KR20010041711A - 액티브 매트릭스 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화소가 매트릭스의 행렬로 배열되어 행(line) 전극 및 열(column) 전극에 의해 활성화되는 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 관한 것이다. 활성화되는 행렬의 수를 증가시키지 않고 이미지를 나타내기 위한 방법을 개선시키고 넓히기 위해서, 화소(25)는 제어 가능한 스위치(32)를 통해 화소(25)에 할당된 열 전극(33)에 각각 연결되는 대응 서브 화소 전극(29)을 갖는 서브 화소(26,27,28)로 세분된다. 제어 가능한 스위치(32)는 제어 측에서 공용 화소 제어 장치(34)를 통해, 화소(25)에 할당된 행 전극(35)에 연결된다. 화소 제어 장치(34)는 행 전극(35)을 통해 공급된 제어 신호(40)로부터 상이한 스위치(32)용으로 시간 및 위치적으로 상이한 연결 신호(44)를 발생시킴으로써, 열 전극(33)의 레벨로 인가된 그레이 톤 신호(38)의 시간적으로 연속된 상이한 그레이 톤 레벨을 서브 화소 전극(29)으로 전송시킨다.

Description

액티브 매트릭스 액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY WITH ACTIVE MATRIX}
US-A-4 635 127 에 통상적으로 얇은 필름 트랜지스터로 형성된 제어 가능한 스위치에 의해 TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)로도 명명되는 액티브 매트릭스 액정 표시 장치가 공지된다.
공지된 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 매트릭스의 행렬로 배열된 화소를 포함하고, 상기 장치는 공동 캐리어 상에 형성된 화소 전극과, 각각의 화소 전극에 공통이고, 상기 전극에 마주 놓인 기준 전극, 그리고 화소 전극과 기준 전극 사이에 놓인 액정 층으로 형성된다. 상기 화소 전극은 거기에 개별적으로 할당된 제어 가능한 스위치를 통해 열 마다 열 전극과 연결되고, 상기 열 전극은 상이한 열을 형성하는 열 제어 장치에 대한 상이한 그레이 스케일 값 신호에 접속된다. 제어 가능한 스위치는 제어 측에서 행마다 행 전극에 연결되고, 상기 행 전극은 상이한 행을 형성하는 행 제어 장치 내의 스위치용 연속된 연결 신호에 연결된다. 행렬의 개념은 여기서 또한 다음에서도 상호 교환 가능하다.
상이한 그레이 톤을 가진 이미지를 나타내기 위해 동시에 각각의 열 전극에 화소의 그레이 톤을 각각 하나의 행에 나타내는 그레이 톤 신호가 인가된다
상이한 그레이 스케일 값을 가진 이미지를 나타내기 위해, 상기 열 전극에 그레이 스케일 신호가 인가되고, 상기 그레이 스케일 신호는 각각 한 행의 화소의 그레이 스케일 값을 나타낸다. 상기 행 전극 중 하나에 접속된 연결 신호에 의해, 그레이 스케일 값 신호는 관련 행의 액정 셀로 전달될 수 있다. 이러한 방식으로 신속하게 연속적으로 액정 셀을 가진 각각의 행이 활성화된다. 이 경우 액정 셀의 광학적 투명도, 및 개별 화소 영역 내의 액정 층의 광학적 투명도는 각 화소 전극과 기준 전극 사이의 전압에 따라 세팅됨으로써, 액티브 매트릭스 액정 표시 장치의 배경 조명에서 소정의 이미지가 나타날 수 있다. 이미지 재생시 그레이 스케일 값이 변경되는 것을 방지하기 위해, 액정 셀은 액정 셀의 투명도와 액정 셀에 인가된 전압 사이의 전형적인 비선형 의존도가 거의 선형적으로 나타나는 전압 범위 내에서 작동된다.
칼라 이미지를 나타내기 위해, 상기 액정 셀에 교대로 레드, 그린, 블루 칼라 스트립이 앞 또는 뒤에 배열되고, 각각 뒤 또는 앞에서 하나의 행에 놓인 3 개의 인접한 액정 셀은 제어에 의해, 3 개의 서브 화소로 이루어진 하나의 칼라 화소로 집중된다. 상기 칼라 이미지 재생시, 액정 셀의 투명도와 액정 셀에 인가된 전압 사이의 비선형성은 매우 방해가 될 수 있다.
인가된 전압에 따라 세팅되는 각 개별 액정 셀의 투명도는 전압에 따른 액정의 광학적 왜곡에 의해 시점에 좌우됨으로써, 액정 셀에 인가된 정해진 전압에 있어서, 디스플레이된 화소는 관찰자의 시점에 따라 상이한 밝기를 가진다.
이러한 효과는 상이한 명도- 또는 그레이 스케일 값이 아닌, 명-/암- 또는 흑-/백- 표현을 위해서만 형성된 액정 표시 장치에 있어서 사용되는 것이 공지된다. 이에 대한 실시예는 일정한 시점에 있어서 광학적 선명도 비율의 세팅이다. 또한 US-A-5 526 065 에 공지된 실시예는 디스플레이된 이미지가 운전 중에 자동차 운전자의 시야 범위에서는 볼 수 없고, 그와 반대로 동승자의 시야 범위에서는 볼 수 있게 하기 위해서, 상기 액정 표시 장치가 자동차 내에 있는 종래 방식의 스크린 앞의 광학적 필터로서 사용되는 것을 나타낸다.
본 발명은 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 표시 장치의 구조에 대한 실시예이고,
도 2 는 블록 회로도 형태의 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 표시 장치의 실시예이고,
도 3 - 5 는 서브 화소의 제어에 대한 상이한 실시예이고,
도 6 은 관련된 제어 가능한 스위치와 화소 제어 장치를 가진 서브 화소 전극의 배치에 대한 실시예이고,
도 7 및 8 은 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 표시 장치의 상이한 사용 실시예이고,
도 9 는 자동차 내의 액티브 매트릭스 표시 장치의 설치에 대한 실시예이고,
도 10 은 화소의 명도와 시점 사이의 의존도에 대한 실시예이고,
도 11 은 화소 또는 관련된 액정 셀의 광학적 투명도의 명도와 액정 셀에 인가된 전압 사이의 비선형 의존도에 대한 실시예이고,
도 12 는 그레이 톤 신호의 왜곡에 대한 실시예이다.
본 발명의 목적은 활성화되는 행렬의 수를 증가시키지 않고, 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 의한 이미지 디스플레이의 가능성을 개선시키거나 또는 넓히는 데 있다.
본 발명에 따라 상기 목적은 청구항 제 1 항에 제시된 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치의 바람직한 실시예 및 개선예는 종속항에 제시된다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 있어서, 또한 각 화소는 적어도 2 개의 서브 화소로 세분된다. 각 화소의 각각의 서브 화소가 독립적으로 서로 단지 행 전극 및 열 전극을 통해 활성화될 수 있기 위해서, 상기 행 전극으로 화소의 위치에서 화소 제어 장치에 의해 서브 화소에 할당된 제어 가능한 스위치용 위치 및 시간적으로 상이한 연결 신호로 변환되는 제어 신호가 제공된다. 제어 가능한 스위치가 연결되는 상이한 연결 시간 동안 열 전극에 상이한 그레이 톤 신호 레벨이 인가됨으로써, 서브 화소 전극과 기준 전극 사이의 액정 층의 영역으로 형성된 액정 하부 셀은 상이한 전압으로 충전되고, 이 전압을 다음 번 제어까지 유지한다. 서브 화소의 제어는 또한 화소를 가진 행의 제어와 비교하여 볼 때 거의 평행이 되므로 언급할 만한 시간 감속 없이 이루어진다. 각 액정 하부 셀의 광학적 투명도는 거기에 인가된 전압에 따라 세팅된다.
또한 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 동일한 수의 행 전극 및 열 전극을 가진 종래의 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에서 보다 상당히 더 많은 이미지 정보의 디스플레이를 가능하게 한다. 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 있어서, 각 화소의 각각의 서브 화소는 각각 하나의 유일한 행 전극 및 하나의 유일한 열 전극을 통해서만 제어되기 때문에, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 있어서, 필요한 행 전극 및 열 전극의 수는 동일한 이미지 해상도를 가진 종래의 액티브 매트릭스 액정 표시 장치와 비교하여 볼 때 화소에 따른 서브 화소의 수에 상응하는 계수만큼 더 작아짐으로써, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 있어서 이미지 디스플레이용으로 사용되지 않은, 행 전극 및 열 전극에 의해 광투과적으로 커버된 표면은 더 작아지고, 또한 행 및 열 제어 장치에 있어서 회로 기술적인 비용도 적게 든다.
제어 신호가 행 전극 상에서 위치 및 시간적으로 상이한 연결 신호로 전환되는 것은 본 발명에 있어서 상이한 방식으로 이루어진다.
따라서 각 제어 신호는 시간적으로 연속된 신호 펄스로 이루어질 수 있고, 상기 신호 펄스는 화소 제어 장치에서 예컨대 시프트 레지스터, 카운터 또는 직렬병렬 변환기와 같이 적합한 공지된 수단에 의해 위치 또는 시간적으로 상이한 연결 신호로 변환된다. 예컨대 행 전극에서 방해 펄스에 의해 서브 화소 전극에 대해 발생된 연결 신호의 차례가 변경되는 것을 방지하기 위해, 각 제어 신호는 바람직하게 추가로 동기 펄스를 포함하고, 상기 동기 펄스는 형태, 높이, 지속 시간 또는 극성에 의해 다른 신호 펄스와 구별되고, 상기 동기 펄스에 의해 서브 화소의 각각 새로운 제어시 신호 변환이 동기화된다.
신호 변환의 대안적인 가능성에 있어서, 각 제어 신호는 상이한 신호 레벨을 가진 시간적으로 연속된 부분 신호로 이루어지고, 각 화소 제어 장치는 상이한 신호 레벨의 위치 및 시간적으로 상이한 연결 신호로의 변환 및 검출을 위한 한계값 또는 윈도우 컴퍼레이터와 같은 적합한 공지된 수단을 포함한다. 가장 간단한 경우에, 상기 수단은 한계값 특성을 가진 전기 부품, 예컨대 다이오드로 이루어진다.
각각의 화소가 각각 단지 2 개의 서브 화소로 이루어진다면, 상기 제어 신호는 바람직하게 형태, 높이, 지속시간 또는 극성에 의해 서로 구별되는 2 개의 신호 펄스 또는 부분 신호로 이루어진다.
언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 동일한 수의 행 전극 및 열 전극을 가진 종래의 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에서 보다 상당히 더 많은 이미지 정보의 디스플레이를 가능하게 한다.
따라서 칼라 이미지를 나타내기 위해, 개별 화소의 서브 화소에 상이한 칼라 필터가 앞 또는 뒤에 배열된다. 각각의 화소의 칼라 세팅은 이 경우 개별 서브 화소를 제어하는 그레이 톤 신호의 상이한 그레이 톤 레벨을 통해 이루어지고, 순수한 명-/암- 또는 흑-/백- 디스플레이를 위해, 각 서브 화소에 대한 그레이 톤 레벨은 각각 동일하다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치의 추가 장점은 각각 디스플레이된 이미지를 일정한 선명도 비율로 유지되는 상태에서 볼 수 있는 시야 범위를 세팅할 수 있는 가능성에 있다. 서두에 언급한 바와 같이, 전압에 따라 세팅되는 각 액정 셀 또는 액정 하부 셀의 광학적 투명도는 시점에 좌우된다. 따라서 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 있어서, 서브 화소의 상이한 제어에 의해, 일정한 명도를 가진 개별 화소가 나타나는 시야 범위의 크기 및 위치가 세팅될 수 있다. 이를 위해 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 세팅 장치를 포함하고, 상기 세팅 장치에 의해 시간적으로 연속된 그레이 톤 레벨은 모든 화소의 평균 그레이 톤 레벨이 적어도 거의 유지되는 상태에서 가변 세팅될 수 있다. 이러한 방법으로 전체 명도로 형성된 각각의 화소의 전체적으로 변하지 않는 전체 명도에 있어서 개별 서브 화소의 시점에 따른 명도가 변화된다.
서두에 언급된 바와 같이, 개별 액정 셀 또는 액정 하부 셀의 투명도와 액정 셀에 각각 인가된 전압 사이의 의존도는 전형적으로 비선형이기 때문에, 액정 하부 셀은 이러한 의존도가 거의 선형으로 나타나는 전압 범위에서 작동되거나 또는 액정 하부 셀에 공급된 그레이 톤 신호가 우선 보정 장치에서 액정 셀의 광학적 투명도와 액정 셀에 인가되는 전압 사이의 전형적 의존도에 대한 정보를 기초로 그리고 그레이 톤 레벨에 따라, 액정 하부 셀의 투명도와 왜곡되지 않은 그레이 톤 신호 사이에서 적어도 거의 선형적인 관계가 나타나도록 왜곡된다.. 마지막 경우에 바람직한 방법으로, 액정 하부 셀이 작동되는 전압 범위의 광범위한 선택에 의해, 이미지 재생은 변조되지 않은 채, 일정한 시야 범위에 대한 광학적 선명도 비율이 세팅되는 가능성이 나타난다.
자동차 내에서 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 표시 장치의 사용에 있어서, 동일한 방법으로 상기 US-A-5 526 065 에 공지된 바와 같이, 디스플레이된 이미지가 운전자 시야 법위내에서는 서서히 약해져서 보이지 않게 되는 반면에, 동승자에게는 보이는 것이 가능하다. 선행 기술과는 달리 이 경우 이미지 재생은 특히 자동차 내에 사용할 경우, 종래의 스크린 보다 더 짧은 장치 깊이 때문에 아주 적합한 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 의해 직접 이루어진다. 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 표시 장치의 추가 사용 가능성은 3 차원 물체를 나타내는 것이고, 상이한 세팅 가능 시야 범위에서 동일한 물체의 상이한 이미지가 상이한 시점으로 나타난다.
바람직한 방법으로 동시에 상이한 시야 범위에 대한 상이한 이미지를 나타내기 위해서, 열 제어 장치가 적어도 2 개의 상이한 이미지 신호원에 전달된 그레이 톤 레벨을 그레이 톤 레벨에 의해 발생된 그레이 톤 신호 내에 순차적으로 배열하기 위한 수단을 포함함으로써, 적어도 2 개의 상이한 이미지의 그레이 톤 신호를 가진 각 화소의 서브 화소가 제어될 수 있는 것이 본 발명에서 제공된다.
상이한 시야 범위 내에서 상이한 이미지의 동시 재생으로, 예컨대 자동차 내의 운전자에게 교통 정보가 디스플레이되고, 동시에 동승자는 비디오 영화를 볼 수 있게 된다. 동일한 방식으로 예컨대 철도 또는 항공기에서 서로 나란히 앉는 승객들에게는 개별 액티브 매트릭스 액정 표시 장치를 통해 상이한 이미지(비디오)가 제공될 수 있다.
상기 한 바와 같이, 각각 일정한 명도를 가진 화소가 보이는 시야 범위가 개별 화소의 서브 화소의 상이한 제어에 의해 변경 될 수 있다. 특히 이러한 방법으로 디스플레이된 이미지가 일정한 시야 범위 내에서 서서히 사라져 보이지 않게 될 수 있거나, 또는 상이한 이미지의 상이한 시야 범위 내에서 디스플레이될 수 있다. 보충해서 또는 대안적으로 이를 위해 각 개별 화소의 영역의 액정 층은 각 개별 서브 화소에 할당된, 액정 셀이 상이하게 정렬된 도메인으로 세분되는 것이 본 발명에서 제공된다. 이 경우 예컨대 2 개의 상이한 시야 범위 내에서 2 개의 상이한 이미지를 동시에 디스플레이할 경우, 액정이 제 1 방향에 놓인, 제 1 이미지 신호원으로부터 전달된 그레이 톤 레벨을 가진 서브 화소 및 액정이 제 2 방향에 놓인, 제 2 이미지 신호원으로부터 전달된 그레이 톤 레벨을 가진 서브 화소가 제어된다. 상응하게 이미지가 보여지는 시야 범위의 개별 이미지를 디스플레이할 경우, 그레이 톤 레벨에 의해, 제 1 방향에 놓인 액정을 가진 서브 화소나 또는 제 2 방향에 놓인 액정을 가진 서브 화소 또는 각각의 서브 화소가 제어된다. 따라서 적당한 수의 서브 화소에 있어서 또는 서브 화소의 개별 제어에 의해, 동시에 상이한 이미지가 상이한 시야 범위 내에서 디스플레이되고, 시야 범위가 변경되는 것이 가능해진다.
특히 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 개별 서브 화소에 대한 결함이 나머지 서브 화소 제어의 변경에 의해 보상됨으로써, 관련 서브 화소로부터 형성된 화소의 전체 명도가 변하지 않게 되는 장점을 갖는다.
본 발명의 추가 설명은 다음의 도면에서 더 자세히 나타난다.
도 1 은 관련된 제어 전극이 없는 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치의 구조에 대한 실시예이다. 상기 액티브 매트릭스 액정 표시 장치는 매트릭스의 행렬로 배열된, 각각 적어도 2 개의 서브 화소(2 및 3)로 이루어진 화소(1)를 포함한다. 상기 서브 화소(2 및 3)는 각각 광투과성 서브 화소 전극(4 또는 5),
액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 공통인 광투과성 기준 전극(6)의 화소(1)의 모든 부분 또는 적어도 한 부분,
그리고 서브 화소 전극(4 및 5)과 기준 전극(6)사이에 놓인 액정 층(7)으로 형성된다.
상기 서브 화소 전극(4 및 5)과 기준 전극(6)사이에 놓인 액정 층(7)의 각각의 영역은 다음부터 액정 하부 셀로 표시된다. 상기 액정 층(7)은 액정이 상이하게 정렬된 도메인(8 및 9)으로 세분되고, 각 화소(1)의 상이한 서브 화소(2 및 3)에 상이한 도메인(8 및 9)이 할당된다. 도시된 실시예에 있어서, 액정이 상이하게 정렬된 2 개의 도메인(8 및 9)이 제공되고, 여기서 서브 화소(2 또는 3)의 수평으로 연장된 각각의 열에 각각 하나의 도메인(8 또는 9)이 할당된다.
상기 서브 화소 전극(4 및 5)은 하부면에서 편광 필름(11)을 지지하는 유리 플레이트(10)의 상부면에서 형성된다. 또한 상기 유리 플레이트(10)의 상부면에 행 전극(12) 및 열 전극(13)은 상기 화소(1)의 각각의 행에 각각 행 전극(12)중 한 개가 할당되고, 화소(1)의 각각의 열에 각각 열 전극(13)중 한 개가 할당되도록 형성된다. 각 개별 화소(1)의 서브 화소 전극(4 및 5)은 제어 가능한 스위치를 통해 각각 할당된 열 전극(13)과 연결되고, 상기 스위치는 그의 제어 측에서 화소 제어 장치를 통해 각각 할당된 행 전극(12)에 접속된다. 여기서 도시된 실시예에 있어서, 얇은 필름 트랜지스터로 형성된 제어 가능한 스위치에 스위치를 제어하는 화소 제어 장치의 회로 부품(14 및 15)이 함께 제공된다.
상기 광투과성 기준 전극(6)은 상부 유리 플레이트(16)로 커버되고, 상기 유리 플레이트(16)상에는 추가의 편광 필름(17)이 제공된다. 칼라 이미지의 디스플레이를 위해, 여기서 기준 전극(6)과 상부 유리 플레이트(11)사이에, 열마다 교환되는 레드, 그린 및 블루 칼라 필터 스트립(18,19 및 20)이 배열된다
이미지 재생을 위해서, 배경 조명(21)에 의한 빛(22)은 액정 층(7)을 통해 방사되고, 상기 액정 층으로부터 제어에 따라, 상이한 명도를 가진 행 전극 및 열 전극(12 및 13)을 통해 전달된다. 이 경우 빛(22)은 우선 하부 편광 필름(11)(편광자)에 의해 편광 된다. 개별 액정 하부 셀 내에서 각 서브 화소 전극(4 또는 5)과 기준 전극(6) 사이의 전압에 따라 액정이 광학적으로 왜곡됨으로써, 액정을 관통해 편광 되는 빛에 의해 편광 방향에 상응하게 회전된다. 편광 방향의 회전에 의해, 상부 편광 필름(17)(분광기)내에서 회전율에 따라, 밖으로 나온 빛의 명도가 다소 심하게 저하된다.
도 2 는 블록 회로도 형태의 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치의 실시예를 도시한다. 매트릭스(24)의 행렬에 각각 3 개의 서브 화소(26,27 및 28)로 이루어진 화소(25)가 배치된다. 각각의 서브 화소, 예컨대 26 은 서브 화소 전극(29), 매트릭스(24)에 공통인 기준 전극(30)의 각각의 화소(25), 및 그 사이에 놓인 액정 하부 셀(31)로 형성된다. 상기 기준 전극(30)은 기준 전위(V0)에 접속된다. 상기 서브 화소 전극(29)은 여기에 개별적으로 할당된 제어 가능한 스위치(32)를 통해, 관련된 화소(25) 및 각각의 다른 화소에 동일한 열로 할당된 열 전극(33)과 연결된다. 각각 하나의 화소(25)에 속해 있는 제어 가능한 스위치(32)는 제어 측에서 화소 제어 장치(34)에 접속되고, 상기 장치(34)는 그 측에서 관련된 화소 및 각각의 다른 화소에 동일한 행으로 할당된 행 전극(35)에 전속된다.
상기 열 전극(33)은 열 제어 장치(36)에 접속되고, 상기 장치(36)는 거기에 공급된 화소 신호(37)에 의해, 동시에 각 하나의 행에 놓인 화소(25)에 대한 상이한 그레이 톤 신호(38)와 상이한 행의 화소(25)에 대한 시간적으로 연속된 상이한 그레이 톤 신호(38)를 발생시키고, 열 전극(33)에 인가된다. 행 전극(35)이 접속된 행 제어 장치(39)는 연속적으로 각각의 행에 대해 각각 제어 신호(40)를 발생시키고, 상기 제어 신호로 인해 관련 행에 있는 화소(25)의 제어를 위한 그레이 톤 신호(38)가 전달된다. 이 경우 2 개의 제어 장치(36 및 39)에 할당된 동기화 장치(67)는 상이한 행에 대한 시간적으로 연속된 그레이 톤 신호(38)와 개별 행에 대한 제어 신호(40)사이의 동기화를 제공한다.
화소(25)를 각각 제어 할 경우, 화소를 형성하는 서브 화소(26,27 및 28)가 서로 독립적으로 제어 될 수 있기 위해서, 도 3,4 및 5 에 도시된 바와 같이, 그레이 톤 신호(38)는 각각 상이한 서브 화소(26,27 및 28)에 대한 시간적으로 연속된 상이한 그레이 톤 레벨(41,42 및 43)로 이루어진다. 상기 제어 신호(40)는 화소 제어 장치(34)내에서 제어 가능한 스위치(32)용으로 서로 세분된 연결 신호(44)로 변환되는 형태를 지님으로써, 상이한 그레이 톤 레벨(41,42 및 43)은 상이한 서브 화소 전극 및 상이한 액정 하부 셀에 전달된다.
도 3 에 도시된 실시예에 있어서 상기 제어 신호(40)는 3 개의 연속된 신호 펄스(45,46 및 47)로 이루어지고, 상기 신호 펄스는 시프트 레지스터, 카운터 또는 직렬 병렬 변환기로 형성된 화소 제어 장치(34)로 부터 위치 및 시간적으로 연속되어 제어 가능한 스위치(32)에 연결 신호(44)로서 공급된다. 열 전극(33)으로부터 제어 가능한 스위치(32)를 통해 그레이 톤 레벨(41,42 및 43)을 가진 상이한 신호(48,49 및 50)가 상이한 서브 화소 전극(29)에 이르게 됨으로써, 관련 액정 하부 셀(31)에 상이한 전압이 충전되고, 다음 제어 때까지 유지된다. 상이한 전압에 상응하게 액정 하부 셀(31)에 있어서 상이한 광학적 투명도 또는 명도가 세팅된다. 예컨대 행 전극(35)에서의 방해 펄스에 의해 서브 화소 전극(29)에 대해 발생된 연결 신호(44)의 차례가 변경되는 것을 방지하기 위해, 각 제어 신호(40)는 추가로 동기 펄스(51)를 포함하고, 상기 동기 펄스는 형태, 높이, 지속 시간 또는 극성에 의해 나머지 신호 펄스(45,46 및 47)와 구별되고, 상기 동기 펄스에 의해 화소 제어 장치 내에서의 신호 변환은 서브 화소(26,27 및 28)의 각각 새로운 제어시 동기화된다.
도 4 에 도시된 실시예에 있어서, 상기 제어 신호(40)는 단계적으로 적게 형성된 신호 레벨(52,53 및 54)을 가진 3 개의 연속된 부분 신호로 이루어진다. 화소 제어 장치(34) 내에서, 제어 신호(40)는 개별로 제어 가능한 스위치(32)에 할당되고, 초과할 경우에 각각 할당된 제어 가능한 스위치(32)가 연결되는, 3 개의 상이한 한계값(55,56 및 57)과 비교된다. 신호 레벨(52)을 가진 부분 신호는 각각의 한계값(55,56 및 57)을 초과함으로써, 맨 먼저 각각의 제어 가능한 스위치(32)가 연결된다. 다음으로 신호 레벨(53)을 가진 부분 신호는 단지 한계값(55 및 56)만을 초과함으로써, 한계값(52)이 할당된 제어 가능한 스위치(32)가 오프된다. 신호 레벨(54)을 가진 마지막 부분 신호에 있어서, 단지 한계값(55)만이 초과됨으로써, 단지 각각 할당된 제어 가능한 스위치(32)가 연결된다. 열 전극(33)으로부터 제어 가능한 스위치(32)를 통해 그레이 톤 신호(38)의 상이한 신호 부분(58,59 및 60)이 상이한 서브 화소 전극(29)에 이르고, 상이한 그레이 톤 레벨(41,42 및 43)은 관련 액정 하부 셀(31)에 충전되는 전압에 대해 제어 가능한 스위치(32)의 각 연결 시간의 끝에 있어서 중요하다.
도 5 에 도시된 실시예에 있어서, 제어 신호(40)는 마찬가지로 상이한 신호 레벨(61,62 및 63)을 가진 3 개의 연속된 부분 신호로 이루어진다. 이미 기술된 실시예와는 반대로, 화소 제어 장치(34)내에서 제어 신호(40)는 한계값(55,56 및 57)을 초과하는 것에 대해서만 아니라, 개별 한계값(56 및 57)이 초과되는지 아닌지에 대해서도 검사됨으로써, 화소 제어 장치(34)는 윈도우 컴퍼레이터로서 작동된다. 도시된 실시예에 있어서, 3 개의 제어 가능한 스위치(32)는 개별적으로 신호 레벨(61)을 가진 부분 신호가 가장 낮은 한계값(55)을 초과하고, 중간 한계값(56)을 초과하는지, 신호 레벨(62)을 가진 부분 신호가 중간 한계값(56)을 초과하고, 높은 한계값(57)을 초과하는지, 신호 레벨(63)을 가진 부분 신호가 높은 한계값(57)을 초과하는지에 따라 연결된다. 열 전극(33)으로부터 제어 가능한 스위치(32)를 통해 상이한 그레이 톤 레벨(41,42 및 43)을 가진 그레이 톤 신호(38)의 상이한 신호 부분(64,65 및 66)이 상이한 서브 화소 전극(29)에 이른다.
도 6 은 예컨대 각각 4 개의 서브 화소(95)로 이루어진 화소(96)를 가진 액티브 매트릭스 액정 표시 장치에 있어서, 할당된 제어 가능한 스위치(얇은 필름 트랜지스터)(98) 및 화소 제어 장치(99)와 함께 서브 화소 전극(97)이 공통 캐리어(100)상에 배치될 수 있는 것을 도시한다. L 형으로 형성된 서브 화소 전극(97)은 리세스(101)가 각각의 화소(96)에 속한 행 전극(102)및 열 전극(103)이 교차되는 자유 영역을 형성하도록 서로 마주 놓인다. 개별 리세스(101)내에 제어 가능한 스위치(98)가 배치되고, 상기 스위치를 통해 서브 화소 전극(97)이 열 전극(103)과 연결된다. 또한 개별 리세스(101)내에 할당된 제어 가능한 스위치(98)가 제어되는 화소 제어 장치(99)의 회로 부분(104)이 배치된다. 도시된 실시예에 있어서, 화소 제어 장치(99)는 입력부측에서 행 전극(102)과 접속되고, 연속된 레지스터 위치가 화소 제어 장치(99)의 개별 회로 부분(104)에 상응하는 시프트 레지스터로 이루어진다.
동일한 수의 행 전극 및 열 전극에 있어서, 또한 독립적으로 서로 제어 가능한 서브 화소에 의해, 종래의 액티브 매트릭스 액정 표시 장치와 비교하여 더 많은 이미지 정보가 디스플레이될 수 있다. 따라서 도 2 에 따른 실시예에 있어서, 개별 화소(25)의 칼라 이미지 재생을 위해, 각각의 레드, 그린 및 블루 칼라 필터(68,69 및 70)가 빛(22)의 방사 경로에서 관련 서브 화소(26,27 및 28)의 앞이나 뒤에 배치될 수 있다.
도 7 은 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치(71)의 추가 실시예를 도시하고, 개별 화소는 각각 액정이 상이하게 정렬된 액정 층의 상이한 영역이 할당된 2 개의 서브 화소로 이루어진다. 이것에 대한 실시예가 도 1 에 의해 이미 기술되었다. 상기 매트릭스 액정 표시 장치(71)에 열 제어 장치(36)의 부품인 신호 처리 장치(72)를 통해, 이미지 신호(73 및 74)가 2 개의 상이한 이미지 신호원(75 및 76)으로부터 공급된다. 상기 신호 처리 장치(72)는 2 개의 상이한 이미지 신호(73 및 74)를 이미지 신호(74)의 그레이 톤 레벨에 이어지는 이미지 신호(73)의 그레이 톤 레벨로 이루어진 하나의 이미지 신호(77)에 결합시킨다. 이것은 가장 간단한 방법으로, 이미지 신호(73 및 74)의 시퀀스에 대해 중첩된 주파수가 이미지 신호(73 및 74)사이에서 전환됨으로써 일어난다. 도 2 내지 도 5 에 따라 기술된 바와 같이, 상기 액티브 매트릭스 표시 장치(71)의 각각의 개별 화소의 2 개의 서브 화소 중에 이미지 신호(73)의 그레이 톤 레벨을 갖는 하나와 이미지 신호(74)의 그레이 톤 레벨을 갖는 다른 하나가 제어된다. 이러한 방법으로 상기 액티브 매트릭스 액정 표시 장치(71) 중에 2 개의 상이한, 서브 화소마다 삽입된 이미지(78 및 79)가 발생되고, 상기 이미지는 마찬가지로 서브 화소마다 액정 층이 액정이 상이하게 정렬된 상이한 도메인으로 세분됨으로써, 상이한 시야 범위에서 보여질 수 있게된다.
도 8 은 다수의 이미지 신호원(80,81 및 82)이 이미지 신호(83,84 및 85)를 3 차원 물체의 상이한 시점으로부터 공급하는 실시예를 도시한다. 여기서 사용된 액티브 매트릭스 액정 표시 장치(86)에 있어서, 화소 및 액정 층은 이미지 신호원(80,81 및 82)수에 상응하는 서브 화소 또는 여기에 할당된, 액정이 상이하게 정렬된 도메인의 수를 갖는다. 상기 이미지 신호(83,84 및 85)는 상기 액티브 매트릭스 표시 장치(86)에 세팅 장치(87)로부터 제어된 전환 장치(88)를 통해 공급된다. 상기 세팅 장치(87)에 의해, 상기 전환 장치(88)의 상이한 스위칭 위치가 세팅될 수 있음으로써, 상기 액티브 매트릭스 액정 표시 장치(86)로부터 3 차원 물체를 상이한 시점으로 디스플레이하는 상이한 시야 범위에 대한 상이한 이미지(89,90 및 91)가 발생되고, 이러한 방법으로 물체의 3 차원 디스플레이가 이루어진다. 물론 도 7 에 의해 기술된 바와 같이, 상이한 이미지(89,90 및 91)도 동시에 디스플레이될 수 있다.
상이한 시야 범위에 대한 다수의 상이한 이미지의 디스플레이 대신에, 동일한 방법으로, 동일한 이미지는 선택에 따라 예컨대 2 개의 상이한 시야 범위 중 하나에서, 또는 다른 시야 범위에서, 아니면 2 개의 시야 범위에 모두에 대해 디스플레이되는 것이 가능하다. 따라서 자동차에서 액티브 매트릭스 액정 표시 장치를 설치할 경우에 디스플레이된 이미지는 운전 중에 운전자의 시야 범위에서는 보이지 않고, 그와 반대로 동승자에게는 보일 수 있게 된다. 도 9 는 자동차 내에서 운전자의 좌석(93)과 동승자의 좌석(94) 앞의 대략 중간에 액티브 매트릭스 액정 표시 장치(92)의 설치에 대한 실시예를 도시한다.
먼저 기술된 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치의 실시예에 있어서, 디스플레이된 이미지가 관찰자에게 보여 질 수 있는 상이한 시야 범위의 세팅은 서브 화소에 할당된 영역 내에 상이하게 정렬된 액정을 가진 서브 화소가 독립적으로 서로 제어됨으로써 이루어진다. 이것에 대해 보충적으로 또는 대안적으로 시야 범위는 기준 전극에 인가된 기준 전위와 서브 화소 전극에 전달된 그레이 톤 레벨의 전위 레벨 사이의 전위차의 변경에 의해 세팅될 수 있다.
즉 도 10 이 도시된 바와 같이, 액티브 매트릭스 표시 장치로부터 방사된 빛의 명도(H) 및 각각 디스플레이된 이미지의 선명도는 시점에 의존된다. 상기 의존도는 또한 종래의 액티브 매트릭스 표시 장치의 액정 셀 또는 본 발명에 따른 액티브 매트릭스 액정 표시 장치의 액정 하부 셀에 인가된 전압, 여기서는 예컨대 3 개의 상이한 전압(U1, U2, 및 U3)에 의해 변경된다.
따라서 도 2 에 도시된 액티브 매트릭스 표시 장치에 있어서, 예컨대 도 11에 도시된 바와 같이 시간적으로 연속되고, 개별 서브 화소(26,27 및 28)의 제어를 위해 사용되는 그레이 톤 신호(38)의 그레이 톤 레벨(41,42 및 43)이 적어도 평균 그레이 톤 레벨(106)이 거의 유지되는 상태에서 변경될 수 있는 세팅 장치(105)가 제공된다. 이러한 방법으로 개별 서브 화소(26,27 및 28)의 시점에 따른 명도는 각각 개별 서브 화소로 형성된 화소(25)의 전체적으로 변하지 않는 전체 명도에 있어서 변경된다.
그러나 도 12 가 도시한 바와 같이, 액정 셀 또는 액정 하부 셀(31)의 명도(H) 또는 동일한 의미로 광학적 투명도와 액정 셀에 각각 인가된 전압(U)사이의 의존 관계는 전형적으로 비선형이다. 통상적으로 액정 셀은 상기 의존도가 계속해서 선형적인 전압 범위에서 작동된다. 다음에 설명되는 것처럼, 비선형 범위 내에서 이미지 재생은 왜곡될 수 있다. 예컨대 동시에 3 개의 상이한 액정 셀에 의해 발생되는 3 개의 상이한 화소(X,Y 및 Z)가 관찰되고, 화소(Z)는 일정 값(H)만큼 화소(Y)보다 더 밝고, 화소(Y)는 다시 동일한 일정 값(H)만큼 화소(X)보다 더 밝다. 3 개의 액정 셀(9)에 대한 전압이 모두 동일한 일정 값(H)만큼 변화된다면, 상기 화소(X,Y 및 Z)사이의 명도 차이는 비선형 방식으로 변화되고, 새로운 화소(X',Y')사이의 명도 차이(H1) 및 화소(Y',Z')사이의 상이한 명도 차이(H2)가 발생된다. 이러한 명도의 왜곡은 순수한 그레이 스케일 이미지 재생에서 보다 특히 칼라가 왜곡된 형태를 가진 칼라 이미지 재생에 있어서 더 방해가 된다.
따라서 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 행 제어 장치(36)는 그레이 톤 신호(38')가 열 전극(33)에 인가되기 전에, 액정 셀(31)의 광학적 투명도와 액정 셀에 인가되는 전압 사이의 도 12 에 도시된 전형적 의존도에 대한 정보를 기초로 그리고 그레이 톤 신호(38')와 기준 전위(V0) 사이의 전위차에 따라, 액정 셀(31)의 광학적 투명도와 왜곡되지 않은 그레이 톤 신호(38') 사이의 관계가 거의 선형이 되도록 왜곡되는 보정 장치(107)를 포함한다.
도 12 는 실시예로서, 상기 보정 장치(107)에서 전압(U')을 가진 왜곡되지 않은 그레이 톤 신호(38')가 전압(U)을 가진 왜곡된 그레이 톤 신호(38)로 변환될 수 있는데 상응하는 곡선(K)이 도시된다. 이러한 변환은 또한 디지털로 이루어질 수 있고, 상기 곡선(K)은 테이블 값 형태로 여기서는 도시되지 않은 메모리에 존재한다.

Claims (10)

  1. 매트릭스(24)의 행렬로 배열되고, 각각 적어도 2 개의 서브 화소(26,27,28)로 이루어진 화소(25)를 포함하고, 상기 화소는 각각 적어도 2 개의 인접한 서브 화소 전극(29), 화소(25)에 공통인 하나의 기준 전극(30), 및 상기 서브 화소 전극(29)과 상기 기준 전극(30) 사이에 놓인 액정 층(7)으로 형성되고;
    행 전극(35) 및 열 전극(33)을 포함하고, 상기 화소(25)의 각각의 행에 상기 행 전극(35) 중 하나가 할당되고, 상기 화소(25)의 각각의 열에 상기 열 전극(33) 중 하나가 할당되고;
    상기 행 전극(35)에 접속되고, 상이한 행에 대해 연속된 제어 신호(40)를 발생시키는 행 제어 장치(39)를 포함하고,
    상기 열 전극(33)에 접속되고, 상이한 상기 서브 화소(26,27,28)에 대해 시간적으로 연속된 상이한 그레이 톤 레벨(41,42,43)을 가진 그레이 톤 신호(38)를 발생시키는 열 제어 장치(36)를 포함하고;
    상기 서브 화소 전극(26,27,28)에 개별적으로 할당된 제어 가능한 스위치(32)를 포함하고, 상기 스위치를 통해, 각각의 개별 화소(25)의 서브 화소 전극(26,27,28)이 상기 개별 화소 전극에 할당된 열 전극(33)과 연결되고, 상기 스위치는 제어 측에서 모든 개별 화소(25)의 서브 화소 전극(26,27,28)에 공통인 화소 제어 장치(34)를 통해, 각각 할당된 행 전극(35)에 접속되고,
    상기 각각의 화소 제어 장치(34)는 상기 행 전극(35)을 통해 공급된 제어 신호(40)로부터, 상이한 서브 화소 전극(26,27,28)에 대한 위치 및 시간적으로 상이한 연결 신호(44)를 발생시키는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 제어 신호(40)가 시간적으로 연속된 신호 펄스(45,46,47)로 이루어지고,
    각각의 화소 제어 장치(34)가 시간적으로 연속된 상기 신호 펄스(45,46,47)를 위치 및 시간적으로 상이한 연결 신호(44)로 변환시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각각의 제어 신호(40)가 추가로 상기 신호 펄스(45,46,47)와는 다른 동기화 펄스(51)를 포함하고,
    상기 각각의 화소 제어 장치(34)가 상기 동기화 펄스(51)의 검출 및 신호 변환의 동기화를 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 제어 신호(40)가 상이한 신호 레벨(52,53,54 ; 61,62,63)을 가진 위치 및 시간적으로 연속된 부분 신호로 이루어지고,
    상기 각각의 화소 제어 장치(34)가 상이한 신호 레벨(52,53,54 ; 61,62,63)을 검출하고 및 위치 및 시간적으로 상이한 연결 신호(44)로 변환시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 표시 장치.
  5. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 화소(25)의 개별 서브 화소(26,27,28)에 상이한 칼라 필터(68,69,70)가 할당되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 표시 장치.
  6. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 화소(25)의 개별 서브 화소(26,27,28)에 대해서 시간적으로 연속된 그레이 톤 레벨(41,42,43)을 모든 상기 화소(26,27,28)의 평균 그레이 톤 레벨(106)이 적어도 거의 유지되는 상태에서 가변 세팅하기 위한 세팅 장치(105)가 제공되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 표시 장치.
  7. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 제어 장치(36)가 적어도 2 개의 상이한 이미지 신호원(75,76)으로부터 공급된 그레이 톤 레벨을 개별 화소의 제어를 위해 그레이 톤 레벨로부터 발생된 그레이 톤 신호에 순차적으로 배열하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 표시 장치.
  8. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 층(7)이 모든 개별 화소(1)의 영역에서, 각각 개별 서브 화소(2,3)에 할당된, 액정이 상이하게 정렬된 도메인(8,9)으로 세분되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 표시 장치.
  9. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    화소 제어 장치(99)가 서브 화소 전극(97), 제어 가능한 스위치(98), 행 전극(102) 및 열 전극(103)과 함께 공통 캐리어(100)상에 배치되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 표시 장치.
  10. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액티브 매트릭스 액정 표시 장치가 자동차 내에서 옆으로 인접한 승객 좌석(93,94) 앞의 대략 중간에 배치되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 표시 장치.
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