분자들의 분자정렬을 변화시킨다. 이러한 분자 정렬의 변화는 용이하게 관찰할 수 있고 여러 가지 종류의 액정 표시 장치에 대한 기초를 형성한다.

강유전체 액정 장치에 있어서, 인가된 전장의 극성에 따라 분자들은 2가지 정렬 방향들 사이에서 절환된다. 이런 장치들은 어느 정도의 쌍안정성(bistability)를 가지며, 다른 절환 상태로 절환될 때 까지는 두 절환 상태중 한 절환 상태를 유지하려고 한다. 이로써 대형 표시 장치의 다중 어드레싱이 허용된다.

한가지 통상적인 다중 표시 장치는, 예를 들어 영숫자(alpha numeric character)의 표시에 적합한 x, y 매트릭스 포맷으로 배열된 표시요소들, 즉 픽셀들(pixels)을 갖는다. 이러한 매트릭스 포맷은 한 슬라이드위의 전극을 일련의 행 전극으로 그리고 다른 슬라이드 위의 전극을 일련의 열 전극으로 형성함으로써 마련된다. 각 행과 열 사이의 교차부들은 어드레스 가능한 소자들 즉 픽셀들(pixels)을 형성한다. 다른 매트릭스 배치로서 예컨대 극좌표(r-θ) 표시 장치와 세븐 바 숫자 디스플레이(seven bar numeric displays)가 알려져 있다.

여러 가지 상이한 다중 어드레싱 계획들이 있다. 이들의 공통적인 특징은 스트로브 전압(strobe voltage)이라는 전압을 각 행 또 라인에 순차로 인가한다는 것이다. 각 행에 인가된 스트로브와 동시에, 데이터 전압이라 부르는 적절한 전압이 모든 열 전극에 인가된다. 상이한 설계들 사이의 차이점은 스트로브 전압 파형과 데이터 전압 파형의 형상에 있다.

유럽 특허원 제0,306,203호는 강유전체 액정 표시 장치용의 한가지 다중 어드레싱을 개시하고 있다. 이 출원에서, 상기 스트로브는 교대로 극성이 변하는 단극성 펄스이고 두 개의 데이터 파형은 반대 부호의 장방형과(rectangular waves)이다. 스트로브 펄스폭은 데이터 파형 주기의 절반이다. 스트로브 전압과 적절한 하나의 데이터 전압을 조합하여 액정 물질의 절환(switching)을 할 수 있다.

또 다른 어드레싱 체계가 EP-0,197,742에서 개시되어 있으며, 스트로브 및 데이터는 데-0,306,203에 개시된 것과 같은 것일 수 있다. 또, 데이터 파형 주기의 1/2 소거 펄스(blanking pulse) 및 스트로브 진폭보다 큰 진폭이 사용될 수 있다. 소거는 스트로브의 인가에 선행한 것이다.

소거 및 스트로브는 단일 파형으로 결합되어 두 시간 주기의 소거 펄스와 스트로브 진폭을 발생하며, 이 스트로브 진폭후에는 반대 극성의 1 시간 주기동안 스트로브 펄스가 발생하고 그 스트로브 펄스 뒤에는 1 시간 주기동안 제로 진폭 스트로브 펄스가 이어진다. 결합된 소거 및 스트로브의 연속된 전극으로의 적용 시간은 두 시간 주기이다. 이와 같이, 한 실시예에서, 행 n(정수)은 소거되는 반면에 행 n-1은 두 개의 스트로브 펄스를 수신한다. 다른 실시예에서, 소거 및 스트로브는 인접 행이 아니며 1행 만큼 분리된다.

다른 어드레싱 계획들이 GB-2,146,473-A; GB-2,173,337-A; GB-2,173,629-A; WO 89/05025; 하라다외 1985 S:I:D 다이제스트 페이퍼 8.4 PP131-134; 그리고 라저월외 1985 IEEE. IDRC PP213-211; Proc 1988 IEEE. IDRC P98-101 강유전체 LC 표시판용고속 어드레싱, 피.말테제외에 개시되어 있다.

데이터 파형과 결합한 반대 부호의 두 스트로브 펄스들에 의해 액정물질이 두 상태들 사이에서 절환될 수 있다. 대안으로, 상기 물질을 한 상태로 절환하는 데 소거 펄스가 사용되고, 픽셀들을 다른 상태로 선택적으로 절환하는 데는 적당한 데이터 펄스와 함께 단일 스트로브 펄스가 사용될 수 있다. 상기 소거 펄스와 상기 스트로브 펄스의 부호는 주기적으로 교번 되어 순 제로(net zero) 직류 값을 유지한다.

이러한 소거 펄스들은 정상적으로는 상기 스트로브 펄스들의 인가 진폭 및 길이 보다 더 크므로, 두 데이터 파형 중 어느 파형이 어떤 한 교차부에 인가되는지에 관계없이 상기 재료들이 절환된다. 스트로브 펄스에 앞서 소거 펄스가 한 라인 한 라인씩 인가되거나, 또는 전체 표시 장치가 일시에 소거 되거나 일군의 라인들이 동시에 소거될 수 있다.

한가지 공지된 소거 계획(blanking scheme)은 스트로브 펄스 Vt 와 크기는 같지만 극성이 반대인 소거 펄스를 사용한다(여기서 Vt 는 전압(V)과 시간(t)의 곱이다). 이 소거 펄스는 스트로브 펄스의 절반 높이와 2배의 인가시간을 갖는다. 이러한 값들로써 소거 펄스와 스트로브 펄스가 극성의 주기적 전환을 하지 않고 순제로 직류값을 갖게 된다. 실험적 사용에 따르면 이런 설계는 성능이 열등한 것이었다.

소거 펄스를 갖는 다른 공지의 설계가 EP 0,378,293에 개시되어 있다. 이 설계는 동일 주기 및 반대 극성의 통상적인 직류 평형 스트로브 펄스와 동일 주기 및 반대 극성의 유사한 직류 평형 소거 펄스를 사용하고, 여기서 소거 펄스의 폭은 스트로브 펄스폭의 수배가 될 수도 있다. 그러한 설계는 소거 파형 및 스트로브 파형의 주기적인 극성 변환 없이 순제로 직류 값을 갖는다.

직류 평형의 특성은 특히 투사 표시 장치(projection display)에 중요하다. 왜냐하면 픽셀들 사이의 갭(gap)을 어떤 광 상태(optical state)로 절환하는 것이 요구되는 경우 극성의 주기적 반전이 허용되지 않기 때문이다.

기존의 표시 장치에 있어서의 한가지 문제는 복잡한 표시 장치를 어드레스하는 데 걸리는 시간이다. 비디오 프레인 속도로 복잡한 표시 장치를 구동하기 위해서는 그 표시 장치를 빠르게 어드레스할 필요가 있다. 빠르게 어드레스함으로써 콘트라스트비도 개선될 수 있고 그래서 열 파형은 그에 상당하게 높은 주파수에 있게 된다. 그러나, 단지 어드레스 속도를 증가시킨다고 해서 곧 정확한 절환이 보장되는 것은 아니다. 본 발명의 목적은 매트릭스 표시 장치를 어드레싱 하는 데 걸리는 시간을 줄이고 디스플레이 콘트라스트를 개선하는 것이다.

셀 벽들 사이에 포함된 키랄 경사 스메틱(chiral tilted smectic) 재료로 된 한 층에 의해 형성된 강유전성 액정 디스플레이 다중 어드레스(multiplex addressing) 방법으로서, 상기 스메틱 재료는 전압과 시간의 곱 및 그 곱의 형태에 따른 절환 특성을 갖고, 상기 셀 벽들은, 어드레스 가능한 소자들의 (x,y) 매트릭스를 제공하도록 배열된 한 벽상의 제1세트의 전극 및 다른 벽상의 제2세트의 전극을 가지는, 강유전성 액정 디스플레이 다중 어드레스 방법에 있어서, 반대 극성의 두 스트로브 파형을 인가하거나, 순 제로 직류값(net zero dc value)을 유지하도록 주기적으로 극성이 반전되는 스트로브 파형 앞에 소거 파형을 인가함으로써 상기 제1세트의 전극들 각각을 개별적으로 어드레스하는 단계와, 상기 스트로브 파형과 동기하여 상기 제2세트의 전극들내의 각 전극에 두 데이퍼 파형(D1,D2)중 하나를 인가하는 단계로서, 상기 두 데이터 파형(D1,D2)은 한 데이터 파형이 다른 데이터 파형의 역이 되도록 정값과 부값이 교번되고, 상기 데이터 파형의 주기 2ts는 상기 스트로브 파형내의 단일 스트로브 파형 주기 ts의 두배가 되는, 상기 두 데이터 파형(D1,D2)중 하나를 인가하는 단계와, 상기 한 스트로브 파형 및 한 데이터 파형의 합성은 액정 재료의 절환을 일으켜서 상기 데이터 파형 주기와 동일한 주기동안 선택된 전극 교차점(selected electrode intersections)을 어드레스하지만, 비선택 전극 교차점에 대한 상기 한 스트로브 파형 및 다른 한 데이터 파형의 합성은 상기 데이터 파형 주기와 동일한 주기동안 액정 재료의 절환을 일으키지 않는 단계와, 연속하는 전극들(successive electrodes)로의 스트로브 파형들 인가사이에는 동일한 시간 주기 2ts를 유지하면서 상기 스트로브 파형의 종점을 상기 제1세트의 전극내의 다음 전극(next electrode)의 선택적인 어드레스 주기 2ts까지 시간적으로 연장함으로써, 각 전극 교차점은 2ts 보다 더 큰 시간동안 선택적으로 어드레스되는 단계와, 각 전극 교차점은 적절한 부호(sign)와 크기(magnitude)와 시간(time)의 합성 파형으로 어드레스되어 그 교차점(x,y)을 전체적으로 순 제로 직류값(overall net zero dc value)을 갖는 원하는 표시 상태로 전환시키는 단계를 포함하는 강유전성 액정 디스플레이 다중 어드레스 방법이 제공된다.

상기 스트로브 파형은 제1기간 ts에서 우선 0으로 있다가, 이어서 ts 보다 더 큰 기간, 즉 ts×(1.5, 2.0, 2.5, 3.0 또는 그 이상)의 기간동안 0 아닌 전압(메인) 펄스가 지속된다. 이 스트로브 파형은 나머지 스트로브의 극성과 동일하거나 반대인 제1 ts 기간동안 0 아닌 전압을 가질 수 있고, 이 제1전압 펄스는 온도 보상을 할 수 있도록 크기가 변할 수 있다. 이 스트로브 파형에 이어서, 상기 메인 전압 펄스와 반대 극성을 가지며 ts 보다 크거나 더 작은 시간 기간동안 0 아닌 전압이 인가될 수 있다.

액정 물질은 스트로브 펄스와 적절한 데이터 파형의 부합(coincidence)에 의해서 두 상태들 간에 절환될 수 있다. 대안으로 이 액정 물질은 소거 펄스에 의해 한 상태로 절환되고 난 후 선택된 픽셀들이 스트로브 펄스 및 적절한 데이터 파형의 부합(coincidonce)에 의해 다른 상태로 다시 절환될 수 있다.

상기 소거 펄스는 서로 극성이 다른 두 부분들로 이루어질 수 있다. 이 소거 펄스의 두 부분을 단일 스트로브의 Vt 곱과 결합하여 순제로 직류 값을 제공하는 전압 시간곱 Vt를 갖도록 조정된다.

상기 스트로브 펄스의 시간 길이를 연장한다는 것은 곧 제1세트의 전극들 내의 연속적인 전극들의 어드레싱의 중첩(overlapping)을 의미한다. 이러한 중첩에 의해서 절환 펄스의 폭은 효과적으로 증가되는 반면 다른 파형에는 영향을 미치지 않게 되므로 완전한 표시 장치의 어드레스에 걸리는 총시간은 감소되는 반면 두가지 상이한 절환 상태들에서 표시 요소들간에 양호한 콘트라스트 비(contrast ratio)가 유지된다.

각 스트로브 펄스의 바로 앞에 관련 스트로브 펄스의 부호와 동일하거나 반대인 더 작은 예비 펄스가 올 수 있다. 이런 예비 펄스(prepulse)는 액정 재료의 절환 특성을 변경하는 데 사용될 수 있다. 이 예비 펄스는 온도 보상 부분으로서 사용될 수도 있다. 이런 경우에 액정 물질의 온도가 감지되어 상기 예비 펄스의 크기가 적절히 조정된다. 각 스트로브 펄스의 바로 다음에 반대 부호의 펄스가 이어질 수도 있다.

본 발명에 따른 다중 어드레스 방식의 액정 표시 장치는, 두 셀 벽들 사이에 포함된 액정 물질 층에 의해 형성된 셀로서, 상기 액정 물질은 부유전 이방성(negative dielectric isotropy)을 지닌 경사진 키랄 스메틱 물질이고, 상기 셀벽들의 한쪽 벽에는 제1세트의 전극들이 형성되고 다른 벽에는 제2세트의 전극들이 형성되며, 이 전극들은 어드레스 가능한(x,y) 교차부의 매트릭스를 공동으로 형성하도록 배열되고, 적어도 하나의 셀벽은 단일 방향으로 액정 분자에 표면 정렬을 제공하도록 표면 처리되어 있는, 상기 액정 셀과, 상기 제1세트의 전극들 각각에 순차로 스트로브 파형을 인가하는 구동 회로와, 상기 제2세트의 전극들 각각에 데이터 파형을 인가하는 구동회로와, 상기 구동회로에 인가하기 위한 두 개의 데이터 파형과 스트로브 파형을 발생하는 파형 발생기들과, 소정의 표시 패턴을 얻도록 상기 제1세트의 전극중의 각 전극에 스트로브 파형이 순차적으로 인가됨에 따라, 제2세트의 전극에 인가되는 데이터 파형의 순서를 제어하는 수단을 포함하되, 각 전극으로의 상기 스트로브 파형의 순차적 인가 사이의 시간 간격은 상기 데이터 파형 주기와 동일하며, 진폭과 주파수는 같으나 부호가 반대인 두 세트의 파형들을 발생하는 데이터 파형 발생기로서, 각 데이터 파형은 2ts 주기로 교번하는 부호의 직류 펄스들을 포함하는, 상기 데이터 파형 발생기와, 서로 다른 진폭인 펄스들의 제1쌍과 상기 제1쌍 펄스들에 극성이 반대이고 서로 다른 진폭인 펄스들의 제2쌍으로 된 스트로브 파형을 발생시키거나, 순 제로 직류값을 유지하기 위해, 소거 펄스와 이에 후속하여 주기적으로 극성이 역전되는 서로 다른 진폭의 펄스들의 쌍으로 된 스트로브 파형을 발생시키는 수단으로써, 상기 스트로브 파형 펄스쌍들내의 최종 펄스의 종점이 데이터 파형 주기 2ts의 절반보다 더 큰 시간 지속기간(＞ts)을 가지며, 그 다음 전극(next electrode)의 어드레스 주기 2ts까지 연장되는, 상기 스트로브 파형을 발생시키는 수단을 포함하며, 각각의 교차점이, 완전한 디스플레이 어드레스 주기당 한 번씩 교차점을 원하는 디스플레이 상태로 전환하도록 적절한 부호 및 크기이고 전체적으로 순 제로 직류값인 펄스로 어드레스되도록 배열된다.

액정 절환 동작의 간단한 분석(Liquid Crystal. 1989, 제6권, 제3호, PP341-347)에 따른 다음과 같은 전장에 대한 표현에서 액정 물질의 응답시간-전압 절환 특성은 최소 응답 시간을 나타낸다.

여기서 Emin은 액정 물질의 응답 시간-전압 절환 특성이 최소 응답 시간을 나타내는 전장이다. εo는 자유공간의 투자율이고 △ε는 액정 물질의 (부) 유전 이방성이다. θ는 액정 물질의 원추각(cone angle)이다. Ps는 자발 분극(spontaneous polarisation)이다.

이러한 간단한 분석은 몇가지 물질에 대해서만 유효하며 Ps 및 △ε의 값은 원하는 작동 전압을 얻도록 조절될 수 있다. 최근의 논문 (이.피.레인즈 지음. 전자산업을 위한 정밀화학 Ⅱ PP130-146에서 「1990년대의 디스플레이 물리학」, 「1990년대의 화학적 응용」; 존즈, 레인즈 및 토울러 지음. 1991년 6월 24-28일자 보울더 콜레라도 대학, 강유전체 액정에 관한 3차 국제회의, 「강유전체 액정 장치에 대한 유전 이축성의 중요성」을 참조하라)에 따르면 유전 이축성(dielectric biaxiality)이 응답시간-전압 특성에 있어서 최소 응답시간의 존재에 긴요하다는 것이 밝혀졌다.

본 발명은 다음과 같은 첨부도면들을 참고하여서 하나의 실례로서 개시된다.

제1도는 시간 다중 어드레스 방식 x, y 매트릭스의 개략도.

제2도는 제1도 표시 장치의 확대 부분 단면도.

제3도는 두가지 상이한 형태의 어드레스 파형에 대해 스메틱 물질의 절환 특성을 나타내는 로그 전압 대 로그 시간의 그래프.

제4-8도는 사용가능한 다양한 스트로브 파형도 및 데이터 파형도.

제9도는 제4도의 스트로브에서 변경된 스트로브를 가진 파형도.

제10도는 소거, 스트로브 및 데이터 파형도.

제11도는 종래기술의 표시 장치에 사용된 스트로브, 데이터, 및 어드레스 파형도.

제12도는 제13도에 도시한 4×4 요소 표시 장치를 어드레스 하기 위한 파형도.

제13도는 어떤 교차부가 온 상태로 절환되고 나머지 교차부가 오프 상태로 있는 것을 나타내는 4×4 요소 어레이.

제14, 15도는 두가지 상이한 물질에 대한 인가 전압 펄스폭 대 콘트라스트비의 플롯.

제16-20도는 상이한 인가 파형을 지닌 어떤 물질의 절환 특성을 나타내는 로그 인가 전압 대 로그시간 그래프.

제21, 22도는 상이한 소거, 스트로브 및 데이터 파형도.

제23, 24도는 종래 표시 장치의 행, 열 파형도.

제25, 26도는 제6도의 변형에 대한 행, 열 파형도.

제1, 2도에 도시된 표시 장치(1)는 스페이서 링(4) 및/또는 분산 스페이서들에 의해 약 1-6㎛ 이격된 두 개의 글라스 슬라이드 벽들(2,3)을 구비한다. 두 벽의 내측면에는 투명한 산화 주석의 전극 구조물(5,6)이 형성된다. 이 전극들은 x, y 매트릭스를 형성하는 행과 열로서 나타나 있지만 다른 형태를 취할 수도 있다. 예컨대, r, θ표시 장치에 대해서는 방사상 및 곡선 형상으로, 또는 디지털 세븐바 표시 장치에 대해서는 세그멘트 형상으로 할 수 있다. 액정 물질층(7)은 벽들(2,3)과 스페이서 링(4) 사이에 내장된다.

셀(1)의 전면과 배후에 편광기들(8,9)이 배열된다. 행 구동기(10)과 열 구동기(11)가 셀에 전압 신호를 인가한다. 상기 행열 구동기들(10,11)을 지원하는 두 세트의 파형들이 발생된다. 스트로브 파형 발생기(12)는 행 파형을 공급하고, 데이터 파형 발생기(13)는 열 구동기(11)에 온 및 오프 파형으로 공급한다. 타이밍과 디스플레이 포맷에 관한 전반적인 제어는 제어 논리 유니트(14)에 의해 실행된다. 액정층(7)의 온도는 열전대(15)에 의해 측정되고, 열전대의 출력이 스트로브 발생기(12)에 인가된다. 이 열전대의 출력은 상기 발생기에 보내지거나, 비례 소자(16), 예컨대 프로그램된 ROM 칩을 통해 스트로브 펄스 및/또는 데이터 파형의 일부를 변화시킬 수 있다.

셀벽들은 조립전에 공지의 방식으로 표면 처리된다. 즉, 폴리이미드 또느 폴리아미드의 얇은 층을 바르고, 건조하고 적절한 부위에서 경화하고 단일 방향 R1, R2로 헝겁(예컨대, 레이욘)으로 문지르면 된다. 선택적으로, 일산화실리콘의 얇은 층이 경사지게 증착될 수 있다. 이러한 표면 처리는 액정 분자에 대한 표면 정렬을 제공한다. 정렬/마찰 방향 R1, R2는 평행하거나 아닐 수 있다. 적절한 일방향 전압이 인가되면, 분자 디렉터는 전압의 극성에 따라 두 방향 D1, D2의 어느 하나에 따라 정렬한다. 이상적으로는 D1, D2간의 각은 약 45°이다. 인가된 전장이 없어지면 분자들은 R1, R2 및 방향 D1, D2 사이의 중간 정렬 방향을 취한다.

본 표시 장치는 투과 방식 또는 반사 방식으로 작동할 수 있다. 투과 방식의 경우에 텅스텐 전구에서 나와 본 장치를 통과하는 광은 선택적으로 투과 또는 차단되어 소정의 디스플레이를 형성한다. 반사 방식의 경우에, 미러가 제2편광기(9) 배후에 배치되어 셀(1) 및 두 편광기들을 통해 주위 광을 재반사시킨다. 부분 반사하는 미러를 사용함으로써 본 표시 장치는 투과방식과 반사방식 양자로 작동될 수 있다.

다색성 염료(pleochroic dyes)가 액정물질층(7)에 부가될 수 있다. 이런 경우에 단 하나의 편광기(polarizer)만이 소요되고 층 두께는 4-10㎛가 될 수 있다.

적절한 액정 재료는 다음과 같다 ;

메르크 카탈로그(Merck catalogue) 참고 번호 SCE 8 (영국, 메르크 리미티드 푸울레로부터 입수가능)

Ps: 30℃에서 약 5nC/㎠

유전이방성 : 약 -2.0

상순(phase sequence) : Sc 59℃ Sa 79℃ N 98℃ ;

혼합물 A : 호스트내에 라세미산 도핑제 5%와 키랄 도핑제 3% 포함;

혼합물 B : 호스트내에 라세미산 도핑제 9.5%와 키랄 도핑제 3.5% 포함;

호스트 :

도핑제(라세미산과 키랄 양자) :

여기서 * 표시는 키랄성(chirality)을 나타내고, 이 표시가 없으면 라세미산 물질이다. 혼합물 A, B 양자는 30℃에서 약 7nC/㎠의 Ps와 약 -2.3의 유전 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는다.

혼합물 A의 상순은 Sc 100℃ Sa 111℃ N 136℃이다.

혼합물 B의 상순은 Sc 87℃ Sa 118℃ N 132℃이다.

행 및 열 전극의 교차점에 있는 액정 물질은 어드레스 전압의 인가에 의해 절환된다. 행 전극에 스트로브 파형 Vs를 인가하고 열 전극에 데이터 파형 Vd를 인가함으로써 이러한 어드레스 전압이 얻어진다.

즉, Vr=Vs-Vd

여기서, Vr은 어드레스 파형의 순시값, Vs는 스트로브 파형의 순시값, 그리고 Vd는 데이터 파형의 순시값이다. 경사진 키랄 스메틱 물질은 전압과 시간의 곱에 대해 절환한다. 이런 특성이 제3도에 도시되어 있다. 이 곡선위의 전압시간 곱은 물질을 절환하고, 곡선 아래서는 비절환 영역이다. 여기서 절환 특성은 전압의 부호와는 무관하다. 즉, 주어진 크기의 정전압 또는 부전압에 대해 모두 액정물질이 절환한다. 액정 물질이 절환하는 방향은 전압의 극성에 의존한다.

이러한 절환 특성이 어드레스 전압 펄스 조합의 형태에 의존하기 때문에 2개의 곡선이 제3도에 도시되어 있다. 어드레스 전압의 바로 앞에 반대 부호의 작은 예비 펄스가 있을 때, 즉 작은 부펄스 다음에 더 큰 정 펄스가 따라올 때 상부 곡선이 얻어진다. 액정 물질은 더 큰 부 펄스앞에 작은 정 펄스가 인가된 때에도 동일하게 행동한다. 보통 상부 곡선은 어떤 전압에서 반환점(turn round), 즉 최소응답 시간을 나타낸다. 절환 행동이 상기 예비 펄스에 의해 변경되므로 식(1)에 의해서 이러한 곡선이 주어지는 것은 아니다. 상기 작은 예비 펄스는 선행 펄스(Lp)라하고 더 큰 어드레스 펄스는 후행 펄스(Tp)라 부를 수 있다. 상기 상부 곡선은 비 Lp/Tp 의 부값(negative value)에 대해 적용된다.

어드레스 전압의 바로 앞에 동일 부호의 작은 예비 펄스가 인가되면, 즉 작은 정 펄스 다음에 더 큰 정 펄스가 인가되면 하부 곡선이 얻어진다. 작은 부 펄스 다음에 더 큰 부펄스가 인가되는 경우에도 하부 곡선이 적용된다. 이 하부 곡선의 정 Lp/Tp 비를 갖는다. 이 하부 곡선은 상기 상부 곡선의 형상과는 다르다. 즉 어떤 물질에 대해서는 이 하부 곡선은 전압 시간 곡선의 최소 값을 갖지 않을 수도 있다.

두 곡선들 사이에 이와 같은 형상의 차이가 있기 때문에 본 발명의 장치는 아주 넓은 범위의 시간값에 걸쳐 모호함이 없이 작동될 수 있다. 빗금선으로 도시된 바와 같이 두 곡선들 사이의 영역에서 장치를 작동시킴으로써 위와 같은 효과가 얻어진다. 절환된 필요가 있는 교차부들은 하부 곡선이 적용되며 전압 및 펄스폭이 이 곡선 위에 놓인 형상을 갖는 어드레스 전압에 의해 어드레스 된다. 절환될 필요가 없는 교차부들은 상부 곡선이 적용되고 전압 및 펄스폭이 이 곡선 아래에 있는 형상을 가진 어드레스 전압을 받거나, 데이터 파형 전압을 받기만 한다. 이 부분에 대하여 아래에 더 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명의 한 실시예에 따른 스트로브, 데이터 및 어드레스 파형들을 나타낸다. 스트로브 파형은 처음에 어떤 시간 주기 ts 동안 0 이다가 이어서 2ts 동안 +3이 된다. 이 스트로브 파형은 한 시간 프레인 기간동안 각 행에 인가된다. 이 스트로브의 두 번째 부분은 1ts 기간동안 0이고 2ts 동안 +3이 된다. 다시 이 파형이 한 시간 프레임 기간동안 순차로 각 열에 인가된다. +3, -3의 값은 예시의 목적상 주어진 전압 단위이고, 실제 값은 특정 물질에 대해 차후에 주어진다.

데이터 파형은 데이터 온 및 데이터 오프, 즉 D1과 D2로 임의로 정의된다. 데이터 온 파형은 우선 제1시간 기간 ts 동안 +1 값을 갖다가 다음 ts 시간 기간동안 -1 값을 갖는다. 이것이 반복된다. 즉 데이터 온 파형은 크기 1 및 주기 2ts의 교번 신호이고, 데이터 오프 파형은 유사하지만 처음값이 -1이고 다음 값이 +1이다. 즉 데이터 온 파형의 역이다. 상기 데이터 파형의 처음 부분, 즉 데이터 온 파형에서 시간 기간 ts 동안 +1 값은 상기 스트로브 파형의 처음 부분, 즉 시간 기간 ts 동안 0 값과 일치한다.

상기 어드레스 파형은 스트로브 파형과 데이터 파형의 합이다. 정 스트로브 펄스와 데이터 온을 조합하면 -1, 4, 2, 1, -1, 1 등이 된다. -1 바로 뒤에 4가 오면 물질 절환 특성은 제3도의 상부 곡선에 의해 지배된다. 부 스트로브 펄스와 데이터 온을 조합하면 -1, -2, -4, 1, -1, 1 등이 된다. 큰(-4) 펄스를 동일한 부호의 더 작은 펄스와 조합하면 물질 절환 특성은 제3도의 하부 곡선에 의해 지배된다. 마찬가지로, 정 스트로브 펄스와 데이터 오프를 조합하면 -1, 2, 4, -1, 1 등이 되고, 부 스트로브 펄스와 데이터 오프를 조합하면 -1, -4, -2, -1, 1, -1 등이 된다.

스트로브 펄스를 수신하지 않은 때 각 열은 접지된다. 즉 0 전압을 수신한다. 각 행은 시종일관 데이터 온이나 데이터 오프를 수신한다. 그 결과, 모든 교차부들은 어드레스되지 않으면 데이터 파형에 의한 교번 신호를 수신 한다. 이로써 각 교차부에 교류 바이어스가 제공되고 액정 물질을 절환 상태로 유지시킨다. 교류 바이어스량이 많을수록 Proc 4차 IDRC 1984. PP217-220에 기재된 공지의 교류 안정화에 의한 콘트라스트가 향상된다.

가령 50KHz 소스의 다른 교류 바이어스를 스트로브 펄스를 받지 않는 열들위에 직접 제공할 수 있다. 교류 바이어스의 콘트라스트비에 내한 효과, 즉 크기 및 펄스폭이 물질 SCE8 및 혼합물 A에 대하여 제14 및 15도에 도시되어 있다. 이 도면에서는 셀이 두 개의 쌍안정 상태간에 절환될 적에 교류 주파수의 함수로서 다양한 교류 바이어스 레벨들에서 측정된 고유 콘트라스트 비(CR)가 도시되어 있다.

제5 내지 8도에는 선택적인 스트로브 파형들이 도시되어 있다. 제5도에서, 상기 스트로브 파형은 처음 1ts 동안 0 이다가 3ts 동안 3이고, 이어서 그 역이 계속 된다.

제6도에서, 스트로브 파형은 처음 1ts 동안 0이다가 4ts 동안 3이고, 이어서 그 역이 계속된다. 제7도에서 스트로브 파형은 처음 1ts 동안 0 이다가 2ts 동안 -3, 1ts 동안 -3, 이어서 그 역이 계속된다.

제8도는 제4도의 변형으로서 스트로브 파형에 0 아닌 예비 펄스를 사용한다. 도시한 대로 스트로브 파형의 제1 부분은 제4도의 0 값이 아니라 -1과 1 사이에 있다. 그 스트로브 파형의 나머지 부분은 2ts 동안 제4도에서와 같이 크기 3이다. 그러면 어드레스 파형은 제1필드와 제2필드 양자에 대해 -2와 -1 사이의 제1펄스이다. 이 예비 펄스는 제3도등의 절환 곡선들의 위치를 변화시키는 역할을 한다. 제16도 및 제17도를 참고하여 후술하듯이 예비 펄스의 값을 변화시키면 곡선들의 형태와 수직 위치가 변화된다. 아래의 표 8은 온도와 더불어 절환 시간이 변화되는 방법을 나타낸다. 그러한 변화는 예비 펄스 크기를 변화시킴으로써 감소될 수 있다.

제9도는 제4도의 변형을 나타낸다. 이 변형에서 스트로브 파형은 처음 1ts 동안 0 이고 다음 1.5ts 동안 3이다. 여기서 1.5ts 는 단지 하나의 실례에 불과하며 1ts 이상의 어떤 값으로 약 5ts 미만까지 사용될 수 있다.

제10도는 4ts 동안 인가된 크기 4의 단일 소거 펄스를 나타낸다. 이 소거 펄스는 모든 교차부들을 하나의 절환 상태로 절환한다. 그리고 나서 선택된 교차부들을 다른 절환 상태로 절환하는데 스트로브 파형이 사용된다. 주기적으로 소거 펄스 및 스트로브 파형의 부호가 반전되어 전체적으로 순 제로 직류 전압을 유지한다. 제4-8도의 설계들 모두에 소거 펄스와 단일 스트로브가 사용될 수 있다. 소거 시스템 및 스트로브 시스템의 잇점이라면 전체 표시 장치가 단일 필드 시간 기간에 어드레스 될 수 있다는 것이다.

비교를 위해 제11도는 종래기술의 디스플레이 설계와 단일 펄스 어드레싱 설계에 대한 스트로브, 데이터 및 어드레스 파형들을 나타낸다.

제21, 22도는 순 제로 직류 값을 제공하는 단일 스트로브 펄스와 소거 펄스를 사용하는 본 발명의 어드레싱 설계를 나타난다.

제21도에서, 상기 소거 펄스는 두 부분, 즉 주 펄스와 반대 부호의 예비 펄스와 소거 펄스로 되어 있다. 예비 펄스는 0 직류 평형을 주는 기능을 한다. 이 예비 펄스는 4ts 동안 3 값이고 바로 다음 6ts 동안 -3이다. 스트로브 펄스는 처음 1ts 동안 0이다가 바로 다음 2ts 동안 3이다. 이 스트로브는 제4도의 스트로브와 동일하다. 데이터 파형 D1, D2 역시 제4도에서와 동일하다. 소거 펄스와 D1 또는 D2를 조합하면 상기 어드레스 된 행내의 모든 픽셀들을 오프로 절환하는 큰 부 Vt 곱이 나타난다. 제4도에 이미 설명한 대로 D2와 조합된 상기 스트로브 펄스는 소정의 픽셀들을 온 상태로 절환한다.

제22도는 제21도와 유사하지만 상이한 형성의 소거 펄스를 갖는다. 이 소거 펄스는 4ts 동안 크기 3의 예비 펄스를 가진 다음 바로 직후 4ts 동안 -4.5 크기를 갖는다. 이 스트로브 펄스는 제4도에서와 같이 2ts 동안 크기 3을 갖는다. 소거 펄스와 D1 및 D2를 조합시키면 모든 어드레스된 행을 오프 상태로 절환하는 큰 부 Vt 곱이 제공된다. 다시, 선택된 픽셀들이 상기 스트로브 및 D2 에 의해 온 상태로 절환된다.

제21, 22도의 소거 펄스는 제5-9도에 도시된 다른 형태의 스트로브 펄스들과 함께 인가될 수 있고 그 크기와 Vt 곱은 순 제로 직류 값을 제공하도록 조정된다. 상기 스트로브 펄스의 처음 시간 한당이 온도와 함께 변경되는 제8도의 실례에 있어서 예비 펄스 및/또는 주 소거 펄스의 크기도 직류 값을 유지하도록 조정된다.

상기 소거 펄스는 가변량만큼 상기 스트로브 펄스에 선행할 수 있지만 표시 장치에 있어서 응답시간, 콘트라스트 및 분명한 명멸(visible flicker)에 최적합한 위치가 있다. 이러한 것은 스트로브 펄스에 앞서 6줄을 개시하는 소거 펄스의 경우에 전형적이지만 물질 변수들과 다중화 설계의 세부 사항에 의존한다.

제12a, b도는 제13도에 도시한 정보를 나타내는 4×4 매트릭스 배열을 어드레스 하는 데 내포된 파형들을 도시한다. 굵은 원들은 온 전극 교차부들, 즉 표시 요소들로서 도시되고, 표시안된 교차부들은 오프 상태이다. 이 어드레스 지정 설계는 제4도에 사용된 것이다.

선행하는 정 스트로브 펄스가 각 행 1-4에 차례로 인가되어 제1필드를 구성한다. 마지막 행이 상기 선행 스트로브 펄스에 의해 어드레스되고 난후 후행 부 스트로브 펄스가 각행 1-4에 차례로 인가되어 제2필드를 구성한다. 행들간에 중첩이 있음에 유의한다. 예컨대 행 1에 대한 세번째 ts 기간은 행 2의 첫 번째 ts 기간과 동일한 위치에서 발생한다. 이러한 중첩은 제5, 6도에 도시된 스트로브 파형들을 사용하는 표시 장치에 대해서 더욱 현저하다.

열 1에 인가된 데이터 온의 데이터 파형은 열내의 각 교차부가 늘 온 상태에 있기 때문에 일정하게 유지된다. 열 2에 대해서도 마찬가지로 데이터 파형이 데이터 오프이고, 열 2내의 모든 교차부들이 오프 상태에 있으므로 데이터 파형은 일정하게 유지된다. 열 3에 대해서 데이터 파형은 데이터 오프인 동안 행 1 및 2가 어드레스되고, 데이터 온으로 바뀌면 행 3이 어드레스 되고 다시 데이터 오프로 바뀌면 행 4가 어드레스된다. 이는 다시 말해서, 열 3은 1 필드 시간의 기간중 4ts 동안 데이터 오프를, 2ts 동안 데이터 온을 2ts 동안 데이터 오프를 수신하는 것이며, 상기 필드 시간이란 정 스트로브 펄스가 모든 행을 어드레스하는 데 걸리는 시간이다. 열 4에 대해서도 마찬가지로, 데이터 파형이 2ts 동안 데이터 오프, 2ts 동안 데이터 온, 2ts 동안 데이터 오프, 그리고 2ts 동안 데이터 온이다. 이와 같은 것이 다른 필드 기간동안 반복되면서 부 스트로브 펄스가 인가된다. 1 프레임 기간을 제공하여 표시 장치를 완전히 어드레스 하는 데 2필드 기간들이 요구된다. 새로운 디스플레이 패턴이 필요할 때까지 전술한 사항이 되풀이된다.

최종 어드레스 지정 파형이 제12b도에 도시된다. 행 1열 1의 교차부(R1, C1)에 있어서, 물질 절환 특성이 제3도의 상부 곡선을 따르고 시간 및 인가 전압 레벨이 상기 절환 곡선 아래에 있게 되므로 상기 제1필드 기간동안 본 액정 물질은 절환하지 않는다. 그 대신, 액정 물질은 제3도의 하부 곡선에 의해 도시된 저 전압/시간 조건들 때문에 제2 필드 기간동안 절환한다. 유사한 추론을 교차부(R1,C2)에 적용하면, 이 교차부에서 액정 물질은 제1필드 기간동안 절환한다.

교차부(R3,C3)에 있어서, 제1필드 기간동안에 인가된 시간/전압의 비가 제3도의 상부 곡선에 요구되는 더 높은 값에 도달하지 않기 때문에 액정 물질은 제2필드 기간동안 절환한다. 부 스트로브 펄스가 인가되는 동안 교차부(R4,C4)는 제2필드 기간의 끝에 가서 절환된다.

열 4에 인가된 파형의 모양은 곤란한 점이 있다. 디스플레이의 온-오프-온-오프 패턴 때문에 데이터 파형은 열 1의 주기보다 2배 더 긴 주기를 갖는다. 이는 제14,15도에 도시한 대로 더 낮은 콘트라스트비를 의미하며, 여기서 펄스폭이 더 길수록(저주파수) 콘트라스트 비가 현저히 더 낮아진다. 또한, 상기 제1필드에서 비절환이지만 큰 어드레싱 펄스의 크기는 상기 제2필드에서 절환 펄스의 더 낮은 크기와 비교된다. 본 디바이스가 신뢰성있게 절환하도록 하기 위하여 제3도에 도시된 두 절환 곡선들간에 큰 차이가 필요하다.

제14도(혼합물 A) 및 제15도(혼합물 SCE8)의 콘트라스트비(CR)는 교류 바이어스의 존재하에 두 쌍안정 위치들 간에 디바이스가 절환되는 경우 디바이스의 고유 콘트라스트를 나타낸다. 양호하고 균일한 콘트라스트를 위해서는 짧은 펄스폭의 플래토(plateau)를 따라서 명백한 작동이 바람직하다. 상기 열 파형의 다중화 교류 바이어스가 픽셀 패턴에 의존하여 가변 주파수 성분을 지니므로, 표시 장치의 콘트라스트가 변할 수 있다. 이는 한 상태(최고 주파수 성분)에 모든 픽셀들이 있는 경우와 반대 상태(최저 주파수 성분)에 하나 걸러 픽셀들이 있는 경우에 가장 현저하며, 여기서 열 파형 주파수에 두가지 차이나는 요인이 있다. 그러한 두가지 경우가 열 1과 열 4에 대해 제12 및 13도에 예시되어 있다.

제16도는 25℃ 온도에서 1.8㎛의 층 두께를 지닌 평행 마찰된 셀의 물질 SCE8에 대한 절환 특성을 나타내는 로그 시간/전압 그래프이다. 그래프의 축은 log ts 와 log 펄스 크기 전압이다.

제4도에 도시된 어드레스 파형을 재현하는 교정 셀에서 상기 곡선들이 얻어진다. 두가지 상이한 어드레스 파형이 사용된다. 제1파형 Ⅰ에서는 작은 부 펄스(-1)가 1ts 동안 인가되고 나서 더 큰 정 펄스(5)가 2ts 동안 인가된다. 즉 Lp/Tp 비는 -0.166이다. 그리고 나서 0볼트 기간 다음에 반대 파형이 이어진다. 즉 작은 정펄스(1)와 더 큰 부 펄스(-5)가 인가된다. 또한, 50KHz 구형파 신호가 상기 어드레싱에 부과되어 교류 바이어스를 제공하고 데이터 파형을 재현한다. 상기 곡선을 제공하는 데 사용된 모든 전압 레벨들에서 작은 펄스는 큰 펄스값의 0.166배이다. 이러한 제1어드레스 파형이 상부 곡선을 제공한다. 이 곡선위의 시간/전압의 값에서는 셀이 절환을 하지만 그 곡선 아래의 값에서는 절환이 일어나지 않는다.

제2어드레스 파형 Ⅱ에서는, 우선 작은 정 펄스 1이 1ts 동안 인가된 후 바로 이어 더 큰 정펄스 4가 2 ts 동안 인가된다. 일정기간의 0 전압후에 이 파형은 역전된다. 상기 작은 펄스는 상기 더 큰 펄스값의 0.25배이다. 즉 Lp/Tp=0.25이다. 다시 50KHz 신호가 하부 곡선에 부과되어 교류 바이어스를 제공한다. 이러한 제2어드레스 파형은 상기 하부 곡선을 제공한다. 이 곡선 위의 시간/전압 값에서는 셀이 절환되지만 이 곡선 아래 값에서는 절환되지 않는다. 스트로브 전압이 Vs=50 볼트이고 데이터 전압이 Vd=10 볼트이면 동작 범위로서 Vs-Vd=40 는 52㎲에서 절환하고 Vs+Vd=60 은 약 480㎲에서 절환한다.

제17도는 제16도 즉 제4도에 사용된 어드레싱 설계와 동일하지만 제8도에 도시한 스트로브 파형에 작은 예비 펄스를 사용함으로서 변형된 어드레싱 설계에 대한 시간/전압 특성을 도시한다. 제17도는 상기 예비 펄스가 상기 곡선들의 수직 위치를 이동시키는 효과를 나타낸다. 이는 온도변화로 인한 곡선들의 이동이 예비 펄스의 값을 변화시킴으로써 상쇄되는 온도 보상에 유용하다.

상부 곡선에 있어서 재현 어드레스 파형에서는 우선 1ts동안 0 전압이 인가되고 나서 2ts 동안 더 큰 정 펄스 6이 인가되므로, Lp/Tp=0이 된다. 0 전압으로 많은 시간 간격들 ts 후에 그 반대가 인가되어 순 제로 직류 전압을 유지시킨다. 50KHz 파형이 중첩되어 교류 바이어스를 제공한다.

하부 곡선에 있어서, 어드레스 파형에서 우선 1ts 동안 작은 정 펄스가 인가되고 나서 2ts 동안 더 큰 정펄스 2가 인가된다. 나중에 이것이 극성 변환된다. 5KHz 파형이 중첩되어 교류 바이어스를 제공한다.

Vs=50, Vd=10 에 대한 동작 범위는 Vs-Vd=40의 하부 곡선이 42㎲에서 절환하고, Vs+Vd=60의 상부 곡선이 약 500㎲에서 절환한다.

제18도는 동일한 셀을 가진 제16도와 유사하지만, 제5도의 어드레스 파형의 재현을 사용한다. 그래서 어드레스 파형이 상부 곡선에 대해서 -1, 6, 4, 6 (Lp/Tp=-0.166)이고, 하부 곡선에 대해서 1, 4, 6, 4 (Lp/Tp=0.25)이다. Vs=50, Vd=10에 대해서, 하부 곡선이 38㎲에서 절환하고, 상부 곡선이 약 210㎲에서 절환한다.

제19도는 동일한 셀을 가진 제16도와 유사하지만, 제7도의 어드레스 파형의 재현을 사용한다. 그 어드레스 파형은 도시된 바와 같이 곡선상에 "+"로 표시된 점들은 -1, 6, 6, -6 (Lp/Tp=-0.166) 값이고, "0"로 표시된 점들은 1, 4, 4, -4 값이다. 상부 곡선의 재진입 지역에서 액정 물질이 주펄스 대신에 후행 펄스에서 절환하기 때문에 그 절환이 복잡해진다. Vs=50, Vd=10 에 대해 하부 곡선의 Vs-Vd=40 은 58 내지 240㎲에서 절환하고, 다시 절환이 상기 후행 펄스에 대해 일어나면 Vs-Vd 는 300㎲ 이상에서 절환한다. 상부 곡선의 Vs+Vd=60 은 60 볼트에서 전혀 절환을 하지 않는다. 따라서 주 펄스에 대한 다중화 동작은 58㎲와 240㎲사이에서 일어나며 후행 펄스에 대해서는 300㎲ 이상에서 일어난다.

제20도에는 제11도와 동일한 셀에 제11도의 스트로브 및 데이터 파형의 재현을 사용하는 통상의 모노펄스 어드레싱 설계에 대한 로그 시간/전압 특성이 비교 대상으로 주어진다. 상부 곡선에 있어서, 재현 어드레스 파형은 1ts 동안 단위 1크기의 부펄스 다음에 1ts 동안 단위 4크기의 정 펄스가 온다. 펄스 크기는 상대적 값을 나타내도록 단위들로 설명된다. 즉 곡선들은 예시적 전압들로 얻어진다. Vs=50, Vd=10 에 대해서 하부 곡선의 Vs-Vd=40 은 80㎲에서 절환하고 상부 곡선의 Vs+Vd=60 은 약 950㎲에서 절환한다.

이하, 상이한 액정 물질과 상이한 어드레스 파형에 대한 디바이스 특성들에 대한 상세한 내용이 기술된다. 단일 픽셀 시험 셀은 50행 디스플레이의 재현으로써 구성되고 어드레스된다. 스트로브 전압 크기 Vs, 데이터 전압 크기 Vd를 상이하게 선택하여, 절환 전압이 제3도의 하부 곡선위에 있고 비절환 전압이 제3도의 상부 곡선 아래에 있도록 어드레싱 전압 값을 제공하고, ts 값을 ㎲ 단위로 조정하여 명확한 절환 표시를 제공한다. 이로써 상기 셀은 제3도에 빗금선으로 도시된 영역에서 확실히 작동하게 된다. 콘트라스트 비 CR의 값은 한 상태에서 투과된 광에 대해 다른 상태에서 투과된 광의 비이다. 즉, 그것은 표시 장치의 명료도에 대한 측정이 된다. CR 은 펄스폭 ts의 극단, 즉 ts의 특정값에서 측정된다. 액정내의 디렉터의 절환 위치를 최소 투과에 상응 하도록 조절함으로써 CR이 최적화되어 왔다.

다음의 표에서 시간 ts의 동작 범위는 제16-20도의 전압/시간 특성도에 의해 주어진 정보와 잘 일치하지 않는다. 그 이유는 다음과 같이 3가지가 있다. 첫째로, 제16-20도에 사용된 재현(simulations)은 표시 패턴의 모든 상황에 대해 완전히 정확하지 않다는 것이다. 둘째로, 더 긴 펄스폭과 그에 상응한 긴 프레임 시간에서 조작자가 일시적인 절환에 의한 명멸(flicker)을 식별할 수 있다는 것이다. 세번째로, 펄스폭이 길어질수록 콘트라스트 비는 제14,15도에 도시한 대로 낮아진다는 것이다. 예컨대, 200㎲에서 CR=2이고, 그래서 액정물질의 절환여부를 결정하기가 어렵다.

따라서 실용적인 표시 장치를 위해서, 표시 장치가 더 이상 유용하게 절환하지 않는 때를 상한 시간으로 잡아야 한다. 이로써 실제적인 절환 시간은 훨씬 더 적어질 수 있다.

25℃에서 1.8㎛두께 층내의 물질 SCE8

[표 1]

제4도의 어드레싱 설계

[표 2]

제5도의 어드레싱 설계

[표 3]

제7도의 어드레싱 설계

[표 4]

제11도의 어드레싱 설계 (모노 펄스)

30℃에서 1.7㎛두께인 층내의 혼합물 B

[표 5]

제4도의 어드레싱 설계

[표 6]

제5도의 어드레싱 설계

[표 7]

제7도의 어드레싱 설계

[표 8]

제4도의 어드레싱 설계 (상이한 온도에서)

[표 9]

제5도의 어드레싱 설계 (상이한 온도에서)

[표 10]

제11도의 어드레싱 설계 (30℃, 모노펄스)

30℃에서 1.7㎛두께인 층내의 물질 A

[표 11]

제4도의 어드레싱 설계

[표 12]

제5도의 어드레싱 설계

[표 13]

제7도의 어드레싱 설계

[표 14]

제11도의 어드레싱 설계 (모노 펄스)

물질 메르크 카탈로그 번호 917

온도 30℃; Vs=60V, Vd=15V

[표 15]

여기서, 동작범위는 최장 슬롯시간(longest slot time)/최고 슬롯시간(fastest slot time)의 비이고, 휘도(％)는 평행 편광기들 사이에 셀이 없는 경우와 비교된다.

물질 RSRE A206: 온도 30℃, Vs=30V, Vd=10V

[표 16]

물질 RSRE A206 : AS500 : A151 = 1 : 1 + 5% 도핑제)

AS 500

A151

도핑제

2% 키랄

3% 라세미산

여기서 *는 키랄성을 나타내고, *이 없으면 라세미산 물질이다.

강유전체 액정 장치에 있어서, 행 전극과 열 전극 양자에 추가 파형을 인가하여 행, 열 전압의 피이크를 감소시키는 것은 알려져 있다. 실례로서 제23-24도는 제11도의 종래 모노펄스 구동 시스템의 피이크 전압을 감소시키기 위한 두가지 상이한 설계들을 도시한다.

제23도에서, 스트로브(행) 파형은 번갈아 제1필드에서 1ts동안 정 펄스 Vs, 제2필드에서 1ts동안 부펄스 -Vs가 된다. 부가적인 파형은 제1필드동안 정 Vs/2, 제2필드동안 -Vs/2로 되어 있다. 데이터(열) 파형은 각기 1ts 동안 Vd와 -Vd가 번갈아 나타난다. 각 열에 인가되는 추가 파형은 제1필드 시간에서 Vs/2, 제2필드 시간에서 Vs/2로 나타난다. 최종 데이터 파형은 Vd+Vs/2와 -(Vd+Vs/2) 사이에서 변하도록 도시된다. 추가 파형은 예컨대 50 볼트의 피이크 전압을 35볼트로 감소시키는 효과를 준다.

제23도의 선택적 대안이 제24도에 도시되어 있다. 전과 같이 정상적 스트로브 펄스는 제1필드 시간에서 1ts동안 0이고 다시 1ts 동안 +Vs이고 이어서 제2필드 시간에서 1ts동안 0이고 다시 1ts동안 -Vs가 된다. 추가 파형은 제1필드 시간에서 2ts 주기의 구형파가 인가된 다음 제2필드 시간에서 그 역파형이 인가되며, 따라서 각 구형파는 Vs/2 와 -Vs/2 사이에서 변한다. 최종 스트로브(행) 파형은 도시된 바와 같다. 마찬가지로, 데이터(행) 파형은 +Vd와 -Vd 사이에서 변하는 구형파이다. 추가 파형은 행 전극에 인가된 추가 파형과 동일하다. 최종 데이터(열) 파형은 도시된 바와 같이 Vs/2+Vd와 -(Vs/2+Vd) 사이에서 가변한다. 이로써 디스플레이 구동기에 필요한 피이크 전압이 가령 50 볼트에서 35 볼트로 감소된다.

제23, 24도의 동일한 원리들이 상기 제4-8도의 어드레싱 설계에 응용될 수 있다. 제25도에 제5도의 변형이 도시되어 있다. 제1필드 시간에서 스트로브 펄스는 1ts동안 0이고, 3ts 동안 +Vs이다. 제2필드 시간에서 스트로브 펄스는 1ts동안 0 이고 3ts동안 -Vs이다. 상기 스트로브 파형은 4행 표시 장치의 행 1, 2, 3 및 4에 대해 도시되어 있다. 후술하는 이유에서 행 4에 대해 상이한 두 개의 스트로브 펄스가 인가된다. 행 및 열 전극에 인가되는 추가 파형은 제1필드 시간에서 Vs/2이고, 제2필드 시간에서 -Vs/2이다. 행 1에 대한 최종 행 파형은 제1 및 제2필드 시간에 대해 1ts동안 -Vs/2, 3ts 동안 Vs/2, 4ts 동안 -Vs/2, 1ts 동안 Vs/2, 3ts 동안 -Vs/2, 4ts 동안 Vs/2로 나타난다. 행 4a로 표시된 행의 최종 스트로브 및 추가 파형은 + 및 -3Vs/2의 큰 피이크 값을 갖도록 나타난다. 그 이유는 인접 필드안에 중첩하는 스트로브 펄스의 길이가 늘어나기 때문이다. 이를 극복하기 위해, 행 4가 시야에서 감춰지도록 하거나, 행 4b에 표시된 대로 스트로브 전압 0로 어드레스되거나 하면 된다. 가령 128행 표시 장치와 같은 더 실용적인 예에서는, 발생된 파형은 128행 표시 장치에 대해 프로그램되지만 127행만이 제25도의 설계에 사용될 것이다. 가령 제6도에서와 같이 훨씬 더 긴 스트로브 펄스가 사용되면, 훨씬 더 많은 라인들이 비사용 상태로 남겨질 것이다. 열 전극에 인가된 파형이 제26도에 도시되어 있다. 데이터 1과 그 역 데이터 2가 제5도에 도시되어 있다. 부가 파형은 제1필드 시간에서 Vs/2이고 제2필드 시간에서 -Vs/2이다. 최종 열 파형은 ±(Vd+Vs/2)사이에서 변하도록 도시된다. 따라서 Vs=50 볼트 및 Vd=10 볼트인 제5도의 설계에 비해서 제25, 26도의 설계는 피이크 전압을 35볼트까지 감소시킨다.

Claims (11)

1. 셀 벽들(2,3)사이에 포함된 키랄 경사 스메틱(chiral tilted smectic) 재료로 된 한 층(7)에 의해 형성된 강유전성 액정 디스플레이 다중 어드레스(multiplex addressing) 방법으로서, 상기 스메틱 재료는 전압과 시간의 곱 및 그 곱의 형태에 따른 절환 특성을 갖고, 상기 셀 벽들(2,3)은, 어드레스 가능한 소자들의(x,y) 매트릭스를 제공하도록 배열된 한 벽(2)상의 제1세트의 전극(5) 및 다른 벽(3)상의 제2세트의 전극(6)을 가지는, 강유전성 액정 디스플레이 다중어드레스 방법에 있어서, 반대 극성의 두 스트로브 파형을 인가하거나, 순 제로 직류값(net zero de value)을 유지하도록 주기적으로 극성이 반전되는 스트로브 파형 앞에 소거 파형을 인가함으로써 상기 제1세트의 전극들(5) 각각을 개별적으로 어드레스하는 단계와, 상기 스트로브 파형과 동기하여 상기 제2세트의 전극(6)들내의 각 전극에 두 데이터 파형(D1,D2)중 하나를 인가하는 단계로서, 상기 두 데이터 파형(D1,D2)은 한 데이터 파형이 다른 데이터 파형의 역이 되도록 정값과 부값이 교번되고, 상기 데이터 파형의 주기 2ts는 상기 스트로브 파형내의 단일 스트로브 파형 주기 ts의 두배가 되는, 상기 두 데이터 파형(D1,D2)중 하나를 인가하는 단계와, 상기 한 스트로브 파형 및 한 데이터 파형의 합성은 액정 재료의 절환을 일으켜서 상기 데이터 파형 주기와 동일한 주기동안 선택된 전극 교차점(selected electrode intersections)을 어드레스하지만, 비선택 전극 교차점에 대한 상기 한 스트로브 파형 및 다른 한 데이터 파형의 합성은 상기 데이터 파형 주기와 동일한 주기동안 액정 재료의 절환을 일으키지 않는 단계와, 연속하는 전극들(successive electrodes)(5)로의 스트로브 파형들 인가사이에는 동일한 시간 주기 2ts를 유지하면서, 상기 스트로브 파형의 종점을 상기 제1세트의 전극내의 다음 전극(next electrode)(5)의 선택적인 어드레스 주기(2ts)까지 시간적으로 연장함으로써, 각 전극 교차점은 2ts 보다 더 큰 시간동안 선택적으로 어드레스되는 단계와, 각 전극 교차점은 적절한 부호(sign)와 크기(magnitude)와 시간(time)의 합성 파형으로 어드레스되어 그 교차점(x,y)을 전체적으로 순 제로 직류값(overall net zero dc value)을 갖는 원하는 표시 상태로 전환시키는 단계를 포함하는, 강유전성 액정 디스플레이 다중 어드레스 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 스트로브 파형은 첫 번째 ts 시간 기간동안 0 전압이고, ts 보다 더 큰 기간동안 0이 아닌 전압이며, 이어서 한 프레임 기간을 나타내는 수개의 ts 기간동안 0 전압이고, 이어서 반대 극성의 유사한 파형이 뒤따르는, 강유전성 액정 디스플레이 다중 어드레스 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 스트로브 파형은 첫 번째 시간 기간 ts 동안 0이 아닌 전압이며, 그러한 전압은 후속하는 전압보다 더 작고 온도 변화에 대한 재료 절환 특성을 보상하도록 진폭이 가변적인, 강유전성 액정 디스플레이 다중 어드레스 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 두 세트의 전극(5,6)들에 추가 파형(additional waveform)이 인가되어 상기 전극(5,6)들에 인가된 피크 전압을 감소시키는 강유전성 액정 디스플레이 다중 어드레스 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 소거 펄스는 반대 극성을 지닌 두 섹션(sections)을 포함하여, 그 전압시간 곱(Vt)이 상기 스트로브 펄스의 전압 시간 곱과 결합하여 순 제로 직류 값을 제공하는 강유전성 액정 디스플레이 다중 어드레스 방법.
6. 다중 어드레스되는 액정 디스플레이에 있어서, 두 셀벽(2,3)들 사이에 포함된 액정 물질로 된 층(7)에 의해 형성된 액정 셀(1)로서, 상기 액정 물질(7)은 절환 특성이 전압과 시간의 곱 및 그 곱의 형태에 의존하는 부 유전 이방성(negative dielectric anisortropy)을 지닌 경사 키랄 스메틱 물질(tilted chiral smectic material)이고, 상기 셀벽(2,3)들은 한 벽(2)상에 제1세트의 전극(5)들로 형성되고 다른 벽(3)상에는 제2세트의 전극 (6)들로 형성된 전극들을 가지며, 상기 전극(5,6)들은 어드레스 가능한 (x,y) 교차점들로 된 매트릭스를 공동으로 형성하도록 배열되고, 상기 셀 벽들(2,3)중 적어도 하나의 셀벽은 단일 방향으로 액정 분자에 표면 정렬을 제공하도록 표면 처리되는, 상기 액정 셀(1)과, 상기 제1세트의 전극(5)들 각각에 순차로 스트로브 파형을 인가하는 구동회로(10)와, 상기 제2세트의 전극(6)들 각각에 데이터 파형(D1,D2)을 인가하는 구동회로(11)와, 상기 구동 회로(10,11)들에 인가하기 위한 두 개의 데이터 파형(D1,D2)과 스트로브 파형을 발생하는 파형 발생기들(12,13)과, 원하는 디스플레이 패턴을 얻도록, 상기 제1세트의 전극(5)중의 각 전극(5)에 상기 스트로브 파형이 순차적으로 인가됨에 따라 제2세트의 전극(6)에 인가되는 데이터 파형들의 순서를 제어하는 수단(14)으로서, 상기 스트로브 파형의 각 전극(5)으로의 순차적 인가사이의 시간 간격은 상기 데이터 파형 주기와 동일한, 상기 데이터 파형들의 순서를 제어하는 수단(14)과, 진폭과 주파수는 같으나 부호가 반대인 두 세트의 파형들을 발생하는 데이터 파형 발생기(13)로서, 각 데이터 파형은 2ts 주기로 교번하는 부호(alternate sign)의 직류 펄스들을 포함하는, 상기 데이터 파형 발생기(13)와, 서로 다른 진폭인 펄스들의 제1쌍과 상기 제1쌍 펄스들에 극성이 반대이고 서로 다른 진폭인 펄스들의 제2쌍으로 된 스트로브 파형을 발생시키거나, 순 제로 직류값을 유지하기 위해, 소거 펄스와 이에 후속하여 주기적으로 극성이 역전되는 서로 다른 진폭의 펄스들의 쌍으로 된 스트로브 파형을 발생시키는 스트로브 파형 발생기(12)로써, 상기 스트로브 파형 펄스쌍들내의 최종 펄스의 종점이 데이터 파형 주기 2ts의 절반보다 더 큰 시간 지속기간(＞ts)을 가지며, 그 다음 전극(5)의 어드레스 주기 2ts까지 연장되는, 상기 스트로브 파형 발생기(12)를 포함하며, 각각의 교차점이 완전한 디스플레이 어드레스 주기당 한 번씩 교차점을 원하는 디스플레이 상태로 전환하도록 적절한 부호 및 크기이고 전체적으로 순 제로 직류값인 펄스로 어드레스되도록 배열되는, 다중 어드레스되는 액정 디스플레이.
7. 제6항에 있어서, 상기 스트로브 파형 발생기(12)는 첫 번째 시간 기간 ts 동안 0 전압을 발생하고, 이후 ts 보다 큰 기간동안 0이 아닌 전압을 발생하고 후속하여 한 프레임 기간을 나타내는 수개의 ts 기간동안 0 전압을 발생하고, 이어서 극성이 역전된 유사한 파형을 발생하도록 배열되는, 액정 디스플레이.
8. 제6항에 있어서, 추가 파형을 발생하여 상기 두 세트의 전극(5,6)에 상기 추가 파형을 인가하는 수단(12,13)을 더 포함하는, 액정 디스플레이.
9. 제6항에 있어서, 표시온도를 검출하는 온도 센서(15)와, 어드레스 전압을 변화시키는 수단을 더 포함하는 액정 디스플레이.
10. 제9항에 있어서, 상기 스트로브 파형 발생기(12)는 첫 번째 시간 기간동안 0이 아닌 전압을 발생하도록 배열되며, 상기 전압은 인접하는 후속 전압보다 작고 진폭 및 부호가 가변적이어서 온도 변화에 대한 물질 절환 특성을 보상하는, 액정 디스플레이.
11. 제6항에 있어서, 상기 스트로브 발생기(12)는 전압 시간곱(Vt)이 상기 스트로브 펄스의 전압 시간 곱과 결합하여 순 제로 직류값 파형을 제공하는 반대 극성의 두 섹션(sections)을 구비한 소거 펄스를 발생하도록 배열되는, 액정 디스플레이.