KR100300552B1 - 광변조장치 - Google Patents

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해럴드 라인하르트 벅
폴 보네트
마이클 존 타울러
다이아나 신시아 울리크
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마찌다 가쯔히꼬
샤프 가부시키가이샤
스켈톤 에스. 알.
더 세크러터리 오브 스테이트 포 디펜스
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Abstract

본 발명의 광변조 장치는, 복수의 데이터전극, 복수의 스트로브전극, 상기 스트로브 및 데이터전극의 교점에 있는 변조 요소, 및 연속적인 데이터 선택 기간에 데이터신호를 데이터전극에 공급하고 스트로브신호를 스트로브전극에 공급하여 각 데이터선택 기간동안 각 요소들에 공급되는 데이터신호에 의존하여 각 요소의 전송 레벨을 설정하기 위한 어드레싱 수단을 구비한다. 상기 각 요소는 한쌍의 부요소를 포함하고, 상기 어드레싱 수단은 1:3 공간 디더에 의해 상기 한쌍의 부요소를 어드레스하고 동일한 데이터 선택기간내에서 상이한 비트들의 1:1 공간 또는 시간 디더시 각 부요소에 상이한 스트로브 신호를 공급하도록 배치되며, 이에 따라, 각 부요소의 전송 레벨이, 대응하는 공간 또는 시간 디더에 인가되는 스트로브 신호와 조합되어 상기 데이터 선택기간에 상기 부요소에 인가되는 데이터신호에 의해 결정된다.

Description

광변조 장치
본 발명은 광변조 장치에 관한 것으로, 특히 강유전성 액정표시장치 및 광학 셔터 장치에 관한 것이다.
본 명세서에 사용되는 용어 "광변조 장치"는 회절 공간 변조기 등의 광투과 변조기, 및 통상의 액정표시장치 등의 광방사 변조기를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
강유전성 액정표시장치(FLDC)는 메모리 효과 특성, 고속응답시간 및 광시야각 특성을 갖기 때문에 고품위 텔레비젼(HDTV)용의, 대형 대용량 디스플레이 패널에 적절한 장치로서, 이와 같은 응용에 매력적인 장치로 간주되고 있다.
HDTV 표시장치는 통상적으로 1,000개의 주사선을 필요로 하며, 모든 주사선은 짧은 프레임 시간내에 순차적으로 주사되어 프레임 반복율이 초당 70프레임 정도로 되도록 한다. FLDC는 통상적인 네마틱 액정표시장치보다 훨씬 고속의 응답시간을 갖고 있지만, 강유전성 액정(FLC)는 1,000개의 라인이 1프레임기간내에 주사될 정도로 항상 빠른 것은 아니고, FLC는 이에 부가하여 예컨대, 블랙 상태와 화이트 상태에 대응하는 2개의 안정한 상태를 통상적으로 나타내며, 이는 여러 방법으로 생성될 수 있다. 예컨대, 소위 시간 디더(temporal dither:TD) 기술에 있어서, 디스플레이 데이터는 노멀 어드레싱 프레임 시간내의 2 이상의 연속적 서브프레임 동안 화소에 인가되어 화소의 상태가 각 서브프레임내에서 별도로 제어되도록 하며, 그 결과 전체 프레임에 걸친 시간적 평균이 블랙과 화이트 상태사이의 그레이 레벨을 나타낼수 있다. 그러나, 이와 같은 기술에 의해 요구되는 증대된 스위칭 주파수로 인해, 서브프레임 및 이에 따라 얻어지는 그레이 레벨의 수가 사용 전원 및/또는 FLC의 스위칭 속도에 의해 제한된다.
상기 TD 대신 또는 이에 부가하여 사용될 수 있는, 소위 공간 디더(spatial dither:SD) 기술에 있어서, 화소는 2 이상의 독립적으로 스위칭가능한 부화소로 분할되며, 이들은 상이한 크기를 갖는다. 이 부화소들은 블랙 상태 또는 화이트 상태로 각각 제공되어 이들 부화소의 상태의 공간적 평균이 블랙과 화이트 상태사이의 그레이 레벨을 나타낼수 있다. 공지된 바와 같이, 이와 같은 표시의 화소들은 데이터 또는 컬럼 전극에 인가되는 데이터 신호 및 스트로브 또는 로우 전극에 인가되는 스트로브 신호에 의해 공통으로 어드레스되고, 상기 로우 전극은 컬럼 전극과 교차하여 전극들의 교점에 각 화소를 한정하며, 각 화소의 상태는 데이터 및 스트로브 신호 결과에 의해 결정된다. 또한, 컬러 표시의 경우, 각 화소는 3개의 컬러 부화소로 분할되며, 이 부화소들은 일반적으로 각 컬럼 전극을 별도의 컬러 데이터가 인가되는 3개의 부전극으로 분할함으로써 어드레스된다.
SD 또는 컬러에 제공될 수 있는 부화소의 수는 허용가능한 상호접속 밀도 및 조합된 드라이버 회로의 가격은 물론 FLC 스위칭 속도의 제한에 의해 구속된다. 컬러 표시의 경우, 상호접속 밀도 및 드라이버 회로에 의한 구속은 컬럼 전극보다는 로우 전극에 대해 훨씬 덜한데, 그 이유는 컬럼 전극이 컬러 부화소를 어드레스하기 위해 재분할될 필요가 있기 때문이다.
일본 특허공보 189622/1991호는 각 로우 또는 스트로브 전극이 복수의 부전극으로 분할되는 구성을 개시하고 있으며, 상기 부전극들은 상이한 값의 저항에 의해 스트로브 드라이버 회로에 접속되며, 이 때, 특정한 스트로브 전극에 대해, 저저항을 통해 접속된 부전극이 고저항을 통해 접속된 부전극과 동일한 스트로브 전압에 의해 동시에 스캐닝되고, 이들 저항의 차로 인해, 상이한 전압강하 및/또는 위상 지연이 인가되어 2개의 부전극의 유효 스트로브 전압이 서로 다르게 된다. 이 기술은, 예컨대 SD 구성에 있어서, 스트로브 전극이 부전극들로 분할되는 구동회로의 수를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 이와 같은 저항은 전극을 따라 전파되는 스트로브 신호에 대한 위상 지연을 증가시키며, 이에 따라, 전극의 원격단에서 화소의 스위칭을 확실히 하기 위해 어드레스 라인 어드레스 시간이 증대하게 된다.
또한, 이와 같은 구성은 부전극의 완전한 독립적 제어가 불가능하다. 예컨대, 이와 같은 구성이 SD기술에 의해 그레이 레벨의 제어를 위해 상이한 크기의 2개의 부화소의 상태를 제어하기 위해 사용되는 경우, 상기 두 부화소의 상태의 4개의 가능한 조합중 3개만 얻을 수 있다. 블랙-블랙, 블랙-화이트 및 화이트-화이트의 조합만 얻을수 있으며, 화이트-블랙의 조합은 얻을수 없다. 부화소들이 상이한 크기를 갖는 경우, 이는 가능한 그레이 레벨중 하나가 얻어지지 않는 것을 의미한다.
일본 특허공보 50278/1996호는 복수의 전극을 동시에 어드레스하기 위한 구동 방식을 기술하고 있다. 그러나, 이 구동 방식은 상이한 진폭의 데이터 전압을 요하며, 이는 화소에 있어서 상이한 FLC 메모리각으로 된다. 또한, 이와 같은 구성에 있어서 동시에 스캐닝되는 전극들의 제어를 완전히 독립적으로 달성할 수 없다.
일본 특허공보 27719/1993 및 27720/1993은 각 스트로브 전극이 동시에 스캐닝되는 2개의 부전극으로 분할되는 기술을 개시하며, 상기 부전극중 하나가 제1블랭킹 블랙이고 다른 부전극이 제1블랭킹 화이트로서, 원하는 그레이 스케일을 얻기위해 각 부화소의 상태를 선택하기 위해 데이터가 인가되는 동안 상기 2개의 부전극이 역극성의 펄스로 주사된다. 어떤 국부적 온도 변화는 상기 2개의 부전극의 역효과를 수반하여 그레이 레벨의 온도 의존성을 제거하도록 한다. 이와 같은 기술은 절반의 아날로그 그레이 레벨이 거의 오류없이 얻어지도록 한다.
본 발명의 목적은 다수의 그레이 레벨을 생성할 수 있는, FLCD와 같은 광변조 장치용 어드레스 구조를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 복수의 데이터전극, 복수의 스트로브전극, 상기 스트로브 및 데이터전극의 교점에 있는 변조 요소, 및 연속적인 데이터 선택 기간에 데이터신호를 데이터전극에 공급하고 스트로브신호를 스트로브전극에 공급하여 각 데이터선택 기간동안 각 요소들에 공급되는 데이터신호에 의존하여 각 요소의 전송 레벨을 설정하기 위한 어드레싱 수단을 구비하며, 상기 각 요소는 한쌍의 부요소를 포함하고, 상기 어드레싱 수단은 1:3 공간 디더에 의해 상기 한쌍의 부요소를 어드레스하고 동일한 데이터 선택기간내에서 상이한 비트들의 1:1 공간 또는 시간 디더시 각 부요소에 상이한 스트로브 신호를 공급하도록 배치되며, 이에 따라, 각 부요소의 전송 레벨이, 대응하는 공간 또는 시간 디더에 인가되는 스트로브 신호와 조합되어 상기 데이터 선택기간시 상기 부요소에 인가되는 데이터신호에 의해 결정된다.
이와 같은 구성은, 물질 속도 및 파워의 제한으로 인한 상호접속 밀도의 구속 및 TD의 구속으로 인해 종래 조합된 디더 기술에 의해 적절한 수의 디지탈 그레이 레벨의 달성이 어려웠던 표시장치에 특히 적용가능하다.
상기 요소들이 FLCD의 화소이고 각 요소는, 2개의 로우 부전극에 의해 스트로브 신호가 공급되고 또한 2개의 컬럼 부전극에 의해 데이터 신호가 공급되는 4개의 부화소로 분할되며, 상기 공간 디더 및 듀얼 스캐닝의 조합은, 상기 로우 부전극에 동시에 역극성의 스트로브신호를 인가하여, 인접한 로우 부전극에 위치되고 또한 공통 컬럼 부전극에 인가되는 데이터신호에 의해 어드레스되는 2개의 부화소가 라인 어드레스 시간을 증가시키지 않고 동시에 어드레스되도록 한다. 그러나, 전술한 바와 같이, 이와 같은 구성에 의해서는 화이트-블랙과 블랙-화이트의 두 상태중 하나만 얻어지기 때문에 2개 부화소의 4가지 가능한 조합상태중 3가지만 얻을 수 있다. 이는, 이와 같은 어드레싱이, 1:2 행 공간 디더 및 1:4 열 공간 디더와 같이 종래의 2진 가중 디더와 조합될 경우, 허용되는 조합에 의해 얻어질수 있는 그레이 레벨의 수는 제한되며, 특히, (상기 얻어질수 없는 어드레싱 조합에 대응하여) 미싱되는 레벨이 있기 때문에 직선적으로 이격된 그레이 레벨의 범위가 얻어질수 없다. 한편, 1:1 행 공간 디더와 1:3 열 공간 디더의 조합이 제공될 경우, 미싱되는 레벨없이 직선적으로 이격된 그레이 레벨의 범위를 생성할 수 있다.
상기 상이한 스트로브 신호의 각각은 부요소에 데이터신호를 인가하기에 앞서 상기 부요소를 블랭킹 펄스에 의해 결정된 전송레벨로 설정하기 위해 블랭킹 펄스가 선행되는 스트로브신호의 형태로 존재하며, 이 경우, 상기 상이한 스트로브 신호는, 동일한 데이터 선택 기간내에 상이한 비트의 공간 또는 시간 디더시 상기 부요소를 상이한 전송레벨로 미리설정하기 위해 역극성의 블랭킹펄스를 가질수도 있다.
상기 각각의 데이터 전극은 일반적으로 동일한 데이터 선택 기간내에서 각 요소의 2 부요소에 데이터 신호를 별도로 공급하기 위한 2개의 데이터 부전극을 구비한다.
1 실시예에 있어서, 각 스트로브 전극은, 상기 상이한 스트로브신호를 각 요소의 상이한 쌍의 부요소에 공급하여 동일한 데이터선택 기간에 1:1의 비로 공간 디더를 인가하기 위한 2개의 스트로브 전극을 구비한다. 그러나, 다른 실시예에 있어서, 상기 상이한 스트로브신호를 상이한 시간 서브프레임내의 각 요소의 부요소에 공급하여 동일한 데이터선택 기간에 1:1의 비로 시간 디더를 제공하도록 어드레싱 수단이 배치된다. 예컨대, 상기 어드레싱 수단은, 인터레이싱 기술을 사용하여 각 스트로브 신호가 각 스트로브 전극에 인가됨과 동시에 다른 스트로브 신호가 인접한 스트로브 전극에 인가되도록 순차적으로 상기 상이한 스트로브신호를 공급하도록 배치될 수도 있다. 이러한 기술은, 예컨대 표시장치에 사용할 때, 부가적인 여분의 로우 전극을 필요로 하지 않고 2개의 스트로브 신호에 의해 듀얼 스캐닝을 가능케한다.
이를 달성하기 위해, 인접한 로우 전극이 두 스트로브 신호와 동시에 주사되나 인접한 두 로우 전극의 연속적 쌍의 주사는 비월주사된다. 즉, 두 스트로브 신호에 의해 한쌍의 전극 n-1 및 n을 주사한 후, 전극 n 및 n+1이 스트로브 신호에 의해 주사된다(이때, 전극 n은 제1주사 프레임에서 주사되는 것과 역극성의 스트로브 신호로 주사된다).
상기 어드레싱 수단은 3개의 가능한 데이터 형태, 즉 부요소를 제1상태로 설정하는 데이터 형태, 부요소를 제2상태로 설정하는 데이터 형태, 및 부요소에 인가되는 스트로브신호에 따라 부요소를 제1상태 또는 제2상태로 설정하는 중간 데이터 형태에 대응하는 부요소에 데이터 신호를 공급하도록 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 어드레싱 수단은 각 어드레싱 프레임내에 시간 프레임을 제공하기 위해 상이한 연속적 시간 서브프레임시 부요소를 어드레스하도록 배치될 수도 있다. 예컨대, 상기 어드레싱 수단은 1:9:N(N은 21 이상), 또는 1:9:20의 비로 시간 디더를 인가하도록 배치될 수 있으며, 이때 스트로브신호중 하나만 최상위 서브프레임(20)시 인가된다.
본 발명에 있어서, 각 요소는 상기 부요소 쌍에 부가하여 다른 부요소를 포함하며, 1:3:9의 비로 전송 표면 영역을 갖는 3개의 부요소가 공간 디더에 의해 별도로 어드레스가능하게 된다.
도 1은 강유전성 액널을 통한 단면도이다.
도 2는 상기 패널의 어드레스 구성의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 의한 패널의 화소를 보인 설명도이다.
도 4 및 5는 도 3의 화소를 어드레스하기 위한 적절한 스트로브 및 데이터 신호도이다.
도 6(a) 내지 (6c)는 도 4 및 5에 보인 스트로브와 데이터신호의 조합에 의해 얻어진 전압을 보인 설명도이다.
도 7(a),(7b)는 3가지 상이한 형태에 대한 두 스트로브 신호 A 및 B와 조합된 스위칭특성을 보인 그래프이다.
도 8(a) 내지 (8i)는 도 3의 화소의 어드레싱에 의해 얻어질수 있는 9개의 가능한 그레이 레벨을 개략적으로 보인 도면이다.
도 9(a),(9b)는 도 5에 보인 데이터 형태에 대한 도 4의 두 스트로브 신호와 조합된 일반적인 τ-V 특성을 보인 도면이다.
도 10, 11, 12 및 13은 본 발명의 다른 실시예들을 도시한 설명도이다.
대형 강유전성 액정표시장치(FLCD) 패널(31)을 개략적으로 도시한 도 1을 참조하여 이하에 설명한다. 상기 FLCD 패널(31)은 그의 내면에 제1 및 제2전극 구조를 수반하는 2개의 평행한 유리기판(32,33)간에 봉입된 강유전성 스멕틱 액정재료의 층(38)을 포함하며, 컬러필터층(42)이 상기 기판(33)과, 대응하는 전극 구조간에 개재된다. 상기 제1 및 제2전극 구조는 예컨대 전극(43,44)의 교점에 변조 요소(화소)의 매트릭스를 형성하도록 서로 교차하는 인듐 주석 산화물의 일련의 로우 및 컬럼 전극(43,44)를 각각 구비한다. 각 전극 구조는 예컨대 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어진 투명 절연막(34 또는 35)으로 코팅된다. 또한, 예컨대 폴리비닐 알콜로 이루어진 배향층(36,37)이 상기 절연막(34,35)의 상부에 도포되어 상기 배향층(36,37)이 밀봉재에 의해 그의 에지에서 밀봉되는 강유전성 액정층(38)의 대향측들과 접한다. 상기 패널(31)은 거의 서로 수직하는 편광축을 갖는 편광기(40,41)들간에 배치된다.
이와 같은 표시패널에 대한 공지의 어드레싱 구성을 도 2에 개략적으로 도시했으며, 컬럼전극 S1, S2, S3, S4, S5, ..., Sn에 결합된 데이터전극 구동회로(50) 및 로우전극 L1, L2, L3, L4, L5, ..., Lm에 결합된 주사전극 구동회로(51)를 구비한다. 상기 컬럼 및 로우전극의 교점에 형성된 어드레스가능한 화소는 구동전압 발생회로(52)에 의해 공급된 구동전압 및 표시될 화상을 나타내는 제어신호에 응답하여 상기 주사전극 구동회로(51)에 의해 공급되는 스트로브 신호와 조합하여 상기 데이터전극 구동회로(50)에 의해 공급되는 데이터신호에 의해 어드레스된다.
도 3은 본 발명의 1 실시예에 따라 3개의 컬러 부화소(2,3,4)로 분할되는 FLCD의 컬러 화소(1)를 나타내며, 이들 부화소는 다시, 컬럼전극(9)의 1:3 SD 및 로우전극(10)의 1:1 SD에 의해 어드레스되는 5, 6, 7, 및 8과 같은 4개의 다른 부화소로 각각 분할된다. 이에 따라, 부화소(5)의 면적 대 부화소(6)의 면적비 및 부화소(7)의 면적 대 부화소(8)의 면적비는 1:3이고, 부화소(5)의 면적 대 부화소(7)의 면적비 및 부화소(6)의 면적 대 부화소(8)의 면적비는 1:1이다. 또한, 각 컬럼전극은 별도의 데이터신호를 수신하기 위한 서브컬럼 전극(11,21)을 구비하고, 각 로우전극(10)은 2개의 스트로브신호를 수신하여 부화소(5,6,7,8)을 어드레스하기 위한 서브로우 전극(12,22)을 구비한다. 상기 컬럼전극(9) 및 로우전극(10)의 서브컬럼 전극(11,21)과 서브로우 전극(12,22)은 그 사이에 도 1과 같이 제공된 일반화된 설명을 참조하여 상기와 같이 기술된 바와 같이 FLC 재료가 포함되는 2개의 기판에 적용되며, 상기 컬럼전극(9) 및 로우전극(10)은 서로 교차하여 전극들의 교점에 있는 FLC재료내에 복수의 화소를 한정하며, 이들의 각각은 상기한 바와 같이 부화소로 분할된다. 또한, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 데이터 및 주사전극 구동회로는 상기 컬럼전극(9) 및 로우전극(10)에 접속되어 도 4 및 5를 참조하여 상세히 후술되는 바와 같이 부화소(5,6,7,8)의 상태를 제어하도록 요구되는 스트로브 및 데이터신호를 인가한다.
3개의 컬러 부화소를 갖는 컬러 화소는 도 3에 예시적으로 도시되었으나, 본 발명은 별도의 컬러 부화소로 분할되지 않는 비컬러 화소에도 적용할 수 있다.
도 4 및 5는 본 발명의 바람직한 실시예에서 서브컬럼 전극(11,21)과 서브로우 전극(12,22)에 인가될 수 있는 스트로브 및 데이터신호의 가능한 조합을 도시한 것이다. 당업자에 공지된 바와 같이, 이러한 신호들은 상기 부화소(5,6,7,8)의 스위칭을 제어하기 위해 사용될 수 있는 신호의 예로서, 본 발명의 관점내에서 스트로브 및 데이터신호의 다른 조합도 가능하다. 상기 서브로우 전극(12,22)의 경우에 있어서, 동일한 형태로서 역극성을 갖는 스트로브신호 A,B가 상기 서브로우 전극(12) 및 서브로우 전극(22)에 동시에 인가된다. 각 스트로브 신호는 블랭킹펄스(14) 및 스트로브펄스(16)를 포함하며, 상기 스트로브신호 A의 블랭킹펄스(14)는 부극성으로 되어 스트로브펄스(16)가 수신되기에 앞서 상기 부화소(5,6)를 블랙 상태로 설정하며, 상기 스트로브신호 B의 블랭킹펄스(14)는 정극성으로 되어 스트로브펄스(16)가 수신되기에 앞서 상기 부화소(7,8)를 화이트 상태로 설정한다. 상기 스트로브펄스(16)의 수신에 따라, 화소는 이 스트로브펄스(16)의 극성 및 대응하는 서브컬럼 전극(11 또는 21)에 인가되는 데이터신호의 형태에 따라 스위칭되거나 또는 스위칭되지 않는다. 각 스트로브펄스(16)는 제로전압부(17) 및 그 후단의 동일한 존속기간의 정 및 부전압부(18)를 구비하며, 상기 전압부(17,18)의 전체 존속기간은 라인 어드레스 시간(LAT)(19)이다.
도 5에 있어서, 서브컬럼 전극(11,21)의 각각에 인가되는 데이터신호는 3개의 상이한 형태, 즉 두 부화소 5, 7 또는 6, 8을 블랙 상태로 설정하기 위한 데이터형태 D1, 부화소 5, 7 또는 6, 8을 화이트 상태로 설정하기 위한 데이터형태 D2, 상기 부화소 5, 7 또는 6, 8의 하나의 부화소를 블랙 상태로 설정하고 다른 부화소를 화이트 상태로 설정하기 위한 중간 데이터형태인 데이터형태 D3로 될 수 있다. 각 데이터형태 D1, D2, D3는 LAT(19)에 모두 대응하는 4개의 타임 슬롯으로 구성되며, 그 동안에 스트로브신호 A 또는 B의 스트로브펄스(16)가 인가되어 스트로브 및 데이터펄스의 동시 인가로 인해 결과적인 전압의 효과에 의해 선택기간시 부화소(5, 6, 7,8)의 스위칭 또는 비스위칭을 행한다. 상기 데이터형태 D1, D2, D3는 서로 다르지만 공통되는 특징을 갖는다. 예컨대, 각 데이터형태 는 정미 DC 성분을 갖는다. 이는 액정이 이온 효과에 의해 경시적으로 열화하지 않도록 한다. 또한, 상기 3개의 데이터형태는 동일한 RMS전압을 갖는다. 이는 적용되는 데이터형태에 관계없이 비선택 기간에 동일한 투과강도가 얻어질수 있게 한다. 상기 3개의 데이터형태에 대해 RMS전압이 다르면, 이는 적용되는 데이터형태에 따라 화이트상태 또는 블랙상태에 있어서 다소 상이한 투과강도로 된다.
도 4 및 도 5의 스트로브 및 데이터신호가, 인접한 서브로우 전극(12,22)에 대한 스트로브신호 A의 동시 인가에 응답하여 부화소(5,7 또는 6,8)의 스위칭상태를 결정하도록 조합되는 상태를 도 6(a) 내지 6(c)를 참조하여 설명한다. 전압 VS의 스트로브펄스를 사용한 스트로브신호 A의 파형(55)이 선택기간시 전압 -Vd및 Vd의 부 및 정펄스를 포함하는 데이터형태 D2의 파형(56)과 조합될 때, 이에 따른 전압파형(58)은 블랙상태(스트로브신호 A의 블랭킹펄스에 의해 블랭킹됨)로 부터 화이트상태로 부화소(5 또는 6)를 스위칭하도록 된다. 스트로브신호 A의 파형(55)이 선택기간시 전압 Vd및 -Vd의 정 및 부펄스를 구비하는 데이터형태 D1의 파형(57)과 조합될 때, 이에 따른 전압파형(59)은 부화소(5 또는 6)를 스위칭시키지 않기 때문에 부화소를 블랙상태로 존속시킨다. 한편, 스트로브신호 B의 파형(55)이 선택기간시 데이터형태 D2(57)의 파형과 조합될 때, 이에 따른 전압파형(61)은 다른 부화소(7 또는 8)를 스위칭시키지 않기 때문에 부화소를 화이트상태(스트로브신호 B의 블랭킹펄스에 의해 미리 블랭킹됨)로 존속시킨다. 그러나, 스트로브신호 B의 파형(60)이 데이터형태 D1(57)의 파형과 조합될 때, 부화소(7 또는 8)에 인가되는 전압파형(62)은 부화소를 화이트상태에서 블랙상태로 스위칭시키게 된다. 또한, 스트로브신호 A의 파형(55)과 스트로브신호 B의 파형(60)이, 정 및 부펄스전압 VC및 -VC가 이어지는 제로전압부를 갖는 데이터형태 D3와 조합될 때, 부화소(5 또는 6) 또는 부화소(7 또는 8)에 걸쳐 얻어지는 전압파형(64 또는 65)은 스트로브신호 A 또는 스트로브신호 B의 인가에 대해 동일한 효과를 갖도록 선택된다. 이 효과는 부화소(5,7 또는 6,8) 모두를 스위칭하거나 또는 부화소 모두를 스위칭하지 않도록 할 수 있다. 소비전력을 최소화시키기 위해 모든 부화소가 데이터 D3에 의해 스위칭되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 데이터 D3(63)의 파형(63)이 스트로브신호 A 또는 스트로브신호 B의 선택기간시 인가될 때, 이에 따른 전압파형(64)이 부화소(5 또는 6)를 블랙상태로 남게하거나, 또는 전압파형(65)이 부화소(7 또는 8)를 화이트상태로 남게할 수 있다.
도 7(a),(7b)는 각 데이터형태 D1, D2, D3에 대한 스위칭/비스위칭 경계 및 LAT에 대한 부화소에 전압이 인가된 각 경우에 나타나는 스트로브 신호 A 및 B에 대한 간략화된 부화소의 τ-V 특성을 보인 도면이다. 각 경우에, 이 그래프는 단지 예시적인 것으로서, 실제 경계는 보다 복잡하다. 각 경우, 각 경계이상의 영역은 반대의 상태에 대한 화소의 스위칭을 나타낸다. 스트로브 신호 A 및 B는 서로 반전되기 때문에, 데이터형태 D1, D2는 두 스트로브 신호 A 및 B가 화소에 인가되는 지에 따라 화소의 스위칭 또는 비스위칭을 행한다. 이에 따라, 스트로브 신호 A 의 경우, 적절한 동작점을 X라고 하면, 데이터형태 D2는 부화소의 스위칭을 행하는 반면, 데이터형태 D1은 부화소의 스위칭을 행하지 않는다. 한편, 스트로브 신호 B 의 경우, 데이터형태 D2는 부화소의 스위칭을 행하지 않는 반면, 데이터형태 D1은 부화소의 스위칭을 행한다. 데이터형태 D3는 양자의 경우 스위칭을 행하거나 또는 스위칭을 행하지 않는 것을 선택할 수 있으며, 또는, 두 부화소중 하나를 화이트상태로 설정하고 다른 화소를 블랙상태로 설정한다(또한, 한 화소를 블랙상태로 설정하고 다른 화소를 화이트상태로 설정할 가능성은 존재하지 않는다).
도 8(a) 내지 (8i)는 9개의 상이한 그레이 레벨을 얻기위해 상기한 바와 같이 적합한 동작점을 X로 가정하고 스트로브와 데이터신호의 상이한 조합에 의해 부화소(5,6,7,8)의 스위칭을 도시한 것이다. 스트로브 신호 A 및 B가 서부로우 전극(12,22)에 인가되고 3개의 데이터형태중 어느것에 대응하는 데이터신호 x,y가 서브컬럼 전극(11,21)에 인가되는 경우, 얻어진 그레이 레벨은 다음과 같이 서브컬럼전극(11,21)에 인가되는 데이터형태의 대응 쌍과 같은 특징을 갖는다.
레벨 서브컬럼(11)에 대한 데이터 신호 서브컬럼(21)에 대한 데이터 신호 전체 화소면적에 대한 화이트 상태의 비
(0)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8) D1D3D2D1D3D2D1D3D2 D1D1D1D3D3D3D2D3D2 0:81:82:83:84:85:86:87:88:8
이로 부터 알 수 있는 바와 같이, 데이터형태 D1은 블랙상태 b로 있는 서브컬럼전극(11) 또는 서브컬럼전극(21)에 인가되는 데이터신호에 의해 어드레스되는 부화소(5,7 또는 6,8)로 되고, 데이터형태 D2는 블랙상태 w로 있는 서브컬럼전극(11) 또는 서브컬럼전극(21)에 인가되는 데이터신호에 의해 어드레스되는 부화소(5,7 또는 6,8)로 되고, 데이터형태 D3는 블랙상태 b로 있는 서브컬럼전극(11) 또는 서브컬럼전극(21)에 인가되는 데이터신호에 의해 어드레스되는 부화소(5,7 또는 6,8)중 하나로만 되며, 즉 서브로우전극(12)에 인가되는 스트로브신호 A에 의해 어드레스되는 부화소(5 또는 6)는 블랙상태 b로 되고, 서브로우전극(22)에 인가되는 스트로브신호 B에 의해 어드레스되는 부화소(7 또는 8)는 화이트상태 w로 된다. 이에 따라, 컴럼전극에 인가되는 1:3 SD와 로우전극에 인가되는 1:1 SD의 조합에 의해 9개의 직선적으로 이격된 그레이 레벨 (0) 내지 (8)이 얻어진다.
도 9(a),(9b)는 서브로우전극(12)에 인가되는 스트로브 신호 A(도 9a) 및 서브로우전극(22)에 인가되는 스트로브 신호 B(도 9b)로 실험적으로 얻어진 FLC재료 SCE8(Hoechst AG사 제품)의 τ-V 특성을 보인 도면이다. 이 특성은 25℃의 온도 및 RMS 8V의 데이터전압으로 측정되었다. 서브로우전극(12)의 경우, 데이터형태 D1의 비스위칭 커브(전환된 재료의 0%), 데이터형태 D2의 비스위칭 커브(전환된 재료의 100%), 및 데이터형태 D3의 스위칭 커브(전환된 재료의 100%)과 비스위칭 커브(전환된의 재료 0%)가 도시되어 있다. 서브로우전극(22)의 경우에는, 데이터형태 D1의 스위칭 커브(전환된 재료의 100%), 데이터형태 D2의 비스위칭 커브(전환된 재료의 0%), 및 데이터 형태 D3의 스위칭 커브(전환된 재료의 100%)과 비스위칭 커브(전환된 재료의 0%)가 도시되어 있다.
상기 실시예는 도 10에 보인 바와 같이, 서로 반전되는 스트로브 신호 A,B가 서브로우 전극에 동시에 인가되나, TD는 인가되지 않는 반전 2중 주사 구조와 조합하여, 1:3 컬럼 및 1:1 로우 SD를 이용한다. 본 실시예의 변형예에서, 상기와 동일한 SD와 반전 2중 주사 구조의 조합이 제공되나, TD에 부가하여 도 11에 보인 바와 같이 상이한 데이터 신호가 인가될 수 있는 상대 존속기간 1:9의 두 서브프레임으로 각 어드레싱 프레임이 분할된다. 상기 두 서브프레임시 인가되는 상이한 데이터 신호는 서브로우전극에 인가되는 적절히 시간의 스트로브 신호와 조합되어, 화소가 블랙상태 또는 화이트상태로 스위칭될 수 있는 동안에 두 선택기간을 1:9의 비로 정의하도록 한다. 프레임내의 인지된 전체 그레이 레벨은 상기 선택된 기간에 의해 정의된 두 서브프레임내의 전송레벨의 시간 평균이며, 이에 따라 이들 서브프레임시 상이한 데아타신호를 인가함으로써, 얻어질수 있는 그레이 레벨의 수가 증대될 수 있다. 이와 같은 TD는 얻어질수 있는 그레이 레벨의 수에 9를 곱함으로써, 직선적으로 이격된 총 81개의 그레이 레벨이 얻어진다.
본 실시예의 다른 관점은 3비트 TD가 적용되어, 도 12에 보인 바와 같이, 각 프레임을 상대 존속기간 1:9:N(N은 21 이상의 정수)의 3개의 별개의 어드레스가능한 서브프레임으로 분할함으로써 256개의 직선적으로 이격된 그레이 레벨을 얻을수 있다.
또한, 이와 같은 3비트 TD는, 전체 서브프레임시 행의 절반이 화이트상태로 블랭킹되어야 하는 것이 요망되는 반전 2중 주사와 조합된 디더의 바람직하지 않은 특징적 효과를 감소시키기 위해 1:9:20의 비로 인가되어, 콘트라스트비룰 감소시킬 수도 있다. 상기 1:9:20의 TD비를 사용함으로써, 241개의 직선적으로 이격된 그레이 레벨이 반전 2중 주사를 사용하여 어드레스되는 최장 존속기간의 서브프레임없이 얻어질수 있어, 콘트라스트가 회복되도록 한다. 이는, 최장 존속기간의 서브프레임에 있어서, 블랙상태로 b로 스위칭되는 양 부화소 (5,7) 또는 (6,8) 또는 화이트상태 w로 존재하는 양 부화소의 두 조합이 이용가능함을 의미한다.
(TD가 제공되거나 또는 제공되지 않는) 다른 실시예에 있어서, 컬럼 SD 및 1:1 로우 SD가 반전 2중 주사와 조합되어 도 13에 도시한 바와 같이 얻어질수 있는 직선적으로 이격된 그레이레벨의 수를 증가시킬 수 있다.
상기 시간 및 공간 디더 기술은, (TD의 경우) 2 이상의 서브프레임시 부화소의 전송상태의 시간 평균 또는 (SD의 경우) 동시에 인가되는 상이한 데이터신호를 갖고 서로 인접배치된 2 이상의 부화소의 전송레벨의 공간 평균에 대응하는 인식된 디지탈 그레이 레벨을 얻기위해 개별적으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 상기 각 실시예는 1:1 로우 SD와 조합된 컬럼 SD를 구비하고 있으나, 1:1 로우 SD를 상이한 스트로브 신호가 두 개의 서브프레임에 인가되는 1:1 TD로 대체될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 동일한 선택기간내에 1:1 공간 또는 시간 디더의 상이한 비트시 각 부요소에 대한 상이한 스트로브신호의 인가와 조합하여 한쌍의 부요소(부화소)에 인가되는 1:3 공간 디더의 조합이 가능하다.
본 발명은 상기한 바와 같이, 여러가지 양태로 변형실시할 수 있다. 이와 같은 변형예는 본 발명의 정신과 관점내에 있는 것으로 간주되며, 이러한 모든 변형예는 첨부된 특허청구범위내에 포함된다.

Claims (15)

  1. 복수의 데이터전극, 복수의 스트로브전극, 상기 스트로브 및 데이터전극의 교점에 있는 변조 요소, 및 연속적인 데이터 선택 기간에 데이터신호를 데이터전극에 공급하고 스트로브신호를 스트로브전극에 공급하여 각 데이터선택 기간동안 각요소들에 공급되는 데이터신호에 의존하여 각 요소의 전송 레벨을 설정하기 위한 어드레싱 수단을 구비하며, 상기 각 요소는 한쌍의 부요소를 포함하고, 상기 어드레싱 수단은 1:3 공간 디더에 의해 상기 한쌍의 부요소를 어드레스하고 동일한 데이터 선댁기간내에서 상이한 비트들의 1:1 공간 또는 시간 디더시 각 부요소에 상이한 스트로브 신호를 공급하도록 배치되며, 이에 따라, 각 부요소의 전송 레벨이,대응하는 공간 또는 시간 디더에 인가되는 스트로브 신호와 조합되어 상기 데이터선택기간에 상기 부요소에 인가되는 데이터신호에 의해 결정되는 광변조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 상이한 스트로브 신호는 부화소로의 데이터신호의 인가에 앞서 상기 부요소를 블랭킹펄스에 의해 결정된 전송 레벨로 프리세팅하기 위해 블랭킹펄스가 이어지는 스트로브 펄스의 형태인 광변조 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 상이한 스트로브 신호는 상기 부요소를 동일한 데이터선택기간내에 상이한 전송레벨로 프리세팅하기 위해 역극성의 블랭킹펄스를 갖는 광변조장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상이한 스트로브 신호들은 역극성을 갖는 광변조 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 상이한 스트로브 신호는 동일한 진폭을 갖는 광변조장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 각 데이터 전극은 동일한 데이더 선택기간내에 각 요소의 두 부요소에 데이터신호를 개별적으로 공급하기 위한 2개의 데이터 부전극을 구비하는 광변조 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 각 스트로브 전극은, 동일한 데이터 선택기간내에 있어서 1:1의 비로 공간 디더를 인가하기 위해 각 요소의 상이한 부요소쌍에 상기 상이한 스트로브 신호를 공급하기 위한 2개의 스트로브 부전극을 구비하는 광변조 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 어드레싱 수단은, 동일한 데이터 선택기간내에 있어서1:1의 비로 시간 디더를 인가하기 위해 상이한 시간 서브프레임내에 각 요소의 부요소에 상기 상이한 스트로브 신호를 공급하도록 배치되는 광변조 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 어드레싱 수단은, 인터레이싱 기술을 사용하여 다른스트로브 신호가 인접한 스트로브전극에 인가됨과 동시에 스트로브 신호가 각 스트로브전극에 인가되도록, 상기 상이한 스트로브 신호를 순차적으로 공급하도록 배치되는 광변조 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 어드레싱 수단은,3개의 가능한 데이터 형태, 즉 부요소를 제1상태로 설정하는 데이터 형태, 부요소를 제2상태로 설정하는 데이터 헝태, 및 부요소에 인가되는 스트로브신호에 따라 부요소를 제1상태 또는 제2상대로 설정하는 중간 데이터 형태에 대응하는 부요소들에 데이터 신호를 공급하도록 배치되는광변조 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 어드레싱 수단은 또한, 각 어드레싱 프레임내에 시간디더를 제공하도록 상이한 연속적 시간 서브프레임시 상기 부요소를 어드레스하도록 배치되는 광변조 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 어드레싱 수단은 1:9:N(N＞21)의 비로 시간 디더를 인가하도록 배치되는 광변조 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 어드레싱 수단은 1:9:20의 비로 시간 디더를 인가하도록 배치되며, 최상위 서브프레임시, 스트로브 신호중 하나만 인가되는 광변조 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 요소들의 각각은, 상기 부요소쌍에 부가하여 다른 부요소를 구비하여, 3개의 부요소들이 1:3:9의 비로 전송표면적을 갖고 공간 디더에 의해 개별적으로 어드레스가능한 광변조 장치.
  15. (정정) 제1항에 있어서, 상기 광변조 장치는 강유전성 액정물질을 이용하는, 광변조 장치.
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