KR100244905B1 - 고속스위칭을 유지하면서 높은 콘트라스트와높은 휘도값을 성취하기 위하여 어드레싱 구조로 된 액정디스플레이장치 - Google Patents

Abstract

매트릭스구조를 가진 액정디스플레이에 있어서, 다수의 라인이 라인전극의 주기적인 스캐닝을 하는 동안 동시에 선택되며, 총 선택시간은 프레임시간에 걸쳐 분포를 일으키는 다수의 시간간격으로 분할 된다. 필요한 선택전압은 표준 Alk & Pleshko 다중어드레싱구조에 따른 전압보다 상당히 적어지도록 선택될 수 있으며 선택하는 동안 디스플레이소자에 걸쳐 매우 적은 전압을 가져온다. 이러한 적어진 전압은 프레임시간에 걸쳐 분포된 다수의 시간간격으로 프레임시간당 총 선택주기를 분할하는 것과 조합하여 이른바 "프레임응답"의 감소를 가져오며 따라서, Alk & Pleshko 어드레싱과 비교하여 신속히 스위칭하는 액정효과로서 콘트라스트 및 휘도를 개선하는 결과를 가져온다.

Description

고속 스위칭을 유지하면서 높은 콘트라스트와 높은 휘도값을 성취하기 위하여 어드레싱구조로 된 액정디스플레이장치

제1도는 매트릭스형 디스플레이장치의 일부를 나타내는 다이아그램.

제2도는 디스플레이장치의 픽셀(picture cell)의 전송전압특성을 도시한 도면.

제3도는 한 프레임시간동안의 디스플레이장치의 전송작용을 도시한 도면.

제4a도 및 제4b도는 본 발명의 일실시예를 도시한 도면.

제5a도 내지 제5b도는 프레임시각의 반이 지나간 다음에 후속하는 시간 지점에서 선택된 제 2 선택시간타임스팬(timespan) (ta/2) 경우에 파형을 나타내는 선도.

제6a도 및 제6b도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면.

제7도는 선택시간(tb)동안 제6a와 제6b도에 도시된 픽셀(11-22)의 라인선택신호와 데이터신호의 결과적인 전압을 도시한 도면.

제8a도 및 제8b도는 프레임시간 동안의 선택시간폭(tb/4)과 관련된 전압 사이의 관계를 도시한 도면.

제9도는 전체선택주기(tc)보다 작은 선택주기를 한정하는데 사용하는 라인 선택신호를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22 : 픽셀

i,j,k : 열 4 3^a,a^b,3^c: 데이터라인

4^aa,4^bb,4^cc: 픽셀 2^a,2^b,2^c: 라인전극

본 발명은 그들 표면이 서로 마주하면서 소정공간 유지된 두 개의 지지판 사이에 액정재료를 구비하는 디스플레이장치에 관한 것으로, N 라인전극의 패턴은 상기 두 개의 지지판의 일 표면위에 배열되어 있고, 열(column)전극의 페턴은 타 표면에 배열되어 있으며, 라인전극이 열전극을 교차함으로써 그 교차점이 디스플레이 픽셀 매트릭스를 형성한다. 본 장치는 열전극에 데이터신호를 공급하는 제어회로를 구비하고 또한 라인전극을 주기적으로 주사하여 적절한 라인선택전압신호를 공급하는 라인주사회로로 이루어진다.

그러한 디스플레이장치는 일반적으로 이른바 RMS모드에 따른 다중어드레싱 방식으로 동작되는 것으로 알려져있다.

(액정물질의 이른바 RMS동작을 근거로 하는)어드레싱방법은 그 중에서도 특히 앨트(ALT)와 프레시코(PLESHKO)에 의해 1974년 I.E.E.E. Trans. El Dev. DE 21 의 146-155쪽에, 네링(NEHRING)과 크메쯔(KMETZ)에 의해 1979년 I.E.E.E. Trans. El. Dev. DE 26의 795-802쪽에, 그리고, 카와카미(KAWAKAMI)등에 의해 1976년 격년 el스플레이동맹의 SID-IEEE기록의 50-52쪽에 공지되어있다. 이러한 어드레싱방법은 상기 공지한 바와같이 픽셀 매트릭스로 구실된 액정디스플레이장치를 어드레싱하기 위한 가장 보편적인 것으로 간주되며, 그 사용에 있어 픽셀당 하나의 (예컨대, 박막트랜지스터와 같은) 능동 전자 스위치로 만들어지지는 않는다.

이러한 어드레싱방법을 사용함으로써, 크기가 V_s인 라인선택펄스를 사용하여 라인전극을 주기적으로 주사하는 라인주사회로와 열전극에 데이터신호를 공급하는 제어회로의 도움으로 상기 픽셀들이 제 1 상태에서 광학적으로 다른 제 2 상태로 스위치된다. 제어회로는 디스플레이픽셀에서 이루어지는 광학상태가 해당 소자에 대해 이른바 제곱평균(Root Mean Square : RMS) 전압값으로 결정되는 방식으로 한 라인전극이 주사되는 시간에 걸쳐 열전극에 크기가 ±V_d인 데이터전압을 인가한다.

디스플레이픽 셀에 대한 RMS 전압값(V₂)은 선택되지 않는다. 즉 온(ON)상태에서의 디스플레이픽셀의 전압값은 다음과 같이 주어진다.

디스플레이픽 셀에 대한 RMS 전압값(V₁)은 선택되지 않는다. 즉, 오프(OFF)상태에서의 디스플레이픽셀의 전압값은 다음과 같이 주어진다.

제2도는 디스플레이방치에 속하는 픽셀의 전송전압특성을 도식적인 형태로 도시한 것이다.

앨트와 프레시코는 비율(S = V₂/V₁)(때때로, 전송전압특성곡선에서 문턱기울기라 칭함)의 경우, 소정의 코트라스트값을 유지하면서 그리고 이를위해 라인선택 퍽스의 전압 V_s및 데이터전압 ±V_d가 선정되어야만 하는 방식으로 상기 방법에 의해 취해질 수 있는 최대 라인수 N_max를 나타내는 관계식을 유도하였다.

이 관계식은 다음과 같다.

여기서,이다.

식(2) 및 식(3)에 따라 선택된 라인선택전압(V_s)과 데이터전압(V_d)에 있어서, N_MAX라인을 사용하는 경우 선택된 픽셀에 걸친 결과적인 RAS 전압은 V₂와 동일 할 것이며, 선택되지 않은 픽셀을 지나가는 결과적인 RMS 전압은 V₁과 동일한 것이다.

더욱더 커진 다중화율, 다시 말해서 더욱더 높아진 N_MAX에 대한 값은 전송전압특성곡선의 가파른 기울기 즉, 1.0에 근접한 량(quantity) S = V₂/ V₁에 대한 값을 필요로한다.

통상적으로 알려진(그리고 이미 사용되고 있는) 이른바"수퍼-트위스트(SUPER- TWISTED)" 액정효과에 의하여 매우 높은 N_MAX값을 성취하는 것이 가능하다. 이는 이러한 효과의 전송전압특성곡선의을 가지기 때문이다. 제1도는 N_MAX선택라인(라인전극)(2)을 가진 매트릭스방식 디스플레이장치(1)의 일부를 도식적인 형태로 도시한 것으로 서두에 언급한 RMS 다중 어드레싱 방식을 나타내고 있다.

디스플레이 될 정보는 데이터라인(열전극)(3)에 공급된다. 선택라인(2)과 데이터라인(3)의 교차점 위치에 디스플레이픽셀(4)이 있다. 데이터라인(3)에 공급되는 정보에 따라서, 디스플레이픽셀(4)은 온상태 혹은 오프상태가 된다.

라인선택 전압(V_s) (식 (4),(5)를 따라 선택된)에 의해 라인 혹은 행(row)전극의 선택과 동시에, 영상(image)정보 (데이터전압 : ±V_d)는 열전극을 통해 공급된다. 따라서, 시간(t₁)으로부터 주기(t₁)(때때로 라인시간이라 칭함)에 걸쳐서, 데이터라인(3^a,3^b,3^c)에 나타난 정보와 함께 픽셀(4^aa,4^bb,4^cc)의 광학상태를 결정한다.

라인(2^a)이 선택되는 상기 주기(t₁)동안에 라인전극(2^b,2^c)등과 일치하는 모든 다른 픽셀은 전압(±V_d)에 놓인다.

시간(t₂)으로 부터(여기서, t₂-t₁=t₁), 라인(2^b)은 주기(t₁)에서 선택된다. 그 다음에 데이터라인(3)(즉, ±V_d)에 나타난 정보는 픽셀(4^ba,4^bb,4^bc)의 상태를 결정한다.

상기 라인시간(t₁)후에, 다음 라인이 선택된다. 따라서, 전체 화상은 한 라인씩 기록된다. 매트릭스의 마지막라인이 선택된 후, 전체 사이클은 반복된다(이른 바 "반복 주사된다). 단일 기입사이클의 구간은 프레임시간(t_f:t_f= N * t₁)으로 불리어지며, 여기서 N은 연속적으로 주사되는 라인의 수를 나타낸다.

이러한 RMS 어드레싱방법의 중요한 점은 광학효과의 상승시간 및 하강시간(즉, 각각 '온' 혹은 '오프'로의 천이를 위한 스위칭시간)이 프레임시간보다 더욱 크다는 것이다.

이러한 상황하에서, 디스플레이픽셀은 다수의 어드레싱펄스(혹은 선택펄스)의 누적효과에 반응한다. 이러한 조건하에서, 특히, 액정디스플레이픽셀은 마치 식(1)과 (2)에서 주어진 '온'과 '오프'전압(V₂) 및 (V₁)와 같은 RMS 전압값을 갖는 사인파신호 혹은 계단파신호 그와같은 신호에 의해 어드레스되는 것과 같은 방식으로 반응한다.

이미 논의한 바와같이, 선택라인(N_MAX)의 최대수는 비율(V₂/V₁)(문턱 기울기)의 값에 관계한다.

다중화율이 증가함에 따라, 상기 언급한 RMS 다중어드레싱방법을 사용하는 경우에 더욱 큰 전압이 필요하다.

특히, 라인선택전압(V_a)은 커지게 될 것이다(이러한 어드레싱방식에서의 데이터 혹은 열전압(V_d)은 항상 광학효과의 문턱전압보다 작도록 선택되어야한다.)

이와같은 높은 선택전압에 의해 액정효과가 더 이상 RMS 전압값(프레임시간 이상의 RMS전압값)에 반응하지 않지만, 픽셀이 광학응답을 나타내게 되며, 이 광학응답은 라인선택시간동안 해당소자에 의해 감지되는 '순간'전압값에 의해 결정된다. 제3도는 '온'상태에서의 그러한 디스플레이픽셀의 한 프레임시간에 걸친 전송동작을 도식적인 형태로 보인 것이다.

'온'상태가 라인시간(t₁)동안이 이미 도달되며, 이 시간동안에 해당소자가 전압의 크기(V_s+ V_d)의 전압을 감지하게 되는데, 이는 충분하게 큰 전압에서의 '온' 스위칭시간이 상기 라인시간보다 작거나 혹은 상기 라인시간과 동일하게 될 것이기 때문이다. 선택후, 즉 라인시간(t₁) 이후에, 해당픽셀은 문턱전압보다 작은 전압(±V_d)을 감지한다. 이는 나머지 프레임시간동안 해당픽셀이 '오프'상태로 되돌아 가는 것을 의미한다. 제3도에서는 간결성을 위해 상기 하강시간(즉, '오프' 스위칭시간)을 프레임시간과 같은 동일한 크기로 결정하였다.

이와같은 특징, 이른바 "비-RMS(non-RMS) 전송동작은 수퍼 트위스트 액정구조를 가진 액정디스플레이장치 및 특히, 극히 박막인 액정층의 두께를 갖는 디스플레이장치에서 나타난다. 액정효과의 스위칭시간은 상기 층두께에 크게 좌우되는 것으로 알려져 있다. 층두께가 작아짐에 따라, 스위칭시간은 감소될 것이다. 오카다등에 의해 1991년 발행된 SID 기술논문 다이제스트 XXII의 430-433쪽에 수록된 오카다등의 논문을 참조바란다.

제3도에서의 개략적인 전송동작(종종 "프레임 응답"으로 언급된)은 실제 RMS 방식에서 액정효과와 대비하여 휘도와 콘트라스트의 손실을 가져온다.

본 발명의 목적은 (빠른 스위칭을 수행하는데 중요한) 높은 다중화율 및 얇은 액정두께를 가지며, "프레임 응답(FRAME RESPONS)"동작이 감소되거나 제거됨으로써 빠른 스위칭을 유지함은 물론 콘트라스트와 휘도가 향상되는 디스플레이장치를 제공하는 것이다. 이를 달성하기 위해, 본 발명에 다른 디스플레이장치는 어드레싱 방식을 사용하며, 프레임 시간당 각 라인에 대한 단일의 큰 선택 펄스가 프레임시간동안에 규칙적인 방식으로 분포되는 다수의 작은 펄스들로 대체된다.

본 발명은 라인당 단일의 큰 선택펄스대신에 프레임시간동안 다수의 작은 펄스들의 사용은 프레임시간동안 다수의 라인들을 동시에 선택하므로써 가능해진다는 점에 근거하고 있다.

매트릭스의 주사 동안 다수의 라인들의 동시점인 선택은 선택전압의 전압파형파 데이터파신호의 전압파형이 적절한 방식으로 선택하는 경우 어드레스될 수 있는 최대수의 라인의 감소를 초래하지 않는다. 기울기(V₂/V₁)를 가진 전송전압특성곡선의 경우, N_max는 RMS 동작의 경우에 유도된 식(3)에 따라 다시 결정된다.

프레임시간동안 다수의 라인의 동시점인 선택은 선택신호가 표준 RMS 어드레싱과 비교하여 작은 진폭을 갖게함은 물론 관련 선택주기를 갖는 상기 선택신호가 대응하는 짧은 펄스구간을 갖는 다수의 개별적인 선택펄스들로 분할될 수 있게 한다.

이제, 예리한 다수의 실시예를 참조로하여 본 발명은 더욱 상세히 설명하기로 한다.

예시한 제 1 실시예(제4a도와 제4b도)에 있어서, 프레임을 주사하는 동안 두개 라인의 동시적인 선택이 일어나는 것으로 가정한다.

간략성을 위해, 매트릭스의 라인의 수(N)가 '2'의 배수라고 가정한다.

선택시간은 어드레싱시간(t_a)으로 정의된다. 제4a도는 정보를 기록하는데 사용될 수 있는 라인신호와 데이터신호의 전압파형을 도시한 것으로써 '온' 과 '오프'로 나타냈다. 제4a도에 도시한 바와같이, 어드레싱시간(t_a) 후에 다음의 두 개의 라인이 선택되며, 열 제어회로에 의해 적절한 데이터전압이 열에 인가되어 이에 따라 정보가 기입된다. 본 예에서, 프레임시간(t_f)은 t_f= (N/2) * t_a로 주어진다.

동시에 선택된 두라인의 라인선택전압신호는 서로 직교한다.

제4a도에 있어서, 간략성을 위해 두 개의 인접한 라인이 선택되는 것으로 가정한다. 그러나 이것은 N-라인매트릭스의 어떠한 두 개의 라인도 이러한 어드레싱방법을 사용하여 동시에 선택될 수 있으므로 필요치않다. 명백하게, 각각의 라인은 항상 각 프레임시간의 어드레싱시간(t_a) 동안에만 선택될 것이다.

전술한 표준다중화어드레싱에서와 같이 여기에서도 "반복 주사"가 일어난다.

두라인이 동시에 선택될 수 있는 라인선택전압신호의 진폭은 ±A와 같다. 두 라인이 동시에 선택될 수 있는 전압파형 대신에, 높은 주파수를 가진 전압파형을 선택하는것도 가능하다. 이 경우에, 데이터전압신호가 채택되어야하며, 제4a도에 예시된 것과 상이하게 될 것이다.

제4a도에서, 원하는 정보를 기입하기 위해 어드레싱시간(t_a) 동안에 열에 공급되는 데이터전압의 진폭은 어드레싱시간의 절반동안 ±D와 동일하며, 어드레싱 시간의 나머지 절반 동안에는 0과 동일하다. 데이터전압신호는 디스플레이될 정보(즉, 픽셀 '온' 혹은 '오프')에 의해 결정된다.

제4a도는 네 개의 데이터전압신호들을 나타내는데, 이들에 의해 선택된 라인들에서 발생하는 해당 픽셀들의 가능한 정보내용들이 예시된 라인선택전압파형들을 사용하므로써 나타내질 수 있다. 즉, '오프'/'오프'(열 1), '오프'/'온'(열 2), '온'/'오프'(열 3), '온'/'온'(열 4)이다.

제4a에 예시된 매트릭스의 픽셀(1,2,5,7)은 '오프'상태인 것으로 그리고 픽셀(3,4,6,8)은 '온'상태인 것으로 가정한다.

D.C. 성분을 방지하기 위하여, 예컨대, 각각의 프레임시간이후 라인선택전압과 데이터전압의 극성을 변화시키는 것이 가능하다.(앨트와 프레시코의 논문에서의 표준 다중화어드레싱 방식과 유사).

간략성을 위하여, 제4a도에서는 그러한 극성변화를 도시하지 않았다.

제4b도는 어드레싱시간(t_a)동안 픽셀들(1 내지 8)에 대한 결과적인 전압들을 나타낸 것이다. 결과적인 전압은 전압차(V_line- V_column)로 유도된다.

제4b도는 '오프'상태에 있는 픽셀들(1,2,5,7)의 어드레싱시간(t_a)동안 RMS 전압값들이 서로 동일함을 나타낸다.

마찬가지로, '온'상태에 있는 소자들의 RMS 전압값은 어드레싱시간(t_a)동안 서로 동일하다.

제4a도에 의해, 매트릭스에서의 어떠한 '온'픽셀과 '오프'픽셀이 프레임시간의 나머지동안(즉, t_f- t_a동안) 동일한 RMS 전압값을 가지는 것을 검증하는 것이 가능하다.

이하의 식으로 RMS 전압값(V_on)을 이끌어낼 수 있다.

'오프'소자의 RMS 전압값은 다음식으로 주어진다.

"라그란즈 멀티플라이어(Lagrange Multiplier)"기술에 의해, V_off가 문턱전압(V₁)과 동일한 조건에서 전압(A와 D)의 기능에 따라 V_on의 최대치를 결정하는 것이 가능하다.

따라서, 다음의 식이 구해진다.

여기서,이다.

만일 식(8)과 (9)가 식(6)과 (7)로 치환된다면, 비율(V_on/V_off)에 대해 다음식이 구해진다.

V_off= V₁이고, 기울기의 정의가 S = V₂/V₁)인 경우, 식(10)은 다중화될 라인의 수(본 실시예에서는 N)와 전송전압특성곡선의 기울기사이의 관계를 나타내는 식(3)과 사실상 일치한다.

만일 식(8), (9)을 식(4), (5)과 비교한다면, 두 라인을 동시에 선택하는 경우에서의 데이터신호의 진폭(D)은 (매트릭스의 동일수의 라인 N인 경우) 앨트와 프레시코의 표준 다중화 어드레싱 방식에 따라 요구되는 데이터 전압(V_d)보다 인자 2^1/2만큼 크다.

두 라인을 동시에 선택하는 경우에서의 라인선택전압의 진폭(D)은 (매트릭스의 동일수의 라인 N인 경우) 앨트와 프레시코의 다중화 어드레싱 방식에 따라 요구되는 선택전압(V_s)보다 인자 2^1/2만큼 작다. 이는 두 개의 라인을 동시에 선택하는 상기 어드레싱 방식의 경우에 '온'픽셀의 최대 전압진폭(A + D)이 앨트와 프레시코의 방식에 따른 어드레싱의 경우에 동일 픽셀에 대한 최대 전압진폭(V_s+ V_d) 보다 상당히 작음을 의미한다.

제4a도의 라인선택신호와 데이터신호의 전압파형에 대해 다시 한번 생각해 보기로 한다.

완전한 어드레싱시간(t_a)은 사실 라인선택신호와 데이터신호에 대한 관련 특성전압값을 갖는 두 개의 동일한 타임스팬(t_a/2)으로 구성된다.

(식(8) 및 식(9)에 따라) V_on과 V_off에 대한 원하는 RMS의 값을 얻기 위하여, 관련전압을 갖는 선택타임스팬(t_a/2)이 제4a도의 전압파형에서 가정했던 바와 같이 연속해서 발생되게 할 필요는 없다.

예컨대, 제2선택 타임스팬(t_a)은 프레임시간의 절반 이후 진행되는 시점에서 선택될 수 있다. 이것은 제5a, 5b, 5c도에서 10 라인의 매트릭스로 예시되어 있다. 간략성을 위하여, 한 프레임시간에 걸쳐 매트릭스를 주사하는 동안 단지 10 라인의 라인선택 전압신호만을 도시하였다. 본 도면에서, 두 개의 인접한 라인이 선택되는 것으로 예시하였다. 그러나, 앞에서 이미 나타낸 바와 같이, 이것은 필연적이지 않다. 제5a도는 어드레싱시간(t_a)이 분할되지 않은 사이클을 도시한다. 제5b도에 있어서, 라인선택주기(t_a)는 두 개의 타임스팬(t_a)으로 분할 되며, 총어드레싱시간(t_a)의 나머지 받은 프레임시간폭 따르는 중에 위치한 시간지점으로부터 일어난다. 비교를 위해, 제5c도는 단일라인의 선택으로의 표준 RMS 다중방법에 따른 어드레싱 구조를 도시한다.

제5b도에 도시된 주사구조의 경우 적절한 데이터전압을 열에 인가하기 위하여 데이터신호용 제어회로의 채택이 필요하다는 것이 분명해진다.

제5b도에 따른 주사구조의 원리는 도시된 바와 같은 10-라인 매트릭스에 뿐만 아니라 어떤 수의 라인(N)을 갖는 각각의 매트릭스에 명백하게 적용할 수 있다.

N이 2의 배수가 아닌 경우에, 이와 같은 원리에 따른 매트릭스 어드레싱은 이론바 '더미(dummy)' 혹은 가상의 라인을 도입함으로써 일어난다.

제5b도에 기술된 어드레싱구조에 의해 다음과 같은 방식의 어드레싱이 이루어진다. 즉, 표준 앨트 및 프레시코 다중어드레싱의 단일선택펄스가 더욱 작아진 진폭을 가짐과 아울러 프레임시간에 걸쳐 균일하게 분포되는 시간 지점에서 바람직하게 발생하는 두 개의 선택펄스로 대체된다. 이미 논의된 바와 같이, 이러한 어드레싱방식의 경우, (선택동안)한 픽셀에 대한 전압의 최대진폭은 표준 앨트 및 프레시코 어드레싱의 경우보다 작다.

앨트 및 프레시코 어드레싱에서의 단일선택펄스보다 작은 진폭을 가진 다수의 선택펄스의 발생과 그리고 선택동안 한 픽셀에 대한 최대전압이 앨트 및 프레시코 어드레싱구조에서의 대응전압보다 작은 사실은 모두 "프레임 응답"을 감소하거나 제거하는데 있어 긍정적인 효과를 가진다.

두 개의 라인을 동시에 선택하고 그리고 전체 어드레싱시간(t_a)을 제5b도에서 개략적으로 보인 바와 같이 두 개의 분리선택타임스팬(t_a/2)으로 분할하는 상기 기술한 어드레싱구조가 프레임어드레스를 감소시키거나 제거하기에 충분하지 않은 경우, 두 개 이상의 라인을 예컨대, 4 나 6 혹은 8등으로 동시에 선택하는 어드레싱 구조가 채용될 수 있다. 그러나, 짝수의 라인이 동시에 선택되게 하는 것은 필요하지 않다.

본 발명에 대한 다음의 실시예(제6a도 및 제6b도)에서는 프레임을 주사하는 동안 4개 라인이 동시에 선택되는 경우에 N-라인 매트릭스의 어드레싱이 어떻게 일어날 수 있는지에 대해 설명한다.

간략성을 위해서, 매트릭스의 라인의 수(N)는 4의 배수라고 가정한다. 그러나, 이것은 필연적이지 않다(초기에 언급한 바와 같이, 동시에 선택된 두 개의 라인에서의 어드레싱과 유사함).

이제 선택시간을 어드레싱시간(t_b)으로 정의한다. 제6a도는 이 도면에서 예시된 바와 같이 정보를 기입하는데 사용될 수 있는 라인신호의 전압파형을 도시하였다. 간략성을 위해서, 제6a도는 픽셀 (11 내지 22)의 관련정보 내용을 가진 세 개의 열(i, j, k)만을 나타냈는데, 여기서 상기 픽셀들은 열 (i, j, k)의 교차 점과 그리고 동시에 선택될 예시된 제1그룹의 4개의 라인에 대응하는것으로 표시했다. 요구되는 데이터신호를 예시하기 위하여, column I에 속하는 픽셀(11, 12, 13, 14)은 각각 '오프', '오프', '온' 및 '오프'가 되는 것으로 가정한다. 열(j)에 속하는 픽셀(15, 16, 17, 18)는 각각 '온', '오프', '오프' , 및 '온'이된다. 열(k)에 속하는 픽셀(19, 20, 21, 22)은 각각 '온', '온', '오프', 및 '온'이된다.

어드레싱시간(t_b)후에, 다음 4개의 라인이 선택된다. 이 예에서 프래임시간(t_f)은 t^f= (N/4) * t_b로 주어진다.

동시에 선택될 4개의 라인의 라인선택전압신호는 동시에 선택될 4개의 라인 중 하나의 선택신호가 어드레싱시간(t_b)에 대응하는 1/2주기를 갖는 방식으로 서로 직교한다. 제6a도에 있어서, 이것은 동시에 선택될 라인그룹중 제 1(최상위)라인이다. 그러나, 이러한 특별한 라인이 이와 같은 선택전압파형을 갖도록 하는 것은 필연적이지 않다.

제6a도에 있어서, 간략성을 위하여, 4개의 인접한 라인의 선택이 발생한다고 가정한다. 그러나, 이는 N-매트릭스의 4개의 라인중 어떠한 라인세트도 이 어드레싱방법을 이용하여 동시에 선택될 수 있기 때문에 필연적이지 않다. 분명하게, 각각의 라인은 각 프레임시간에서 어드레싱(t_b)동안에만 항상 선택될 것이다. "반복주사(Repeated scwnning)"가 일어난다.

동시에 선택될 4개의 라인에 대한 라인선택전압신호의 진폭은 ±B 와 동일하다. 예를 들어, D.C. 전압성분을 방지하기 위하여 각 프레임시간후에 라인선택전압과 데이터신호 둘다의 극성부호를 변화시키는 것이 가능하다. 간략성을 위하여, 이러한 극성변화에 대해서는 제6a도에 예시하지 않았다.

동시에 선택될 4개의 라인에 대해, 예시된 전압파형대신에, 더욱 큰 주파수를 가진 전압파형이 양자택일로 선택될 수 있다. 이 경우에, 데이터파형신호는 조정되어야 하며, 제6b도에 도시된 것과 다르게 되어야 할 것이다.

제6b도는 제6a도에 예시된 바와 같이 정보를 기입할 수 있도록 데이터 신호들이 결정될 수 있는 방식을 예시한 것이다.

이 같은 관계에서 먼저 colum I에 속하는 픽셀(11, 12, 13, 14)을 고려해보기로 한다. 픽셀(11)은 '오프'상태이어야 한다. 이렇게 하기 위해서는 선택동안 픽셀(11)에 인가되는 데이터신호가 대응선택라인의 라인선택신호와 일치하는 위상에 있는 데이터전압신호이어야 한다. 이 신호는 제6b도에 열로 도시되어 있으며, 그표제는 Column I 로 표시되어 있다. 이 신호는 진폭(X)(과 그리고 라인선택신호의 진폭)은 '오프' 픽셀들의 RMS 전압값이 소정의 결정된 값을 갖고 그리고 '온' 픽셀들의 RMS 전압값이 되도록이면 커야하는 필요조건에 의해 결정된다. 픽셀(12)은 '오프'상태이어야 하며, 전술한 바와 같은 상황과 유사하게 선택동안 픽셀(12)에 인가될 데이터전압신호가 대응라인의 라인선택신호와 동일위상에 있어야만 한다. 이 신호는 제6b도에서 표제 column I의 열로 도시되어 있다. 이 신호의 진폭은 픽셀(11)에 대한 상기 데이터신호의 진폭과 동일하다.

픽셀(13)은 '온'이어야 한다. 따라서, 데이터신호는 선택 동안 픽셀(13)에 인가되어야 하며, 대응라인의 라인선택신호와 반대위상에 놓인다. 픽셀(13)에 대한 이 데이터신호는 초기에 언급된 픽셀(11,12)의 두 개의 데이터신호와 동일한 진폭을 가지며, 그표제 column I로서 열로 표시했다. 선택동안, 픽셀(14)에 대한 데이터신호는 해당 column I에서 다른 픽셀에 대해 주어진 것과 유사한 이유에 근거하여 진행된다. 합산될 경우, 상기 4개의 데이터신호는 제6b도에 표제 column I로서 열로 도시된 바와같이 데이터신호를 발생한다. 픽셀(11,12,13,14)이 속해있는 4 개의 라인을 선택하는 동안, 이 신호는 column I에 인가된다. 완전히 유사한 방식으로, 픽셀(15,16,17,18)의 필요정보를 발생하기위하여 열 j에 인가되어야하는 데이터신호가 결정될 수 있다. 제6b도는 선택동안 해당 픽셀에 대한 전압파형 및 선택 동안 열 j(표제 column j로서의 열 참조)에 인가되는 전체 전압으로 이러한 모든 양상을 예시한다.

4개의 라인이 동시에 선택된다면, 데이터신호는 구분될 수 있는 5레벨 즉, ±E/2, 0로 인가되어야 한다. 선택동안, 열(1)에 인가된 데이터신호에서의 이들 레벨의 조합은 해당 열(1)에서의 픽셀의 영상내용에 의해 결정된다.

제7도는 제6a도에 도시된 라인선택신호와 제6b도에 도시된 데이터선택 신호(신호 I, 신호 j, 신호 k)를 사용한, 선택시간(t_b)동안 제6a도를 포함한 픽셀(11 내지 22)에 대한 결과전압(V_line- V_column)을 도시한다.

'오프'픽셀(11,12,16,17,21,14)의 선택시간(t_b)동안 RMS 전압값은 서로 동일하다. '온'픽셀(15,19,20,13,18,22)의 선택시간(t_b)동안 RMS 전압값은 서로 동일하다. 선택후와 그리고 프레임시간(t_f)의 나머지 즉, 주기(t_f- t_b)에 걸치는 동안, 어떠한 '오프'픽 셀의 RMS 전압값도 어떠한 '온'픽 셀의 RMS 전압값과 같다.

'온'픽셀의 RMS 전압값(V_on)에 대해 다음식이 유도될 수 있다.

'오프'픽셀의 RMS 전압값(V_off)은 다음 식으로 주어진다.

만약 V_off= V₁인 경우에, V_on은 B와 E의 함수로서 주어진 N에 대해 최대가 될 수 있다.

그 최대값은 다음과 같이 구해진다.

여기서,이다.

그 다음에 비율(V_on/V_off)에 대한 값이 구해진다.

V_off= V_on이고 기울기에 대한 정의가 S = V₂/V₁이면, 식(15)은 다중화될 라인의 수(이 실시예에서는 N)와 전송전압특성곡선의 기울기 사이의 관계를 나타내는 식(3)과 사실상 일치하게 된다.

식(13,14)을 식(4,5)과 비교하면, 4개의 라인을 동시에 선택하는 경우에서의 진폭(E)은 표준 앨트와 프레시코 다중어드싱(매트릭스의 동일 라인의 수(N)의 경우)에서 필요한 데이터전압(V_d)보다 인자 2만큼 크게 된다. 4개의 라인을 동시에 선택하는 경우, 라인선택전압의 진폭(B)은 표준 앨트와 프레시코 다중어드레싱(매트릭스이 동일 라인의 수(N)의 경우)에서 필요한 선택전압(V_a)보다 인자 2만큼 작게 된다.

제6a도의 라인선택신호의 전압파형과 제6b도의 데이터신호의 전압파형을 다시 한번 고려해보기로 한다.

완전한 어드레싱시간(t_b)은 라인선택신호와 데이터신호에 대한 관련 특성전압값을 가진 4개의 동일한 타임스팬(t_b/4)으로 이루어진다. V_on과 V_off에 대한 소정의 RMS 전압값을 발생하기 위하여(식(11) 내지 식(14)에 따라), 관련전압을 갖는 선택 타임스펀(t_b/4)이 제6a도의 전압파형에서 가정했던 바와같이 직접 연속하여 발생 하도록 하는 것은 필연적이지 않다. 선택타임스팬(t_b/4)과 관련전압은 프레임시간에 걸쳐 분포될 수 있다.

이는 제8a도 및 제8b도에 12라인의 매트릭스로 예시되어 있다. 간략성을 위하여, 프레임시간에 걸친 매트릭스를 주사하는 동안 12라인의 라인선택전압신호만을 도시하였다. 예시된 상황은 4개의 인접라인이 동시에 선택되는 상황을 나타낸 것이다. 초기에 언급한 바와같이, 이는 필연적이지 않다. 제8a도는 라인선택주기(t_b)가 분할되지 않는 주사사이클을 나타낸 것이다. 제8b도에 있어서, 라인선택스팬(t_b)은 4개의 타임스팬(t_b/4)으로 나뉘어지며, 프레임시간에 걸쳐 균일하게 분포된다. 다른 분포 예컨대, 각기 t_b/2로 동일한 두 개의 선택타임스팬의 프레임시간에 걸쳐 균일한 분포가 또한 분명하게 가능하다.

제8b도에 도시된 바와같은 주사구조의 경우(뿐만아니라 위에서 언급한 바와같이 프레임시간에 걸쳐 총 라인선택주기(t_b)의 다른 분포의 경우) 적절한 전압을 열에 친가하기 위하여 데이터신호에 대한 제어회로를 채택할 필요가 있다. 제8b도에 다른 주사구조의 원리는 4개의 라인을 동시에 선택하고 프레임시간에 걸쳐 분포된 더 작아진(관련전압을 갖는) 선택타임스팬내에 전체선택주기를 분포시키는 경우에, 도시된 12-라인 매트릭스에서 뿐만아니라 어떠한 라인의 수(N)를 가진 각각의 매트릭스에 적용할 수 있음이 분명하다. 수(N)가 4의 배수가 아닌경우, 이른 바 '더미(dummy)' 또는 가상라인을 도입함으로써 4개 라인의 동시선택을 갖는 매트릭스어드레싱이 발생할 수 있다. 제8b도에 예시된 어드레싱구조로 다음과 같이 어드레싱이 이루어진다. 즉, 표준 앨크 및 프레시코 다중어드레싱의 단일선택펄스는 더욱 작은 진폭을 가짐과 아울러 프레임시간에 걸쳐 균일하게 분포된 시간 지점에서 바람직하게 발생하는 4개의 분리선택펄스로 대체된다. 프레임시간에 걸친 전압의 진폭은 최대이다. 이러한 어드레싱방식에 있어서 픽셀에 걸친 전압의 최대진폭은 표준 앨크 및 프레시코 어드레싱의 경우보다 작다. 4개의 라인을 동시에 선택 하는 경우에 있어서, 이미 논의된 바와같이 이는 예컨대, 프레임시간에 걸쳐 균일 하게 분포되거나 또는 분포되지 않는 동일한 주기(t_b/2)를 가진 두개의 분리 선택타임스팬을 사용하는 것이 또한 가능하다.

4개의 라인에 대한 동시적인 선택을 구비하고 그리고 제8b도에 개략적으로 보인 바와같이 전체 선택주기 t_b를 4개의 분리된 동일한 선택주기스팬으로 분할하는 상기와 같은 어드레싱구조가 "프레임 응답(FRAME RESPONSE)"을 감소시키거나 제거하는데 충분하지 않은 경우, 4개의 라인이상으로 선택되고, 전체 선택주기가 동일 하거나 동일하지 않은 다수의 선택타임스팬으로 다시 분할되고 그리고 2개 또는 4 개 라인이 동시에 선택되는 상기 어드레싱구조에서와 유사한 방식으로 프레임시간에 걸쳐 균일하게 분포되거나 분포되지 않는 다수의 선택타임스팬으로 다시 분할되는 어드레싱구조가 선정될 수 있다. 2 및 4라인에 대한 동시적인 선택의 경우에 정확한 어드레싱구조를 설정하기 위한 다음에 설명된 절차에 대한 상세한 설명에 근거하여, 당업자이면 (2 및 4라인외에) 다른 수의 라인을 동시에 어드레싱하는데 사용될 수 있는 라인선택신호 및 데이터신호를 유도할 수 있을 것이다.

실질적으로 필요하지는 않으나, 이하 기술된 본 발명의 예시적인 예에 있어서, 8라인을 동시에 선택하는 경우에 사용될 수 있는 라인선택전압신호에 대해 제9도에 도시했다. 제9도에서 라인선택신호는 또다시 직교하며, 사용된 전압신호들중 하나의 신호는 어드레싱시간(선택시간)에 일치하는 반주기를 가진다. 상기 라인선택신호와 조합하여 사용되는 데이터신호는 4개의 라인을 동시에 선택하여 매트릭스를 어드레싱하는 경우 대해 기술한 원리에 따라 결정될 수 있다(특히, 제6b도와 관련한 설명 참조).

제9도의 라인선택신호는 선택주기를 이 도면에 도시된 전체 선택주기(t_c) 예를들면, 8개 선택타임스팬의 크기(t_c/8) 보다 작도록 한정하는데 다시 사용될 수 있다. 상기 8개의 선택주기는 예를들면, 제8b도와 제5b도에서의 분포에 대한 설명과 유사하게 프레임시간에 걸쳐 균일하게 분포될 것이다.

명백하게, 라인선택전압의 진폭과 데이터신호의 최대 진폭은 '온'픽셀과 '오프'픽셀의 결과적인 RMS 전압값의 비율(V_on/V_off)이 V_off= V_on일 때 최대가되는 방식으로 선택될 것이다.

n 라인이 동시에 선택될 때, 라인선택신호의 진폭(Y_n)과 데이터신호의 최대진폭(X_n)은 다음과 같이 하여 선택될 것이다.

여기서,이다.

이하의 표는 다수의 N의 값에 대해 예시하는 것으로써, 그 파형이 서두에 기술한 예시적인 실시예에서 나타낸 바와 같이 표시되는 라인선택신호와의 조합으로 바람직한 영상의 내용을 생성하게 될 데이터신호들에서 얼마나 많은 그리고 어떠한 전압레벨들이 발생할 수 있는지를 보여주고 있다

등이다.

Claims (9)

1. 그들 표면이 서로 마주한채 소정공간 유지된 두개의 지지기판 사이에 놓이는 액정물질과, 상기 표면중 일표면에 배열되는 N라인의 전극들의 패턴과, 상기 표면중 타표면에 배열되는 열전극들의 패턴을 구비하고, 상기 라인전극들은 열전극들과 교차하여 디스플레이 픽셀들이 상기 교차 위치들에 형성되며; 데이터신호들을 상기 열전극들에 공급하는 제어회로를 구비하고; 상기 라인전극들을 주기적으로 주사하고 그리고 라인선택전압신호들을 공급하는 라인주사회로를 더 구비하며, 상기 라인전극들에 대한 주기적인 주사의 프레임 시간동안 복수의 라인들 n이 선택시간(t_a)동안에 동시에 선택되고, 상기 선택시간(t_a)동안 인가될 라인선택전압신호들이 동시에 선택되고, 상기 선택시간(t_a)동안 인가될 라인선택전압신호들이 동시에 선택될 라인들 각각에 대해 다르고, 상기 라인선택신호의 진폭이 동시에 선택 될 라인들 각각에 대해 동일하며, 선택된 상기 라인들의 상기 라인선택전압신호들이 동시에 상호직교하는 디스플레이장치에 있어서, n개의 라인그룹에 대한 상기 선택시간(t_a)이 복수의 선택시간간격으로 분할되며, 상기 선택시간 간격은 상기시간간격의 합이 상기 선택시간(t_a)과 동일하고 그리고 N개 라인들의 주사동안 n개이하의 라인들이 동시에 선택되도록 하는 방식으로 상기 프레임시간에 걸쳐 분포되고, 상기 시간간격동안 동시에 선택될 라인들 각각에 인가될 라인선택전압들은 해당 시간간격들에 대응하는 해당 라인들의 상기 원시 라인선택전압신호들의 부분들과 일치하는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이장치.
2. 제 1 항에 있어서, 선택시간동안 홀수의 라인들이 선택되는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 선택시간동안 짝수의 라인들이 동시에 선택되고, 인가될 상기 라인선택전압 신호들중 한 전압신호는 상기 선택시간과 동일한 주기동안 존재하는 단극전압 신호 이며, 나머지 전압신호들은 교대하는 극성의 전압신호인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 교대 극성의 다른 라인선택전압신호들은 가능한한 낮은 주파수를 갖는 액정 디스플레이 표시장치.
5. 제 3 또는 4 항에 있어서, 상기 선택시간은 균일한 타임스팬을 갖는 다수의 시간간격으로 분할되데, 상기 시간간격의 합이 상기 선택시간과 균일해지도록 이루어지고, 상기 시간간격은 상기 프레임시간에 걸쳐 분포되고, N라인 매트릭스의주사동안 n개 이하 라인들이 동시에 선택되며, 상기 시간간격동안 동시에 선택될 라인들 각각에 인가될 라인선택전압들이 해당 라인들의 원시 라인선택전압신호들의 대응부분들과 일치하는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이장치.
6. 제 1, 4, 또는 5항중 어느 한 항에 있어서, 2,4 또는 8라인들이 동시에 선택되는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이장치.
7. 제 1, 2, 5 또는 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 선택주기가 상기 프레임에 걸쳐 균일하게 분포되는 균일한 시간간격으로 분할되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이장치.
8. 제 1 항 내지 7 항중 어느 한 항에 있어서, 동시적인 n개 라인들의 선택의 경우에 상기 라인선택전압들의 진폭 Y_n은 Y_n= N^1/2* X_n/n 으로 주어지고, 여기서 X_n은 상기 데이터신호들에서 발생하는 최대 데이터전압으로서 X_n= N^1/2* V₁* {0.5/(1-N^1/2)}^1/2로 주어지며, 여기서 V₁은 '오프'상태에서 디스플레이 픽셀의 유효 RMS 전압값 또는 문턱전압값과 균등한 것을 특징으로 하는 액정디스플레이장치.
9. 제 1 항 내지 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 매트릭스의 라인 N의 수는 동시에 선택될 라인 n의 수의 배수가 아니며, 가상 또는 '더미' 라인 n_v의 추가적인 수가 N 및 n_v의 합이 n의 배수가 되도록 상기 매트릭스에 부속되고, n라인의 동시적인 선택을 위한 라인선택전압의 진폭 Y_n은 Y_n= N^1/2* X_n/n으로 주어지고, 여기서 X_n은 상기 데이터신호들에서 발생하는 최대 데이터전압으로서 X_n= n^1/2* V₁* {0.5/(1-N^1/2)}^1/2로 주어지며, 여기서 V₁은 '오프'상태에서 디스플레이 픽셀이 유효 RMS 전압값 또는 문턱전압값과 균등한 것을 특징으로 하는 액정디스플레이장치.