KR20010034499A - 반사형 광변조기를 채용한 표시 시스템의 주파수 증대어드레싱 - Google Patents

반사형 광변조기를 채용한 표시 시스템의 주파수 증대어드레싱 Download PDF

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요트.게.아. 롤페즈
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Abstract

비디오 영상 등의 정보의 연속 갱신된 프레임들에 의해 나타내어진 영상들을 표시하고, AMLCD 등과 같은 하나의 반사형 전기 광학 광변조기를 채용한 스크롤링 색 투사 시스템에 있어서, 상기 광변조기의 비대칭성 전기적 작용에 의해 야기된 영상의 플릭커는 각각의 프레임 기간 동안 상기 변조기 어레이를 적어도 2회 어드레싱함으로써 표시의 밝기를 거의 감소시키지 않고 경감된다.

Description

반사형 광변조기를 채용한 표시 시스템의 주파수 증대 어드레싱{Increased-frequency addressing of display system employing reflective light modulator}
이러한 단일의 패널 스크롤링 색 표시 시스템들은 공지되어 있다. 예를 들면, 본 명세서에서 참조 문헌으로서 포함되어 있는 일반 양도된 미국 특허 제5532763호를 참조한다.
이들 표시 시스템들은 각각의 프레임이 색 영상 정보 등과 같은 색성분 서브프레임들로 이루어진 원색 프레임들을 나타내는 연속 프레임들로 배열된 연속 갱신된 영상 정보 신호들의 형태로 색 정보를 표시하는데 특히 적합하다. 이들 시스템들은 연속 프레임 기간 동안 영상 정보 신호들에 따라서 광을 변조하기 위하여 픽셀들의 행렬 매트릭스 어레이로 이루어진 전기 광학 광변조기를 채용하고 있다. 신호 정보는 각각의 성분 색에 대해 각각의 프레임 기간 동안 한번에 한 라인씩 상기 어레이의 픽셀 행들에 인가된다.
전기 광학 광변조기로서 실리콘 상에 하나의 반사형 고밀도의 AMLCD(active-matrix liquid crystal display)를 채용하고 있는 상기와 같은 표시 시스템들은, 행렬 전극들, 스위치들 및 저장 커패시터들의 매트릭스 구성이 반사 픽셀 전극들 아래의 실리콘 기판 상에 모두 집적될 수 있으므로 그러한 고해상도의 표시에 요구되는 고픽셀 밀도를 가능하게 한다는 사실에 기인하여, 고해상도의 색 투사 시스템용으로 고려되고 있다.
하지만 유감스럽게도, LC셀 구조내의 반사 픽셀 전극들의 위치는 AC 구동의 경우에도 구동 전압에서의 DC 오프셋의 형태로 구동중에 비대칭의 전기적 작용을 초래하게 된다. 이러한 DC 오프셋은 비디오 영상 등과 같은 연속 갱신 표시 영상의 뷰어(viewer)에 의해 플릭커(flicker)로서 인식되고 있다.
이 플릭커를 억제하기 위한 하나의 방법으로 DC 오프셋을 보상하기 위하여 구동 전압을 조정하는 것이 있다. 그러나, 이러한 보상 구조는 오프셋 전압이 픽셀 어레이에 대해 균일하지 못한 경향이 있고 또한 시간에 따라 변화하는 경향이 있기 때문에 실현하기가 곤란하다.
상기 플릭커를 억제하기 위한 또다른 방법은 플릭커가 인식될 수 있는 제한치를 초과해서도 프레임 레이트로 시스템을 양호하게 동작하게 하는 것이다. 그러나, 이러한 동작은 표시의 밝기를 감소시킨다. 이에 대한 이유는, 가드 바(guard bar)(도 2 및 도 3a에서 30, 34, 38)들이 LC재료의 유한 스위칭 타임을 수용하여 색 바(32, 36, 40)들을 분리하여, 색 순도를 유지시키기 때문이다.
보다 더 높은 프레임 레이트로 시스템을 동작시키는 것은, 색 정보의 각각의 새로운 프레임에 따라 픽셀 어레이를 어드레싱하기 위한 시간 기간이 감축되기 때문에, 스크롤링 방향으로 색 바들(도 3b에서 46, 50, 54, 58, 62, 66)의 크기를 감소시킬 수 있다. 그러나, 가드 바(44, 48, 52, 56, 60, 64)들의 크기는 및 재료의 스위칭 시간이 동일하게 유지되기 때문에 동일하게 유지된다. 따라서, 픽셀 어레이가 색 정보에 따라 어드레스되지 않는 부동 시간(dead time)의 비가 감소된다.
본 발명은 전기 광학용 광변조기들을 채용하여 연속 프레임들로 배열된 연속하여 갱신된 영상 정보 신호들을 표시하는 표시 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 색 표시 장치를 제조하기 위하여 색 바(bar)들이 단일의 전기 광학용 광변조기 패널을 가로질러 반복적으로 스크롤되는 스크롤링 색 투사 표시 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 또한 연속 프레임들로 배열된 연속하여 갱신된 정보 신호들을 표시하기 위한 표시 시스템으로서, 연속 프레임 기간 동안 광을 변조하기 위하여 픽셀(20)들의 행렬 매트릭스 어레이를 포함하는 반사형 전기 광학 광변조기(10)를 채용한 상기 표시 시스템을 어드레싱하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 통상적인 AMLCD 장치를 개략적으로 도시한 평면도.
도 2는 스크롤링 색 시스템에서 전기 광학 광 변조기 패널의 조사를 개략적으로 도시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 스크롤링 색 투사 시스템의 전기 광학 광변조기의 픽셀 매트릭스의 행을 어드레싱하기 위한 다른 프레임 레이트들의 타이밍도.
도 4는 프레임 레이트를 증대시키지 않으면서 어드레싱 주파수를 증대시키는 본 발명의 스크롤링 색 투사 시스템에 대한 타이밍도.
따라서, 본 발명의 목적은 연속 프레임들로 배열된 연속 갱신된 영상 정보 신호들을 표시하고 반사형 전기 광학 광변조기를 채용하는 표시 시스템을 제공하기 위한 것으로서, 표시의 밝기를 거의 감소시키지 않으면서도 표시의 플릭커가 경감된다.
본 발명에 따르면, 색 프레임들을 나타내는 연속 프레임들로 배열된 연속 갱신된 영상 정보 신호들을 표시하기 위한 표시 시스템이 제공되며, 상기 시스템은 연속 프레임 기간 동안 영상 정보 신호들에 따라서 광을 변조하기 위해 픽셀들의 행렬 매트릭스 어레이로 이루어진 반사형 전기 광학 광변조기를 채용하고, 상기 어레이의 각 행은 영상 정보에 따라 각각의 프레임 기간 동안에 적어도 2회 어드레스된다.
본 발명에 따르는 상기 시스템의 또다른 이점은 스크롤링 바들을 채용한 투사 시스템에 있어서 플릭커는 표시의 밝기를 거의 감소시키지 않으면서 감소될 수 있다.
본 발명을 따르는 시스템의 또다른 이점은 스크롤링 바 투사 시스템이 반사 AMLCD(active matrix liquid crystal display) 변조기를 채용한 경우에 능동형 매트릭스 LCD에서의 전기적 비대칭성으로 인한 플릭커는 표시의 밝기를 거의 경감시키지 않으면서 감소된다.
본 발명을 따르는 시스템의 또다른 이점적인 실시예들은 특허청구범위의 종속 청구항들에서 규정되어진다.
본 발명의 목적은 또한, 표시의 밝기를 감소시키지 않으면서 표시의 플릭커를 감소시키는 반사형 전기 광학 변조기를 채용한 표시 시스템을 어드레싱하는 방법을 제공하는데 있다. 본 발명에 따른 상기 방법은 각각의 프레임 기간 동안 어레이의 각각의 행을 적어도 2회 어드레싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 매트릭스 어레이는 어드레스되는 색 신호 정보에 대응하는 스크롤링 바들에 따라 조사(illuminated)된다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 각각의 프레임은 2개 이상의 성분 색 서브프레임들을 포함하고, 상기 어레이의 각각의 행은 성분 색 서브프레임들중 적어도 하나, 및 바람직하게는 모든 성분 색 서브프레임들에 대한 영상 정보 신호들에 따라 각각의 프레임 기간 동안 적어도 2회 어드레스된다.
바람직하게는, 상기 반사형 전기 광학 광변조기는 AMLCD(active matrix liquid crystal display) 장치이다.
도 1을 참조하면, AMLCD 패널(10)을 포함하는 표시 장치를 구비한 종래 기술의 LCD-TV 표시 시스템을 개략적으로 도시한 블록도가 도시되어 있다. 상기 패널(10)은 각각의 라인내에 n 개의 수평 표시(화상) 소자들 또는 픽셀들(20)(1 내지 n)을 갖는 m 개의 라인들(1 내지 m)로 구성된다. 실제적으로는, 상기 매트릭스내의 표시 소자들의 총수(m×n)는 100000개 이상일 수 있다(HDTV의 경우엔 1300000개까지). 각각의 표시 소자(20)(표시의 하나의 픽셀을 나타낸다)는 스위칭 소자로서 작용하는 관련 IGFET 트랜지스터를 갖는다. 각각의 라인 내의 모든 IGFET들의 게이트들은 행(Y) 전극(14)에 접속되고, 열 내의 각각의 IGFET의 소스 전극들은 열(X) 전극(15)에 접속되며, n 개의 행 전극들(14)과 m 개의 열 전극들(15)이 있다. IGFET(11)들의 드레인들은 하기에서 기술되는 바와 같은 방식으로 표시 소자들의 각각의 전극들에 접속된다.
표시 소자들에 대한 공통 대항 전극(counterelectrode)은, 삽입된 액정 재료를 갖는 표시 소자들의 관련 전극들 및 IGFET들을 수반하는 기판으로부터 이격된 한 기판에 의해 수반되어진다. 액정 재료는 그 양단에 인가된 전압에 따라 광을 변조시킨다. 화상 소자들과의 인쇄 정합으로 색 필터들이 공지된 원리들을 이용하여 색 표시를 생성하는데 채용될 수 있다.
표시 소자들(20)의 매트릭스 어레이의 각 라인의 어드레싱은 어드레싱 시간(Ta) 동안 그 라인에 대한 행 전극(14)으로 게이트 전압을 인가함으로써 달성된다. 이것은 상기 매트릭스의 그 행내의 모든 IGFET들을 온 상태로 하여, 비디오 정보들이 열 전극(15)들을 통해 표시 소자들에 전송될 수 있게 한다. 행 전극들은 전체 매트릭스 어레이의 스캐닝시의 라인을 제공하도록 상기와 같은 방식으로 순차 어드레스된다. 매트릭스 어레이의 하나의 완료된 스캔은 비디오 정보의 하나의 프레임을 나타내고, 그 후 상기 어레이는 정보의 다음 프레임으로 재어드레스된다.
한 라인 내의 IGFET들이 어드레싱을 가능하게 하도록 턴온되는 시간(Ta) 동안, 어레이의 나머지 행들의 다른 IGFET들 모두는 스위치 오프되어, 그렇지 않은 경우에는 표시 열화 누설을 야기하는 스트레이(stray) 전압으로부터 그 관련 화상 소자들을 격리시킨다. 이 시간 간격 동안, 상기 격리 화상 소자들은 그들의 자연적 커패시턴스 및 소정의 보조 저장 커패시턴스(본 도면에는 도시하지 않음)의 효력에 의해 그들의 화상 정보를 유지한다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 행(Y) 전극들(14)은 튜너(24), IF 회로들(25), 비디오 증폭기(26)를 경유하여 인입되는 신호들로부터 도출되는 동기화 분리기(23)로부터 라인 동기화 펄스들이 제공되는 클록 회로(22)로부터 규칙적 타이밍 펄스가 공급되는 디지털 시프트 레지스터(21)에 의해 도출된다.
비디오 정보 신호들은 라인 어드레싱과 동기하여 클록 회로(22)로부터 타이밍 펄스들이 그리고 비디오 증폭기(26)로부터는 비디오 신호들이 공급되는, 하나 이상의 시프트 레지스터들을 구비한 아날로그 시프트 레지스터 회로(28)로부터 열(X) 전극들(15)에 동시적으로 공급된다. 상기 시프트 레지스터 회로는 패널(10)의 어드레싱시의 라인에 적합한 직병렬 변환을 제공하고, 비디오 신호 내의 대응하는 라인을 샘플링하고, 열(X) 전극들(15) 상에 적절한 전압이 열내의 IGFET들의 소스측에 가해지게 한다. 어드레스되는 라인 내의 IGFET들이 턴온되는 경우, 각각의 소스에서의 전압은 드레인으로 전송되고, 그곳에서부터 드레인에 접속된 화상 소자로 전송되어, 그 소자와 관련된 액정이 그 소자에 대한 비디오 정보를 나타내는 소스 전압에 따라 충전된다.
이제 도 2를 참조하면, 스크롤링 색 시스템에서의 전기 광학 광변조기 패널의 조사를 개략적으로 도시하고 있다. 이러한 패널은 통상적으로, 상술한 바와 같은 방식인 소정 시간에서의 라인으로 어드레스되는, 개별적으로 어드레스 가능한 반사 픽셀 전극들(도시하지 않음)에 의해 규정된 픽셀들의 행(또는 라인) 및 열들의 매트릭스로 구성된 AMLCD이다. 적색, 청색, 녹색 바들(32, 36, 40)은 화살표의 방향으로 매트릭스 어레이(박스 42로 표시되어 있음) 아래로 연속적으로 스크롤한다. 적색 바(32), 청색 바(34), 녹색 바(36)는 시점 t에서의 어레이 상에 나타내어져 있다.
다음 진행되는 색 바에 대응하는 색 신호 정보에 따른 행들의 어드레싱은 LC 재료를 위해 요구되는 스위칭 시간에 대응하는 거리만큼 색 바가 새로운 색 신호에 대응되는 상태로 스위치하게 한다(상기 거리는 본 명세서에서는 가드 바로서 칭한다). 따라서, 시점 t에서, 행(341)에는 녹색 신호 정보가 로드되고, 행(683)에는 청색 신호 정보가, 행(1024)에는 적색 신호 정보가 로드된다. 색 바들(32, 36, 40) 간의 공간은 가드 바들(30, 34, 38)을 나타낸다.
도 3a의 타이밍도를 참조하면, 도 3a는 60Hz의 프레임 레이트에서의 AMLCD내의 소정의 특정 라인에 대한 이벤트의 타이밍을 나타내며, 16.66mS의 프레임 기간이 원색 비디오 정보의 한 프레임의 적, 녹, 청의 기본색 성분들의 어드레싱에 대한 3개의 동일한 서브프레임 기간들로 분할되는 것이 나타나 있다. t=0; t=5.53; t=11.06 에서의 화살표들은 녹(G+), 적(R+), 청(B+) 성분 색 신호 정보의 어드레싱의 개시를 표시한다. 어드레싱의 개시시에 상승하는 곡선들 A는 신호 정보를 나타내는 전송 상태에 도달하는데 있어서의 지연을 보여주고 있는, 신호 정보에 대한 LC 재료의 광학적 응답을 나타낸다. 따라서, 곡선들 A는 시간에 따른 표시의 밝기 증가를 나타낸다. 어드레싱의 개시시에 하강하는 곡선들 B는 이전 색 성분의 신호 정보에 의한 어드레싱 이후에 LC 재료의 광학적 완화를 나타낸다. 음영으로된 블록들(32, 36, 40)은 각각의 녹색, 적색, 청색 바들을 갖는 매트릭스 어레이의 조사를 나타낸다. 음영 블록들 간의 공간(30, 34, 38)들은 가드 바들을 나타낸다.
도 3a의 타이밍도와 유사한 타이밍도인 도 3b는 60Hz로부터 95Hz까지의 프레임 레이트를 증가시키는 시스템 성능에 대한 효과를 그래프로 도시하고 있다. 프레임 레이트 60Hz 및 95Hz는, 가드 바가 600μS에서 일정하게 유지되는 경우에 60Hz에서의 매트릭스 어레이에 대한 하나의 색 바의 조사 시간이 95Hz에서의 2개의 색 바들의 조사 시간과 동일하기 때문에, 비교를 위해 선택되어진다. 이제 도 3a에서에 비해 두배의 색 바(46, 50, 54, 58, 62, 66) 및 가드 바(44, 48, 52, 56, 60, 64)가 있다.
95Hz에서 요구되는 부가적인 가드 바로 인해 광 출력의 거의 10%의 손실이 나타난다. 그리고 1.2mS의 0-90% 광학적 완화에 대해 LC 재료의 응답 시간으로 인해 광 출력의 약 34%의 추가 손실이 나타난다. 이 손실은 각각의 조사 사이클 동안 LC 재료의 각각의 밝기 응답 곡선 A 아래의 영역을 적분함으로써 결정된다.
도 4느 도 3a 및 도 3b의 타이밍도와 유사한 타이밍도를 도시한 것으로, 각각의 색 성분의 어드레싱 주파수, 즉 리프레쉬 레이트가 두배로 되어 있고, 시스템의 광출력을 감소시키지 않으면서도 플릭커를 경감시키도록 전체 프레임 레이트를 동일하게 유지하고 있다. 따라서, 녹색 성분의 색 신호들은 어드레싱되어, G+로 표시된 화살표에서 시작되고, 또다시 G-(G 신호들의 극성 반전을 나타낸다)로 표시된 화살표에서 시작된다. 이와 같이 R 및 B의 경우에도 마찬가지이다. 따라서, 각각의 행은 색 서브프레임에 대해 2배로 어드레스되고, 그 극성은 각각의 시간마다 반전된다. 도 3a 및 도 3b에서와 같이, 음영 블록들(70, 74, 78)은 녹색, 적색, 청색 바를 각각 나타내고, 공간(68, 72, 76)은 가드 바를 나타낸다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 연속 프레임들로 배열된 연속 갱신된 영상 정보 신호들이 표시하고 반사형 전기 광학 광변조기를 채용하는 표시 시스템이 제공되어, 표시의 밝기를 거의 감소시키지 않으면서도 표시의 플릭커가 경감되는 효과가 있다.
또한, 스크롤링 바들을 채용한 투사 시스템에 있어서 플릭커는 표시의 밝기를 거의 감소시키지 않으면서 감소될 수 있다.
그리고, 스크롤링 바 투사 시스템이 반사 AMLCD(active matrix liquid crystal display) 변조기를 채용한 경우에 능동형 매트릭스 LCD에서의 전기적 비대칭성으로 인한 플릭커를 표시의 밝기를 거의 경감시키지 않으면서도 감소시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 원색 프레임들을 나타내는 연속 프레임들로 배열된 연속 갱신된 영상 정보 신호들을 표시하기 위한 표시 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 연속 프레임 기간 동안 상기 영상 정보 신호들에 따라서 광을 변조하기 위해 픽셀들(20)의 행렬 매트릭스 어레이로 이루어진 반사형 전기 광학 광변조기(10), 및 상기 영상 정보 신호들에 따라 상기 어레이를 어드레싱하기 위한 수단(21-26)을 채용하고,
    상기 어레이의 각 행은 각각의 프레임 기간 동안에 적어도 2회 어드레스되는 것을 특징으로 하는 표시 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 프레임은 적어도 두 개의 성분 색 서브 프레임들을 포함하고,
    상기 어레이의 각각의 행은 상기 성분 색 서브프레임들중 적어도 하나에 대해 상기 영상 정보 신호들에 따라 각각의 프레임 기간 동안 적어도 2회 어드레스되는 표시 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 어레이의 각각의 행은 모든 성분 색 서브프레임들에 대해 영상 정보에 따라 각각의 프레임 기간 동안 적어도 2회 어드레스되는 표시 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사형 전기 광학 광변조기는 AMLCD(active matrix liquid crystal display) 장치(10)인 표시 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 매트릭스 어레이는 어드레스되는 상기 색 성분 서브프레임 신호 정보에 대응하는 스크롤링 색 바(32, 36, 40)들로 조사되는 표시 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임 레이트는 60Hz이고, 상기 픽셀 어레이의 행들은 상기 서브프레임 신호 정보를 갖는 각각의 프레임 동안 2회 어드레스되는 표시 시스템.
  7. 원색 프레임들을 나타내는 연속 프레임들로 배열된 연속 갱신된 영상 정보 신호들을 표시하기 위한 표시 시스템을 어드레싱하는 방법에 있어서,
    상기 표시 시스템은 연속 프레임 기간 동안 상기 영상 정보 신호들에 따라서 광을 변조하기 위해 픽셀들(20)의 행렬 매트릭스 어레이로 이루어진 반사형 전기 광학 광변조기(10)를 채용하고,
    상기 방법은 상기 어레이의 각 행을 각각의 프레임 기간 동안에 적어도 2회 어드레스싱하는 것을 특징으로 하는 표시 시스템 어드레싱 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각각의 프레임은 적어도 두 개의 성분 색 서브 프레임들을 포함하고,
    상기 어레이의 각각의 행은 상기 성분 색 서브프레임들중 적어도 하나에 대해 상기 영상 정보 신호들에 따라 각각의 프레임 기간 동안 적어도 2회 어드레스되는 표시 시스템 어드레싱 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 어레이의 각각의 행은 모든 성분 색 서브프레임들에 대해 영상 정보에 따라 각각의 프레임 기간 동안 적어도 2회 어드레스되는 표시 시스템 어드레싱 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사형 전기 광학 광변조기는 AMLCD(active matrix liquid crystal display) 장치(10)인 표시 시스템 어드레싱 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 매트릭스 어레이는 어드레스되는 상기 색 성분 서브프레임 신호 정보에 대응하는 스크롤링 색 바(32, 36, 40)들로 조사되는 표시 시스템 어드레싱 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 프레임 레이트는 60Hz이고, 상기 픽셀 어레이의 행들은 상기 서브프레임 신호 정보를 갖는 각각의 프레임 동안 2회 어드레스되는 표시 시스템 어드레싱 방법.
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