KR100343381B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR100343381B1
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테오 엘 웰젠
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시티즌 워치 콤파니, 리미티드
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Abstract

본 발명은 도트-매트릭스 액정 표시 장치에서 수직 "누화"의 감소 및 펄스-높이 변조의 도움으로 그레이 레벨의 달성에 관한 것이다.
매트릭스 구조를 갖는 액정 표시 장치의 RMS주소지정(멀티플렉싱)에 있어서, 수직 누화는 상호상이한 진폭을 갖는 데이타 전압을 독립된 열전극에 제공함에 의해 감소된다. 상이한 데이타 신호는 다양한 열에서 데이타 전압의 레벨 변화의 수에 따라 선택된다. 수직 누화는 데이타 전압의 수정없이, 각각의 프레임 주사후에 독립된 열에 동시에 제공되고 그 크기는 관련된 열에서의 데이타 전압의 레벨 변화의 수에 의해 결정되는 전압 펄스의 사용에 의해 감소된다.
그레이 레벨은 펄스-높이 변조의 도움으로 RMS 멀티플렉스된 도프-매트릭스 표시 장치에서 발생되고, 이 경우 전압 펄스는 매 프레임 주사후에 독립된 열에 (동시에) 제공되고, 상기 전압 펄스의 크기는 관련된 열에서의 소자의 화상 내용에 의해 결정된다.

Description

액정 표시 장치
이러한 표시 장치는 널리 공지되어 있고, 소위 RMS모드와 관련된 멀티플렉스 주소지정(addressing)으로 일반적으로 운영된다.
주소지정(소위 액정 물질의 RMS동작에 기초한)의 방법은 특히, 1974년 Alt 및 Pleshko IEEE Trans. El. Dev ED 21의 146-155페이지, 1979년 Neahing 및 Kmetz의 IEEE Trans. El. Dev. ED 26의 795-802페이지, 1976년 Kawakami등의 BiennialDisplay의 SID-IEEE 레코드의 50-52페이지에서 기술되어져 있다. 이러한 주소지정 방법은 어떠한 능동 전자 스위치(예를 들면, 박막 트랜지스터)도 각각의 화소(picture element)에 사용되지 않은 상기 기술한 바와 같은 화소의 매트릭스로서 구성된 액정 표시 장치의 주소지정에 있어서 가장 일반적인 것으로 간주된다.
이러한 주소지정의 방법으로, 크기 Vs의 라인-선택 펄스로 라인 전극을 주기적으로 주사하는 라인-주사 회로의 도움 및 라인 전극이 주사되는 시간동안 크기+/-Vd데이타 전압을 열 전극으로 제공하고 데이타 신호를 열 전극으로 제공하는 제어 회로의 도움으로, 화소는 광학적으로 상이한 제 1 상태에서 제 2 상태로 스위치되어지고, 이러한 방법으로 표시 장치에서 달성되는 광학적 상태는 소위 관련된 소자를 통과하는 실효(root-mean-square:RMS) 전압치에 의해 결정되어진다.
선택된 표시 소자, 즉, 온 상태의 표시 소자에 대한 RMS 전압치 V2는 다음과 같이 주어진다:
선택되지 않은 표시 소자, 즉, 오프 상태의 표시 소자에 대한 RMS 전압치 V1는 다음과 같이 주어진다:
제 2 도는 이러한 표시 장치에 따른 화소(picture cell)의 전송-전압 특성을 도시적으로 나타낸 도면이다.
Alt 및 Pleshko는 비 S =V1/V2(전송-전압 특성에서 임계값 경사도(threshold steepness)로 참조됨)에 있어서, 사전선택된 콘트라스트를 유지하는 동안 라인 Nmax의 최대 수가 얼마나 많은지, 및 라인 선택 펄스의 전압 Vs및 데이타 전압 +/-Vd가 이를 달성하기 위해서 선택되어지는 방법을 나타낸 관계식을 유도했다.
이러한 관계식은 다음과 같다.
단, Q2= Nmax -1
라인 선택 전압 Vs및 데이타 전압 Vd은 식(2)및 식(3)과 관련하여 현재 선택되어지면, 그리고, Nmax라인이 사용되어지면, 선택된 화소를 통해 나타나는 RMS전압은 V2와 동일하고, 선택되지 않은 화소를 통해 나타나는 RMS 전압은 V1과 동일하다.
멀티플렉싱의 더 큰 도수, 다시 말하면, Nmax의 더 높은 값은 전송-전압 특성에서 더 급한 기울기, 즉, S = V2/V1의 값이 1.0에 더 근접하도록 하는 것이 요구된다.
현재 공지된(이미 사용된) 소위 "슈퍼-트위스티드(SUPER-TWISTED)" 액정 효과로서, 매우 높은 Nmax값이 달성되어지는 데, 이는 이러한 효과의 전송-전압 특성의 임계값 경사도 S가 1.0의 한계값에 매우 근접한 값을 가지기 때문이다.
제 1 도는 Nmax선택 라인(행 전극)(2)을 가진 매트릭스-중심 표시 장치(1)의 일부를 도시적으로 나타내고, 상술한 RMS멀티플렉스 주소지정 방법의 연산 원리를 나타낸다. 이러한 주소지정 방법은 일반적으로 "한번에 한 라인(line-at-a-time)" RMS 멀티플렉스 주소지정으로 참조된다.
표시되어질 정보는 데이타 라인(열 전극)(3)상에 제공된다. 표시 소자(4)는 선택 라인(2) 및 데이타 라인(3)의 교차점에 위치되어진다. 데이타 라인(3)상에 제공된 정보에 의존하여, 표시 소자(4)는 온 상태 혹은 오프 상태로 된다. 화상 정보(데이타 전압 +/-Vd)는 라인-선택 전압 Vs의 도움으로 라인 혹은 행 전극의 선택과 동기적으로 제공된다. 따라서, 순시 시간 t1이 시작되면, 라인 2a가 주기 t1(또한, 라인 시간으로 참조됨)동안 선택되고, 데이타 라인 3a,3b, 3c(즉, +/-Vd)상에 존재하는 정보와 함께 이 라인은 화소4aa,4bb, 4cc의 광학적 상태를 결정한다.
라인 2a가 선택되는 이러한 주기 t1동안, 전압+/-Vd는 라인 전극 2b, 2c등에 부합되는 모든 다른 화소를 통과한다.
순시 시간 t2(여기서, t2- t1= t1)이 시작되면, 라인 2b는 주기 t1동안 선택된다. 데이타 라인 3(즉, +/-Vd)상에 존재하는 정보는 화소 4ba, 4bb, 4bc의 상태를 결정한다.
라인 시간 t1이후에, 다음 라인이 그다음에 선택된다. 전체 화상은 라인별로 씌여진다. 매트릭스의 마지막 라인이 선택된 후에, 전체 사이클은 반복(소위, "반복적인 주사 절차")된다. 단일 쓰기 사이클의 지속시간은 래스터 시간(raster time) 혹은 프레임 시간tf: tf= N * t1으로 불리워지고, 여기서, N은 이러한 방법으로 연속적으로 주사되어지는 라인의 수이다.
이러한 RMS 주소지정 방법에 있어서, 광학적 영향의 상승 시간 및 하강 시간(혹은 각각의 '온' 혹은 '오프'상태로의 전이에 대한 스위칭 시간) 양쪽 모두 래스터 시간보다 훨씬 크다는 것이 중요하다. 이러한 조건에서, 표시 소자는 다수의 주소 펄스(혹은 선택 펄스)의 누적 효과에 응답한다. 이 경우, 특히, 액정 표시 장치는 식(1) 및 식(2)에 의해 주어진 '온' 및 '오프' 전압 V2및 V1의 그것처럼 동일한 RMS전압치를 갖는 정현파 및 구형파에 의해 주소지정되는 것처럼 동일한 방법으로 응답한다.
이미 기술한 바와 같이, 선택 라인Nmax의 최대 수는 비V2/V1(임계값 경사도)의 값과 관련된다.
최근의 새로운 주소 구조이 상술한 "한번에 한 라인"주소지정에 대조적으로, 래스터 시간동안 라인 전극의 "한번에 다중 라인"선택을 사용하도록 기술된다.
이러한 다중라인 주소지정은 다음에서 설명된다:
1. Welzen의 명의의 네덜란드 특허 출원 제 9200606호 ;
2. 92년 5월(미국)보스턴 SID-IEEE 표시 협의회의 회보, 페이지 228-23 저자 : Scheffer 및 Clifton.
3. 92년 5월(미국)보스턴 SID-IEEE 표시 협의회의 회보, 페이지 232-235, 저자 : Ihara 등.
이러한 다중--라인 주소지정은 소위 "프레임 응답(FRAME RESPONSE)" 동작을 감소하거나 제거시키는 데 사용된다. 상기 특성 "프레임 응답" 동작은 특히, 멀티플렉싱의 높은 도수(=다수의 라인이 멀티플렉스됨)를 가지고, 표준 한번에 한 라인 주소지정을 가지는 고속-스위칭 액정 표시 장치의 경우 발생된다. "프레임 응답" 동작은 콘트라스트 및 휘도 (brightness)의 손실로 나타난다.
다중-라인 주소지정으로, 다수의 라인의 동시 선택은 매트릭스의 주사동안 발생한다. 이러한 요소는 각각의 래스터 시간동안 한번에 한 라인 주소지정 때 필요한 단일, 고 선택 펄스가 래스터 시간에 규칙적으로 분포되어지는 다수의 작은 펄스로 대체되는 결과를 가져온다.
짧아진 펄스 지속시간을 갖는 다수의 독립된 선택 펄스의 발생 및 다중-라인 주소지정내의 상기 선택 펄스의 저 전압 레벨의 양쪽은 "프레임 응답"을 감소시키거나 제거하고, 광학적 효과가 RMS 성질을 나타내도록 보장한다.
선택 전압 및 데이타 파형 신호의 전압 형태(및 진폭)의 적절한 선택으로, 다중-라인 주소지정은 주소지정되어질 최대 라인의 수를 감소시키지 않는다. 경사도 V2/V1을 갖는 주어진 전송-전압 특성에 대해서, Nmax는 발생되는 RMS 동작으로부터 유도된 식(3)에 따라 결정된다.
한번에 한 라인 및 다중-라인 주소지정의 경우 양 쪽 모두에 있어서, 모든 화소가 "온" 상태에 있는 열에서의 "온"소자(혹은 선택된 표시 소자)에 대한 실질적인 RMS 전압값은 화소가 예를 들면, 교번적으로 "온" 및 "오프" 되는 열에서의 선택된 표시 소자에 대한 RMS전압값과는 상이하다.
이러한 상이함은 특히, 관련된 화소를 통과하는 다소간의 "변형된" 방식으로 제공되는 주소지정 신호(특히, 데이타 신호)의 결과를 초래하는 저항성 및 정전용량성 영향 때문이다.
이러한 '변형'이 RMS 전압 값의 감소를 가져오고, 화소를 통과하는 RMS 전압 값은 "온"-"오프" 전이("오프"-"온"전이를 항상 포함함)가 많을수록 더 감소하게 된다. 제 2 도에 도시된 소위, 네가티브-콘트라스트 표시 장치(선택되지 않았거나 혹은 "오프", 소자가 로우(low) 전송을 가지는 것 및 선택되었거나 혹은 "온", 소자가 하이(high) 전송을 가지는 것)의 전송 특성에 있어서, 이러한 요소는 상이한 화상 내용(혹은 상이한 "온"-"오프" 전이의 회수를 가짐)을 갖는 열에서 "온" 소자사이의 인지가능한 휘도 차로 나타난다.
이러한 휘도 차(일반적으로, "누화" 혹은 "고스트(ghost)"현상으로 일컬어진다.)는 특히, 고 멀티플렉스된 도트-매트릭스 액정 표시 장치에서 인지 가능하다.
데이타-전압 패턴(소위, 수직 누화)에서의 차이때문에 발생된 누화를 감소시키는 방법은 1990년 5월 (미국) 라스베가스 SID-IEEE표시 협의회의 회보, 저자: Kaneka 등에서 최근에 기술되었다.
이러한 방법은 주소-전압 신호의 극성의 부호가 래스터 주사동안 2라인의 주사후에 항상 변화되는 특정 극성 변화 시퀀스를 사용한다. 이러한 극성 변화의 시작 위치는 연속적인 프레임에 대해서 또한 변화되거나 쉬프트된다.
상기 극성 변화 시퀀스는 교류 구동을 수행하기 위한 구동 극성 반전과 같은 것이며, 작용상의 차이로 명칭을 달리한다. 일반적으로 열 전극 구동파는 온/오프 정보를 가지는 데이터 신호와 극성 변화 시퀀스 신호와는 배타적인 논리합을 구함으로써 작성된다. 이때, 출력 전압 레벨은 -Vd와 +Vd이다. 상기 극성 변화 시퀀스는 1래스터 시간마다, 1행 선택 기간마다, 일정 정수행 선택 마다, 또한 래스터 마다와 일정한 정수행 선택마다의 조합 등 다양한 것이 있다.
극성 변화 시퀀스를 조정하여 누화를 저감시키는 방법은 문자만을 표시하는 경우와 같이, 온 화소와 오프 화소의 분포에 어느 정도의 규칙성이 있을 때에 유효하다. 각 열 전극의 구형파의 변형량이 대략 동등해지면, 누화의 편차가 없어진다.
그러나, 상기 방법은 문자 도트 구성등 온 화소와 오프 화소의 분포의 규칙성에 크게 의존하므로 문자 사이즈를 변경하거나, 사진 화상과 같은 규칙서이 없는것(그래픽 화상)을 표시하는 경우에는 효과가 없어지는 문제가 있다.
본 발명은 도트-매트릭스(dot-matrix) 액정 표시 장치의 수직 "누화 (cross-talk)"의 감소 및 펄스-높이(pulse-height) 변조의 도움으로 이루어진 그레이 레벨(grey level)에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 N라인 전극의 패턴이 한 면상에 제공되고 열(column)전극의 패턴이 다른 한 면상에 제공되어지는 상호 일정한 거리를 두고 상호 마주보는 면을 가진 두 개의 지지 플레이트사이에 액정 물질로 구성된 표시 장치에 관한 것이다. 라인 전극은 열 전극을 가로지르고, 따라서 그 교차점의 부분에서 표시 요소 매트릭스가 형성된다. 장치는 특히, 열 전극으로 데이타 신호를 제공하는 제어 회로 및 주기적으로 라인 전극을 주사하고, 적절한 라인 선택 전압을 제공하는 라인-주사 회로(line-scanning circuit)로 구성된다.
제 1 도는 매트릭스-중심 표시 장치의 부분도.
제 2 도는 네가티브-콘트라스트 표시 장치의 전송 특성도.
제 3 도는 경과된 시간 및 LC소자를 통과하는 전압VLC사이의 관계를 도시한도면.
제 4A 도 및 제 4B 도는 소자 A및 B를 각각 통과하는 전압의 파형도.
본 특허 출원에서 설명되는 본 발명의 목적은 상술한 누화 영향이 특정 극성-변화 시퀀스의 사용없이 가능한한 많이 감소된 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명에 따른 상기 표시 장치는 열 제어회로가 독립간 열 전극에 상호 상이한 진폭을 갖는 데이타 전압을 제공 할 수 있다는 특성을 가진다. 상이한 데이타 전압은 관련된 열에서 "온"-"오프" 전이의 수에 따라 선택된다.
제어 회로는 표시 장치의 매트릭스의 각각의 열에서 "온"-"오프"전이의 수를 기록하는 "카운터 유니트"를 포함한다.
관련된 열에서의 "온"-"오프"전이의 (증가)수의 결과로서 특정 화소를 통한 RMS전압 값에서의 (증가)손실은 래스터 주사동안 데이타 전압의 수정된(혹은 높은)진폭을 사용함으로써 보상되어진다.
이러한 보상은 래스터 주사동안 수정된 데이타 전압을 사용함에 의해서가 아니라, 특정 시간 간격(예를 들면, 라인 시간 t1과 동일함)동안 매 프레임 주사후에, 독립된 열에 동시에 관련된 열에서의 "온"-"오프"전이의 수에 의해 결정되는 크기의 전압 펄스를 제공함에 의해서 또한 수행될 수 있다.
이러한 전압 펄스 및 전술한 상이한 데이타 전압의 제공은 다중-라인 주소지정에 사용되는 구동기 IC의 수단에 의해 발생된다.
누화 영향이 감소되는 본 발명은 이제 좀더 상세히 설명된다.
이러한 기술에서, 한번에 한 라인의 주소지정이 사용된다. 그러나, 본 발명은 한번에 한 라인의 주소지정에 제한된 것이 아니고, 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자는 누구나 본 발명을 다중-라인 주소지정에 대해서 사용할 수 있다.
제 3 도는 저항 R가 제공된 회로에서 LC소자(커패시터 C로 나타냄)를 통과하는 전압 V1c가 Vin의 전압 점프를 나타내며 시간에 따라 증가하는 것으로 도시적으로 나타내고 있다. Vlc의 종속 시간은 다음과 같다:
여기서, τ는 RC 시간 상수이다.
RMS 전압 값은 다음과 같다:
다소의 수학적 계산후에, RMS 전압값(Vin으로 일반화된)에 대해서 다음의 식이 발견된다:
τ및 T(이는 '실(real)'표시 장치에서 발생되는 바와 같은)의 실질적인 값에있어서, τ /T<<1로 가정되고 결과적으로 식(8)은 다음과 같이 간단히 할 수 있다:
구형파 전압 시퀀스가, T1, T2,‥· Tn의 지속시간을 갖는 구형파에 포함되면, 여기서 T1+T2+ ‥‥ Tn=Tr이면, 나타나는 VRMS는 다음과 같이 주어진다:
따라서, 실효 (RMS) 전압은 구형파 전압의 수에 의해 결정되어지고, 실질적으로는, 제로를 통과하는 경로(passage)의 수에 의해 결정되어진다.
예를 들면, 도트-매트릭스 장치의 열 i 및 열 j 에서 각각 2 선택된 소자 A및 B 를 고찰해 보면, 열 i 내의 소자는 교번적으로 "온" 및 "오프"된다. 래스터 시간동안 소자A를 통과하는 전압은 제 4A도에 나타난 바와 같이 도시적으로 재현된다.
제 4B 도는 열 j내에 단지 하나의 "온"-"오프" 전이만이 발생된다는 가정하에 소자 B 를 통과하는 전압을 도시적으로 나타낸 것이다.
구형파 전압(8페이지에 설명된 바와 같은 RC동작의 결과의 변형은 제 4A 도 및 제 4B 도에서 도시적으로 재현된다. 소자A의 VRMS가 소자 B 와 관련된 RMS 전압보다 작다는 것은 명백하다.
VRMS에서의 이러한 감소는 Alt및 Pleshko에 의해 주장된 것보다 높은 데이타-전압 진폭을 사용함에 의해 보상될 수 있다(이상적인 비변형된 구형파 전압 신호를 가정했을 경우).
열 i 및 열 j에 있어서, 상이한 데이타-전압 레벨이 사용되어야 한다.
VRMS내의 손실을 보상하기 위해서(소자A및 B에 대해서 그리고 또한 "온"-"오프"전이의 랜덤한 수를 갖는 랜덤 열 k내의 어떤 랜덤하게 선택된 소자에 대해서도 동일한 VRMS전압을 달성하기 위해서) 전압 레벨 크기가 어느 정도로 되어야 되는지는 구형파 전압의 변형의 범위가 공지되면 유도될 수 있다.
그러나, VRMS손실에 대한 보상을 위한 데이타-전압 레벨의 높이는 "온"-"오프" 전이의 회수의 함수로써 "온"소자의 전송(혹은 휘도) 측정의 수단에 의해 실험적으로 또한 결정되어진다. 이와 관련하여 수반되어야 하는 절차는 다음과 같다:
1. 단지 선택된 화소만을 갖는 열에서 "온"소자의 전송을 결정한다; 이 전송 값은 기준값의 역할을 한다.
2. 다음에, "온"-"오프" 전이의 회수의 함수로써, "온"소자에 대해서 1. 에서 기술한 기준 전송을 이루기 위해서 세트되어질 데이타-전압 레벨을 결정 한다.
따라서, 관계식 Vd= Vd(Xau)는 실험적으로 결정된다(Xau= "온"-"오프" 전이의 회수).
원칙적으로, 데이타-전압 레벨의 다수가 이러한 보상 방법에 요구되고, 이것은 다중-레벨 TFT 열 구동기로 달성된다.
실질적으로, 요구되는 전압 레벨의 수는 다소간 감소될 것이다. 왜냐하면,예를 들면, Xau및(Xau+ 1)전이의 경우에서 하나 및 동일한 Vd값의 사용은 시각적으로 인지가능한 휘도차를 반드시 가져오지는 않는다.
따라서, 이러한 보상 방법의 실질적인 구현에 있어서, "온"-"오프" 전위의 범위를 결정하는 것이 유용하다: 하나 및 동일한 Vd전압에 대한(Xau+ n)을 포함한(단, 여기서 n =1, 2, 3‥‥) Xau의 증가는 인지가능한 휘도차를 초래하는 이러한 모든 요소없이 사용되어진다.
전술한 보상 방법에 있어서, 차 Vd값은 레스터 주사동안 상이한Xau값을 갖는 열에 사용된다.
"온"-"오프"전이의 결과로써 VRMS손실의 보상은 상이한Xau값을 갖는 열에 대한 N-라인 매트릭스의 주사동안 동일한 Vd를 사용함에 의해서, 및 특정한 시간 간격 tx(예를 들면, 라인 시간 t1과 동일함)에 대한 매 프레임 주사 후에, 독립된 열 j 에 대해 동시에 관련된 열에서의 Xau값에 의존적인 진폭 Vj(Xau)을 갖는 전압 펄스를 제공함에 의해서 또한 달성된다. 이러한 시간 간격 tx동안, 하나 및 동일한 전압, 예를 들면, 비-선택 라인 전압(제 1 도에 도시된 주소 구조에 따라 전압=0)이 모든 행에 제공되어진다. Vj(Xau)에 제공되는 전압 펄스의 높이는 상술한 제 1 보상 방법에서 사용되는 열 전압차Vd(Xau)의 결정에서 설명된 바와 같은 절차에 따른 전송 측정의 도움으로 비교적 간단히 실험적으로 결정되어진다.
따라서, 이 제 2 보상 방법의 실질적인 구현에 있어서, "온"-"오프" 전이의 범위를 결정하는 것이 또한 유용하다: 하나 및 동일한 Vd전압 에 대한 (Xau+ n)을 포함한(단, 여기서 n =1, 2, 3‥‥) Xau의 증가는 인지가능한 휘도차를 초래하는 이러한 모든 요소없이 사용되어진다.
한번에 한 라인의 주소지정에 있어서, 데이타 신호 및 라인-선택 신호의 양쪽의 극성은 예를 들면, 매 래스터 시간후에 부호상에서 변화되야 한다. ; 이것은 직접-전압 구성부분의 발생을 방지하기 위해서 행해진다. 실질적으로, 이러한 극성 변화는 N보다 작은 수의 라인 시간의 특정 회수 후에 종종 사용된다.
이것은 "온"-"오프"전이("오프"-"온"전이를 포함함)의 회수가 제 1 도 및 제 4 도에 도식적으로 재현된 바와 같은 Vd극성에서의 변화(혹은 Vd의 레벨에서 변화)에서 동일한 회수만큼 더이상 필요하지 않다.
따라서, 양쪽의 보상 방법의 설명에 있어서, Xau는 래스터 시간동안, Vd의 극성 변화의 회수로 더 잘 해석되고, 좀 더 일반적으로 데이타 전압 레벨의 변화의 수로 해석된다.
특히, Xau의 이 마지막 해석은 다중-라인 주소지정에 있어서 중요하다.
진폭 차를 갖는 전압 펄스를 각각의 프레임 주사 후에 독립된 열에 제공하는 아이디어는 본 특허 출원에서 설명한 바와 같은 도트-매트릭스를 갖는 표시 장치에서 그레이 값을 얻는 데 또한 사용된다.
이는 아래에서 좀 더 상세히 설명된다.
현재 그레이 레벨은 프레임 변조(FM) 혹은 펄스-폭 변조(PWM)에 의해 발생된다.
특히, FM은 1983년 기술지 XIV의 SID 다이제스트, 페이지 32-33에서 설명된다. FM의 단점은 고속-스위칭 액정 표시 장치에서 "플리커(flicker)"의 발생이다. PWM은 1980년 기술지 XI의 SID다이제스트, 페이지 28-29에서 설명된다. 특히, PWM은 다수의 그레이 레벨에 대해서 고주파 신호가 필요하다는 단점을 갖는다.
그레이 레벨을 달성하는 제 3 방법은 펄스-높이 변조(PHM)를 사용하는 것이고, 이는 각각의 화소가 예를 들면, 박막 트랜지스터와 같은 능동 전자 스위치에 제공되는 표시 장치에 근본적으로 사용된다. 이러한 능동 제어 매트릭스 표시 장치에 있어서, 그레이 레벨은 화소에 대해서 사실상 특정 진폭을 갖는 전압과 관련된 소자를 제공함에 의해 달성된다. 그러나, 이러한 방법은 본 특허 출원에 설명된 한번에 한 라인 혹은 다중-라인 RMS주소지정에 의해 주소지정되는 매트릭스 표시 장치에는 쉽게 사용되지 못한다.
이러한 모든 것은 열 전압의 진폭내의 어떤 변화도 관련된 열내의 모든 소자에 의해 '감지(felt)'되는 사실과 관련되어 있다. 예를 들면, 특정 열에서, 소자가 라인-선택 시간(편의를 위해 한번에 한 라인의 주소지정을 가정함)동안 f *Vd(여기서, -1 <= f <= +1임)크기의 데이타 전압을 제공함에 의해 이루어지는 그레이 레벨을 갖는 것을 가정한다. 이 열에 있는 "온" 소자에 대해서, 다음의 식이 성립한다.
즉, 식(11)에 따르면, "온"소자의 RMS전압은 파라미터 f 의 (절대)값에 의존한다. 명백히, 이것은 바람직스럽지 못하다.
RMS전압내의 손실은 각각의 프레임 주사(예를 들면, 라인 시간 t1용)후에 전압 펄스를 관련된 열에 제공함에 의해 보상되어질 수 있다. 그러한 경우, 이러한 전압 펄스의 높이는 예를 들면, 완전한 "온" 및 완전한 "오프"가 그레이 레벨로 간주되어지는 경우, 계수 f 의 값으로, 표현되는, 특정 그레이 레벨을 갖는 관련된 열에서의 소자의 갯수에 의존적이다.
주어진 이러한 '그레이' 소자의 갯수 및 그 각각의 그레이 값, 전압 펄스의 높이는 예를 들면, 식 (1) 및 (2)에 따른 방식으로 계산된 RMS 전압 값의 계산 및 "온" 및 "오프" 소자의 RMS전압에 대한 이러한 환경하에서 식을 유도함에 의해 원칙적으로 결정(혹은 계산)되어진다.
다음의 실시예는 이러한 경우 후속되는 절차의 도시를 제공하는 것이다. 이 실시예에서는, 보상 펄스 Vc는 라인 시간 t1동안 제공된다고 가정한다.
실시예 : 특정 열에서 발생되는 상이한 그레이 레벨(혹은 f값)을 갖는 세 개의 화소 및 하나의 "온" 소자로 이루어진 4-라인 매트릭스.
4-라인 매트릭스에 있어서, "온"소자(및 "오프"소자)의 RMS 전압은 Alt 및Pleshko 에 의한, 다음의 한번에 한 라인의 주소 구조로 주어진다.
여기서, S4= D4* SQRT(4) ;
S4= 라인-선택 전압이고, D4= 데이타 전압이다.
PHM(및 결과적으로, 보상 전압 펄스를 사용함)으로 그레이 값을 얻는데 있어서, 5번째 라인이, 말하자면, 4-라인 매트릭스에 더해진다. 이 라인은 실질적으로 제공될 필요는 없다 : 그것은 가상 라인이다.
이러한 실시예에서 "온" 소자는 이제 다음의 RMS 전압을 갖는다.
여기서 : fi* D5는 파라미터 값 fi를 갖는 그레이 값을 가진 관련된 소자 i에 제공되는 데이타 전압의 진폭이다.
Vc 2/5의 부여는 5번째 (가상)라인의 선택동안 특정 전압이 열에 제공되기 때문에 발생된다.
Vc값은 필요조건으로부터 유도된다 :
(12)식의 Von 2은 (14)식의 Von 2과 동일하다.
를 선택하면, 다음을 알 수 있다 :
혹은,
따라서, Vc가 식 (19)에 따라 선택되면, 그 결과 Von 2는 식(12)와 동일하게 된다, "온" 소자 대신에 "오프" 소자를 고찰하면, 결과는 동일하다. 예를 들면, f1과 부합되는 그레이 레벨을 가진 소자를 고려하자. 이 소자의 RMS 전압 Vf1은 다음과 같이 주어진다 :
식 (18), (15) 및 (16)을 식 (20)에 대입하면, 다음과 같다:
S4= SQRT(4) * D4이므로, 다음과 같다:
또한, 다음도 성립한다.
식 (22)를 식 (23)에 비교해보면, f1< 1에 대해서, RMS전압 Vf1 2은 사실상 Von 2보다 작다. N-라인 매트릭스의 일반적인 경우에 대한 (좀더 일반적인)방정식을 세우는 것이 가능하다. Vc값은 특히, 다음이 선택되는 경우, 상기에 기술된 바와 같은 절차에 의해 유도된다:
SN+1= SQRT((N+1)/N) * SN이고,
DN+1= SQRT((N+1)/N) * DN
특정 열에서 i번째 열이 "온"이라고 가정하자. 이 소자의 RMS 전압은 '가상' (N+1)-라인 매트릭스가 주소지정되면, 다음과 같다:
식(24)의 SN+1및 SN사이 및 DN+1및 DN사이의 관계식을 대입한 후, 표준 Alt 및 Pleshko N-라인의 RMS주소지정에 따라 이 식을 계산하면 :
Von 2= (SN+ DN)2/N + (N-1)*DN 2/N , 여기서 SN 2= N * DN 2,
다음과 같다:
여기서, 계수 fi= 1은 이 마지막 합에 포함된다. 즉, "온" 및 "오프"소자의 교정된 RMS전압을 유지하는 동안, PHM의 도움으로 달성 되어지는 그레이 레벨을 보장하는 주어진 (특정 열의)정보 내용, 제공되어질 전압 펄스 Vc의 높이는 결정되어진다.
본 발명의 표시 장치의 전형적인 실시예중 하나는 표시 소자 s의 매트릭스의 각각의 열 j 에 대해서 및 각각의 래스터 주사에 대해서 상기 전술한 설명에서 정의되어지는 파라미터 Xau(j)의 관련된 값(일반적으로 열전극 구형파는 온-오프 전환 데이터 신호와, 액정 패널의 행전극의 수보다 적은 정수값으로 나타내어진 행마다 구동 극성을 반전시키는 극성 반전 시퀀스와의 배타적 논리합을 구함으로써 작성되므로, 실제로는 천이회수 Xau(j)와 일치하지 않는 온-오프 데이터의 전환 회수)을 기록하는 전자 회로 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치이다.
그리고, 본 발명의 표시 장치는 래스터 주사동안, 데이타 전압 +/-Vd의 진폭Vd(한번에 한 라인 주소지정의 주어진 설명의 경우에서 비-선택 주기동안 화소를 통과하는)이 상이한 Xau값을 갖는 열과 상이한 것을 또한 특징으로 한다.
다중-라인 주소지정에 있어서, 이중-레벨(bi-level)데이타 전압 +/-Vd은 문제가 없지만 다중-레벨 데이타 전압은 예를 들면 다음과같이 사용된다.
다중-라인 주소지정에 있어서, 이중-레벨(bi-level)데이타 전압 +/-Vd은 문제가 없지만, 다중-레벨 데이타 전압은 예를 들면 다음과 같이 사용된다.
; 3-라인 주소지정에 있어서, 4개의 전압 레벨이 2개의 상이한 진폭으로 사용된다 ; +/-V3및 +/-V3/3.
V3의 값은 전술한 바와 같이 상이하게 선택되어진다.
j 열전극의 구형파의 변형는 전이 회수 Xau(j)와 상관이 있으며, 대략 전이 회수 Xau(j)에 비례한다. 본 발명에서는 구형파의 변형이 각각 다른 매 열전극에 대해서, 상기 변형에 상당하는 보정 펄스를 산출하여 인가함으로써 누화를 감소시킨다.
상기 보정 방법으로서, 열전극 구형파의 진폭 +/- Vd를 매 전극마다 미세하게 조정하는 것, 행전극을 모두 선택한 후에 보정할 양을 펄스 폭으로 변환한 보정 파형을 각 열전극에 인가하는 것을 예시했다.
각 화소라는 관점에서 보면, 상기 방법은 주로 비선택 기간의 구형파의 변형를 보정하는 것이라고 할 수 있다. 또한, 모든 변형을 보정하는 것이 아니므로, 근사적인 보정 방법이라고 말할 수 있다. 그러나, 누화의 주요한 원인이 상기 비선택 기간의 구형파의 변형이므로, 본 발명의 방법은 누화의 절감에 대해 매우 큰 효과를 나타낸다.
또한, 온과 오프의 화소 분포의 규칙성을 이용한 특별한 극성 반전 시퀀스를 사용하지 않으므로, 범용성이 높은 누화 절감 수단이라고 할 수 있다.

Claims (6)

  1. 상호 일정한 거리를 두고 상호 마주보는 면을 가진 두 개의 지지 플레이트 사이의 액정 물질과;
    한 면상에 제공되는 N 라인 전극의 패턴과;
    다른 한 면상에 제공되어지는 열 전극의 패턴과;
    열 전극으로 구형파 데이타 신호를 제공하는 제어 회로와;
    주기적으로 라인전극을 주사하고 구형파 라인-선택 전압 신호를 제공하는 라인-주사 회로 구성되고,
    상기 라인 전극은 열 전극을 가로지르고, 따라서 그 교차점의 부분에서 표시요소 매트릭스가 형성되고,
    각각의 래스터 주사동안 표시 요소의 매트릭스의 각각의 열 j 에 대해서 파라미터 Xau(j)의 관련된 값(본 발명의 주어진 설명에서 정의됨)을 저장하는 전자 회로 유니트를 포함하고,
    래스터 주사동안 데이타 전압 +/-Vd의 진폭 Vd(한번에 한 라인의 주소지정의 주어진 설명의 경우 비-선택 주기동안 교차하는 화소)는 상이한 Xau값을 갖는 열에 대해 상이한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 동일한 상태에 있다고 가정되지만 상이한 Xau를 갖는 열에서 발생되는 화소가 동일하거나 혹은 가상적므로 동일한 VRMS전압이어야 하는 필요조건을 만족시킴에 의해 결정되는 관계식 Vd= Vd(Xau)에 따라, Xau가 커지는 정도까지 선택된 Vd의 값이 커지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서, 동일한 Vd값이 Xau값의 범위, 즉, Xau에서 (Xau+n)까지 (여기서, n=1,2,3‥‥) 상승하는 범위에 대해 사용되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 그 크기 AMPc가 관련된 열의 Xau값에 의해 결정되는 적절한 전압이 각각의 래스터 주사후에 특정한 시간 간격동안 독립된 열에 제공되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서, 동일한 AMPc값이 Xau값의 범위, 즉, Xau에서 (Xau+n)까지 (여기서, n=1,2,3‥‥) 상승하는 범위에 대해 사용되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 펄스-높이 변조의 수단으로 발생되는 그레이 레벨을 갖는 전극 회로 유니트를 포함하고, 그 크기 AMPc가 관련된 열의 화상 내용에 의해 결정되는 적절한 전압이 각각의 래스터 주사후에 특정한 시간 간격동안 독립된 열에 제공되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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