KR100902764B1 - 콜레스테릭 액정 디스플레이 및 드라이버 - Google Patents
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Abstract
패시브 매트릭스 구동 방식의 콜레스테릭 액정 패널을 다이내믹 구동하는데 적합한 드라이버를 제공한다. 입력된 행 데이터 또는 열 데이터를 시프트 클록으로 시프트하는 시프트 레지스터와, 시프트 레지스터의 데이터를 래치 펄스로 래치 하는데가터 래치와, 데이터 래치에 의해 래치된 행 데이터 또는 열 데이터에 의해, 복수의 구동 전원을 선택하고, 행 구동 전압 또는 열 구동 전압을 출력하는 액정 패널 구동 전압 선택 출력 회로를 구비한다.
콜레스테릭 액정, 메모리, 화소, 레지스터, 래치
Description
도 1은 전자 북의 사시도.
도 2는 패시브 매트릭스 구동 방식의 액정 패널 구조를 도시하는 도.
도 3은 콜레스테릭 액정 디스플레이를 도시하는 도.
도 4는 액정 패널을 구동하는 본 발명의 드라이버의 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 전압 선택 출력 회로에서의 1출력분의 구성을 도시하는 도.
도 6은 2계조 표시인 경우의 3 스테이지·다이내믹 구동인 경우의 행 구동 전압 및 열 구동 전압의 파형의 일례를 도시하는 도.
도 7은 행 전극을 3 스테이지·다이내믹 구동하는 경우의 어떤 시점에서의 행 전극상에서의 스테이지의 전개 상태를 도시하는 도.
도 8은 2계조 표시인 경우의 콘벤셔널 구동인 경우의 행 구동 전압 및 열 구동 전압의 파형의 일례를 도시하는 도.
도 9는 전자 북의 표시부에서, 화면 재기록시의 부분 재기록 영역을 도시하는 도.
도 10은 3 스테이지·다이내믹 구동에서의 스테이지를 도시하는 도.
도 11은 4 스테이지·다이내믹 구동에서의 스테이지를 도시하는 도.
도 12는 800행×800열의 표시를 설명하는 신호 파형의 타이밍도.
도 13은 800행×800열의 표시 화면을 도시하는 도.
도 14는 듀얼 구동 방법을 설명하기 위한 신호 파형 타이밍도.
도 15는 듀얼 구동 방법을 실현하기 위한 행 드라이버 및 열 드라이버의 배열을 도시하는 도.
도 16은 40V에서 0V로 전압이 하강할 때의 전압 파형을 도시하는 도.
도 17은 0V에서 40V로 전압이 상승할 때의 전압 파형을 도시하는 도.
도 18은 부하 용량 800pF의 열 출력 곡선(실선)이 우측으로 이동한 상태를 도시하는 도.
도 19는 부하 용량 800pF의 열 출력 곡선(실선)이 우측으로 이동한 상태를 도시하는 도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
12: 표시부 14: 페이지 선택 스위치
40: 선택 회로 42: 전압 출력 회로
50: 행 드라이브 52: 열 드라이브
80: 콘트롤러
기술 분야
본 발명은 콜레스테릭 액정 패널을 구동하는 드라이버, 및 콜레스테릭 액정 디스플레이에 관한 것이다.
배경 기술
현재의 액정 디스플레이(LCD)의 대표적인 것으로서, STN(super twisted nematic) LCD 및 TFT(thin film transistor) LCD가 있다.
STNLCD는 비교적 염가이지만, 구동 라인수는 약 500개가 한계이다. 또한, TFTLCD는 제조 비용이 고가이다. 따라서, 어느 LCD에 있어서도, 큰 디스플레이를 제작할 수 없다고 하는 문제가 있다. 한편, 콜레스테릭 LCD는 표시를 바꿀 때에만 재기록 및 리프레시를 행하고, 한번 기록하면, 그 메모리성에 의해 표시가 남기 때문에, 구동 라인수에 제한이 없다. 그러나, 재기록하는데 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다.
현상황의 콜레스테릭 LCD는 1000라인의 재기록에 10초 이상을 요한다. 그러나, 전자 북과 같은 페이지 사이즈 어플리케이션은 1페이지의 재기록에 1초 이하를 요구하고 있다. 이것은 손으로 책의 페이지를 넘기기 위해서 필요한 시간에 적합시키기 위해서이다.
이러한 요구에 부응하는 것으로서, 미국 특허 제5,748,277호 「DYNAMIC DRIVE METHOD AND APPARATUS FOR A BISTABLE LIQUID CRYSTAL DISPLAY」는 콜레스테릭 액정을 이용한 패시브 매트릭스 LCD의 1초 이하의 표시 재기록 방법을 개시하고 있다. 상기 방법은 액정 구조의 천이를 제어하는 일련의 스테이지에 의한 다이내믹 구동 방법 및 파이프라인 방법에 의해, 표시 재기록 속도의 스피드 업을 도모하고 있다. 이러한 고속 재기록으로 인해, 1000라인/초보다 큰 어드레스 속도를 갖는 패시브 매트릭스 구동 방식(단순 매트릭스 구동 방식)으로, 콜레스테릭 액정을 사용하는 것을 가능하게 하고 있다.
도 1은 상기 미국 특허 공보에 기재의 전자 북(10)을 도시한다. 도면 중, 12는 표시부, 14는 페이지 선택 스위치, 16은 정보를 유지하기 위한 메모리 카드 또는 플로피 디스크이다.
또한, 도 2는 상기 미국 특허 공보에 기재된 패시브 매트릭스 구동 방식의 액정 패널 구조를 도시하는 도이다. 도면 중, 20, 22는 유리 기판, 24는 행(Row) 전극, 26은 열(Column) 전극을 도시하고 있다. 이들 2매의 유리 기판 사이에는 콜레스테릭 액정이 밀봉되어 있다.
대향하는 행 전극과 열 전극에 의해 화소 영역(28)이 형성되고, 전극은 화소를 선택적으로 구동한다. 이러한 구동은 다른 전계 상태에 따라서 여러가지의 액정 구조를 생기게 한다. 고전계에서는 호메오트로픽 구조를 갖는다. 트위스티드플레이너 구조 및 포컬 코닉 구조는 전계가 없더라도 안정하다. 과도 트위스티드 구조는 호메오트로픽 구조로 유지하기 위해서 인가된 전계가 급격히 감소 또는 제거되었을 때에 생긴다. 이 상태는 트위스티드 플레이너 구조 또는 포컬 코닉구조 중 어느 하나에 과도적인 것이다. 트위스티드 플레이너 상태는 재료의 피치 길이에 따라서 가시 스펙트럼 내의 광을 반사하여, 백(白)의 표시가 가능하게 된다. 호메오트로픽 상태 및 포컬 코닉 상태에서는 약한 산란 또는 투명하게 된다. 따라서, 화소의 후면이 흑색으로 도장(塗裝)되어 있으면, 관찰자에게는 호메오트로픽 상태 및 포컬 코닉 상태에서는 검게 보인다. 또한, 선택 반사색을 적, 녹, 청으로 설정한 표시층을 적층함으로써, 컬러 표시가 가능하게 된다. 또한, 콜레스테릭 액정은 인가 전압 및/또는 인가 시간을 선정함으로써, 그레이 스케일 특성을 갖기 때문에 계조 표시도 가능하다.
다이내믹 구동 방법에서는 표시 프로세스의 리프레시 또는 갱신시에, 콜레스테릭 액정 화소는 그들의 천이를 제어하는 일련의 스테이지에서 구동된다. 이들 스테이지에는 3개의 액티브·스테이지(active stage)와, 1개의 논액티브·스테이지(non-active stage)가 있다. 3개의 액티브·스테이지는 준비 스테이지(preparation stage), 선택 스테이지(selection stage), 진전 스테이지(evolution stage)이다. 논액티브·스테이지는 준비 스테이지의 앞 및 진전 스테이지의 뒤에 존재한다. 준비 스테이지 앞의 논액티브·스테이지는 액정 구조를 변화시키지 않은 스테이지이다. 이러한 다이내믹 구동 방법은 3개의 액티브·스테이지를 포함하기 때문에 3 스테이지법이라고 하기로 한다.
준비 스테이지는 액정 구조를 호메오토로픽 상태로 하는 스테이지이다. 선택 스테이지는 호메오토로픽 상태를 유지할 것인가, 과도 트위스티드 플레이너 형태로 전화할 것인가를 선택하는 스테이지이다. 진전 스테이지는 과도 트위스테드플레이너 상태로 전화하도록 선택 스테이지의 사이에 선택된 액정을 포컬 코닉 상태로 진전시키고, 호메오트로픽 상태에 머물도록 선택 스테이지에서 선택된 액정은 호메오트로픽 상태 그대로 유지하는 스테이지이다.
마지막의 논액티브·스테이지는 포컬 코닉 상태는 그대로의 상태로 머물고, 호메오토로픽 상태는 안정한 광 반사 트위스티드 플레이너 상태로 전화시키는 스테이지이다.
준비 스테이지의 뒤에, 액정 구조를 과도 트위스티드 플레이너 상태로 이완하는 것을 허용하는 전선택 스테이지(pre-slection stage)를 추가하여, 4 스테이지법으로 할 수도 있다. 이러한 전선택 스테이지를 부가함으로써, 구동 속도가 증대한다.
이상의 일련의 스테이지에 의한 구동에서는 화소가 최종적인 액정 구조를 결정하는 것은 선택 스테이지에서 전극에 인가되는 전압이고, 그 밖의 각 스테이지에서는 인가 전압은 같다. 따라서 모든 화소가, 동일의 논액티브 전압, 동일의 준비 전압, 동일의 진전 전압을 필요로 하기 때문에, 파이프라인 알고리즘을 채용함으로써, 논액티브·스테이지, 준비 스테이지, 진전 스테이지 사이에서, 시간을 공유할 수 있다. 따라서, 복수의 라인을 논액티브 전압, 준비 전압, 진전 전압에 의해 동시에 어드레스할 수 있다.
또한, 상기 미국 특허에서는 행 전극 및 열 전극에의 인가 전압은 진동하는 바이폴러(쌍극)의 구형파 전압을 사용하고 있지만, 인가 전압의 값 및 인가 시간을 선택함으로써 진동하는 유니폴러(단극)구형파 전압을 사용할 수 있는 것이 공지되어 있다. 이러한 유니폴러의 구형파(矩形波) 전압을 사용함으로써, 드라이버의 전압 스윙폭을 감소할 수 있고, 또한 드라이버의 비용을 내릴 수 있다. 인가 전압이 바이폴러 구동 전압 혹은 유니폴러 구동 전압이면, 화소에 인가되는 전압, 즉 열 전극에의 인가 전압과 행 전극에의 인가 전압과의 차 전압은 바이폴러의 구형파 전압이 된다. 본 명세서에서는 이러한 화소에의 인가 전압을 교류화된 전압이라는 것으로 한다. 이러한 교류화된 전압을 사용하는 이유는 액정에 융합한 불순물의 영향을 경감하여, 긴수명화를 달성하기 위해서이다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 상술과 같은 패시브 매트릭스 구동 방식의 콜레스테릭 액정 디스플레이를 다이내믹 구동하는데 적합한 드라이버를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 행 드라이버와 열 드라이버의 공유화를 도모하는 것이 가능한 드라이버를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 액정 구조의 상태를 1개의 스테이지로 변경하는 종래의 구동 방법(이하, 콘벤셔널 동작이라고 한다)도 포함하고, 상기 종래의 구동 방법과 다이내믹 구동 방법을 절환하는 것을 가능하게 한 드라이버를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 부분 재기록 기능을 구비하는 드라이버를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 고속 재기록을 인터레이스로 행하는 기능을 갖는 콜레스테릭 액정 디스플레이를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 듀얼 구동 기능을 갖는 콜레스테릭 액정 디스플레이를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 스큐 저감을 행한 장방형의 콜레스테릭 액정 디스플레이를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 1 양태는 콜레스테릭 액정 디스플레이를 이용한 패시브 매트릭스 액정 패널을 구동하는 드라이버로서, 입력된 행 데이터 또는 열 데이터를 시프트 클록으로 시프트하는 시프트 레지스터와, 시프트 레지스터의 데이터를 래치 펄스로 래치하는데가터 래치와, 데이터 래치에 의해 래치된 행 데이터 또는 열 데이터와, 교류화 신호에 의해, 복수의 구동 전원을 선택하고, 액정 패널의 화소를 구동하는 교류화된 구동 전압을 형성하기 위한 행 구동 전압 또는 열 구동 전압을 출력하는 구동 전압 선택 출력 회로를 구비하고 있다.
구동 전압 선택 출력 회로는 데이터 래치에 의해 래치된 행 데이터 또는 열 데이터와, 교류화 신호에 의해, 복수의 구동 전원을 선택하는 선택 신호를 발생하는 선택 회로와, 선택 회로에 의해 발생된 선택 신호에 의해 선택된 구동 전원에 의해, 행 구동 전압 또는 열 구동 전압을 출력하는 전압 출력 회로를 구비하고 있 다.
본 발명의 제 2 양태는 콜레스테릭 액정 디스플레이이다. 상기 디스플레이는 콜레스테릭 액정을 이용한 패시브 매트릭스 액정 패널과, 액정 패널의 행 전극에 행 구동 전압을 인가하는 행 모드로 설정된 드라이버와, 액정 패널의 열 전극에 열 구동 전압을 인가하는 열 모드로 설정된 드라이버와, 행 모드 설정 드라이버 및 열 모드 설정 드라이버를 제어하는 콘트롤러를 구비하고 있다.
바람직한 실시예의 상세한 설명
화소 액정의 최종 구조를 결정하는 것은 선택 스테이지의 사이에 공급되는 전압이고, 전압은 행 전극과 열 전극에 인가된 구동 전압의 차에 의해 결정된다. 행 전극을 구동하는 행 드라이버도, 열 전극을 구동하는 열 드라이버도, 구동 전압을 공급한다고 하는 점에서 공통하고 있기 때문에, 행 드라이버 및 열 드라이버는 공용할 수 있는 구조로 한다.
도 3은 공용할 수 있는 행 드라이버 및 열 드라이버를 사용한 콜레스테릭 액정 디스플레이를 도시한다. 액정 패널(70)의 행 전극(24)은 행 드라이버(50)의 출력 단자에 접속되고, 열 전극(26)은 열 드라이버(52)의 출력 단자에 접속되어 있다. 콘트롤러(80)로부터 주어지는 제어 신호 및 데이터에 의거하여, 행 드라이버(50)로부터 행 전극(24)에, 열 드라이버(52)로부터 열 전극(26)에, 각각 구동 전압이 인가된다. 액정 패널(70)의 화소에는 그들의 구동 전압의 차가 인가된다. 상기의 차 전압은 양 및 음으로 변화하는 교류화된 구형파 전압이다.
도 4는 행 드라이버 및 열 드라이버에 공용하는 것이 가능한 본 발명의 드라 이버의 구성을 도시하는 블록도이다. 행/열 모드 신호에 의해, 행 드라이버/열 드라이버로서 동작한다.
이 드라이버(30)는 마스크 레지스터(32)와, 시프트 레지스터(34)(3 bit x 110)와, 데이터 래치(36)(3 bit ×110)와, 액정 패널 전압 선택 출력 회로(38)로 구성된다. 상기 드라이버는 CPU와 같은 콘트롤러에 의해 제어된다. 도 5는 전압 선택 출력 회로(38)에서의 1출력분의 구성을 도시한다. 1출력분의 구성은 선택 회로(40)와 전압 출력 회로(42)로 이루어진다.
드라이버(30)에 공급되는 각 신호에 관해서 설명한다.
칩 셀렉트 신호(CSb):
CPU가 드라이버를 선택하기 위한 선택 신호이다. "O"은 선택을, "1"은 비선택이다. 이 신호와 데이터 클록(CLK) 및 데이터 버스 신호(DAT)에 의해, 드라이버 내부의 레지스터에 액세스할 수 있다.
데이터 버스 신호(DAT):
드라이버 내의 레지스터를 판독하여 기록하기 위한 신호이다. CLK의 상승에 동기하여 동작한다.
데이터 클록(CLK):
이 신호와 칩 셀렉트 신호 CSb 및 데이터 버스 신호 DAT에 의해, 드라이버내의 레지스터를 판독하여 기록할 수 있다.
리셋 신호(RESET b):
드라이버를 초기화하기 위한 신호이다. "0"에서 초기화된다.
액정 패널 구동 전원(V7-V0):
액정 패널을 구동하기 위한 전원이고, 전압 선택 출력 회로(38)의 전압 출력 회로(42)에 접속된다.
예를 들면, 행 드라이버의 경우, 전원 V7의 출력 전압은 40.0V, 전원 V6의 출력 전압은 36.0V, 전원 V5의 출력 전압은 32.0V, 전원 V4의 출력 전압은 25.5V, 전원 V3의 출력 전압은 14.5V, 전원 V2의 출력 전압은 8.0V, 전원 V1의 출력 전압은 4.0V, 전원 V0의 출력 전압은 0V이다.
열 드라이버의 경우, 전원 V5의 출력 전압은 40.0V, 전원 V4의 출력 전압은 36.0V, 전원 V3의 출력 전압은 32.0V, 전원 V2의 출력 전압은 28.0V, 전원 V1의 출력 전압은 8.0V, 전원 V0의 출력 전압은 OV이다.
어떤 전원이 선택될지는 도 5에 도시하는 바와 같이, 선택 회로(40)로부터의 선택 신호 SEL(2-0)에 의해 정해진다.
교류화 신호(M3-M0):
액정 패널의 화소를 구동하는 전압의 교류화를 제어하기 위한 신호이고, 전압 선택 출력 회로(38)의 선택 회로(40)에 공급된다.
액정 패널 표시 이네이블 신호(DSP):
이 신호에 의해, 비동기에 통상 표시 또는 표시 금지가 결정된다.
"0"은 표시 금지(구동 전원을 V0에 고정)을, "1"은 통상 표시를 나타낸다. 이 신호는 전압 선택 출력 회로(38)의 선택 회로(40)에 공급된다.
방향 선택 신호(DIR):
스테이지 및 표시 데이터의 입출력을 절환한다. 또한, 표시 데이터의 전송방향도 절환한다.
행/열 모드 신호(Row/Column):
이 신호가 "1"인 경우, 드라이버는 행 동작을 한다. "0"인 경우, 드라이버는 열 동작을 한다. 이 신호는 전압 선택 출력 회로(38)의 선택 회로(40)에 공급된다.
콘벤셔널/다이내믹 신호(CVD/DDS):
이 신호가 "1"인 경우, 드라이버는 콘벤셔널 동작을 한다. "0"인 경우, 드라이버는 다이내믹 동작을 한다. 이 신호는 도 5에 도시하는 바와 같이, 전압 선택 출력 회로(38)의 선택 회로(40)에 공급된다.
3 스테이지/4 스테이지 신호(3/4 STG):
이 신호가 "1"인 경우, 드라이버는 3 스테이지 동작을 한다. "0"인 경우, 4 스테이지 동작을 한다. 이 신호는 전압 선택 출력 회로(38)의 선택 회로(40)에 공급된다.
표시 데이터 0(D0(2-0)) 및 표시 데이터 1(D1(2-0)):
시프트 레지스터(34)에의 입출력 표시 데이터이다. 열 드라이버의 경우는 계조(階調) 구동용의 데이터 입력으로서 사용된다. 방향 선택 신호 DIR에 의해, 입출력의 방향이 절환된다.
표 1에, 방향 선택 신호 DIR에 의한 입출력의 절환을 나타낸다.
DIR | DO(2-0) | Dl(2-0) |
1 | 입력 | 출력 |
0 | 출력 | 입력 |
입력으로서 설정된 표시 데이터(Di)는 시프트 클록 SCP의 상승으로, 시프트 레지스터(34)에 입력된다. 출력으로서 설정된 표시 데이터(Do)에서는 시프트 레지스터(34)의 최종단의 표시 데이터 Di가 출력된다.
시프트 클록(SCP):
이 신호의 상승으로, 표시 데이터 Di를 시프트 레지스터(34)에 입력한다.
래치 펄스(LP):
이 신호의 상승으로, 시프트 레지스터(34)에 입력된 표시 데이터 Di를 데이터 래치(36)에 래치한다.
구동 출력(G(109-0)):
래치 펄스 LP에서 래치된 표시 데이터 Di, 표시 제어 신호(M(3-0), DSP), 및 마스크 레지스터(32)에 의해서 결정되는 출력 전압이고, 액정 패널에 공급된다.
다음에 드라이버(30)의 각 구성 요소에 관해서 설명한다.
마스크 레지스터(32):
마스크 레지스터는 110 비트이고, 전압 선택 출력 회로(38)의 대응하는 출력 전압을 제어하는 레지스터이고, 드라이버를 행 모드로 사용하는 경우에만, 기록한다.
표 2에, 마스크 레지스터 기호(마스크 데이터) Mk(109-0)와 구동 출력 G(109-0)과의 대응을 나타낸다.
마스크 레지스터 기호 | 비트 | 출력 전압 단자 기호 | 리셋시의 값 |
MK0 | 0 | G 0 | 1 |
| | | | | | | |
MK109 | 109 | G 109 | 1 |
비트가 "0"으로 셋된 경우, 래치 데이터 LTn(2-0)을 모두 마스크("0")하여, 출력 전압을 선택한다. 상기 비트가 "1"로 셋된 경우, 래치 데이터에 영향을 주지 않는다.
시프트 레지스터(34):
3비트×110의 폭을 갖고, 입력된 표시 데이터를 시프트 클록 SCP의 상승으로 시프트한다. 데이터의 시프트 방향은 방향 선택 신호 DIR에 의해 결정된다.
표시 데이터 D1, D0의 입출력 및, 시프트 레지스터(34)의 전송 방향을 표 3, 표 4에 나타낸다.
DIR | D 0(2-0) | D 1(2-0) |
1 | 입력 | 출력 |
0 | 출력 | 입력 |
DIR | 전송 방향 |
1 | (D0 ㅡ> G0) ㅡ> (G109 ㅡ> D1) |
0 | (D1 ㅡ> G109) ㅡ> (G0 ㅡ> D0) |
데이터 래치(36):
3비트×110의 폭을 갖고, 시프트 레지스터(34)의 데이터를 래치 펄스 LP의 상승으로 래치한다.
전압 선택 출력 회로(38):
이 회로는 모드 설정(Row/Column, CVD/DDS, 3/4STG), 래치된 데이터 LTn(2-0), 교류화 신호 M(3-0), 표시 이네이블 신호 DSP, 마스크 데이터 MK(109-0)에 의해, 액정 패널에 대한 구동 전원 V(7-0)를 선택하기 위한 선택 신호 SEL(2-0)을 형성하는 선택 회로(40)와, 이 선택 회로에서의 선택 신호에 의해, 구동 전압을 출력하는 전압 출력 회로(42)로 구성된다. 전압 출력 회로(42)는 110개의 출력 전압 단자 G(109-0)를 갖고 있다.
선택 회로(40)로부터 전압 출력 회로(42)에 출력되는 신호는 SEL0, SEL1 및 SEL2의 3비트이다. 표 5에, 상기 3비트와 출력 전압의 관계를 나타낸다.
SEL | OUTPUT | ||
SEL2 | SEL1 | SEL0 | 출력 전압 |
0 | 0 | 0 | V0 |
0 | 0 | 1 | V1 |
0 | 1 | 0 | V2 |
0 | 1 | 1 | V3 |
1 | 0 | 0 | V4 |
1 | 0 | 1 | V5 |
1 | 1 | 0 | V6 |
1 | 1 | 1 | V7 |
이상과 같은 구성의 드라이버(30)를 행 드라이버로서 사용하는 경우에는 입력된 3비트 데이터를 스테이지로서 인식한다. 이로써, 8개의 구동 전압 V(7-0)에서 1개의 전압을 선택하여 출력 단자에 출력한다.
또한 열 드라이버로서 사용하는 경우에는 입력된 2비트 또는 3비트 데이터를 계조로서 인식한다. 이로써, 8개의 구동 전압 V(7-0)에서 1개의 전압을 선택하여 출력 단자에 출력한다.
도 6은 2계조 표시(ON, OFF)인 경우의 3 스테이지·다이내믹 구동의 경우의 행 구동 전압 및 열 구동 전압의 파형의 일례를 도시한다. 행 드라이버에 의해, 행 전극이, 도시와 같은 유니폴러 행 구동 전압이 인가되어, 논액티브·스테이지·준비 스테이지→선택 스테이지→진전 스테이지→논액티브·스테이지의 순으로 다이내믹 구동되어, 행 전극이 선택 스테이지에 있을 때에, 열 드라이버로부터 열 전극에 유니폴러 열 구동 전압이 인가된다. 이 열 구동 전압의 파형에 의해, 화소의 액정의 최종적인 구조(포컬 코닉 상태 또는 플레이너 상태)가 결정된다.
도 7은 행 전극을 3 스테이지·다이내믹 구동하는 경우의, 어떤 시점에서의 액정 패널상의 행 전극상에서의 스테이지의 전개 상태를 도시한다. 도면 중, 24는 행 전극을, 26은 열 전극을 도시한다. 상술한 바와 같이, 다이내믹 구동은 파이프라인구동 방식을 채용할 수 있으므로, 논액티브·스테이지, 준비 스테이지, 진전 스테이지는 동시에 복수 행을 구동할 수 있다. 선택 스테이지에 구동할 수 있는 것은 1행뿐이다. 이상은 3 스테이지·다이내믹 구동에 관해서 설명하였지만, 빠른 구동 속도가 요구되는 경우에는 4 스테이지·다이내믹 구동을 선택할 수 있다.
도 8은 2계조 표시의 경우의 콘벤셔널 구동인 경우의 행 구동 전압 및 열 구동 전압의 파형의 일례를 도시한다. (a)는 행 전극(2)에의 구동 전압, (b)는 열 전극(0)에의 구동 전압, (c)는 행 전극(2)에의 구동 전압과 열 전극(0)에의 구동 전압과의 차, (d)는 열 전극(1)에의 구동 전압, (e)는 행 전극(2)에의 구동 전압과 열 전극(1)에의 구동 전압과의 차를 각각 도시하고 있다. (c), (e)에서 알 수 있는 바와 같이, 열 구동 전압과 행 구동 전압과의 차는 교류화된 전압으로 되어 있다.
상술한 바와 같이, 콘벤셔널 구동은 액정 구조의 상태를 1개의 스테이지에서 변경하는 종래의 구동 방법이고, 다이내믹 구동에 비교하여 구동 속도는 느리다.
도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 행 전극이 표시 스테이지에 있을 때에, 열 전극에 구동 전압(V1, V2)이 인가되면, 액정 구조는 포컬 코닉 상태가 되고, 열 전극에 구동 전압(V0, V4)이 인가되면, 액정 구조는 플레이너 상태가 된다. 또한 도 8에서, 비표시의 스테이지는 표시 상태를 유지하는 스테이지이다.
이상 설명한 바와 같이, 구동 방법은 4 스테이지·다이내믹 구동, 3 스테이지·다이내믹 구동, 콘벤셔널 구동을 선택할 수 있지만, 사용시의 주위 온도에 의해서, 적절한 구동 방법을 선택할 수 있다.
이상의 예에서는 2계조 표시에 관해서 설명하였지만, 선택 스테이지 시에 인가하는 전압의 값 및/또는 인가 시간을 선정함으로써, 액정 구조를 투명 상태와 반사 상태와의 중간 상태를 또한 선택함으로써, 4계조 표시를 행하는 것도 가능하다.
다음에, 110 비트·마스크 레지스터(32)를 사용한 디스플레이의 부분 재기록 에 관해서 설명한다. 콜레스테릭 액정은 메모리성을 갖기 때문에, 디스플레이의 화면을 재기록하는 경우에, 재기록할 필요가 있는 부분만을 선택적으로 재기록하는 「부분 재기록 」방식을 채용함으로써 고속 재기록이 가능해진다.
도 9는 전자 북의 표시부(12)에서, 화면 재기록시의 부분 재기록 영역(8)을 도시한다. 이러한 영역만 재기록을 행하기 위해서는 부분 재기록이 불필요한 영역에 대응하는 래치 데이터 LTn(2-0)을 마스크하기 위해서, 행 드라이버 내의 110비트·마스크 레지스터(32)의 대응 비트를 "0"으로 하고, 부분 재기록이 필요한 영역에 대응하는 래치 데이터에 영향을 주지 않도록 하기 위해서, 마스크 레지스터(32)의 대응 비트를 "1"로 한다. 그 결과, 부분 기록 영역(8)만을 재기록을 할 수 있다.
다음에, 인터레이스를 사용하여 고속 재기록을 행하는 방법에 관해서 설명한다. 우선, 3 스테이지·다이내믹 구동과 4 스테이지·다이내믹 구동에 관해서 자세히 설명한다. 3 스테이지·다이내믹 구동과 4 스테이지·다이내믹 구동에서의 각 스테이지의 구체적인 시간은 다음과 같이 되어 있다.
스테이지 | 3 스테이지 다이내믹 구동(ms) | 4 스테이지 다이내믹 구동(ms) |
Preparation | 20 | 20 |
Pre-selection | - | 0.2 |
selection | 1 | 0.4 |
Evolution | 20 | 20 |
또한, 논액티브는 각 행 전극에 대하여 시간이 다르기 때문에, 표에는 나타내지 않는다.
파이프 라인 구동 방식으로 드라이버를 동작시키는 경우, 지속 시간의 1번 짧은 것을 1개의 단위로 하여 파이프 라인 처리하지 않으면 안된다. 따라서, 3 스테이지·다이내믹 구동에서는 1ms(선택 스테이지), 4 스테이지·다이내믹 구동에서는 0.2 ms(전선택 스테이지)가 파이프라인의 단위가 된다. 도 10 및 도 11은 3 스테이지·다이내믹 구동 및 4 스테이지·다이내믹 구동에서의 스테이지를 각각 도시한다.
도 10의 3 스테이지·다이내믹 구동에서는 각 행 전극의 선택 스테이지는 시간이 겹치지 않는다. 따라서, 선택 스테이지의 사이에 출력해야 할 열 전극측의 데이터(구동 전압)를 정할 수 있다.
그러나, 도 11의 4 스테이지·다이내믹 구동에서의 스테이지에서는 행 전극(0)과 행 전극(1)의 선택 스테이지가, 및 행 전극(1)과 행 전극(2)의 선택 스테이지가 겹쳐 버리는 시간이 있다. 이것은 이 시간에 출력해야 할 열 전극측의 데이터를 결정할 수 없는 것을 의미한다.
이러한 문제는 텔레비전의 주사 기술에 있어서의 인터레이스(비월 주사) 방식과 같이, 행 전극을 짝수 행과 홀수 행으로 나누어 주사함으로써 해결할 수 있다. 즉, 짝수 행을 표시하는 경우는 홀수 행을 논액티브로 고정하여, 홀수 행을 표시하는 경우에는 짝수 행을 논액티브로 고정한다. 이상과 같이 하여, 짝수 행 또는 홀수 행의 표시시에, 다른 전극행 사이에서, 선택 스테이지가 동일 시간에 발생하지 않게 된다.
이러한 인터레이스 방식은 도 3에서, 행 드라이버(50)를 콘트롤러(80)가 제어함으로써 행하여진다. 이러한 인터레이스 방식을 채용함으로써, 4 스테이지·다이내믹 구동에서의 1화면의 재기록 시간은 다음과 같이 된다. 간단히 하기 위해서 최초와 최후의 논액티브·스테이지는 0ms로 하여 계산한다.
[(준비 스테이지 기간)+(전선택 스테이지 기간)]+(선택 스테이지) ×(행수)÷2+(진전 스테이지 기간)]×2= [20ms+0.2ms+0.4ms×(행수)÷2+20ms]×2
비교를 위해, 인터레이스를 행할 필요가 없는 3 스테이지·다이내믹 구동의경우의 1화면의 재기록 시간을 계산하면, 다음과 같이 된다.
(준비 스테이지 기간)+(선택 스테이지 기간)×(행수)+(진전 스테이지 기간)]=20ms+1ms×(행수)+20ms
이것으로, 행수가 67 이상이면, 1화면 재기록하는 시간은 3스테이지·다이내믹 구동보다 4스테이지·다이내믹 구동 쪽이 고속으로 됨을 알 수 있다.
다음에 듀얼 구동 방법에 관해서 설명한다. 다이내믹 구동 4계조에 대응한 상술의 드라이버를 사용하여 8계조의 표시를 행하는 경우에, 표시 화면의 크기에 제약이 발생할 수 있다. 구체적으로는 래치 펄스 LP와 LP사이의 시간이 20㎲, 1화소의 데이터를 전송하는데에 25ns(시프트 클록 SCP의 주파수: 40MHz)로 하면, 800 화소의 데이터밖에 전송할 수 없다.
도 12는 그 상태를 설명하는 파형의 타이밍도이고, 도 13은 상기 구동 방법에서는 800행×800열의 표시 화면밖에 실현할 수 없는 것을 도시하고 있다. 도면 중, 50은 행 드라이버, 52는 열 드라이버이고, 54는 800행×800열의 표시 화면을 도시하고 있다.
표시 화면을 크게 하기 위해서는 데이터의 전송 속도를 올리는 것을 고려할 수 있지만, 예를 들면 속도를 2배로하여도 1600 화소의 데이터 밖에 전송할 수 없 어, 여전히, 표시 화면의 크기에 제약이 있다.
그래서, 본 출원인은 다음과 같은 해결 방법을 고려하였다. 즉, 행, 열에서의 도중(800도트 이하)에 데이터를 주입하는 방법이다. 이러한 듀얼 구동 방법을 채용함으로써, 화소수의 제약이 없게 되어 표시 화면을 크게 할 수 있다.
도 14는 이 듀얼 구동 방법을 설명하기 위한 파형 타이밍도이다. 도 15는 듀얼 구동 방법을 실현하기 위한 행 드라이버 및 열 드라이버의 배열을 도시하는 도이다. 도 14에 도시하는 바와 같이, 래치 펄스 LP와 LP와의 사이의 시간 T를 20μs 이하로 하고, 열 표시용 시프트 클록 SCPc의 주기 tc를 25ns 이하로 하고, 1개의 열 드라이버를 전송할 수 있는 화소수 n를 800 이하로 한다. 한편, 행 표시용 시프트 클록 SCPr의 주기 tr을 25ns 이하로 하고, 1개의 행 드라이버를 전송할 수 있는 화소수 m을 800 이하로 한다.
도 15는 이상과 같은 행 드라이버를 2개, 열 드라이버를 3개 배열하여, 2m× 3n의 화소수의 표시 화면을 실현한 상태를 도시한다. 도면 중, 50-1, 50-2는 2개의 행 드라이버를, 52-1, 52-2, 52-3은 3개의 열 드라이버를, 56은 확대된 표시 화면을 도시한다.
듀얼 구동은 3개의 열 드라이버 및 2개의 행 드라이버에, 동시에 각각의 데이터를 주입함으로써 실현된다. 일례로서, n=500, m=600의 경우를 생각한다. 열에는 3개의 열 드라이버가 있지만, 1번째의 열 드라이버(52-1)에는 열 전극(1, 2, 3,···,500)의 열 데이터를 순차로 주입한다. 2번째의 열 드라이버(52-2)에는 열 전극(501, 502, 503,···, 1000)의 열 데이터를 주입하고, 3번째의 열 드라이버(52-3)에는 열 전극(1001, 1002, 1003,···, 1500)의 열 데이터를 주입한다. 이상과 같이, 3개의 열 드라이버에 각각 500개의 열 데이터를 주입함으로써, 래치 펄스 주기 T(≤20μs)의 사이에 1500개의 열 데이터를 전송하는 것이 가능하게 된다.
마찬가지로 행에는 2개의 행 드라이버가 있고, 1번째의 행 드라이버(50-1)에는 행 전극(1, 2, 3,···, 600)의 행 데이터를 순차로 주입한다. 2번째의 행 드라이버(50-2)에는 행 전극(601, 602, 603,···, 1200)의 행 데이터를 주입한다. 이상과 같이, 2개의 행 드라이버에 각각 600개의 데이터를 주입함으로써, 래치 펄스 주기 T(≤20μs)의 사이에 1200개의 행 데이터를 전송하는 것이 가능하게 된다.
이상의 것으로 인해, 래치 펄스 주기 T의 시간 제한에 관계 없이, 표시 화면을 크게 하는 것이 가능하게 된다. 또힌, 이상과 같은 3개의 열 드라이버 및 2개의 행 드라이버는 콘트롤러에 의해 제어되고, 열 데이터 및 행 데이터가 전송된다.
다음에, 스큐 대책에 관해서 설명한다. 도 1에 도시한 휴대용의 전자 북 등에 사용되는 예를 들면 600행×800열의 액정 패널(1화소의 면적은 O.11 mm×O.11 mm)의 행 전극의 정전 용량(Crow)은 400pF, 열 전극의 정전 용량(Ccol)은 300pF이다.
한편, 광고 등에 사용되어지게 되는 장방형(예를 들면 68행×516열)의 액정 패널(1화소의 면적은 0.54 mm×0.54mm)의 행 전극의 정전 용량은 600OpF, 열 전극의 정전 용량은 800pF이다.
상기의 전자 북 등의 액정 패널을 구동하는 드라이버로, 상기 광고 등에 사용되는 장방형의 액정 패널을 구동하면, 정전 용량의 존재로 인해, 행 전극은 열 전극보다 시간적으로 지연되어 전압이 하강 및 상승하게 된다(스큐). 도 16은 일례로서 40V에서 0V로 전압이 하강할 때의 전압 파형을 도시한다. 행 전극 전압(점선)이 열 전극 전압(실선)보다도 지연되어 하강하고 있음을 알 수 있다. 도 17은 일례로서 0V에서 40V로 전압이 상승했을 때의 전압 파형을 도시한다. 행 전극 전압(점선)이 열 전극 전압(실선)보다도 지연되어 상승하고 있음을 알 수 있다.
다이내믹 구동 방법의 경우, 행 전극 전압과 열 전극 전압의 하강, 상승에 스큐가 있으면, 표시 품질이 나쁘게 될 가능성이 있다. 이것을 피하기 위해서, 도 5에 도시되는 드라이버의 전압 선택 출력 회로(38) 내의 전압 출력 회로(42)의 출력용 트랜지스터를 크게 하면, 정전 용량이 크더라도 행 전극은 열전극보다 시간적으로 그다지 지연되지 않고, 전압이 하강, 상승하게 된다. 그렇지만, 상기 방법에서는 드라이버가 커져 버린다.
그래서, 본 출원의 발명자는 다음과 같이 하여 해결하는 것을 고안하였다. 5열 드라이버의 교류화 신호 M을 행 드라이버의 교류화 신호 M에 대하여 늦추도록 하면, 표시 품질을 개선할 수 있다. 열 드라이버의 교류화 신호를 행 드라이버의 교류화 신호보다 지연시키면, 도 16 및 도 17의 예에서, 부하 용량 800pF의 열 출력 곡선(실선)을 오른쪽으로 평행 이동하게 된다.
도 18 및 도 19는 도 16 및 도 17에 대응하는 도면이고, 부하 용량 800pF의 열 출력 곡선(실선)이 오른쪽으로 평행 이동한 상태를 도시한다. 이렇게하여, 행 전극 전압과 열 전극 전압의 하강, 상승의 스큐를 경감함으로써, 표시 품질의 열화를 저지할 수 있다.
이와 같이 열 드라이버의 교류화 신호를 행 드라이버의 교류화 신호보다 지연시키는 것은 도 3에서 열 드라이버(52) 및 행 드라이버(50)를 콘트롤러(80)로 제어함으로써 행하여진다. 또한, 기준의 클록 단위로 교류화 신호의 지연 시간을 선택할 수 있도록 제어함으로써, 모든 액정 패널(행 전극의 정전용량 ≥열 전극의 정전 용량이면, 각 정전 용량의 값은 임의)에서 최적의 표시를 얻을 수 있도록 할 수있게 된다.
본 발명은 패시브 매트릭스 구동 방식의 콜레스테릭 액정 디스플레이를 다이내믹 구동하는데 적합한 드라이버를 제공할 수 있다.
Claims (12)
- 쌍안정 카이럴 네마틱 액정을 이용한 패시브 매트릭스 액정 패널을 구동하는 드라이버로서,입력된 행 데이터 또는 열 데이터를 시프트 클록으로 시프트하는 시프트 레지스터와,상기 시프트 레지스터의 데이터를 래치 펄스로 래치하는 데이터 래치와,상기 데이터 래치에 의해 래치된 상기 행 데이터 또는 열 데이터와, 교류화 신호에 의해, 복수의 구동 전원을 선택하고, 상기 액정 패널의 화소를 구동하는 교류화된 구동 전압을 형성하기 위한 행 구동 전압 또는 열 구동 전압을 출력하는 구동 전압 선택 회로와,마스크 레지스터를 구비하고,상기 구동 전압 선택 회로는 상기 데이터 래치에 의해 래치된 상기 행 데이터 또는 열 데이터와, 상기 교류화 신호에 의해, 상기 복수의 구동 전원을 선택하는 선택 신호를 발생하는 선택 회로와, 상기 선택 회로에 의해 발생된 선택 신호에 의해 선택된 상기 구동 전원에 의해, 행 구동 전압 또는 열 구동 전압을 출력하는 전압 출력 회로를 가지며,상기 선택 신호를 발생하는 선택 회로에 행/열 모드 신호를 입력하여 행 모드 또는 열 모드로 설정하고, 설정된 행 모드 또는 열 모드로 드라이버를 사용 가능하게 하고,상기 마스크 레지스터는 드라이버를 행 모드로 사용하는 경우에 기록하여, 상기 액정 패널의 재기록이 불필요한 영역에 대응하는 래치된 행 데이터를 마스크함으로써 상기 액정 패널의 부분 재기록을 가능하게 한, 드라이버.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 행 구동 전압 또는 열 구동 전압의 극성은 유니폴러인, 드라이버.
- 삭제
- 제 3 항에 있어서,상기 선택 신호를 발생하는 선택 회로는 콘벤셔널/다이내믹 모드 신호를 입력하여 상기 쌍안정 카이럴 네마틱 액정의 액정 구조의 천이를 일련의 스테이지에서 제어하는 다이내믹 구동과, 상기 쌍안정 카이럴 네마틱 액정의 액정 구조의 천이를 1개의 스테이지에서 제어하는 콘벤셔널 구동을 선택할 수 있는 기능을 갖는, 드라이버.
- 제 5 항에 있어서,상기 일련의 스테이지는 상기 쌍안정 카이럴 네마틱 액정의 액정 구조를 호메오트로픽 상태로 하는 준비 스테이지와,호메오트로픽 상태를 유지할 것인가, 과도 트위스티드 플레이너 상태로 전화(轉化)할 것인가를 선택하는 선택 스테이지와,과도 트위스티드 플레이너 상태로 전화하도록 선택 스테이지 동안에 선택된 액정을 포컬 코닉 상태로 진전시켜, 호메오트로픽 상태에 머물도록 선택 스테이지에서 선택된 액정은 호메오트로픽 상태 그대로 유지하는 진전(進展) 스테이지를 포함하는, 드라이버.
- 제 5 항에 있어서,상기 일련의 스테이지는 상기 쌍안정 카이럴 네마틱 액정의 액정 구조를 호메오트로픽 상태로 하는 준비 스테이지와,액정 구조를 과도 트위스티드 플레이너 상태로 이완하는 것을 허용하는 전(前)선택 스테이지와,호메오트로픽 상태를 유지할 것인가, 과도 트위스티드 플레이너 상태로 전화할 것인가를 선택하는 선택 스테이지와,과도 트위스티드 플레이너 상태로 전화하도록 선택 스테이지 동안에 선택된 액정을 포컬 코닉 상태로 진전시켜, 호메오트로픽 상태에 머물도록 선택 스테이지에서 선택된 액정은 호메오트로픽 상태 그대로 유지하는 진전 스테이지를 포함하는, 드라이버.
- 삭제
- 콜레스테릭 액정을 이용한 패시브 매트릭스 액정 패널과,상기 액정 패널의 행 전극에 행 구동 전압을 인가하는 제 6 항 또는 제 7 항 기재의 행 모드로 설정된 드라이버와,상기 액정 패널의 열 전극에 열 구동 전압을 인가하는 제 6 항 또는 제 7 항 기재의 열 모드로 설정된 드라이버와,상기 행 모드 설정 드라이버 및 열 모드 설정 드라이버를 제어하는 콘트롤러를 구비하는, 콜레스테릭 액정 디스플레이.
- 제 9 항에 있어서,상기 콘트롤러는 상기 행 모드 설정 드라이버를 짝수 행과 홀수 행으로 나눠 행 구동 전압을 출력하고, 고속 재기록을 인터레이스로 행하도록 제어하는, 콜레스테릭 액정 디스플레이.
- 콜레스테릭 액정을 이용한 패시브 매트릭스 액정 패널과,상기 액정 패널의 행 전극에 행 구동 전압을 인가하는 제 6 항 또는 제 7 항 기재의 행 모드로 설정된 복수개의 드라이버와,상기 액정 패널의 열 전극에 열 구동 전압을 인가하는 제 6 항 또는 제 7 항 기재의 열 모드로 설정된 복수개의 드라이버와,상기 복수개의 행 모드 설정 드라이버 및 열 모드 설정 드라이버를 제어하는 콘트롤러를 구비하고,상기 콘트롤러는 상기 복수개의 행 모드 설정 드라이버에 행 데이터를 동시에 공급하고, 및 상기 복수개의 열 모드 설정 드라이버에 열 데이터를 동시에 공급하는, 콜레스테릭 액정 디스플레이.
- 제 9 항에 있어서,상기 액정 패널의 행 전극의 정전 용량 및 열 전극의 정전 용량의 상위에 의해, 행 구동 전압 및 열 구동 전압의 상승, 하강에 차가 생기는 경우에, 상기 콘트롤러는 상기 열 모드 설정 드라이버 및 행 모드 설정 드라이버 중 한쪽의 드라이버의 교류화 신호를 다른쪽의 드라이버의 교류화 신호보다 지연시킴으로써 상기 차를 작게 하는, 콜레스테릭 액정 디스플레이.
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