KR100354631B1 - 디스플레이장치및디스플레이장치의어드레싱방법 - Google Patents

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Abstract

디스플레이 장치는 한 쌍의 데이터 전극 중 하나와 스트로브 전극 중 하나의 각 오버랩에서 개개의 화소를 한정하기 위해서 복수의 스트로브 전극 및 스트로브 전극과 교차된 복수 쌍의 데이터 전극을 포함한다. 디스플레이 장치는 X개의 다른 스트로브 신호를 X개의 스트로브 전극의 각 그룹에 차례로 동시에 제공하기 위한 스트로브 신호원 - 여기서 X는 1 이상의 정수임 -, 복수의 데이터 신호들 중 하나를 데이터 전극에 제공하기 위한 데이터 신호원을 더 포함하여 각 그룹의 스트로브 전극 및 각 쌍의 데이터 전극에 의해 어드레싱된 X개 화소의 광학적 상태의 모든 조합이 선택 가능하다.

Description

디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 어드레싱 방법{A DISPLAY DEVICE AND A METHOD OF ADDRESSING A DISPLAY DEVICE}
본 발명은 화소(픽셀)의 두 개 행들이 동시에 어드레싱될 수 있는 디스플레이 장치 및 이와 같은 디스플레이 장치의 어드레싱 방법에 관한 것이다.
도 1은 두 개의 편광 판(24, 25) 사이에 배치된 액정 디스플레이 장치의 개략도이다. 액정 디스플레이 장치는 서로 평행하게 연장하는 투명 스트로브 전극 S(또한 행 또는 스캐닝 전극으로 공지됨)가 제공된 투명 기판(22)을 포함한다. 절연층(26a)이 스트로브 전극 S 위에 제공되고, 배향막(27a)이 절연층 위에 형성된다. 배향막(27a)은 스페이스 바(28) 및 액정층(21)에 의해 제2 배향막(27b)으로부터 이격된다. 제2 투명 기판(23)은 서로 평행하고 스트로브 전극에 수직인 투명 데이터 전극 D(또한 열 전극으로 공지됨)를 갖는다. 데이터 전극 D 위에 형성된제2 절연층(26b) 위에 배향막(27b)이 형성된다. 전극 D, S가 구동 회로(도시되지 않음)에 연결된다.
화소 Pij가 i번째 스트로브 전극 및 j번째 데이터 전극의 오버랩에 의해 한정된다. 수동 어드레싱 방법에 있어서, 화소 Pij는 데이터 전압을 j번째 데이터 전극에 인가하면서 스트로브 전압을 i번째 스트로브 전극에 인가함으로써 어드레싱된다. 화소 양단의 전압은 스트로브 전압 및 데이터 전압 사이의 차이와 같다.
액정 디스플레이의 수동적 어드레싱의 방법에서 사용될 수 있는 전압의 일 예는 Joers/Alvey 전압 파형(P.W.H. Surguy 등, "Ferroelectrics" 122 pp 66-79(1991))이다. 이들 전압은 두 개의 안정 상태 - 화소 양단에 인가된 구동 전압이 안정 상태에서 다른 안정 상태로 그 화소 내의 액정 분자를 스위치하거나 또는 그 화소 내의 액정 분자를 스위치하지 않음 - 를 갖는 강유전성 액정(ferroelectric liquid crystal: FLC)층을 포함하는 디스플레이 장치를 구동하기 위해서 사용된다.
Joers/Alvey 구성(scheme)에 따른 구동 전압의 일 예가 도 2의 (a)-2의 (d)에 도시된다. 디스플레이를 어드레싱하기 위해서, 스트로브 구동 회로(도 1에 도시되지 않음)가 도 2의 (a)에 도시된 '선택' 전압 펄스 Vs를 한쪽 스트로브 전극에 인가할 것이고, 반면에 '비-선택' 전압 펄스 Vn(도 2의 (b))을 남은 스트로브 전극에 인가할 것이다. 디스플레이의 선택된 행 내의 화소가 데이터 구동 회로(도 1에 도시되지 않음)에 의해 어드레싱되고, 데이터 구동 회로는 "재-기록" 데이터 전압펄스 VR(도 2의 (c)) 또는 '홀드' 데이터 전압 펄스 VH(도 2의 (d))를 열 전극에 인가할 것이다. '선택' 스트로브 전압 및 '스위치' 데이터 전압이 인가된 화소가 FLC의 한쪽 안정 상태에서 다른 안정 상태로 스위치할 것이고, 다른 모든 화소는 스위치하지 않을 것이다. 화소의 행이 선택될 때, 열 전극이 순차적으로 또는 동시에 어드레싱될 수 있다. 화소의 한 행이 어드레싱된 후, 남은 행들은 차례로, 동일한 방법으로 어드레싱된다.
디스플레이의 프레임률을 증가시키는 것이 당업자들의 일반적인 목적이다.
프레임률은 수학식 1로 주어진다.
여기서 τ는 유효 행 어드레스 시간, ELL 는 행의 수, 및 b는 요구된 시간 비트의 수이다. ELL 및 b가 고정된다면, 프레임률은 τ를 줄임으로써 단지 증가될 수 있다. 두개 행들이 동시에 어드레싱될 수 있다면, τ는, 원칙적으로, 반감된다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 제1 선택 전압 Vs1을 한쪽 스트로브 전극에 인가하고 제2 선택 전압 Vs2를 다른 쪽 스트로브 전극에 인가함으로써 화소의 두 행들이 동시에 어드레싱되는 방법으로 종래의 수동적으로 어드레싱된 액정 디스플레이가 작동될 수 있다. 그러나, 이 구동 방법은 4개의 다른 데이터 전압을 필요로 한다. 이것은 두 개의 이진 화소들(즉, 두 개의 가능한 디스플레이 상태를 갖는각각의 두 개 화소들)이 4개의 가능한 조합된 디스플레이 상태(각 화소의 두 상태들은 1 및 0으로 도시됨)를 함께 제공하기 때문이다.
이 방법으로 장치를 어드레싱하는 것은 화소의 두 행들을 동시에 어드레싱되게 한다고 해도, 실제로, 라인 어드레스 시간은 실제적으로 증가하고 화소가 동시에 한 행으로 어드레스되는 라인 어드레스 시간의 두 배와 대략 같게 된다. 따라서, 디스플레이가 가능한 프레임률에서 어떤 실제적 개선도 없다. 더욱이, 이 기술은 요구되는 별개의 데이터 전압의 수를 두 배로 하는 단점을 갖는다. 일반적으로, 화소의 열에 대해 가능한 조합 디스플레이 상태의 최대수는 데이터 구동 회로가 제공할 수 있는 숫자 N의 다른 데이터 전압 파형과 동일하다.
두 개의 스캐닝 전극이 동시에 구동될 수 있는 디스플레이 장치가 공지된다. 예를 들어, JP-A-06 120 324가 분리된 스캐닝 전극을 갖춘 각 서브-화소와 함께, 3개 '서브-화소'로 화소가 '분할'된 장치를 개시한다. 이것은, 화소의 일부분은 광을 방해하고 화소의 일부분은 광을 전송하는 중간 디스플레이 상태를 제공함으로써 그레이-스케일(grey-scale) 디스플레이를 제공하는 것이다.
그러나, 종래 장치에 있어서 서브-화소를 완전히 독립적으로 어드레싱할 수 없다. 서브-화소들의 다음의 4가지 조합 - 모든 서브 화소들, 제1 및 제2 서브 화소, 제1 서브 화소, 또는 서브 화소들 중 아무것도 아님 - 을 어드레싱하는 것만이가능하다. 예를 들어, 제2 서브 화소2가 '오프'일 때 제1 및 제3 서브 화소가 '온'일 수 없다.
픽셀이 고유의 스캐닝 전극을 각각 갖는 두 개의 서브 픽셀을 포함하는 다른 장치가 JP-A-3 206 188 및 JP-A-3 206 189에 개시되어 있다. 종래 장치에서 서로로부터 완전하게 독립적으로 두 개의 서브 픽셀을 어드레싱하는 것은 또한 불가능하다.
본 발명의 제1 특징에 따르면,
한 쌍의 데이터 전극들 중 하나와 스트로브 전극들 중 하나의 각 오버랩에서 개개의 화소를 한정하기 위해서 스트로브 전극과 교차된 복수 쌍의 데이터 전극들,
X개의 다른 스트로브 신호를 X개 전극의 각 그룹에 차례로 동시에 제공하기 위한 스트로브 신호원 - 여기서 X는 1 이상의 정수 -, 및
각 그룹의 스트로브 전극 및 각 쌍의 데이터 전극에 의해 어드레싱된 X개 화소의 광학 상태의 모든 조합이 선택 가능하기 위해서 복수의 데이터 신호들 중 임의의 하나를 데이터 전극에 제공하기 위한 데이터 신호원
에 의해 특징지어지는 복수의 스트로브 전극을 포함한 디스플레이 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 한 쌍의 데이터 전극들 중 하나와 스트로브 전극들 중 하나의 각 오버랩에서 개개의 화소를 한정하기 위해서 복수의 스트로브 전극 및 스트로브 전극과 교차된 복수의 데이터 전극들을 포함하는 종류의 디스플레이 장치의 어드레싱 방법이 제공되고, 이 방법은,
X개의 다른 스트로브 신호를 X개 스트로브 전극의 각 그룹에 차례로 동시에 제공하는 단계 - 여기서 X는 1 이상의 정수 -, 및
각 그룹의 스트로브 전극들 및 각 쌍의 데이터 전극에 의해 어드레싱된 X개 화소의 광학 상태의 모든 조합이 선택 가능하기 위해서 복수의 데이터 신호들 중 임의의 하나를 데이터 전극에 공급하는 단계를 포함한다.
각 화소에 대해서 한 쌍의 데이터 전극들의 사용은 증가된 프레임률로 화소에 대한 영상 데이터의 다중 스트로빙을 허가한다는 것이 의외로 발견되었다. 특히, 동시에 몇몇 행을 스트로빙하는 것은 동시에 단일 행을 스트로빙할 때 필요한 것보다 많을 수 있지만 개개의 행을 리프레시하는데 필요할 라인 어드레스 시간의 합보다는 적은 라인 어드레스 시간을 가지고 가능하다. 이를테면, 두 개의 행들이 동시에 리프레시되기 위해서 X가 2와 같은 경우에, 두 개의 행들을 어드레스하고 리프레시하기 위해서 요구된 시간은 행들을 순차적으로 어드레스하고 리프레시하기 위해 요구되는 시간의 두 배 보다 적다. 그러므로 최대 프레임률이 증가되게 하여 유효 라인 어드레스 시간이 줄어든다. 임의의 경우에, 각 화소를 어드레스하기 위해서 두 개의 데이터 전극을 필요로 하는 종류의 디스플레이에 대해서, 제조상의 비용 및 복잡성에 관한 어떤 페널티(penalty)가 없다.
각 그룹의 스트로브 전극 및 각 쌍의 데이터 전극에 의해 어드레스된 X개 화소는 광학 상태의 M개 조합을 가질 수 있고, N개 데이터 신호 중 임의의 하나를 각 쌍의 제1 데이터 전극에 제공하기 위해서 그리고 N개 데이터 신호 중 임의의 하나를 각 쌍의 제2 데이터 전극에 제공하기 위해서 데이터 신호원이 배열될 수 있고 M이 N보다 클 수 있다.
이러한 배열은 데이터 신호원이 공급할 수 있는 데이터 신호의 수보다 더 조합된 디스플레이 상태를 디스플레이 장치가 디스플레이하도록 한다. 이것은, 이를테면, 동시에 감소될 픽셀의 두 개 행들을 구동하기 위해서 요구되는 데이터 신호의 수를 가능하게 한다.
X는 2와 같을 수 있고, 제1 스트로브 신호를 그룹의 각 제1 스트로브 전극에 공급하고, 제1 스트로브 신호와 동일한 파형과 진폭이지만, 극성이 반대인 제2 스트로브 신호를 그룹의 각 제2 스트로브 신호에 공급하기 위해서 스트로브 신호원이 배열될 수 있다.
이러한 배열은 스트로브 신호원이 단순화되게 한다. 특히, 각 행을 차례로 스트로브하는 종래의 스트로브 신호원과 비교하여 스트로브 신호 구동기의 반수가 요구된다. 스트로브 신호원의 비용 및 복잡성이 줄어들기 위해서 종래 요구될 수 있는 다른 구동기가 대체될 수 있다.
데이터 신호원은, 일반적으로, 제1 데이터 신호 또는 제2 데이터 신호 중 어느 하나를 제1 데이터 전극에 인가할 수 있고 동시에 제3 데이터 신호 또는 제2 데이터 신호 중 어느 하나를 제2 데이터 전극에 인가할 수 있고 M은 4와 같을 수 있다. 제2 데이터 신호는 제로 전압일 수 있다. 이것은, 단지 두 개의 비-제로 전압 파형이 요구됨에 따라, 데이터 신호원이 단순화될 수 있게 한다. 각 화소가 제1 광학 상태 및 제2 광학 상태 사이에서 스위치 가능할 수 있다. 두 개의 이진화소가 4개의 다르게 조합된 디스플레이 상태를 제공할 수 있음으로, 본 발명의 이들 실시예들은 이진 화소의 두 개 행들이 단지 3개 데이터 신호를 사용하여 동시에 구동되게 한다. 이 디스플레이 장치가 회절 공간 광 변조기일 수 있고, 제1 광학 상태에서, 화소가 광을 회절시킬 수 있고 제2 광학 상태에서 픽셀이 광을 전달하거나 거울같이 광을 반사시킬 수 있다. 이러한 변조기는 고 분해능 화상 요소를 가질 수 있고 이러한 변조기를 갖는 디스플레이 장치는 훌륭한 신뢰성, 긴 수명을 갖고, 훌륭한 콘트라스트 및 고 강도를 갖는 영상을 제공한다.
각 쌍의 데이터 전극은 복수의 연장하는(elongate) 평행 제1 전극부와 제1 전극부와 서로 맞물린(interdigitated) 복수의 연장하는 평행 제2 전극부를 포함할 수 있다.
도 1은 종래 액정 디스플레이 장치의 개략적 구조도.
도 2의 (a) 내지 도 2의 (d)는 강유전성 액정을 갖춘 액정 디스플레이 장치를 구동하기 위한 종래의 스트로브 전압 및 데이터 전압을 도시한 도면.
도 3은 GB 2 312 920 및 EP 0 811 872에 설명된 종류의 반사-모드, 회절 공간 광 변조기(SLM)의 분해 조립도.
도 4는 도 3의 SLM의 단면도.
도 5는 도 3 및 도 4의 SLM의 동작을 설명하는 다이어그램.
도 6의 (a)은 도 3 및 도 4의 SLM의 평면도.
도 6의 (b)은 도 6의 (a)의 부분 확대도.
도 7의 (a) 내지 7의 (d)은 본 발명의 방법에 따라 도 3 및 도 4의 SLM을 구동하기 위한 스트로브 전압 펄스 및 데이터 전압 펄스를 도시한 도면.
도 8은 도 7의 전압으로 구동될 때 도 3 및 도 4의 SLM의 가능한 상태를 도시한 도면.
도 9의 (a), 9의 (b) 및 9의 (c)는 3가지 다른 형태의 전압 펄스에 대한 강유전성 액정의 스위칭 특성도.
도 10은 서로 중첩된 도 9의 (a), 9의 (b) 및 9의 (c)의 특성 곡선도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 2 : 유리
3 : ITO 전극
4, 7 : 배향층
5 : 은 거울 & 전극
6 : 정적 1/4 파장판
8 : FLC 층
디스플레이 장치는 액정 디스플레이 장치일 수 있다.
도 3 및 도 4는 반사-모드 회절 공간 광 변조기(SLM)를 나타낸다. SLM은, 도 3 및 도 4에서 도시된 단 하나, 직각 또는 실제적으로 직각 화소(픽셀)의 직각 배열로 구성된다. SLM은 상부 및 하부 유리 기판(1 및 2)으로 구성된다. 상부 기판(1)은 기다랗게 서로 맞물린 전극(3)을 형성토록 에칭된 인듐 주선 산화물(indium tin oxide: ITO)의 투명 전도층으로 도포된다. 이 전극(3)은 강유전성 액정 물질을 위한 배향층(alignment layer, 4)으로 도포된다. 특히, 배향층(4)은 이를테면 Merk로부터 이용 가능한 SCE8로서 공지된 종류로, 강유전성 액정 물질에서 C1 상태를 야기하도록 실리콘 산화물을 법선에서 기판(1)으로 84°기울어지게 증발시킴으로써 형성된다. 이를테면, 배향층(4)은 대략 10nm의 두께를 가질 수 있다.
조합된 거울 및 전극(5)이 대략 100nm의 두께로 은을 증착시킴으로써 유리 기판(2) 상에 형성된다. 정적 1/4 파장판(6)이 은 거울 및 전극(5) 상에 형성된다. 1/4 파장판(6)은 포토이니시에이터(photoinitiator)를 갖는 톨루엔/크실렌과 같은 적절한 용매내의 반응 메소전(mesogen) RM257의 혼합 상에서 회전함으로써 제공될 수 있다. 이것은 질소의 대기 중 내의 자외선 광 하에서 대략 10분 동안 처리된다.
이를테면 약 520nm 집중된 가시 스펙트럼 내의 선정된 대역폭에 대해 1/4 파장판으로 작용하기 위해서, 이를테면 물질의 혼합비 및 스핀 속도를 다양화함으로써 판(6)의 두께가 제어된다. 두께 d가 다음 수학식 2로 주어진다.
여기서, λ는 대역 중심의 파장이고은 1/4 파장판(6)의 물질의 정규 및 비정규 굴절률 사이의 차이이다. 그러므로 1/4 파장판(6)은 전형적으로 800nm 차수의 두께를 갖는다.
그 이상의 배향층(7)이, 이를테면 배향층(4)에 대해서 상술한 바와 같이, 1/4 파장판(6) 상에 형성된다. 그 다음에 기판(1 및 2)이, 이를테면 두 개의 마이크로미터 지름의 스페이스바 볼에 의해서, 떨어지게 되고, 층(8)을 형성하기 위해서 강유전성 액정 물질로 채워진 셀을 형성하도록 서로 늘어붙게 된다. 이하 설명될 바와 같이 광학 축이 스위치 가능한 반 파장 지연제(retarder)로 액정 층이 작용하기 위해서 간격은 반 파장 지연을 제공하는 강유전성 액정 물질층을 제공한다. 특히, 강유전성 액정층은 수학식 3에 의해 주어진 두께를 갖는다.
여기서,은 강유전성 액정 물질의 정규 및 비정규 굴절 지수 사이의 차이다.
디스플레이의 밝기를 최적화하기 위해서, 이를테면 반사 방지 코팅을 기판(1)에 도포함으로써 그리고 전극(3)을 광학적으로 매립함으로써, 각 인터페이스의 반사력이 바람직하게 감소되어야한다.
SLM의 픽셀의 적절한 어드레싱에 대비하기 위해서 전극들(3 및 5)이 배열된다. 이를테면, 수동적 행렬 어드레싱 정렬에서, 전극(3)은 SLM의 길이를 통해서 확장될 수 있고 동시에 화소 데이터의 행을 화소에 인가하기 위해서 데이터 신호 발생기의 출력에 연결될 수 있다. SLM에서 데이터를 스트로빙하기 위한 스트로브 신호 발생기의 출력에 연결된 행 전극을 반복 시퀀스로 한번에 한 행씩 형성하기 위해서 전극(5)이 가로지르게 확장될 수 있다.
각 화소에 대해서 , 전극(5)은, 화소에 디스플레이될 데이터를 스트로빙하기 위해서, 이를테면 제로 전압을 공급하는 기준 전압 라인에 연결 가능한 공통 전극으로 작용한다. 적절한 데이터 신호를 수신하기 위해 연결된 두 집합의 서로 맞물린 전극을 형성하기 위해서, 연장하는 전극(3)의 교체자가 서로 연결된다. 각 화소는 이하 설명될 바와 같이 반사 상태 및 회절 상태 사이에서 스위치 가능하다.
도 5는 화소가 회절 모드일 때 도 3 및 도 4에서 도시된 화소의 인접 스트립(strip)의 동작을 개략적으로 설명한다. 각 화소를 통한 광학 경로는 거울(5)에서의 반사에 의해 겹쳐지지만, 명료함을 위해서, 도 5에서는 경로가 겹치지 않게 도시된다. SLM은 편광되지 않은 광으로 작용하고, SLM의 묘사 작업을 위해서 직교 편광 성분으로 분리될 수 있다. 성분 편광 중 하나가 도 5의 10에 도시되고 선정된 방향 11에 대해서 각 -ψ이다.
전극(5) 상의 기준 전압에 대해 대칭인 전압이 교차로 서로 맞물린 전극(3a 및 3b)의 두 집합에 인가된다. 그러므로, 전극들(3a 및 3b)과 전극(5) 사이에 배치된 강유전성 액정 물질 스트립(8a 및 8b)은 방향 11에 대해서 각각 -θ 및 +θ의 각으로 정렬된 광학 축을 갖고, 여기서 θ는 바람직하게 대략 22.5°와 같다.
강유전성 액정 물질의 각 스트립(8a)은 스트립(8a)을 남기는 광 성분의 편광이 방향 11에 대해서 각 ψ-2θ이 되도록 반 파장 지연제로 작용한다. 그 다음에 광 성분은 정적 1/4 파장판(6)을 통해 전달되고, 거울(5)에 의해 반사되고, 다시 정적 1/4 파장판(6)을 통해 전달되어 1/4 파장판(6)과 거울(5)의 조합은 광학 축이 방향 11과 평행한 반 파장 지연제로서 작용한다. 1/4 파장판(6)을 남기고 강유전성 액정 물질을 향해 움직이는 광의 편광 방향은 1/4 파장판(6)의 광학 축에 대해서 "반사"되고 따라서 방향 11에 대해서 각 2θ-ψ을 형성한다. 그 다음에 광 성분은 다시 강유전성 액정 물질의 스트립(8a)을 통해 전달되어 14에 도시된 바와 같이 출력 편광이 방향 11에 대해서 각 ψ-4θ이다. 그러므로, 임의의 편광 방향 -ψ의 각 입력 성분에 대해서, 강유전성 액정 물질의 각각의 스트립(8a)을 경유해 SLM을 통한 광학 경로가 -4θ로 회전된다. 그러므로 이 광학 경로가 -4θ에 의해 편광되지 않은 광의 편광을 회전시키고, 실제적으로 -90°와 동일하다.
강유전성 액정 물질의 각 스트립(8b)은 반 파장 지연제로 작용하고 ψ+2θ로 편광 방향을 회전시킨다. 1/4 파장판(6) 및 거울(5)의 조합에 의해 형성된 고정된 반 파장 지연제는 광 성분의 편광 방향을 회전시켜 방향 11에 대해서 -2θ-ψ의 각을 만든다. 스트립(8b)을 통한 최종 통과는 15에 도시된 바와 같이 ψ+4θ로 편광 방향을 회전시킨다. 그러므로, 스트립(8b)을 통해 전달하는 편광되지 않은 광은 +4θ에 의해 회전된 편광을 갖고, 실제적으로 +90°와 동일하다.
반대 극성의 데이터 신호를 수신하기 위해서 전극(3b 및 3a)이 연결된 때, 각각의 스트립(8b)을 통해 반사된 광은 각각의 스트립(8a)을 통해 전달하는 광에 대해서 180°위상 밖에 있다. 이 상태에서, 화소는 위상-전용 회절 격자로 작용하고 화소는 회절 모드로 동작한다. 강유전성 액정의 쌍안전성 특성 때문에, 도 5에 도해된 다른 모드로 스트립(8a 및 8b)을 스위치하기 위해서 데이터 신호를 공급하는 것만이 필요하다.
화소가 반사 모드에서 동작하기 위해서, 광학 축이 평행하도록 스트립(8a 및 8b)의 집합 중 어느 하나 또는 모두를 스위치하는 것이 필요하다. 그 다음에 화소 상에 편광되지 않은 광 사건이 강유전성 액정 물질과 1/4 파장판(6)에 의해 실제적으로 영향받지 않고 거울 및 전극(5)에 의한 거울 반사에 종속된다. 그러므로 각화소는, 광이 거울 같이 반사되거나 또는 제로번째 회절 순서로 "편향"되는 전송 모드와 화소 상의 광 사건이 비-제로 회절 순서로 편향되는 회절 모드 사이에서 스위치 가능하다.
이 회절성 SLM은 GB 2 312 920 및 EP 0 811 872 내에 더욱 설명된다.
도 6의 (a)는 도 3-5의 SLM의 개략 평면도이다. 각 픽셀은 서로 맞물린 전극(3a, 3b)의 두 집합으로 구성된 열 전극을 갖는다. 이것은 데이터 구동 회로(29, 30)에 의해 구동된다. 스트로브 구동 회로(31)는 스트로브 전압을 행 전극에 인가한다.
전극(3a)의 한 집합에 대한 입력이 두 개 전압 펄스 A 또는 B일 수 있다는 것과 전극(3b)의 다른 집합에 대한 입력이 두 개의 전압 펄스 C 또는 D일 수 있다는 것을 가정한다. 화소의 열 전극이 두 개의 서로 맞물린 전극으로 만들어지기 때문에, 지금 화소의 열 전극에 대한 4개의 가능한 입력들 - 한 전극에 대한 A 및 나머지 전극(AC)에 대한 C, 한 전극에 대한 A 및 나머지 전극(AD)에 대한 D, 한 전극에 대한 B 및 나머지 전극(BC)에 대한 C 또는 한 전극에 대한 B 및 나머지 전극(BD)에 대한 D - 이 있다. 이들 4개의 가능한 전압 조합은 화소의 두 개 행을 동시에 어드레스하는 것을 가능하게 한다. 실제로, 어드레싱 구성은, 이것이 여전히 4개의 가능한 데이터 전압 조합 - AB, AC, CB, BB- 을 발생시킴에 따라 전압 B를 전압 D와 같게 함으로써 단순화될 수 있다.
FLC를 갖는 디스플레이를 어드레싱하기 위한 종래 Joers/Alvey(J-A) 구성의 확장에서, 두 개의 스트로브 전극들이 동시에 어드레싱된다면 두 개의 다른 '선택'스트로브 펄스가 요구된다(그렇지 않으면 화소의 두 행이 동일 영상 데이터를 디스플레이할 것이다). 이 예에서, 제2 '선택' 스트로브 전압은 제1 '선택' 스트로브 전압 Vs1과 동일한 진폭과 반대 극성을 갖는 전압 펄스 Vs2이다. 전압 펄스 S1 및 S2가 도 7의 (a) 및 7의 (b)에 각각 도시되어 있다.
J-A 구성에 사용되는 통상의 데이터 펄스는 반대 극성이고, 스트로브 전압 펄스가 i번째 행 전극에 인가되는 같은 시간에 j번째 데이터 전극에 인가될 때, 두 개의 슬롯 바이폴라 펄스는 FLC를 스위치하거나 스위치하지 않는 전압 교차 화소 Pij를 생성할 것이다. 이들 공지된 데이터 전압 펄스는 이들이 공지된 스위칭 식별을 제공하기 때문에 어드레싱 집합(상기 관련된 전압 펄스 A 및 C)의 일부분으로 선택될 수 있다. 본래, 이들은 반대 극성 스트로브 펄스와 조합될 때 FLC 상에 반대 방식으로 작용한다. 예를 들어, 데이터 펄스들 중 하나, A(도 7의 (c))가 하나의 스트로브 펄스 S1을 가지고 FLC를 완전히 스위치할 것이고, 다른 스트로브 펄스 S2(및 다른 데이터 펄스, C(도 7의 (d))에 대해서 반대로)를 가지고 FLC를 스위치하지 않을 것이다. 집합을 완료하기 위해서 적절한 제3 데이터 펄스, B가 선택되어야만 하고 이것은 스트로브 펄스들 중 어느 하나와 조합될 때 어떤 FLC 스위칭 식별을 갖지 않는다. 즉, 데이터 펄스 B는 스트로브 펄스 S1 또는 S2 중 어느 하나를 가지고 FLC에 동일한 스위칭 효과를 가질 수 있다. 이러한 데이터 펄스는 스트로브 펄스 또는, 보다 유리하게(전체 패널 어드레스 시간에 의하여) FLC를 스위치하거나 어느 쪽의 스트로브 펄스에 대해서도 FLC를 스위치하지 않게 할 수 있는제로 전압 펄스일 수 있다. 도 7의 (a) 내지 7의 (d)에 도시된 스트로브 및 데이터 펄스를 사용함으로써, 도 8에 도시된 바와 같이, 모든 4개의 조합된 화소 상태가 얻어질 수 있다.
도 8에서, 서로 맞물린 전극 하에서 FLC의 상태(흑 또는 백으로 표시됨)와 함께 전압 펄스가 도시된다. 하나의 열 전극(3a)하의 FLC 및 나머지 열 전극(3b)하의 FLC가 다른 상태에 있는 경우에, 회절 격자가 설정되고 화소가 온으로 여겨진다. 하나의 열 전극(3a)하의 FLC 및 나머지 열 전극(3b)하의 FLC가 동일한 상태일 때, 화소는 오프이다. (도 8에서 흑 및 백의 사용은 액정이 흑에서 셰이딩 영역 내의 광을 방해한다는 것을 의미하지 않고 백에서 도시된 영역 내의 광을 전달한다는 것을 주지해야 한다. 이것은 또한 도 6의 (a)에 적용된다. 화소들은 그들이 관측자에게 나타나는 것처럼 도 6의 (b)에 도시되어 있다.)
도 8로부터 이들 어드레싱 구성 하에서 FLC의 상태가 액세스될 것 같지 않다는 것을 알 수 있을 것이고, 이것은 내부의 d.c. 균형되지 않은 전계로 인해 물질에 손상을 입힌 결과일 수 있다. 이를 피하기 위해서, 모든 펄스들의 극성은 디스플레이의 광학적 성능의 결과에 어떤 영향 없이 프레임마다(또는 라인 마다도) 변화될 수 있다. 이것은 FLC 상태의 반전이 화소의 광학적 상태를 반전시키지 않는 이 종류의 SLM의 일반적인 이점이다.
FLC의 스위칭 특성이 3가지 다른 형태의 전압 펄스에 대해서, 도 9의 (a) 내지 9의 (d)에서 도시되어 있다. 고정된 데이터 전압 펄스에 대해서, 스트로브 전압 및 슬롯 타임의 조합이 스위칭을 일으키지 않는 영역, 100% 스위칭이 일어나는영역 및 부분적으로 스위칭이 일어나는 영역이 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 스트로브 펄스 중 하나를 갖는 바이폴라 데이터 펄스 중 하나의 영향하에서 스위치하지만, 동일한 스트로브 펄스를 갖는 반대의 바이폴라 데이터 펄스의 영향하에서 스위치하지 않는 화소에 대해서, 디스플레이는 부분 스위칭 영역이 완전히 분리되도록 작동되어서, 결과 파형이 어떤 스위칭도 일으키지 않을 것이고 다른 결과 파형이 100% 스위칭을 일으킬 것이다(부분 스위칭이 아님). 하나의 가능한 동작점이 도 10에 도시되어 있고, 도 9의 (a) 내지 9의 (d)의 부분 스위칭 영역이 첨가된다. FLC 디스플레이의 종래의 수동적 어드레싱에 대해 이것이 요구된다.
어드레싱 목적을 위한 제로 전압 데이터 펄스의 명령은 단지 스트로브 펄스(데이터 전압이 제로 전압 펄스 B일 때 화소에 의해 체험된 전압일 것임)와 관련된 0%/100% 곡선이 분리되어야 하고, FLC 스위칭 보전(즉, 부분 스위칭의 방지)을 유지하기 위해서 비 제로 데이터 펄스에 대한 유사 곡선들 사이에 있어야한다는 것을 의미한다. 일반적으로 이것이 문제이지만, 종래의 J/A 어드레싱 구성과 비교했을 때 곡선이 분리되는 범위가 줄어든다. 패널 내의 비 균일성 및 이들 곡선의 적은 쉬프트 결과의 온도 변화가 어드레싱 문제를 일으킬 수 있도록 이것은 구동 창을 줄이는 효과를 갖는다.
이 디스플레이의 이점은 통상의 어드레싱 구성과 비교하여 슬롯 타임의 증가 없이 동작할 수 있다는 것이다. 이것은 대체로 종래 패널에 걸쳐 이 어드레싱 기술을 사용함으로써 프레임률이 배가되어야 한다는 것을 의미한다. 프로젝션 패널의 크기가 작고 이들이 제어된 환경 내에서 전형적으로 동작되기 때문에, 증가된어드레싱 레이트의 전체 이득을 허용하며 장치 허용 오차가 줄어들 수 있다.
본 발명의 실시예에 근거한 다른 FLC가 다른 공지된 어드레싱 구성, 예를 들어 Malvern-3 어드레싱 방법(J.R. Hughes 및 E.P. Raynes, "액정"13pp597-601, 1993)의 확장을 사용할 수 있다.
다른 실시예에서, C2 액정 정렬이 사용된다. 이것은 기술된 실시예와 다르다. 배향층(27a 및 27b)은, 예를 들어 스핀-코팅 PI2555(듀퐁으로부터 이용 가능함)에 의해 대략 100nm 이하의 깊이로 형성된 낮은 예비 경사 폴리이미드 배향층을 포함할 수 있다. 또한, 층(21)의 강유전성 액정은 치럴(chiral) 스멕틱 C 위상, τ-Vmin 특성, 20nC/㎠ 이하의 자발적 편광화, 10°및 45°사이 및 바람직하게 22.5°의 원뿔각, 및 양의 유전체 2축을 갖는다.
이 실시예는 1/4 사이클, 두 개의 슬롯 데이터 펄스들과 유사한 위상 쉬프트된 바이폴라 신호를 사용할 수 있다. 이 경우에, 관련 스위칭 곡선이, 제로 volt 경우와 같이, 종래의 데이터 스위칭 곡선을 2등분함에 따라 다시 전압에 구속이 있다. 그러나, FLC를 가로질러 RMS a.c. 전압이 유지될 수 있음에 따라 안정이 개선될 수 있는 이점이 있을 것이다. 훌륭한 안정화는, 현재 유효한 어드레스 가능 물질에 대해서, 이상 각(45°)보다 낮다고 일반적으로 알려진 스위칭 각을 증가시킴에 따라서 회절 SLM 패널의 밝기를 개선시킨다.
데이터 펄스는 비 선택된 행에 a.c. 파형을 제공하고 이것은 물질의 원뿔각에 근접한 보다 높은 각 상태에 구동된 FLC를 일으킨다. 이것은 광 처리량을 최대화하기 위해서 요구된 스위치 각을 얻는데 유익할 것이다.
다른 FLC 실시예는 대안의 비-식별 데이터 전압 펄스(즉, 전압 B), 이를테면 더 높은 주파수, 고 전압 바이폴라 전압 신호를 포함할 수 있다. 이 경우에 스위칭 곡선은 종래 어드레싱 방법에 관련된 두 개 곡선 위에 존재할 것이고 라인 어드레스 시간에서 개선은 스트로브 확장을 사용할 때 기본 한계를 넘어 두 개의 인자일 것이라 기대될 것이다.
본 발명은 FLC 디스플레이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 다른 액정 디스플레이 이를테면 슈퍼 트위스트 네마틱(super twisted nematic: STN) 액정에 적용될 수 있다. STN 디스플레이와 함께 이용될 수 있는 하나의 단순 어드레싱 구성에서, 3개 데이터 전압은 단순히 양의 펄스, 음의 펄스 및 제로 전압 펄스일 수 있다. 2 개의 스트로브 펄스는 서로 반대의 극성일 것이다. 두 개 화소의 4개의 가능한 디스플레이 상태는 다음과 같이 발생될 것이다.
이 표는,
양의 데이터 펄스 및 양의 스트로브 펄스는 제1 상태로 액정을 놓고.
음의 데이터 펄스 및 음의 스트로브 펄스는 제1 상태로 액정을 놓고, 그리고
모든 다른 조합은 제2 상태로 액정을 놓는 다는 근거에 따를 것이다.
화소 내의 하나의 열 전극 하에서의 액정 부분이 제2 열 전극 하에서의 액정부분과 다를 때, 회절 격자가 설정되고 화소가 '온'된다(광이 회절되어 영상을 디스플레이하기 위해서 사용될 수 있음). 두 개의 열 전극 하에서 액정 부분이 동일 상태에 있다면, 어떤 회절 격자도 없어 화소가 '오프'된다.
수동적으로 어드레싱된 장치에서 AFLC(anti-ferroelectric liquid crystal)을 사용하는 것이 가능하다. 이 경우에, 보다 전형적인 히스테리틱 AFLC 전압-투과율 관계가 요구된다. 이 모드는 상술한 FLC 모드와 유사한 광학 특성을 갖고 영역 성장을 통해서 아날로그 또는 그레이 레벨 동작을 얻을 수 있다. FLC 동작에 등가를 제공하기 위해서 가능한 수동적 AFLC 어드레싱 모드는 한 쌍의 강유전성 상태를 리셋하여 사용한다.
상술한 종류의 변조기는 활성 행렬 어드레싱 배열에서 또한 쌍안정 트위스트 네마틱(bistable twisted nematic: BTN) 액정을 사용하여 구현될 것이다. 대략 두 배로 평행하지 않게 정렬된 셀 내의 셀 갭은 스프레이된 180° 트위스트 상태와 0° 및 360°를 갖는 두 개의 스프레이된 준 안정 상태를 생성한다. 두 개의 준 안정 상태는 액정에 대해 동작의 쌍안정 모드를 제공한다. 액정은 리셋 펄스를 인가함으로써 준 안정 상태 사이에서 스위치될 수 있고, 임시로 호미어트로픽(homeotropic) 상태를 생성할 수 있다. 준 안정 상태는 빠르게 액세스될 것이고 쌍안정 상태를 나타낼 것이다. 이러한 BTN 모드 변조기의 2개-라인 어드레싱은 오프 상태를 재 기억하는 양쪽 행들 상의 리셋 펄스를 가지고 상술한 STN 모드와 유사하게 실행될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 방법은 액정 디스플레이에 한정되는 것이 아니라 화소가두 개의 독립 열 전극을 갖는 다른 수동적으로 어드레스되고 화소화된 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 대체로,Apte 등의 1993년 SID에 개시된 '변형 가능한 회절 격자 광 밸브', pp 807-8에 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 디스플레이 장치에 있어서,
    복수의 스트로브 전극들,
    데이터 전극 쌍들 중 한 쌍의 데이타 전극과 상기 스트로브 전극들 중 하나의 각 오버랩에서 개개의 화소를 한정하도록 상기 스트로브 전극들과 교차된 복수의 데이터 전극 쌍,
    X개의 스트로브 전극들의 각 그룹에 차례로 X개의 다른 스트로브 신호들을 동시에 제공하기 위한 스트로브 신호원 - 여기서 X는 1 이상의 정수임 -, 및
    복수의 데이터 신호들 중 임의의 하나를 상기 데이터 전극에 제공하기 위한 데이터 신호원을 구비하여, 각 그룹의 스트로브 전극들 및 각 쌍의 데이터 전극들에 의해 어드레스된 X개 화소의 광학 상태의 모든 조합이 선택 가능한 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 각 그룹의 스트로브 전극 및 각 쌍의 데이터 전극에 의해 어드레스된 상기 X개 화소는 광학 상태의 M개 조합을 가지고,
    상기 데이터 신호원은 N개 데이터 신호들 중 임의의 하나를 각 쌍의 제1 데이터 전극에 공급하고 동시에 N개 데이터 신호들 중 임의의 하나를 각 쌍의 제2 데이터 전극에 공급하도록 배열되고,
    M>N인 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, X=2이고
    상기 스트로브 신호원은 제1 스트로브 신호를 상기 그룹의 각 제1 스트로브 전극에 공급하고, 상기 제1 스트로브 신호와 동일한 파형과 진폭이지만 극성이 반대인 제2 스트로브 신호를 상기 그룹의 각 제2 스트로브 전극에 공급하도록 배열되는 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 데이터 신호원은 제1 데이터 신호 또는 제2 데이터 신호 중 어느 하나를 상기 제1 데이터 전극에 인가하고, 동시에 제3 데이터 신호 또는 상기 제2 데이터 신호 중 어느 하나를 상기 제2 데이터 전극에 인가하고, M=4인 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 데이터 신호는 제로 전압인 디스플레이 장치.
  6. 제4항에 있어서, 각 화소가 제1 광학 상태 및 제2 광학 상태 사이에서 스위치 가능한 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 회절 공간 광 변조기이고, 상기 제1 광학 상태에서는 화소는 광을 회절시키고, 상기 제2 광학 상태에서는 화소가 광을 투과 또는 반사시키는 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 각 쌍의 데이터 전극은 복수의 길고 평행한 제1 전극부와 상기 제1 전극부와 서로 맞물린(interdigitated) 복수의 길고 평행한 제2 전극부를 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서, 액정 디스플레이 장치를 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 복수의 스트로브 전극, 및 상기 데이터 전극 쌍들 중 한 쌍의 데이타 전극과 상기 스트로브 전극들 중 하나의 각 오버랩에서 개개의 화소를 한정하도록 상기 스트로브 전극과 교차된 복수의 데이터 전극을 포함하는 종류의 디스플레이 장치를 어드레싱하는 방법에 있어서,
    각 그룹의 X개 스트로브 전극에 차례로 X개 다른 스트로브 신호를 동시에 제공하는 단계 - 여기서 X는 1 이상의 정수임 -; 및
    복수의 데이터 신호들 중 임의의 하나를 상기 데이터 전극에 제공하는 단계를 포함하며, 각 그룹의 스트로브 전극과 각 쌍의 데이터 전극에 의해 어드레스된 상기 X개 화소의 광학 상태들의 모든 조합이 선택 가능한 디스플레이 장치의 어드레싱 방법.
  11. 회절 공간 광 변조기에 있어서,
    복수의 스트로브 전극;
    상기 스트로브 전극과 교차된 다수의 데이터 전극 쌍 -상기 데이터 전극 쌍은 상기 스트로브 전극과 교차하여 상기 데이터 전극 쌍 중 한 쌍의 데이타 전극과 상기 스트로브 전극 중 하나의 각각의 오버랩에서 각각의 화소를 정의함-;
    각 그룹의 X개의 스트로브 전극에 차례로 X개의 다른 스트로브 신호를 동시에 공급하는 스트로브 신호원; 및
    복수의 데이터 신호 중 어느 하나를 상기 데이터 전극에 제공하기 위한 데이터 신호원
    을 포함하며,
    각 그룹의 스트로브 전극 및 각 데이터 전극 쌍에 의해 어드레스되는 X개 화소의 광학 상태의 모든 조합이 선택 가능하며, 각 화소는 화소가 광을 회절시키는 제1 광학 상태와 화소가 광을 투과시키거나 반사시키는 제2 광학 상태 사이에서 스위치가 가능한 회절 공간 광 변조기.
  12. 제11항에 있어서, 각각의 데이터 전극 쌍은 다수의 길고 평행한 제1 전극부와, 상기 제1 전극부와 맞물린 다수의 길고 평행한 제2 전극부를 포함하는 변조기.
  13. 제11항에 있어서, 상기 변조기는 각 화소에서 상기 오버랩된 스트로브 전극과 데이터 전극 쌍 사이에 배치된 액정 재료를 포함하는 변조기.
  14. 복수의 스트로브 전극, 및 상기 스트로브 전극과 교차하는 복수의 데이터 전극을 포함하되, 상기 스트로브 전극 중 하나와 상기 데이터 전극 쌍 중 한 쌍의 데이타 전극의 각 오버랩에서 각 화소를 정의하는 종류의 회절 공간 광 변조기를 어드레싱하는 방법에 있어서,
    각 그룹의 X개 스트로브 전극에 차례로 X개 다른 스트로브 신호를 동시에 제공하는 단계 - 여기서 X는 1 이상의 정수임 -; 및
    복수의 데이터 신호들 중 임의의 하나를 상기 데이터 전극에 제공하는 단계
    를 포함하며, 각 그룹의 스트로브 전극과 각 쌍의 데이터 전극에 의해 어드레스되는 상기 X개 화소의 광학 상태들의 모든 조합이 선택 가능하여, 화소가 광을 회절시키는 제1 광학 상태와 화소가 광을 투과시키거나 반사시키는 제2 광학 상태 사이에서 각 화소를 스위치하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 각각의 데이터 전극 쌍은 다수의 길고 평행한 제1 전극부와, 상기 제1 전극부와 맞물린 다수의 길고 평행한 제2 전극부를 포함하는 방법.
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