KR20020006019A - 휴대용 마이크로디스플레이 시스템 - Google Patents

휴대용 마이크로디스플레이 시스템 Download PDF

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프레데릭 피. 헤르만
웬-푸 천
앨런 리차드
로날드 피. 게일
제이슨 로
데이비드 엘러스톤
쿠오징 차이
존 씨. 씨. 팬
보르-예 차우르
스테판 에이. 폼보
로드니 범가드너
듀이-파치 부
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도날드 피. 게일
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Abstract

액티브 매트릭스 액정 디스플레이는 액티브 매트릭스 회로, 카운터전극 패널 및 중간 액정층을 가진다. 액티브 매트릭스 디스플레이는 휴대용 마이크로디스플레이 시스템에 배치된다. 이미지는 디스플레이 상에 기록되어 액정이 특정 이미지 위치로 이동하게 한다. 광원은 디스플레이를 조명하기 위하여 플래싱된다. 픽셀 전극은 특정값으로 설정되어 액정이 원하는 위치로 이동하도록 한다. 기록하는 프로세스, 플래싱 프로세스 및 이미지를 생성하도록 액정의 방향을 재설정하는 전극 세기값 설정 프로세스가 반복된다. 휴대용 시스템은 디지털 카메라, 셀룰러폰, 캠코더 헤드업 디스플레이, 즉석 프린트 카메라, 페이저 등이다.

Description

휴대용 마이크로디스플레이 시스템 {PORTABLE MICRODISPLAY SYSTEM}
고품질 이미지를 만들기 위하여 액정 또는 전장 발광을 이용하는 플랫 패널 디스플레이가 개발되었다. 이들 디스플레이는 음극관(CRT) 기술을 대체하고 고화질 또는 컴퓨터 모니터 이미지를 제공할 것으로 기대된다. 예를 들어, 대규모 고품질 액정 디스플레이(LCD)를 얻기 위한 가장 가능성 있는 방법은 박막 필름 트랜지스터(TFT)가 LCD 픽셀과 공동으로 배치되는 액티브 매트릭스 방법이다. TFT를 이용하는 액티브 매트릭스 방법의 주요 장점은 픽셀사이의 누화(cross-talk) 제거 및 TFT 호환가능 LCD에 의하여 얻을 수 있는 우수한 그레이 스케일이다.
컬러 액정 플랫 패널 디스플레이는 컬러 필터 도는 순차적 플래싱(flashing) 광을 포함하여 여러 가지 방법에 의하여 얻을 수 있다. 두 스타일의 디스플레이는 투과 또는 반사 모델에서 발견된다.
투과 컬러 필터 액정 플랫 패널 디스플레이는 일반적으로 5개의 다른 층(화이트 광소스; 픽셀을 형성하기 하도록 TFT가 배열된 회로 패널의 한쪽면상에 배치된 제 1편광 필터; 픽셀에 배열된 적어도 3개의 일차 컬러를 포함하는 필터 플레이트; 및 끝으로 제 2편광 필터)을 포함한다. 회로 패널과 필터 플레이트사이의 볼륨은 액정 물질로 채워진다. 이 물질은 전기장이 회로 패널과 상기 필터 플레이트에 부착된 그라운드사이에 인가될 때 광을 투과시키도록 한다. 따라서, 디스플레이의 특정 픽셀이 TFT에 의하여 턴온되면, 액정 물질은 상기 물질을 통하여 투과되는 편광을 회전시켜 광이 제 1편광 필터를 통과시키도록 한다.
순차적 컬러 디스플레이에서, 디스플레이 패널은, 디스플레이 패널로 향한 관련 컬러 광을 가진 각각의 일차 컬러에 대하여 한번씩, 3중으로 스캐닝된다. 예를 들어, 20Hz의 컬러 프레임을 형성하기 위하여, 액티브 매트릭스는 60Hz의 주파수에서 구동되어야 한다. 플리커를 감소시키기 위하여, 액티브 매트릭스를 180Hz에서 동작시켜 60Hz 컬러 이미지를 형성하는 것이 바람직하다. 60Hz이상에서, 육안으로 보이는 플리커는 감소된다.
비결정질 실리콘의 한계 때문에, 다른 선택적인 물질은 다결정 실리콘 또는 레이저 재결정화된 실리콘을 포함한다. 이들 물질은 이들 물질이 이미 유리인 실리콘을 이용할 때 제한되어, 회로가 저온으로 처리되도록 제한한다.
전술한 컬러 순차 디스플레이와 같은 디스플레이용 집적 회로는 아주 더 복잡해진다. 예를 들어, 컬러 순차 디스플레이는 고해상도(HDTV) 포맷을 디스플레이하기 위하여 설계되는데, 고해상도 포맷에서는 1280×1024픽셀 어래이를 요구하며, 픽셀 피치 또는 픽셀 전극의 인접 칼럼 또는 행(row)을 연결하는 라인사이의 간격은 15-55미크론의 범위일 것을 요구하고 하나의 5인치 웨이퍼 상에 제조된다.
본 발명은 마이크로디스플레이에 관한 것이며, 특히 소형 고해상도 액정 디스플레이 및 이와 같은 디스플레이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 형성된 다수의 디스플레이 디바이스를 가진 단일 웨이퍼의 투시도이다.
도 2는 선택적인 제어 신호 회로를 포함하는 집적된 액티브 매트릭스 패널 디스플레이를 위한 다이를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 디스플레이 제어 회로에 대한 타이밍도이다.
도 4는 마이크로디스플레이를 제조하고 조립하는 프로세스를 도시한다.
도 5a-5d는 TFT층상에 회로를 제조하는 프로세스를 도시한다.
도 6은 ITO(인듐 주석 산화물)층의 단면도이다.
도 7a는 풀이 형성된 매립형 산화물층을 가진 TFT층의 단면도이다.
도 7b는 선택적인 TFT층을 형성할 때 단을 도시한다.
도 7c는 선택적인 TFT층의 단면도이다.
도 8은 조립전의 ITO층 및 TFT층의 분해도이다.
도 9는 하우징내의 디스플레이의 확대 단면도이다.
도 10은 선택적인 집적 액티브 매트릭스 패널 디스플레이를 위한 다이를 도시한다.
도 11은 선택적인 (LVV) 집적 액티브 매트릭스 패널 디스플레이를 위한 다이를 도시한다.
도 12a는 디스플레이에 대한 백라이트의 분해도이다.
도 12b는 백라이트의 후면 투시도이다.
도 12c는 확산기(diffuser)를 가진 백라이트의 정면 투시도이다.
도 13a는 조립된 디스플레이 모듈의 투시도이다.
도 13b는 조립된 디스플레이 모듈의 분해도이다.
도 14a는 본 발명에 따른 마이크로디스플레이를 확대하기에 적합한 렌즈의 측면도이다.
도 14b는 조립된 디스플레이 모듈의 단면도이다.
도 14c는 관측 필드를 증가시키는 멀티 엘리먼트 렌즈의 측면도이다.
도 15는 키노폼(kinoform)에 인접하게 배치된 단일 렌즈를 도시한다.
도 16a는 검출기를 가진 백라이트 시스템의 단면도이다.
도 16b는 LED의 제어 회로를 도시한다.
도 17은 액정을 클리어에서 블랙으로 그리고 블랙에서 클리어로 턴시키는 시간을 도시한다.
도 18a는 전압 및 적색으로 하고자 하는 픽셀을 위한 액정의 전이를 도시한다.
도 18b는 전압 및 옐로우와 같은 중간 컬러를 위한 첫 번째 픽셀과 마지막 픽셀을 위한 액정의 전이를 도시한다.
도 19a는 본 발명에 따른 디스플레이 제어 회로의 선택적인 실시예를 도시한다.
도 19b는 도 19a에 도시된 디스플레이 제어 회로에 대한 타이밍도를 도시한다.
도 20a는 도 19a에 도시된 디스플레이 제어 회로의 픽셀 엘리먼트를 도시한다.
도 20b는 도 19a에 도시된 디스플레이 제어 회로의 일부를 도시한다.
도 21은 카운터전극에 대하여 전압을 스위칭함으로써 블랙 픽셀을 화이트 픽셀로 리세트시키고 화이트 픽셀을 블랙 픽셀로 리세트시키는 것을 도시한다.
도 22는 도 19a에 도시된 디스플레이 제어 회로에 대하여 전압 및 예로우와 같은 중간 컬러를 위한 첫 번째 픽셀과 마지막 픽셀을 위한 액정의 전이를 도시한다.
도 23a는 초기화 부분을 가진 컬러 순차 디스플레이에 대한 타이밍도이다.
도 23b는 동일 전압으로 모든 칼럼을 초기화하는 회로를 도시한다.
도 23c는 카운터전극의 전압을 LVV 스위칭하고 픽셀을 클리어로 초기화시키는 컬러 순차 디스플레이에 대한 타이밍도이다.
도 24는 종래 기술에서 파워가 턴오프되고 다시 턴온될 때 픽셀 전극의 전압을 도시한다.
도 25는 본 발명에 따른 디스플레이 제어 회로의 바람직한 실시예를 도시한다.
도 26은 본 발명에서 파워가 턴오프될 때 제어 신호를 도시한다.
도 27a는 가열 게이트를 가진 디스플레이의 선택적인 바람직한 실시예를 도시한다.
도 27b는 도 27a에 도시된 디스플레이의 일부를 도시한다.
도 27c는 도 27a에 도시된 디스플레이의 일부의 선택적인 실시예를 도시한다.
도 27d는 선택적인 열유도 실시예를 도시한다.
도 27e는 두 개의 선택 스캐너를 가진 디스플레이에 대한 선택적인 가열 엘리먼트를 도시한다.
도 27f는 액티브 디스플레이 바로 바깥에 위치한 액정 응답 시간 센서 어래이를 도시한다.
도 27g는 액정 응답 시간 센서 어래이의 확대도이다.
도 28a는 아날로그 신호를 수신하는 디스플레이 제어 회로를 도시한다.
도 28b 및 28c는 도 28a의 디스플레이 제어 회로의 부품을 도시한다.
도 29a는 디스플레이에서 종래 신호 경로를 도시한다.
도 29b는 EXCLK 및 TCG사이의 구부러짐을 나타내는 타이밍도이다.
도 29c는 지연 동기 루프 회로를 도시한다.
도 29d는 위상 동기 회로를 도시한다.
도 30은 프로그램 로직 칩에 배치되어 신호를 검출하는 디지털 메커니즘을 도시한다.
도 31은 도 30의 회로의 입력과 출력에 대한 타이밍도이다.
도 32는 도 28a와 유사한 PLL 제한을 가진 타이밍 제어 회로를 도시한다.
도 33은 디스플레이 제어 회로의 선택적인 실시예를 도시한다.
도 34a는 3:1의 서브프레임 대 필드 비를 가진 타이밍도를 도시한다.
도 34b는 4:1의 서브프레임 대 필드 비를 가진 타이밍도를 도시한다.
도 34c는 10:3의 서브프레임 대 필드 비를 가진 타이밍도를 도시한다.
도 35a는 디지털 비디오 신호를 수신하는 마이크로디스플레이의 집적 회로를 도시한다.
도 35b는 본 발명에 따라 디지털 신호에 대한 선형 피드백 시프트 레지스터(LFSR) 상태 머신을 도시한다.
도 36은 데이터 링크를 도시한다.
도 37a는 비디오 카드 및 디스플레이 드라이버 보드사이의 데이터 링크를 도시한다.
도 37b는 디지털 드라이버를 도시한다.
도 38a는 액정 응답 커브를 도시한다.
도 38b는 디지털 테이블을 가진 디스플레이 제어 회로를 도시한다.
도 39a는 단색 디스플레이를 위한 디스플레이의 타이밍도를 도시한다.
도 39b1 및 39b2는 본 발명에 따른 디스플레이 제어 회로의 선택적인 실시예를 도시한다.
도 39c는 보간에 의한 수평 스케일링을 도시한다.
도 39d는 보간에 의한 수직 스케일링을 도시한다.
도 39e는 픽셀 편성 체계를 도시한다.
도 40a는 디지털 카메라의 정면도이다.
도 40b는 도 40a의 디지털 카메라의 후면도이다.
도 40c는 도 40a의 디지털 카메라의 좌측면도이다.
도 40d는 도 40a의 디지털 카메라의 우측면도이다.
도 41은 도 40a-40d의 디지털 카메라의 분해도이다.
도 42는 카메라의 디스플레이 제어 회로를 도시한다.
도 43은 일부가 노출된 캠코더의 투시도이다.
도 44는 캠코더의 디스플레이 제어 회로를 도시한다.
도 45는 차량에 이용되는 헤드 마운팅 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 46은 디지털 프린터의 제어 시스템을 도시한다.
도 47은 디지털 프린터의 단면도를 도시한다.
도 48은 즉석 디지털 카메라의 회로를 도시한다.
도 49a는 마이크로디스플레이를 가진 셀룰러 전화의 정면 투시도이다.
도 49b는 마이크로디스플레이를 가진 셀룰러 전화의 정면도이다.
도 49c는 마이크로디스플레이를 가진 셀룰러 전화의 후면도이다.
도 50은 반사 디스플레이의 단면도이다.
도 51은 마이크로디스플레이를 제조하는 석영상 실리콘(silicon on quartz) 프로세스를 도시한다.
본 발명은 마이크로디스플레이에 관한 것이며, 특히 소형 고해상도 액정 디스플레이 및 이와 같은 디스플레이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 디스플레이는 예를 들어 적어도 72,000픽셀 전극 어래이 및 200mm2이하의 액티브 면적을 가진다.
이미지를 디스플레이하는 바람직한 방법에서, 이미지는 액정을 특정 이미지 위치로 이동시키도록 하는 다수의 픽셀 전극을 가진 액정 디스플레이에 기록된다. 광원은 디스플레이를 조명하기 위하여 플래싱된다. 픽셀 전극은 특정 전기장 세기로 설정되어 다음 이미지가 기록되기 전에 액정이 원하는 방향 또는 위치 이동되도록 한다. 기록, 플래싱 및 설정 프로세스는 원하는 이미지를 형성한다.
바람직한 방법에서, 이미지는 컬러 이미지이며, 이미지의 기록은 기록 단계가 각각의 다수의 컬러에 대하여 반복된 후에 플래싱된 두 개 이상의 컬러와 관련된다. 카운터전극의 전압은 각각의 광원의 플래싱 후에 그리고 이미지의 다음 기록 전에 스위칭된다. 액정 디스플레이는 적어도 75,000 픽셀 전극을 가지며 160mm2이하의 액티브 면적을 가진 액티브 매트릭스 디스플레이이다.
바람직한 실시예에서, 액티브 매트릭스 컬러 순차 액정 디스플레이는 액티브 매트릭스 회로, 카운터전극면 또는 층 및 중간 액정층을 가진다. 액티브 매트릭스 회로는 제 1면에 형성된 트랜지스터 회로 어래이를 가진다. 각각의 트랜지스터 회로는 200mm2이하, 바람직하게 100mm2이하의 면적을 가진 픽셀 전극 어래이의 픽셀 전극에 연결된다. 카운터전극 패널은 제 1면과 평행하고 인가된 전압을 받아들이는 제 2면에서 연장한다. 액정층은 상기 두 면사이의 공동에 삽입된다. 공동은제 1 및 제 2면에 수직인 축을 따라 3미크론 이하의 깊이를 가진다.
바람직한 실시예에서, 산화물층은 픽셀 전극 어래이 및 액정 물질층사이에서 연장한다. 산화물은 픽셀 전극 어래이 주위의 주변 영역의 제 1두께 및 픽셀 전극 어래 위로 연장하는 픽셀 전극 영역의 얇은 제 2두께를 가진다. 두꺼운 주변 영역(바람직한 실시예에서, 약 0.5미크론)은 디스플레이 회로에 통합되는 드라이버 전극을 양호하게 절연하는 역할을 한다. 얇은 산화물 영역(약 0.3미크론)은 디스플레이 동작 중에 산화물 사이의 전압 강하를 감소시키는 역할을 한다. 이는 배터리와 같은 전력원으로부터 더많은 전력을 흘리지 않고도 액정에 인가되는 전압을 증가시키도록 한다.
액정을 제어하는 하나의 바람직한 방법은 액정 물질 상에 형성된 DC 전압을 제거하기 위하여 입력 비디오 전압을 반전시키는 것이다. 교차하는 칼럼이 비디오 및 반전된 비디오를 수신하는 칼럼 반전이 공통 모드인 동안, 행 픽셀 또는 프레임 반전은 동일 노드에 있을 수 있다. 디스플레이에서 액정을 제어하는 다른 바람직한 방법은 서브프레임의 시작시에 카운터전극 패널에 인가된 전압을 스위칭하는 것이다. 비대칭 전압을 제거할 뿐만 아니라, 매 서브프레임 다음에 카운터전극 패널에 대한 전압을 스위칭하는 기술은 콘트라스트를 향시킨다.
카운터전극에 대한 전압을 스위칭하는 것이외에, 디스플레이상의 이미지 품질을 향상시키기 위하여 전압의 스위칭과 결합하여 또는 이와 별개로 이용될 수 있는 몇 가지 다른 기술이이 존재한다. 마이크로디스플레이, 특히 액정에서 온도는 액정의 응답 및 디스플레이상의 이미지의 밝기와 컬러 균일성에 영향을 준다.
선택적인 방법 그리고 카운터전극의 전압의 스위칭과 별개로 또는 결합하여 사용될 수 있는 방법은 백라이트를 플래싱한 후에 픽셀VPIXEL을 VCOM으로 초기화하는 것이다. 픽셀 전극을 VCOM으로 설정하고, 픽셀과 관련된 액정이 다른 상태에 있을 경우 액정은 클리어 상태로 릴렉싱(relaxing)되기 시작한다. 각각의 픽셀과 관련된 액정은 픽셀이 기록되고 이미지와 관련된 신호 또는 전압을 수신할 때까지 릴렉싱되고 클리어 상태로 순환된다. 픽셀이 순차적으로 기록될 때, 제 1픽셀에서 마지막 픽셀에 대한 광원을 플래싱할 때까지 기록하는데 많은 시간이 필요하다. 비디오 신호를 수신한 후에 제 1픽셀을 원하는 위치로 놓기 위해 기록 주기를 거의 사용하며 VCOM으로 픽셀을 초기화하는 것은 거의 영향을 미치지 않는다. 그러나, 신호를 마지막으로 수신하며 클리어로 초기화되며 그리고 이미 소거되지 않았으면 관련 액정을 클리어로 순환시키는 픽셀은 신호를 수신하기 전에 클리어되거나 또는 거의 클리어될 것이다. 바람직한 실시예에서 액정은 화이트로 릴렉싱되는 것보다 블랙으로 유도되는데 적은 시간이 걸리도록 방향이 설정된다. 따라서, 마지막 픽셀이 클리어 또는 거의 클리어될 때, 응답 시간은 픽셀이 블랙이어서 클리어로 릴렉싱시키는 것 보다 블랙으로 유도하는 것이 빠르다. 개별 픽셀 엘리먼트를 설정 상태로 도달하는데 가장 긴 시간이 걸리는 상태(바람직한 실시예에서 클리어 상태)로 액정을 순환되도록 하는 디스플레이의 초기화는 광원이 플래싱할 때 안정 위치에 더 가깝다.
액정 물질의 특징은 액정 온도에 의하여 영향을 받는다. 예를 들어, 트위스트 네마틱 액정 물질의 트위스트 시간은 액정 물질이 따뜻할 때 더 짧다. 액정 온도를 알고 있음으로써, 백라이트 플래시의 주기와 타이밍은 원하는 밝기 및 최소 전력 소모를 달성하도록 설정될 수 있다.
액정은 몇 가지 선택적인 실시예에 의하여 가열될 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이는 다수의 행이 턴온되고 전압 강하가 행 라인사이에 발생하여 열을 발생시키는 가열 모드에 놓인다.
액정 온도의 측정은 디스플레이 회로에 복잡성을 추가하는 추가의 아날로그 회로를 요구한다. 궁극적으로 요구되는 것은 실제 온도가 아닌 액정의 동작 특성이다. 바람직한 실시예에서, 가열이 언제 필요한지를 결정하기 위하여 온도를 측정하는 대신 액정 캐패시턴스를 전기적으로 측정한다. 히터가 온이고 히터가 온인 기간은 온도를 기초로 할 필요가 없으며 액정의 광학적, 전기적 또는 기타 성질에 응답하는 액정 센서에 응답하여 동작될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 센서는 액정이 액정의 특정 클리어 온도에 도달했는 지를 결정하기 위하여 결합된다. 클리어 온도 센서는 액티브 디스플레이 영역 바로 옆에 배치된다. 화이트(클리어) 픽셀 및 블랙 픽셀의 캐패시턴스는 액정이 특정 클리어 온도에 도달할 때 수렴한다.
요구되는 액정 특성중 하나는 어느 정도 리프레시하지 않고도 이미지가 유지되도록 하는 장시간 일정상태를 유지하는 것이다. 장시간 일정 상태는 일반적으로 이점을 가지지만, 디스플레이가 파워다운되고, 금방 파워온되는 경우에 손실을 줄수 있다. 시스템을 파워업시킬 때, 이전 이미지의 일부가 유지될 수 있다.
바람직할 실시예에서, 아날로그 비교기는 실시간으로 메인 파워의 전압을 샘플링한다. 전압이 회로를 동작시키는 레벨 플러스 일부 마진(예를 들어, 90퍼센트)이하로 강하될 때, 디스플레이는 파워다운된다. 디스플레이를 파워다운할 때, 리세트 신호(PDR*)가 저(low)가 된다. PDR* 신호를 수신하면, 디스플레이 회로는 모든 칼럼 라인을 VDD로 설정하며 모든 행 라인을 동작시킨다. 각각의 픽셀에 대한 저장 캐패시터의 다른 단부는 이전 행 라인에 연결되어 있다. 이는 효과적으로 저장 캐패시터를 제로(0) 볼트로 방전시킨다. 정상 타이밍은 두 개 이상의 사이클에 대하여 계속되어 모든 짝수 및 홀수 행을 순차적으로 동작시킨다. 이는 칼럼 라인상의 제로(0) 볼트를 모든 픽셀로 유도한다.
저장 캐패시터는 픽셀 캐패시터보다 몇 배 크기 때문에, 저장 캐패시터상의 전압은 픽셀 캐패시터를 제로(0)로 방전시킬 것이다. 이때, 디스플레이는 저장 캐패시터 또는 픽셀 캐패시터 상에 잔류 전하를 남기지 않고 에너지가 차단될 수 있다.
마이크로디스플레이의 사이즈 감소와 동시에 마이크로디스플레이의 용량 증가는 마이크로디스플레이의 발명 전에 가능하지 않았던 디바이스에 허용되었거나 또는 디바이스의 용량이 증가되도록 하였다. 이들 디바이스는 디지털 카메라, 디지털 프린터 및 개선된 캠코더 뷰파인더를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 마이크로디스플레이는 디지털 카메라 내에 이용된다. 마이크로디스플레이는 포착된 이미지를 디스플레이하고 그리고 디지털 카메라의 메모리 내에 저장된 이미지를 디스플레이하기 위하여 이용된다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 설명한다.
도면들에서, 동일 부호는 동일 부재를 가리키며, 본 발명에 따른 디스플레이는 예를 들어 도 9에서 110으로 표시된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 다수의 플랫 패널 디스플레이(110)를 제조하는 프로세스를 이용하는데, 여기서 많은 수의 액티브 매트릭스 어래이(112)가 도 1에 도시된 바와 같이 단일 웨이퍼(114)상에 제조된다.
단일 웨이퍼 상에 제조되는 디스플레이의 수는 웨이퍼 사이즈 및 각각의 디스플레이 사이즈에 따른다. 바람직한 실시예에서, 웨이퍼는 5인치 직경 이상이다. 각각의 디스플레이의 사이즈는 해상도 및 픽셀 전극 사이즈에 따른다. 일반적으로 QVGA라고 하는 약 76,800픽셀(예를 들어, 320×320어래이)의 해상도, 0.24인치 대각선 디스플레이 및 15미크론 폭의 픽셀 전극을 가지는 디스플레이에서, 액티브 디스플레이 면적은 4.8mm×3.6mm이다. 디스플레이 다이는 8.6×60mm의 치수를 가진다. 15.42×9.86mm의 150개이상의 별도 디스플레이로된 전체 디스플레이 치수(도 13b의 디스플레이 홀더(290)의 사이즈)는 하나의 5인치 웨이퍼 상에 제조되거나 또는 하나의 6인치 웨이퍼 상에 200개 이상의 디스플레이를 제조할 수 있다.
디스플레이의 다른 실시예는 일반적으로 VGA라고 하는 약 307,200픽셀(예를 들어, 640×480어래이)의 해상도 및 0.38인치 대각선 디스플레이 가진다. VGA 디스플레이는 12미크론 폭의 픽셀 전극을 가진다. 액티브 디스플레이 면적은 7.68mm×5.76mm이다. 디스플레이 다이는 11.8×8.2mm의 치수를 가진다. 16.97×11.58mm의 100개의 별도 디스플레이의 전체 디스플레이 치수는 하나의 5인치 웨이퍼 상에 제조될 수 있다.
하나의 웨이퍼 상에 다수의 작은 고해상도 디스플레이를 제조함으로써, 제조수율은 상당히 증가되고 디스플레이당 비용은 상당히 감소될 수 있다.
집적 회로 액티브 매트릭스 디스플레이 다이(116)는 도 2에 개략적으로 도시된다. 집적 회로 디스플레이 다이(116)는 선택된 수의 반복된 회로에 따라 단일 웨이퍼(114)로부터 다이싱된다. 집적 회로 디스플레이 다이(116)에는 디스플레이 매트릭스 회로(118), 수직 시프트 레지스터(120), 수평 시프트 레지스터(122), 한 쌍의 수평 시프트 레지스터(124, 126) 및 다수의 전달 게이트(128, 130)가 연결된다.
비디오 신호 하이 라인(132) 및 비디오 신호 로우 라인(134)은 디지털 아날로그 증폭기로부터 디스플레이 매트릭스 회로(118) 위 및 아래에 배치된 전달 게이트(128, 130)로 아날로그 비디오 신호를 운반한다. 바람직한 실시예에서, 디스플레이 회로 위의 전달 게이트는 p-채널 전달 게이트(128)이고 비디오 하이(VIDH) 라인(134)에 연결되어 있다. 바람직한 실시예에서 디스플레이 매트릭스 회로(118) 아래에 배치된 전달 게이트(130)는 n-채널 전달 게이트(130)이며 비디오 로우(VIDL) 라인(134)에 연결된다.
전달 게이트(128, 130)는 수평 시프트 레지스터(124, 126)에 의하여 제어된다. 도 2에 도시된 바와 같이, p-채널 전달 게이트(128)는 하이 수평 시프트 레지스터(124)에 의하여 제어되고 n-채널 전달 게이트(128)는 로우 수평 시프트 레지스터(126)에 의하여 제어된다. 수평 시프트 레지스터(124, 126)는 수평 시프트 제어(122)에 의하여 제어된다. 수평 시프트 레지스터(124, 126)는 이하에 설명되는 바와 같이 비디오 신호의 비트 또는 세그먼트가 전송되는 칼럼을 선택한다.
디스플레이 매트릭스 회로(118)는 다수의 픽셀 엘리먼트(138)를 가진다. 예를 들어, QVGA 디스플레이에서 76,800(320×240)개의 액티브 픽셀 엘리먼트가 존재한다. 이하에 설명되는 바와 같이 액티브가 아닌 추가의 픽셀 엘리먼트가 존재할 수 있다. 각각의 픽셀 엘리먼트(138)는 트랜지스터(140) 및 픽셀 전극(142)을 가진다. 픽셀 전극(142)은 도 9에 잘 도시된 바와 같이 카운터전극(144) 및 중간 액정층(146)과 결합하여 이미지를 생성하는 픽셀 캐패시터(148)를 형성하도록 한다.
전술한 바와 같이 수평 시프트 레지스터(124, 126)를 이용함으로써 신호를 수신하는 칼럼을 선택하는 것이외에, 행이 선택될 필요가 있다. 수직 시프트 레지스터(120)로부터의 행라인(150)은 각각의 트랜지스터(140)의 게이트에 연결되어 행 픽셀을 턴온시키도록 한다. 하나의 행에 대하여 픽셀이 턴온되고, 수평 시프트 레지스터(124, 126)중 하나에 의하여 칼럼이 선택되면, 단일 픽셀이 선택되고 비디오 신호는 액정을 구동하거나 픽셀 엘리먼트의 액정을 릴렉싱시키도록 한다.
마이크로디스플레이(110)에서는 순행 방식으로 행단위로 이미지가 스캐닝된다. QVGA의 바람직한 실시예에서, 이미지는 픽셀 엘리먼트 단위로 스캐닝되거나 또는 픽셀 전극 전압은 픽셀 엘리먼트단위로 설정된다. 두 개의 픽셀 엘리먼트는 한번에 설정될 수 있는데, 도 11을 참조로, 이하에 설명되는 바와 같이, 홀수 또는 짝수는 하이 수평 시프트 레지스터(124)를 이용하여 VIDH 신호(132)를 수신하고, 다른 행(즉, 짝수 또는 홀수)은 로우 수평 시프트 레지스터(126)를 이용하여 VIDL 신호(134)를 수신한다. 도 10에 도시된 구성과 같은 다른 구성이 이용될 수 있는데, 여기서 디스플레이는 세그먼트로 분할되고 동시에 공급된다. 또한 디스플레이가 다수의 VIDH 및 VIDL 입력을 이용할 경우 다수의 픽셀 전극이 동일 클록 사이클에서 스캐닝될 수 있다.
디스플레이 매트릭스 회로(118)는 칼럼 리세트 회로(154)를 가진다. 칼럼 리세트 회로(154)는 도 24 및 25를 기초로 이하에 설명되는 파워다운 리세트 및 도 23a 및 23b에 설명되는 초기화에 이용된다. 초기화에서, 칼럼 리세트 회로(154)는 각각의 픽셀 전극(142)에 대한 전압을 액정을 클리어 상태로 릴렉싱하는 전압으로 설정한다. 칼럼 리세트 회로(154)는 이하에 설명되는 바와 같이 각각의 서브프레임 또는 프레임 앞에 이용된다.
도 3은 칼럼 반전을 이용하는 마이크로디스플레이에 대한 타이밍도이다. 비디오 신호는 실제 비디오 및 반전된 비디오로서 IC 디스플레이 다이(116)에 전달된다. 도 2의 p-채널 전달 게이트(128)는 실제 비디오를 수신하고, 이들 게이트들에 의하여 공급된 픽셀은 카운터전극에 인가된 전압인 공통 전압(VCOM) 및 공급 전압 소스(VDD)사이에서 구동된다. n-채널 전달 게이트(130)는 반전된 비디오를 수신하고, 이들 게이트들에 의하여 공급된 픽셀은 VCOM및 공급 전압 싱크(VEE)사이에서 구동된다. 하나의 서브프레임에서, 하나의 칼럼은 비디오를 수신하고 다른 칼럼은 반전된 비디오를 수신한다. 다음 서브프레임에서, 비디오 및 반전된 비디오를 수신하는 칼럼은 스위칭된다. 전체 프레임이 디스플레이에 스캐닝되고 액정을 트위스트하는 지연한 후에, 백라이트는 이미지를 나타내기 위하여 플래싱된다. 액정을 트위스트하는 지연은 이하에 추가로 설명된다. 바람직한 실시예에서, VDD는 약 11볼트이고, VEE는 약 2볼트이고, VCOM은 약 7.0볼트이다. 전압 신호 중심 전압(VVC) 와 VCOM사이에는 약간의 전압차가 존재하여 액정의 오프셋 전압을 수용하도록 한다. 각각의 칼럼상의 비디오를 교차시키는 기술을 칼럼 반전이라고 하며 DC 전압이 액정 물질 상에 형성되는 것을 방지하고 또한 누화를 방지한다. 칼럼 반전이외에, 다른 유사한 반전 기술에는 행 반전, 프레임 반전 및 픽셀 반전이 있다.
이미지를 나타내기 위한 여러 방법에서 비디오를 공급하고 백라이트를 플래싱하는 다른 타이밍도가 이하에 설명된다.
마이크로디스플레이(110)이라고 하는 플랫 패널 디스플레이는 몇 개의 주요 조립부품으로 조립되는데, 각각의 조립품은 몇 개의 단계를 가진다. 도 4에서, 웨이퍼(114)는 집적 회로 디스플레이 다이(116)가 놓여있는 SOI(절연체상 실리콘) 웨이퍼이다. 디스플레이 회로(116)는 유리 시트(158)로 이송되고 웨이퍼(114)로부터 들어올려진다. 디스플레이 회로(116)의 후면이 처리된다. 디스플레이 회로(116)이외에, 도 6에 도시된 바와 같이 카운터전극(144)을 가진 ITO(인듐 주석 산화물) 웨이퍼(160)가 제조된다. 디스플레이 회로(116), ITO 웨이퍼(160) 및 액정(146)은 디스플레이 어셈블리(162)에 조립된다. 디스플레이 어셈블리(162)는 모듈 어셈블리(164)에 조립된다.
IC 디스플레이 다이(116)의 형성은 도 5a-5d에 도시된다. 디스플레이 매트릭스 회로(118)의 트랜지스터(140)중 하나는 도 5a에 도시된 바와 같이 절연 기판(174)위에 박막 필름 단결정층(172)으로 형성되는 것으로 도시된다. 절연 기판(174)상의 실리콘층(172)은 실리콘층의 재결정에 의하여 형성되거나 또는 제 1실리콘 웨이퍼가 절연 산화물층으로 제 2실리콘 웨이퍼에 접합되는 접합 웨이퍼 처리에 의하여 형성될 수 있다. 제 2실리콘 웨이퍼는 디스플레이 회로 조립에 적합한 절연체상 실리콘 구조를 형성하고 광학적으로 투명한 기판으로 전환하도록 얇다. 디스플레이 제조에 대한 상세 설명은 1994년 3월 21일 출원된 "액티브 매트릭스 픽셀 전극을 제조하는 방법"이하는 제하의 미국출원 08/215,555(1998년 1월 6일 미국특허 5,705,424로 특허허여됨) 및 1998년 11월 10일 출원된 "컬러 순차 반사 마이크로디스플레이"라는 제하의 미국출원 08/966,985에 개시되어 있으며, 이들 내용은 여기에 참고된다. 또한 열적 산화물(176)은 단결정 실리콘층(172)의 일부 위에 배치된다. 절연 기판(174)은 실리콘(Si) 웨이퍼(178)에 배치된다.
Si3N4층(180)은 도 5b에 도시된 바와 같이 절연 기판(174) 및 열적 산화물(176) 위에 반사방지층으로서 형성된다. 픽셀 전극(142)(폴리-실리콘 전극)은 Si3N4층(180)위에 형성되며 박막 필름 단결정 실리콘층(172)과 접촉한다.
도 5c에서, 붕소인실리카유리(BPSG)층(184)이 회로 상에 형성된다. 일부가 에칭되고 알루미늄 단자(186)가 부가된다. 도 5d에서, SiO2의 인실리카유리(PSG)층(188)은 BPSG(134) 및 알루미늄 단자(186)상에 형성된다. 티타늄(Ti) 블랙 매트릭스(190)는 광차폐부로서 트랜지스터 위에 배치된다. 실리카 패시베이션(192)은 전체 웨이퍼 상에 형성된다. 웨이퍼는 다음 조립 공정을 위해 준비된다.
별도 공정에서, 카운터전극(144)을 가진 ITO 웨이퍼(160)가 형성된다. 도 6은 유리층(198) 및 카운터전극(144)(ITO층)을 가진 ITO 웨이퍼를 도시한다.
회로가 형성되고 ITO 웨이퍼(160)가 형성되면, 이 두개는 서로 연결될 준비가 된다. 회로 디바이스(116)에는 도 7a에 도시된 바와 같이 투광 기판(204)이 부착된다. 투명 접착제(206)(여기에 그 내용이 참고되는 미국특허 5,256,562에 상세히 설명되어 있음)는 기판(204)을 회로에 고정하기 위하여 이용된다. 절연 기판(174)이 초기에 부착된 도 5a-5d에 도시된 층, Si 웨이퍼(178)는 제거된다.
매립 산화물층이라고 하는 절연 기판(174)은 도 7a에 도시된 바와 같이 픽셀 어래이(142) 부분에서 에칭된다. 픽셀 어래이 부분에 위치하지 않은 매립 산화물층은 남겨져서 일련의 풀(208)을 형성하도록 한다. 바람직한 실시예에서, 매립 산화물층은 0.5μm이며, 픽셀 어래이 위의 풀 영역에서 0.2 내지 0.3μm으로 얇아진다. 픽셀 어래이만을 얇게함으로써, 액정에 인가된 전압은 트랜지스터(TFT)에 대해 역-게이트 현상을 발생시키지 않고 전압을 증가된다.
선택적인 집적 회로 디스플레이 다이(116)가 도 7b 및 7c에 도시된다. 도 7b를 참조하면, 절연 기판(174)은 에칭되고, Si3N4층(180)은 절연 기판(174)과 열적 산화물(176)위에 형성된다. 픽셀 전극(142)(폴리-실리콘 전극)은 Si3N4층(180) 위에 형성되고 박막 필름 단결정 실리콘층(172)과 접촉한다. 웨이퍼의 나머지는 전술한 방법으로 형성된다.
다음에, 회로 디바이스(116)에 도 7c에 도시된 바와 같이 투광 기판(204)이배치된다. 매립 산화물층이라고 하는 절연 기판(174)은 에칭된다. 매립 산화물은 도 7b에 도시된 바와 같이 Si3N4층(180)에 도달될 때까지 얇아진다. Si3N4층(180)은 습식 에칭 인산처리에 의하여 제거된다. 픽셀 전극(142)은 액정(146)과 접촉한다.
절연 기판(174)은 픽셀 전극(142)이 실리콘 웨이퍼(178)에 배치되는 위치에서 에칭될 수 있다. Si3N4층은 실리콘 웨이퍼(178)상에 위치한다. 매립 산화물은 회로 디바이스(116)가 투광 기판(204)으로 전환된 후에는 얇아질 필요가 없다. Si3N4층(180)은 전술한 바와 같이 제거된다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 일련의 풀(208)은 Si3N4층(180)까지 얇아질 수 있다. Si3N4층(180)은 습식 에칭 인산 처리에 의하여 제거된다.
SiOx정렬층(210)은 도 6 및 7a에 도시된 매립 산화물 및 카운터전극 상에 증착된다. 정렬층(210)은 이하에 설명되는 바와 같이 액정을 정렬시킨다.
프레임 접착제(212)는 도 8에 도시된 바와 같이 각각의 디스플레이 영역 주위에 배치된다. 또한, 은페이스트는 각각의 디스플레이상의 스폿 상에 배치되어, 접합될 때 카운터전극이 회로에 연결되도록 한다. 이하에 설명되는 바와 같이 액정을 채우기 위한 충진 홀이 남겨진다. 프레임 접착제는 다수의 스페이서볼을 가진다. 스페이서볼의 직경은 3-4μm이다. TFT 유리 및 카운터전극 유리는 서로 가압된다. 스페이서볼은 접합 압력이 가해질 때 층들이 서로 1.8μm 간격을 유지하도록 한다. 액티브 매트릭스 영역에는 스페이서가 없다. 다음에 결합된 웨이퍼는경화된다. 바람직한 실시예에서 스페이서볼이 이용되었지만, 스페이서 없는 디스플레이 역시 포스트와 같은 다른 스페이서 기술을 이용하여 제조될 수 있다.
경화 후에, 두 개의 유리 시트(TFT 유리(204) 및 카운터전극 유리(198))는 스크라이빙되고 절단된다. 두 개의 유리층은 두 개의 대향 단부 상에서 스크라이빙되고 절단되며 TFT 유리(2040이 도 9의 카운터전극 유리(198)에 대하여 우측으로 시프트되도록 엇갈리게 된다.
개별 디스플레이는 지지 트레이에 배치되고 액정에 딥핑되어 매립층과 카운터전극사이의 공간을 채우도록 한다. 액정(146)은 정렬층(210)사이에 배치된다. 다음에 충진 홀이 채워진다. 이는 디스플레이 어셈블리의 마지막 단계이다.
모듈 어셈블리는 플렉스 케이블(214), 한 쌍의 편광자(216)를 부착하도록 구성되며 이들을 모듈(218)에 장착한다. 도 9에서, 디스플레이(110)의 단면도가 도시된다. 명확하게 하기 위하여, 디스플레이의 엘리먼트는 척도대로 도시되지 않았으며, 단지 하나의 픽셀 엘리먼트만이 도시되며 일부 엘리먼트는 도시되지 않았다. 디스플레이(110)는 중간 액정 물질 층에 의하여 카운터전극(114)로부터 이격된 픽셀 엘리먼트(138)를 포함하는 액티브 매트릭스 부분(220)을 가진다. 각각의 픽셀 엘리먼트(138)는 트랜지스터(140) 및 픽셀 전극(142)을 가진다. 액티브 매트릭스 부분(220)은 액티브 매트릭스가 높은 휘도광을 요구하는 방사를 위하여 이용될 경우 트랜지스터(TFT)(140)를 보호하기 위하여 알루미늄 광차폐부(224)를 가질 수 있다. 카운터전극(144)은 납땜 범프(226)에 의하여 나머지 회로에 연결된다. 매트릭스(220)는 유리 기판(198, 204)쌍에 의하여 접합된다. 추가의 유리판 쌍(228)은액티브 매트릭스 부분(220)의 바깥쪽에 배치된다. 유리판(228)은 편광자(216)로부터 이격된다. 이 공간은 절연층(230)을 한정한다. 디스플레이(110)의 모듈(218)은 두조각으로된 케이스이며, 이는 액티브 매트릭스 부분(220), 유리판(228) 및 편광자(216)를 포함한다. 상온 경화(RTV) 고무(232)는 엘리먼트가 케이스의 적절한 위치에 유지되도록 한다.
각각의 유리 기판(198, 204)은 액정층(146) 맞은편 상에 편광자(216)중 하나를 포함한다.
액정이 보다 빠르게 응답하도록 하기 위하여, 카운터전극 및 산화물층사이의 간격은 풀(208)에서 2.0μm이다. 두 엘리먼트사이가 좁으면, 광을 통과시키기 위하여 트위스트되야 하는 액정이 적어진다. 그러나, 간격이 좁아지면 추가의 문제점을 야기시키는데, 이는 디스플레이를 충전하는데 곤란함으로 야기시키는 액정 점도 문제를 포함한다. 따라서, 적절한 액정 선택은 액정 성질의 평가를 요구한다.
원하는 액정을 선택함에 있어서 고려해야할 많은 특성이 존재한다. 일부 특성은 동작 온도 범위, 복굴절(델타 n=ne-no), 동작 전압, 점도 및 액정 저항율을 포함한다. 점도에 있어서, 흐름 점도 및 회전 점도는 실험될 두 개의 영역을 가진다. 바람직한 범위는 0 내지 70℃온도 범위에서 40센티푸아즈(cp)이하의 흐름 점도 및 200cp이하의 회전 점도이다.
액정 선택시 실험되는 다른 특성은 델타n이다. 델타n의 값은 셀갭 및 두 면에서의 액정 경사각에 의존한다. 두 면에서의 경사각은 매립 산화물 및 카운터전극 상에 증착된 SiOx정렬층에 의하여 영향을 받는다. 2μm갭에 대하여, 0.18이상의 델타n이 바람직하며, 0.285의 델타n이 적절하다. 큰 갭에 대하여, 다른 델타n이 요구된다. 5μm의 갭에 대하여, 0.08 내지 0.14범위의 델타n이 요구된다.
점도 및 델타n(Δn)이외에, 액정의 임계 전압 및 전압유지 레이트가 액정을 선택할 때 실험되는 기준이다. 바람직한 실시예에서, 임계 전압은 1.8볼트이하 그리고 바람직하게 1.2볼트이다. 전압유지 레이트는 바람직하게 99%이상이다.
요구되는 다른 특성은 정렬 용이성 및 UV 및 높은 광학 세기에 대하여 안정성이다. 필요하다면, 델타n은 낮은 점도 및 낮은 동작 전압을 얻기 위하여 양보될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 선택된 액정은 SFM(과플루오르 물질)이였다. 바람직한 실시예에서, 선택된 액정은 머크사에 의하여 판매되는 TL203 및 MLC-9100-000중 하나 였다.
액정은 두 면으로부터 연장하는 세라믹 체인으로 형성된다. 도 7a에 도시된 SiOx정렬층(210)은 매립 산화물(174) 및 카운터전극(144)상에 증착되거나 또는 도 7c1의 픽셀 전극(142) 및 카운터전극(144)은 바람직한 실시예에서 서로 90°로 향한다. 정렬층(210)은 액정(146)에 미리 정렬을 제공한다. 정렬층(210)은 약 500옴스트롱의 두께를 가진다.
액정 체인은 관련 픽셀 전극에 대한 전압에 따라 트위스트되고 언트위스트된다. 편광판에 대한 이러한 트위스팅은 액정이 화이트 또는 클리어 상태 및 다크상태사이가 되도록 한다.
액정 및 편광판의 관계에 의존할 경우, 액정은 릴렉싱 위치에서 클리어 또는 다크로 보이고 반대로 구동 상태에서 다크 또는 클리어로 보일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 액정은 릴렉싱 위치에서 클리어로 보이고 구동 위치에서 다크로 보인다.
전술한 바와 같이, 마이크로디스플레이(110)는 상이한 수의 픽셀로된 액티브 매트릭스 어래이를 가질 수 있다. 도 10은 픽셀 디스플레이(640×480)를 위한 선택적인 액티브 매트릭스 디스플레이 다이(240)를 개략적으로 도시한다. 도 2의 실시예와 대조적으로, 디스플레이는 동시에 그리고 독립적으로 공급되는 4분면으로 나누어진다. 집적 회로 디스플레이 다이(240)는 디스플레이 매트릭스 회로(242), 한 쌍의 수직 시프트 레지스터(244), 수평 시프트 제어(246), 4개 한벌 수평 시프트 레지스터(248) 및 다수의 전달 게이트(250)를 가진다.
디지털 아날로그 증폭기로부터의 아날로그 비디오 신호는 4개 한벌 비디오 신호 라인(252)상에서 디스플레이 매트릭스 회로(224)의 위아래에 배치된 전달 게이트(250)로 전달된다. 집적 회로 디스플레이 다이(240)는 전술한 칼럼 리세트 회로(154)와 유사한 칼럼 리세트 회로(254)를 가진다. 디스플레이 매트릭스 회로(242)는 도2에서 설명하고 도 20a에서 더 상세히 도시되는 것과 유사한 엘리먼트를 가진다.
480×320 및 1280×1024와 같은 적거나 큰 어래이에서, 디스플레이를 섹터로 분할하고 개별 섹터를 독립적으로 구동시키는 것이 바람직하다. 다수 채널 드라이버를 가진 디스플레이의 설명은 1997년 9월 30일 출원된 "카메라용 컬러 디스플레이 시스템"이하는 제하의 미국출원 08/942,272에 설명되어 있으며, 이는 여기에 참고된다.
도 11은 낮은 전압 비디오를 위한 마이크로디스플레이용 집적 회로 디스플레이 다이(258)를 도시하는데, 여기서 비디오는 도 11위의 한쪽으로부터 디스플레이의 짝수 칼럼으로 유입되고 홀수 칼럼을 위한 비디오는 다른 쪽으로부터 공급된다. 집적 회로 디스플레이 다이(258)에는 디스플레이 매트릭스 회로(260), 수직 시프트 레지스터(120), 한 쌍의 수평 시프트 레지스터(124, 126) 및 다수의 전달 게이트(262)가 결합된다. 전달 게이트(262)는 상보 쌍의 N-채널(1020) 및 P-채널(1022) 트랜지스터로 구현될 수 있다.
한 쌍의 비디오 신호 라인(264)은 도 39b에 상세히 설명되는 한 쌍의 디지털 아날로그 증폭기(356)로부터 전달 게이트(262)로 아날로그 비디오 신호를 전달한다. 전달 게이트(262)는 수(124, 126)에 의하여 제어된다. 수평 시프트 레지스터(124, 126)는 수평 시프트 제어(122)에 의하여 제어된다. 수평 시프트 레지스터는 비디오 신호의 비트 또는 세그먼트가 입력된 비디오 신호로 전송되는 두 개의 칼럼을 선택한다. 도 2 및 10에 도시된 집적 회로 디스플레이 다이와 대조적으로, 두 개의 픽셀(하나의 짝수 칼럼이고 하나는 홀수 칼럼임)은 동시에 기록된다.
디스플레이 매트릭스 회로(260)는 앞의 실시예와 유사한 다수의 픽셀 엘리먼트(128)를 가진다. 각각의 픽셀 엘리먼트(138)는 트랜지스터(140) 및 픽셀 전극(142)을 가진다. 픽셀 전극(142)은 도 20a에 잘 도시된 바와 같이카운터전극(144) 및 중간 액정층(146)과 합동으로 작동하여 이미지를 형성하기 위하여 픽셀 캐패시터(148)를 형성하도록 한다.
수평 시프트 레지스터(124)를 이용하여 신호를 수신하는 칼럼을 선택하는 것에 더하여, 행이 선택될 필요가 있다. 수직 시프트 레지스터(120)는 행을 선택한다. 수직 시프트 레지스터(120)로부터의 행라인(150)은 각각의 트랜지스터(140)의 게이트에 연결되어 행의 픽셀을 턴온시키도록 한다. 하나의 행에 대하여 픽셀이 턴온되고 각각 수평 시프트 레지스터(124, 126)에 의하여 두 개의 칼럼(152)이 선택되면, 두 개의 픽셀이 선택되며 비디오 신호는 액정을 구동하거나 또는 픽셀 엘리먼트의 액정이 릴렉싱되도록 한다.
도 2의 집적 회로 디스플레이 다이(116)와 대조적으로, 두 개의 수평 시프트 레지스터와 두 개의 비디오 신호 라인이 존재하지만, 각각의 비디오 라인은 두 개의 비디오 신호 및 반전된 비디오 신호를 수신한다. 이 신호는 각각의 프레임 또는 서브프레임을 스위칭하며, 이를 프레임 반전이라고 한다. 또한, 카운터전극에 대한 전압(VCOM)은 이하에 설명되는 바와 같이 매 프레임 또는 서브프레임 마다 스위칭된다. 집적 회로 디스플레이 다이는 또한 칼럼 리세트 회로(154)를 가진다. 이하에서 상세히 설명되는 낮은 전압 비디오(LVV)에서, 카운터전극의 전압은 스위칭되고 초기화는 서브프레임의 시작부에 발생한다. 동시에 두 개의 픽셀을 기록하는 집적 회로 디스플레이 다이(258)가 LVV에 대하여 설명되었지만, 다른 실시예도 가능하다.
마이크로디스플레이(110)상의 이미지는 액정(146)을 통해 광을 비추거나 또는 액정(146)을 백라이팅함으로써 바람직한 실시예에서 관측된다. 도 12a, 12b 및 12c는 백라이트 시스템(266)을 도시한다.
디스플레이(110)에 대한 백라이트 시스템(266)의 바람직한 실시예의 분해도는 도 12a에 도시된다. 다수의 LED(270) 백라이트는 회로 보드(268)상에 장착된다. 바람직하게, 3개의 LED는 3개의 칼러를 제공하기 위하여 제공된다. LED(270)을 가진 회로 보드(268)는 백라이트 하우징(278)에 의하여 지지된다. 백라이트 하우징(278) 및 디스플레이(110)사이에는 3M사에서 구입할 수 있는 "BEF" 필름과 같은 밝기 향상 필름(280)이 확산기(282)와 함께 선택적으로 이용될 수 있다. 도 12b 및 12c에 도시된 바와 같이, 하우징(278)의 제 1면 및 백라이트 액티브 영역 상에 장착된 회로 보드(268)는 하우징(270)의 제 2면상에 확산기(282)에 의하여 한정된다.
마이크로디스플레이(100) 및 백라이트 시스템(266)은 렌즈 시스템(284)과 결합된다. 도 13a는 조립된 디스플레이 모듈(286)의 투시도이다. 도 13b의 분해도는 시스템(286)의 엘리먼트를 상세히 도시한다. 백라이트 반사기는 백라이트 하우징(278)에 배치되며, 상기 백라이트 하우징은 엑폭시 접착제 또는 다수의 클립(288)으로 디스플레이(110)상에 집적 부착될 수 있다. 디스플레이는 투명창(292)을 통하여 사용자에게 보여지는 디스플레이의 액티브 영역에 대한 시각적 경계부를 한정할 수 있는 디스플레이 홀더(290)에 의하여 유지된다. 일반적으로 렌즈 시스템(284)의 일부인 투명창(292)은 광학 홀더(294)에 지지된다. 또한광학 홀더(294)는 컬러 보정 엘리먼트(296) 및 렌즈(298)를 지탱한다. 제 2광학 렌즈는 광학 홀더(294)에 배치될 수 있다.
광학 홀더(294)는 하우징 엘리먼트(300)에 미끄러지도록 배치된다. 광학 홀더(294)에 의하여 지탱되는 핀(302)은 홀더(294)를 링(304)에 연결시켜, 링(304)의 회전이 광축(306)을 따라 광학 홀더(294)를 이동시키도록 한다. 링(304)을 하우징 엘리먼트(300)에 지탱하는 하우징 패널(308) 역시 디스플레이 홀더(290)를 고정시키는데, 이는 도 9에서 모듈(218)이라고 한다. 도 13a 및 13b에 도시된 조립된 디스플레이 모듈(286)은 15cm3이하의 볼륨을 가진다.
조립된 디스플레이 모듈(286)은 도 43에 도시된 뷰파인더(862)와 같은 외부 하우징 또는 도 41에 도시되고 여기에 설명되는 다른 디바이스 하우징 내에 안정되게 고정된다. 이들 작은 고해상도 디스플레이는 사용자 육안의 0.5 내지 10인치 범위 내에서 사용자 머리를 유지할 때 클리어 이미지가 제공되도록 하는 배율을 요구한다.
도 14a에서, 마이크로디스플레이(110)의 이미지를 확대하고 도 13a 및 13b의 광학 홀더(294)에 배치된 렌즈(298)가 도시된다. 0.24인치 대각선 마이크로디스플레이를 가진 QVGA(Quarter VGA 320×240) 디스플레이에 대하여, 바람직한 실시예에서, 렌즈(298)의 외부 직경(312)은 약 30.4mm이고 광축(206)에서의 두께는 약 8mm이다. 렌즈(298)는 디스플레이로부터 광을 수신하고 약 21.6mm의 곡률 직경을 가지는 내부면(316)을 가지며, 관측면(318)은 약 22.4의 직경(320)을 가진다.렌즈(298)의 주변 에지(322)는 광학 홀더(294)에 렌즈(298)를 유지하기 위하여 이용되며 약 2mm의 두께(324) 및 약 4mm의 반경(328)을 가진다. 바람직한 실시예에서, 렌즈(298)는 아크릴로 만들었지만, 렌즈(298)는 폴리머 물질 또는 유리로 만들어질 수 있다. 이러한 특정 실시예에서의 렌즈는 16도의 관측 필드 및 50mm의 ERD(eye relief distance)를 가진다.
도 14b는 렌즈(298)를 가진 선택적으로 조립된 디스플레이 모듈(286)의 단면도이다. 도 14b에 도시되지 않은 렌즈(298)는 투명창(292) 및 컬러 보정 엘리먼트(296)와 함께 광학 홀더(294)에 유지된다.
백라이트 하우징(278)은 3개의 LED(270)을 가진다. 마이크로디스플레이(110)는 하우징 엘리먼트(300) 및 백라이트 하우징(278)사이에 삽입된 모듈(218)내에 있다.
큰 관측 필드를 가진 1.25인치 직경 렌즈 시스템(330)의 다른 실시예가 도 14c에 도시된다. 3개의 렌즈 엘리먼트(332, 334, 336)는 디스플레이(110)상의 이미지를 확대시킨다.
컬러 보정 엘리먼트(296)는 입사광에 위상 보상을 도입하는 원형단을 가진 등고면을 가진 투명 몰딩 플라스틱 키노폼(kinoform)일 수 있다. 단일 렌즈(298)가 키노폼, QVGA 디스플레이(110)를 위한 컬러 보정 엘리먼트(296)에 인접하게 배치된 바람직한 실시예의 구성(296)은 도 15에 도시되며, 치수는 밀리미터이다. 키노폼(296)은 렌즈와 면하는 오목면(296a)을 형성하도록 몰딩된 아크릴 물질로 만들어질 수 있다. 면(296a)은 그 위에 반사방지 코팅이 되어 투과율을 증가시킬 수있다. 오목면은 다른 반경 및 폭을 가진 다수의 존으로 분할된다. 각각의 존은 표면에 단에 의하여 분리된다. QVGA 디스플레이는 바람직하게 150 내지 300개의 존을 가지며, 640×480디스플레이는 500내지 1000개의 존을 가진다.
컬러 디스플레이를 위한 광학 시스템의 다른 바람직한 실시예는 1995년 11월 30일 출원된 미국출원 08/565,058에 개시되어 있으며, 이는 여기에 참고된다. 컬러 디스플레이를 위한 광학 시스템에 대한 상세한 설명은 1997년 11월 10일 출원된 자콥센 등의 "휴대용 통신 시스템용 반사 마이크로디스플레이"라는 제하의 미국출원 08/966,985에 개시되어 있으며, 이는 여기에 참고된다.
이미지 형성시, 이하에 상세히 설명되는 바와 같이 액정의 픽셀 엘리먼트의 트위스팅 및 언트위스팅 및 LED(270)을 제어하는데 요구되는 백라이트 시스템(266)의 LED(270)는 이하에 설명되는 바와 같이 이미지를 형성하기 위하여 플래싱된다. 플래싱이외에, 세기를 변화시키는 것이 바람직할 수 있다.
LED(270)이 형성될 때, 소정 전류에 대한 세기는 LED에 따라 또는 롯트에 따라 가변될 것이다. 3개의 LED, 레드, 블루 및 그린을 밸런싱하기 위하여, 각각의 LED에 대한 전위차계를 연결하고 컬러 온도의 적당한 균형을 얻기 위해 조절하는 기술이 요구된다.
도 16a는 검출기(342)를 가진 백라이트 시스템(340)의 단면도이다. 백라이트 시스템(340)은 회로 보드(344) 및 확산기(282)가 부착되는 백라이트 하우징(278)을 가진다. 다수의 LED(270)는 회로 보드(344)에 부착된다. 검출기(342)는 회로 보드(344)의 반대면에 배치된다. 개구 또는 유리 막대(346)는광이 회로 보드(344)를 통하여 LED(270)로부터의 검출기(342)로 통과하도록 한다. 바람직한 실시예에서, 검출기(342)는 실리콘으로 만들어졌다. 광저항 물질과 같은 다른 눈으로 볼 수 있는 광 센서가 이용될 수 있다.
도 16b는 LED(270)에 대한 전류를 제어하는 회로(348)를 도시한다. 회로(348)는 디스플레이 로직 회로(350)를 가지며, 상기 로직 회로는 LED(270)를 선택하는 멀티플렉서(352)를 통하여 LED(270)를 제어한다. 바람직한 실시예에서, 멀티플렉서(352)는 디스플레이 로직 회로의 일부이다. 멀티플렉서(352)는 디스플레이 로직 회로(350)에 의하여 제어된다. 디스플레이 로직 회로(350)는 마이크로디스플레이(110)와 관련하여 이하에서 더 설명된다.
멀티플렉서(352)/LED(270)와 연결되는 것에 더하여, 디스플레이 로직 회로(350)는 메모리(354)에 연결된다. 바람직한 실시예에서, 메모리는 24비트 메모리인데, 상기 메모리는 레드, 그린 및 블루LED(270)에 대한 적당한 세기 레벨값을 유지한다. 디지털 아날로그 변환기(356)는 메모리(354)로부터 디지털 값을 수신하여 세기값을 나타내는 아날로그 신호를 발생시킨다.
밝기 제어부(362)는 변환기(356)의 아날로그 신호를 조정하기 위하여 이용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 밝기 제어부(362)는 변환기(356)의 출력에서의 전위차계일 수 있다. 선택적인 실시예에서, 밝기 제어부는 변환기(256)의 전체 범위 제어부에 연결될 수 있다.
피드백 제어 회로(358)는 검출기(342)의 신호를 변환기(356) 또는 밝기 제어부(362)의 아날로그 세기 신호와 비교하고 LED 전류 구동 회로(360)에 대한 출력신호를 발생시킨다. 피드백 제어 회로(358)는 그의 출력 신호를 조정하여 검출기(342)에 의하여 측정된 LED 세기가 변환기(356) 및 밝기 제어부(362)에 의하여 설정된 세기값과 매칭되도록 한다. 바람직한 실시예에서, LED 전류 구동 회로(360)는 트랜지스터(366) 및 저항기(368)를 이용한다.
대부분의 환경에서, 특히 햇빛에서, 가능한 밝은 디스플레이를 가지는 것이 바람직하지만, 디스플레이를 이용하는 사용자가 밤에 항공기 또는 배에서와 같이 야간 모드를 유지하도록 디스플레이 세기가 낮아지는 상황이 존재할 수 있다.
디스플레이의 백라이트는 정상 모드에서 야간 또는 저광 환경 모드로 전이된다. 정상 모드에서는 단색 디스플레이를 위한 단일 호박색, 그린 또는 화이트 LED 및 컬러 순차 디스플레이를 위한 레드, 블루 및 그린 LED와 같은 정상 광을 위한 LED가 이용된다.
주간 동작을 위해, "주간" LED는 주변 햇빛에서 판독가능한 디스플레이를 제공할 것이다. 주변광 레벨이 감소하면, LED의 세기는 관측하기에 안정된 밝기를 가진 이미지를 제공하도록 감소될 수 있다. 낮은 광 환경의 소정 포인트에서, LED 세기 감소 요구는 "주간" LED는 턴오프되게 되고 "야간" LED는 턴온되게 되며; 디스플레이 밝기의 추가적인 감소는 LED가 턴오프되는 일부 최소 포인트 또는 일부 포인트에 도달될 때까지 "야간" LED세기의 감소를 야기한다. 도 16b에서, 주변 광 센서(369)는 밝기 제어부(362)에 연결되어 LED(270)의 세기를 가변시키도록 한다. 주변 광 센서(369)는 또한 로직 회로(350)가 단일 컬러 "야간"LED로 스위칭될 수 있도록 디스플레이 로직 회로(350)에 연결된다.
디스플레이 밝기 증가는 이와 반대일 수 있어, 먼저 "야간" LED가 턴오프되고 "주간" LED가 턴온되는 교차 포인트까지 "야간" LED 밝기를 먼저 증가시킨다. 디스플레이 밝기의 증가는 단지 "주간" LED 밝기만을 증가시킬 것이다.
마이크로디스플레이가 배치되는 환경에 따라, "야간" LED는 레드 LED 또는 블루 그린 LED이다. 레드가 일반적으로 사람의 야간 관측을 유지하는데 양호하며, 레드광은 야간 검출 장비를 이용하여 검출이 용이하다.
야간 조명 소스는 적외선 및 근적외선 주파수를 방출하지 않는 소스로부터 선택될 수 있거나 또는 적외선 또는 근적외선 주파수를 제거하는 필터가 야간 광원 및 나머지 구조물사이에 배치될 수 있다.
광원의 세기, 스타일 또는 컬러는 주변광에 의존하지만, 주변광의 레벨은 일반적으로 이하에서 설명되는 컬러 순차 처리에 영향을 주지 않는다. 백라이트용 회로가 위에서 설명되었다. 마이크로디스플레이(110)를 제어하는 회로가 이하에서 설명된다.
단색 또는 컬러 순차 디스플레이를 위한 디스플레이 구성은 일반적으로 동일 픽셀 피치 또는 사이즈에서 동일하다. 이는 각각의 레드, 그린 및 블루에 대한 개별 픽셀이 존재하는 다른 종류의 컬러 디스플레이와 대조적이다. 디스플레이에서의 차별성은 광원이지 마이크로디스플레이(110)가 아니다. 단색 디스플레이에서, 단일 광원이 요구되며, 컬러 순차 디스플레이에서, 3개의 구별되는 광원(예를 들어, 레드, 그린, 및 블루)이 존재한다. 3개의 구별되는 컬러가 존재할 경우, 단색을 위한 하나의 플래시와 대조적으로 각각의 컬러는 가장 최적의 이미지를 형성하기 위하여 플래싱되어야 한다. 단색에 대하여, LED를 온으로 하거나 이하에 설명되는 바와 같이 발광 다이오드(LED)에 펄스를 제공하는 것이 바람직하다.
순차 컬러 디스플레이에서, 디스플레이 패널은 각각의 기본 컬러에 대하여 한번씩 3번 스캐닝된다. 예를 들어, 20Hz에서 컬러 프레임을 형성하기 위하여, 액티브 매트릭스는 60Hz 주파수에서 구동되어야 한다. 그러나, 플리커를 감소시키기 위하여, 초당 60프레임의 프레임속도를 가지도록 액티브 매트릭스를 구동하는 것이 바람직한데, 60Hz에서는 관측가능한 플리커가 감소되기 때문이다. 컬러 디스플레이에서, 바람직한 프레임 속도는 초당 최소 60프레임이고, 이는 초당 180서브-프레임을 발생시키는데, 여기서 각각의 프레임은 레드, 블루 및 그린 서브-프레임을 가진다. 3개의 서브프레임이 아닌 하나의 프레임만을 가지는 단색 디스플레이와 대조적으로, 프레임 속도는 더 높을 수 있으며, 바람직한 실시예에서 프레임 속도는 초당 72프레임이다. 따라서 컬러 프레임을 위한 디스플레이는 단색 디스플레이에 대한 디스플레이와 거의 유사하지만, 서브-프레임 속도는 컬러 순차에서 원하는 결과를 얻기 위하여 더 빨라야 한다.
도 2 및 3으로 돌아가서, 이미지는 먼저 행단위로 행을 선택하는 수직 시프트 레지스터(120) 및 전체 행이 모두 기록될 때까지 칼럼 단위로 선택하는 수평 시프트 레지스터(124 또는 126)에 의하여 액티브 매트릭스 디스플레이(110)에 스캐닝된다.
도 2에 도시된 집적 회로 디스플레이 다이(116)에 대하여 바람직한 모드인 칼럼 반전 모드에서, 각각의 픽셀 엘리먼트(138)에 대한 비디오는 비디오 신호 하이 라인(132)으로부터 p-채널 전달 게이트(128)를 통하여 입력되는 비디오 및 비디오 신호 로우 라인(134)으로부터 n-채널 전달 게이트(130)를 통해 입력되는 반전된 비디오로부터 교대된다. 각각의 칼럼에서 비디오에서 반전된 비디오로 앞뒤로의 스위칭은 DC 전압이 매립 산화물(174) 및 액(146)상에 축적되는 것을 방지한다.
제 1행이 완료될 때, 수직 시프트 레지스터(120)는 제 2행을 선택한다. 수평 시프트 레지스터(124) 또는 (126)은 마지막 칼럼이 기록될 때까지 칼럼 단위로 선택한다. 따라서 제 1픽셀(즉, 제 1행, 제 1칼럼)이 기록될 때와 마지막 픽셀이 기록될 때의 사이에 설정된 시간 지연이 존재하다. 바람직한 실시예에서, 제 1픽셀에서 마지막 픽셀을 기록하는데 있어서의 지연은 약 3밀리초이다.
마이크로디스플레이(110)의 조립에 있어서 앞서 설명된 바와 같이, 액정은 전압 변화에 대하여 순간적으로 응답하지 않는다. 응답에 대한 액정 지연은 도 17에 도시되어 있다. 액정(146)의 상태는 픽셀 전극(142)의 전압(일반적으로 Vpixel(370)이라 함) 및 카운터전극(144)의 전압(일반적으로 VCOM(372)라고 함)에 의존한다. 도 17에 도시된 프레임(378)에서, Vpixel(370)이 처음에 VCOM(372)과 동일하면, 액정사이에는 전압 강하가 없으며, 액정(146)은, 편광자를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 투명 그래프에 도시된 것처럼 클리어 상태이다. Vpixel(370)이 소정 전압, +V 또는 -V, 374에 도달하면, 액정사이에 전압 강하 또는 차가 발생하며; 액정은 프레임(380)에 도시된 바와 같이 블랙으로 유도된다.
변화는 순간적이지 않은데, 액정을 순환시키는 설정 시간이 필요하기 때문이다. 이 시간은 액정 타입 및 온도를 포함한 몇 가지 팩터의 함수이다. 전압은 교변하는 것으로 도시되는데, DC 전하가 액정 상에 축적되는 것을 방지하기 위해서 전압이 픽셀 상에서 반전되기 때문이다.
안정 상태 블랙에 도달한 후에, Vpixel이 VCOM으로 설정되면, 액정은 클리어 상태로 복귀된다. 클리어에서 블랙으로의 전이처럼, 변화는 순간적이지 않다. 블랙에서 클리어로의 상태 변화는 액정이 프레임(382)에서 도시된 바와 같이 블랙으로 유도될 때 보다 긴 시간이 소요된다. 도 17에서는 블랙에서 클리어로 가는 시간은 클리어에서 블랙으로 가는 시간에 비하여 2.5배 거리는 것으로 도시되어 있다. 상온에서 액정을 이용하는 바람직한 실시예에서, 화이트에서 블랙으로 유도하는 시간은 약 4밀리초이고, 액정이 화이트로 복귀되는 시간은 약 10밀리초이다.
전술한 바와 같이, 컬러 디스플레이의 플리커를 감소시키기 위하여, 초당 180서브프레임 또는 서브프레임당 6밀리초이하가 요구된다. 따라서, 초당 180서브프레임의 경우, 액정은 서브프레임에서 블랙에서 클리어로 갈 수 없다.
레드 이미지 또는 픽셀이 요구되는 예가 도 18a에 도시되어 있다. 상부 그래프는 픽셀 전극(142)의 전압, Vpixel(370)을 도시한다. 전압 Vpixel(370)은 액정을 클리어로 릴렉싱하거나 블랙으로 유도하기 위한 전압으로 설정된다. 액정은 레드 LED가 플래시될 때 클리어가 되고 그린 또는 블루 LED가 플래시될 때 블랙 또는 불투명이 되는 것이 바람직하다. 따라서, 레드 픽셀을 얻기 위하여, 픽셀 전극(142)의 전압, Vpixel(370)은 레드광 플래시와 관련된 서브프레임(384)을 위한 VCOM및 그린과 블루 플래시와 관련된 서브프레임(386)을 위한 다른 전압으로 설정된다. 마이크로디스플레이(110)가 초당 180서브프레임을 가질 경우, 육안은 레드 플래시와 다크 불투명 주기를 혼합하여 레드 픽셀을 형성하도록 한다.
액정이 제 1서브프레임(384a)에서 클리어로 출발할 경우, 그린 플래시와 관련된 서브프레임인 다음 서브프레임(386a)에서 블랙으로 유되는 것이 가능하다. 디스플레이 회로는 블루 플래시와 관련된 다음 서브프레임(386b)에 대해 액정을 블랙으로 계속 유도한다. 상기 픽셀을 위한 디스플레이 회로가 픽셀 전극(142)의 전압, Vpixel(370)을 VCOM으로 설정할 때, 액정은 릴렉싱된다. 그러나, 액정(146)은 도시된 바와 같이, 서브프레임(384b)이 수행된 시간까지 클리어 상태로 되지 않는다. 도 18a에 도시된 바와 같이, 액정은 약 오십 퍼센트(50%)만 클리어된다. 다음 서브프레임(386c), 그린 서브프레임에서, 액정(146)은 다시 블랙으로 유도된다. 따라서, 이 레드 픽셀을 위한 액정은 플래시 전에 완전하게 클리어 상태에 도달하지 못한다. 최대 밝기 또는 콘트라스트를 결코 얻을 수 없다.
컬러 순차 디스플레이에서, 디스플레이가 정지 이미지에 대한 것일 지라도, 디스플레이는 역동적인데, 디스플레이가 레드 이미지, 그린 이미지 및 블루 이미지를 통하여 연속되기 때문이다.
도 3에서, 액정이 트위스트 또는 언트위스트에 응답할 만큼 빠르거나 또는 서브프레임이 긴 시간 주기를 가질 경우, 기록된 마지막 픽셀(388)일지라도, 기록 박스의 끝에 나타난 바와 같이 LED의 플래싱 전에 최종 위치에서 안정될 수 있다.그러나, 액정은 도 18a에 도시된 바와 같이 플리커를 방지하는데 요구되는 프레임 또는 서브프레임 속도에서 안정되기에 충분히 빠르게 응답하지 못한다. 픽셀이 순차적으로 기록될 때, 제 1픽셀(390)은 마지막 픽셀(388) 전에 설정 시간에 기록(즉, 트위스트로 유도 또는 릴렉싱)된다. 바람직한 실시예에서, 제 1픽셀(390) 기록과 마지막 픽셀(388) 기록 사이의 시간은 약 3밀리초이다.
따라서, 마지막 픽셀(388)과 관련된 액정(146) 및 제 1픽셀(388)과 관련된 액정(146)은 백라이트의 플래싱 전에 응답하는 시간이 동일하지 않다.
액정의 트위스트가 두 개의 픽셀에서 서로 다르면, 액정을 통과하는 광량이 다르고 따라서 콘트라스트 및 휘도가 다르며, 컬러 혼합은 디스플레이의 코너에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이가 제 1픽셀 및 마지막 픽셀에서 옐로우와 같은 중간 컬러를 가지면, 컬러는 동일하지 않다.
레드 플래시와 그린 플래시가 나타나게 하고 블루 플래시는 나타나지 않게 함으로써 생성되는 옐로우 픽셀을 발생시키는 예가 도 18b에 도시되어 있다. 도 18b는 비디오 신호가 각각의 픽셀 전극(142)의 전압, Vpixel(370)에서 레드 서브프레임 및 그린 서브프레임을 위한 VCOM과 블루 서브프레임을 위한 다른 전압으로 설명되는 것을 도시한다. 따라서 구형파로 도시된 바와 같이, 픽셀을 위한 비디오는 블루 서브프레임에 대하여 픽셀 블랙을 유도하고 레드와 그린 서브프레임에 대하여 릴렉싱되도록 설정된다. 도 18b의 제 1서브프레임(392a), 블루 서브프레임에서, 제 1픽셀(390) 및 마지막 픽셀(388)에 대한 액정은 안정 상태 블랙으로 도시된다. 제 1픽셀(390)은 레드 서브프레임(394a)의 시작시에 신호를 수신하고 액정은 릴렉싱하기 시작한다. 마지막 픽셀(388)은 일정 시간(바람직한 실시예에서 3밀리초) 후에 신호를 수신하고, 액정은 상기 시간에 릴렉싱하기 시작한다. 제 1픽셀(390) 및 마지막 픽셀(388)과 관련된 액정(146)은 레드 LED가 플래싱할 때 클리어로의 전이 포인트가 다르며, 따라서 다른 레벨의 레드를 발생시킨다. 도 18b에 도시된 실시예에서, 플래싱될 다음 컬러는 그린이며 따라서 제 1 및 마지막 픽셀(390, 388)과 관련된 픽셀 전극(142)은 서브프레임(396a)로의 전이 시에 전압을 변경시키지 않는다. 따라서 제 1 및 마지막 픽셀(390, 388)과 관련된 액정은 계속 클리어로 전이한다. 그린 LED가 플래시할 때, 두 개의 픽셀(390, 388)에 대한 액정은 클리어로의 전이에 있어서 다른 포인트에 있으며, 따라서 다른 레벨의 그린을 가진다. 또한, 레드 플래시 다음에 발생되는 그린 플래시 및 액정이 전이하는데 더많은 시간을 가지기 때문에, 관측가능한 그린의 양은 레드의 양보다 커서 초록빛 옐로우를 발생시킨다.
도 18b에서, 다음 서브프레임은 블루 서브프레임(392a)이다. 픽셀(390, 288)은 블랙으로 유도된다. 제 1픽셀(390)은 서브프레임의 시작부분에서 다시 한번 신호를 수신하며, 바람직한 실시예에서 액정이 블랙으로 복귀하는데는 3밀리초가 걸리며, 액정(146)은 블루 LED의 플래시 전에 블랙으로 된다. 마지막 픽셀(388)은 서브프레임의 끝 근방에서 신호를 수신하고 블루 LED가 플래시할 때 블랙으로 전이한다. 따라서, 이 서브프레임의 마지막 픽셀(388)은 옐로우 칼러에 약간의 블루를 가진다.
다음 프레임, 다음 레드 서브프레임(392b)에서, 액정(146)은 릴렉싱하며 따라서 클리어로 복귀한다. 마지막 픽셀은 이전에 유도된 블랙 상태이어서, 따라서 클리어로 전이하며, 마지막 픽셀은 다시 한번 제 1픽셀보다 뒤진다.
도 19a는 LVV 방법을 구현하는 디스플레이 제어 회로(400)를 도시한다. 디지털 제어 회로(400)는 소스로부터 이미지를 취하고 이 이미지를 마이크로디스플레이(110)상에 디스플레이한다. 디지털 제어 회로(400)는 입력(404)에서 이미지 데이터를 수신하는 프로세서(402)를 가진다. 프로세서(402)는 디스플레이 데이터를 타이밍 제어 회로(410)를 통하여 메모리(406) 및/또는 플래시 메모리(408)로 보낸다. 이미지 데이터는 직렬 또는 병렬 디지털 데이터, 아날로그 RGB 데이터, 합성 데이터 또는 s-비디오를 포함한 여러 형태일 수 있다. 프로세서(402)는 공지된 바와 같이 수신된 이미지 데이터 타입에 따라 구성된다. 도 19a에 도시된 바람직한 실시예에서, 신호는 디지털이거나 또는 타이밍 제어 회로(410)에 입력되기 전에 디지털로 변환된다.
타이밍 제어 회로(410)는 프로세서(402)로부터 클록 및 디지털 제어 신호를 수신한다. 타이밍 제어 회로(410)는 마이크로디스플레이(110)와 백라이트 시스템(266)을 제어한다. 타이밍 제어 회로(410)는 다수의 라인(411)을 따라 백라이트(266)에 제어 신호를 전달한다. 타이밍 제어 회로(410)로부터의 제어 신호는 마이크로디스플레이(110)상의 이미지와 관련하여 LED(270)의 플래싱을 제어한다. LED(270)의 타이밍, 주기 및 세기가 제어된다.
이미지 데이터는 디지털 아날로그 변환기(412)를 통하여 타이밍 제어회로(410)로부터 마이크로디스플레이(110)로 이동한다. 아날로그 이미지 데이터/신호는 두 개의 경로를 따라 전달된다. 경로중 하나는 변환기(412)를 통한 신호 경로를 가진다. 아날로그 비디오 신호 및 반전된 아날로그 비디오 신호는 마이크로디스플레이(110)에 선택적으로 유입되며, 스위치(416)는 각각의 서브프레임상의 입력을 교대시킨다. 또한, 디스플레이(110)에 입력되고 카운터전극(144)에 인가되는 Vpixel(370)공통 전압(VCOM)은 스위치(418)에 의하여 두 개의 값사이에서 교번된다. 디스플레이에 대하여 비디오와 VCOM을 교대시키는 스위치(416, 418)는 타이밍 제어 회로(410)의 프레임 제어 라인(420)에 의하여 제어된다.
타이밍 제어 회로(410)는 수직 시작 펄스, 수직 클록, 수평 시작 펄스 및 수평 클록과 같은 제어 신호를 라인(422, 424)을 따라 디스플레이(110)에 전달한다. 라인(428)은 준비, 리세트, 기록 인에이블, 출력 인에이블, 컬러 인에이블, 어드레스 및 데이터 신호를 메모리(406/408)에 전달하여 디스플레이(110)에 대한 이미지 프레임의 전달을 제어한다.
도 19b와 도 19a를 참조하면, 카운터전극(144)의 전압, 공통 전압(VCOM)은 두 개의 전압사이에서 교번한다. 비디오 신호는 실제 비디오와 반전된 비디오 사이에서 교번한다. 비디오 신호가 매 칼럼마다 반전되는 이전 실시예의 칼럼 반전과 달리, LVV에서는 비디오 신호만이 매 프레임마다 반전된다.
바람직한 실시예에서, VCOM는 6볼트의 비디오 하이 전압(VVH) 및 1.5볼트의 비디오 로우 전압(VVL)사이에서 교번한다. 따라서, VCOM은 하이전압VVH(VCOM하이 라고 함) 및 로우 전압VVL(VCOM로우 라고 함)사이에서 교번한다. 비디오 신호 전압은 VVL및 VVH사이에서 변동한다. 공급 전압 소스(VDD) 및 공급 전압 싱크(VEE)는 VVL및 VVH으로부터 1.5볼트 오프셋된다. 즉 VDD는 7.5볼트이고 VEE는 0볼트이다. 이들 오프셋 또는 헤드룸은 온 상태에서 픽셀 트랜지스터 전도성을 증가시키고 오프상태에서 픽셀 트랜지스터 누설을 감소시킨다.
프레임(432a)에서 VCOM이 하이이면, 실제 비디오 신호는 매트릭스 회로/마이크로디스플레이(110)에 스캐닝되거나 기록된다. 액정(146)이 원하는 방향으로 트위스트되도록 하는 휴지 시간 또는 지연(436) 후에, 플래시 주기(438)가 발생하며, 여기서 LED 백라이트(266)는 이미지를 나타내기 위하여 플래싱된다.
다음 프레임(서브프레임2(432b) 전에, VCOM은 로우가 된다. VCOM이 로우 전압으로 스위칭되면, 바로 전에 스캐닝되었던 이미지는 소거되는데, 픽셀 사이의 전압이 변경되기 때문이다. 그러나, 플래시 주기(438)가 종료되고 LED 백라이트(270)가 온이 아니기 때문에, 이미지 손실은 나타나지 않는다.
프레임(432b)에서 VCOM이 로우가 되면, 반전된 비디오 신호가 매트릭스 회로/마이크로디스플레이(110)에 스캐닝되거나 기록된다(434). 유사하게 휴지 시간(436) 후에, 플래시 주기(438)가 발생하여 리프레시된 이미지 또는 새로운 이미지를 나타나도록 한다.
다음 프레임(432c) 전에, VCOM이 하이가 된다. VCOM이 하이 전압(VCOM하이)로 스위칭되면, 스캐닝되었던 이미지는 소거된다. 실제 비디오 신호는 VCOM하이에서 마이크로디스플레이(110)에 기록된다(434). 지연이 발생하며 LED 플래시가 발생한다.
픽셀 엘리먼트(138)가 도 20a에 도시되어 있다. 픽셀 엘리먼트(138)는 비디오가 유입되는 트랜지스터(TFT)(140)를 가진다. 트랜지스터(TFT)(140)는 수직 시프트 레지스터(120)의 신호에 의하여 제어된다.
전하를 가지고 있으며 바람직한 실시예에서 다른 행라인(150)(이전 행라인(N-1)) 에 연결되어 있는 저장 캐패시터(442)가 존재한다. 또한, 픽셀 전극(142)에 인접한 액정(146)은 캐패시터(444) 및 저항기(446)로서 동작한다. 픽셀 전극(142)과 액정(146)사이에 삽입된 매립 산화물(174)은 제 2캐패시터(446)로서 동작한다. 공통 전압 VCOM을 가지는 카운터전극(144)은 전술한 바와 같이 앞뒤로 스위칭한다.
디스플레이가 컬러 디스플레이이면, 백라이트(266)의 LED(270)은 구별되는 컬러를 순차적으로 플래시한다. 또한, 각각의 컬러 LED(270)에 대하여 하나씩 3개의 스크린이 스캐닝되고 이들 스캐닝은 프레임을 포함하며, VCOM은 각각의 스크린, 서브프레임을 교대시킨다.
플래시 시작전의 지연 시간 및 플래시 시간은 도 19b에 도시되어 있다. 그러나, 지연 시간(액정의 응답 시간에 대한 지연) 및 플래시 시간은 플래싱될 특정컬러에 따라 종속될 수 있다. 지연 시간은 기록될 마지막 픽셀과 관련된 액정이 특정 칼러가 보여지도록 트위스트되기 위하여 충분한 시간을 가진다. 플래시 주기 또는 플래시가 종료되어야 하는 포인트는 다음 프레임에 기록될 제 1픽셀과 관련된 액정이 백라이트로부터의 광이 관측자에게 보여질 수 있도록 충분하게 트위스트될 때에 따라 의존한다.
도 19a의 타이밍 제어 회로(410)는 플래시될 칼러에 따라 플래시 주기 및 지연 또는 응답을 변경시킬 수 있다. 또한, 백라이트(266)에 대한 전류는 컬러 세기를 조정하기 위하여 변경될 수 있다. 필요하면, 칼러 제어 라인(520)이 타이밍 제어 회로(410)에 부가되어 사용자가 컬러를 변경할 수 있도록 한다.
바람직한 실시예에서, VCOM은 매 5-6밀리초마다 변동한다. 이미지를 기록/스캐닝하는데는 약 3밀리초가 소요된다. LED는 약 0.5밀리초 주기동안 플래시한다. 마지막 픽셀을 기록하는 것과 플래시 사이에는 약 1.5밀리초의 대기 시간이 있으며, 이는 도 19b에 도시되어 있다. LED를 플래싱하기 전에 지연 시간을 변경하거나 또는 플래싱될 컬러 LED에 따라 LED 플래시 길이를 가변하는 것이 바람직하다.
작은 저장 캐패시터로 기록되는데는 작은 시간이 요구되며 따라서 작은 픽셀 TFT가 이용될 수 있다. 액정이 충분히 빠른 응답을 가지면, 저장 캐패시터는 제거될 수 있으며, 액정의 캐패시턴스는 저장 캐패시터가 된다. 큰 개구 및 증가된 개구 비를 가질 경우, 이미지는 동일 사이클링의 백라이트 동안 더 밝거나 전체 사용 전력은 동일 이미지 밝기에서 감소될 수 있다.
도 20b에서, 도 19a의 디스플레이 제어 회로의 일부가 도시되며 확대된 하나의 픽셀(138)도 함께 도시된다. 픽셀(138)은 전달 게이트(262)를 턴시킴으로써 칼럼(152)을 선택하는 수평 시프트 레지스터(124) 및 행(150)을 선택하는 수직 시프트 레지스터(170)에 의하여 충전된다. 비디오는 픽셀에 기록되고 액정은 트위스트하기 시작하여 광학적으로 투과된다. 전체 디스플레이가 기록되고 LED 플래시 전에 지연이 존재한 후에, VCOM, 즉 카운터전극(144)의 전압은 프레임 제어 라인(420)에 의하여 하이에서 로우로 또는 그 반대로 스위칭된다. 동시에, 비디오 신호는 실제 비디오에서 반전된 비디오로 또는 그 반대로 스위칭되어, 비디오가 다음 프레임에서 스위칭되도록 한다.
액정은 트위스트되어 광학적으로 투명하거나 불투명하게 될 수 있다. 편광자의 방향은 액정이 화이트, 투명 또는 다크, 불투명으로 유도되는지에 영향을 준다.
도 21에서, 상부 그래프(452)는 서브프레임마다 카운터전극(144)에 대한 전압, VCOM의 스위칭을 도시한다. 바람직한 실시예에서 전압은 6 내지 1.5볼트사이에서 스위칭한다. VCOM의 리세팅은 픽셀(138)에 대하여 기준 전압을 변경시킨다.
제 2라인(454)은 비디오와 반전된 비디오 신호사이에서 스위칭하는 비디오 신호를 도시한다. 비디오 신호는 클리어를 나타내는 전압에서 블랙을 나타내는 전압으로 변경된다. VCOM이 낮은 전압(바람직한 실시예에서 1.5볼트)에 있을 경우, 클리어를 위한 전압은 VCOM, 1.5볼트와 동일하며, 바람직한 실시예에서 블랙을 위한 전압은 6볼트이다. 이 제 2라인은 전압VCOM로부터 4.5볼트의 오프셋 전압인 블랙에 대한 비디오 신호를 나타낸다.
도 21의 중간의 두 라인(456, 458)은 특정 픽셀 엘리먼트상의 전압 오프셋을 도시한다. 두 라인중 상부(456)는 블랙으로 기록된 픽셀을 나타내고 하부(458)는 클리어로 기록된 동일 픽셀을 나타낸다.
제 3라인(456)과 관련하여, 픽셀은 클리어로서 시작한다. 즉 픽셀 전극과 카운터전극사이의 전압 오프셋은 제로이다. 적절한 칼럼 및 행이 픽셀에 대하여 선택될 때, 픽셀 전극 전압은 VCOM으로부터 4.5볼트 오프셋되어 설정되는바, 즉 바람직한 실시예에서 VCOM이 6볼트인 경우 1.5볼트이다. 액정은 다크 위치로 유도되기 시작한다. 후에 설정 시간 주기에서, 픽셀은 기록되고 LED는 플래싱된다. VCOM이 6에서 1.5볼트로 스위칭될 경우, 제 1라인(452)에 도시된 바와 같이, 이 픽셀 전극의 오프셋은 4.5볼트에서 제로로 진행되어 액정이 클리어 방향으로 릴렉싱되도록 한다. 비디오 신호가 다시 픽셀에 기록되어 블랙으로 유될 때, 비디오 신호는 다시 4.5볼트만큼 오프셋되지만 이 경우 비디오 신호는 6볼트이다. LED의 플래시는 후에 설정 시간 주기를 발생시킨다. VCOM이 다시 한번 1.5에서 6볼트로 변동되면, 오프셋은 픽셀 전극과 카운터전극사이의 제로로 복귀되고 액정은 다시 클리어로 릴렉싱하기 시작한다. 이 패턴은 계속 반복된다.
픽셀이 클리어로 기록되는 도 21의 제 4라인(458)과 관련하여, 픽셀은 블랙으로서 시작하며 오프셋 전압은 VCOM및 4.5볼트인 비디오사이에 있다. 픽셀 전극이 클리어로 기록될 때, VCOM및 픽셀 전극사이의 오프셋 전압은 제로가 되고 액정은 클리어 위치로 순환되기 시작한다. 다음의 설정 주기에서, LED는 플래싱한다. 카운터전극의 전압은 6에서 1.5볼트로 스위칭하며, 픽셀 전극과 카운터전극사이의 오프셋은 제로에서 4.5볼트로 가며, 액정은 블랙으로 유도되기 시작한다. 픽셀 전극이 다음에 기록될 때, 픽셀 전극에 대한 전압은 카운터전극 및 액정이 블랙에서 클리어 상태로 릴렉싱되기 시작하는 제로 오프셋 전압과 동일한 1.5볼트로 설정된다. LED는 다음 설정시간에 플래싱한다. 카운터전극의 전압이 1.5에서 6볼트로 스위칭할 때, 픽셀 전극과 카운터전극사이의 전압 오프셋은 다시 4.5볼트가 되고 이 픽셀 전극과 관련된 액정은 블랙으로 유도된다. 이 픽셀 전극에 대한 비디오 신호가 화이트로 기록될 때, 전압은 6볼트로 설정되고, 픽셀 전극과 카운터전극사이의 전압 오프셋은 제로 볼트이며, 액정은 다시 클리어 위치로 릴렉싱되기 시작한다. 이 패턴은 계속 반복된다.
도 21의 제 5라인(460)은 픽셀에 대한 비디오 신호를 나타낸다. 간단하고 명료하게 하기 위하여, 비디오 신호는 픽셀과 관련된 시간 주기에의 비디오 신호만이 관련되지만 전체 프레임에 대하여 일정하게 보여진다. 제 1서브프레임(464a), 비디오 신호는 액정을 블랙으로 유도하며, 신호의 전압은 VCOM으로부터 4.5오프셋되거나 1.5볼트이다. 다음 서브프레임(464b)에서, 기록될 신호는 클리어를 위한 것이며, 전압은 VCOM전압으로 설정되고, 전압VCOM이 다시 1.5볼트가 되고 전압VCOM은 1.5볼트로 스위칭되기 때문에 전압은 1.5볼트로 유지된다. 제 3서브프레임(464c)에서, 비디오는 다시 클리어를 위하여 설정되지만, 그러나, 여기서 전압VCOM은 1.5볼트에서 6볼트로 스위칭되고, 비디오 신호는 유사하게 1.5에서 6볼트로 변동 또는 반전되어 오프셋이 제로로 유지되도록 한다. 도시된 제 4서브프레임(464d)에서, 비디오 신호가 기록되어 픽셀이 블랙에서 블랙이 되도록 하며, 비디오는 바람직한 실시예에서 VCOM으로부터 4.5볼트만큼 오프셋될 필요가 있으며 이 서브프레임에서 VCOM은 1.5볼트이고 비디오는 6볼트로 설정된다.
제 6 및 하부 라인(462)은 점선 수직 라인(472)으로 표시된 적정한 위치에 기록된 상기 라인(460)으로부터의 비디오를 이용한 픽셀의 비디오를 나타낸다. 비디오 픽셀은 처음에 픽셀 전극이 블랙으로 기록되어 4.5볼트의 오프셋을 설정할 때까지 카운터전극으로부터 제로 볼트 오프셋된다. 픽셀(138)과 관련된 액정은 블랙으로 유도되고 트위스트된다. 플래시는 점선 수직 라인9474)으로 표시되지만, 픽셀 전극은 유도되어 액정이 블랙으로 순환되도록 하고 레드 플래시는 보이지 않도록 한다. 카운터전극이 6에서 1.5볼트로 스위칭할 때, 픽셀은 클리어로 릴렉싱하기 시작하는데, 카운터전극과 Vpixel사이의 전압 오프셋이 제로이기 때문이다. 픽셀 전극이 기록될 때, 클리어로 기록되지만, 전압은 이미 제로 오프셋을 가지고 있어 변화가 없다. 액정이 클리어 위치로 순환되는 서브프레임(464b)에 대하여 플래시가 발생될 때, 그린 플래시가 픽셀에 나타난다.
서브프레임(464c)의 시작 부분에서 카운터전극이 6에서 1.5볼트로 스위칭할 때, 픽셀 전극 전압과 카운터전극 전압사이의 오프셋은 4.5볼트이며, 여기서 액정은 블랙 상태로 유도되기 시작한다. 픽셀 전극이 클리어(화이트)로 기록될 때, 픽셀 전극의 전압은 6볼트로 설정되고, 상기 전압과 카운터전극으로부터의 오프셋은 제로이며, 액정은 다시 클리어로 릴렉싱하기 시작한다. 플래시가 발생하면, 액정은 클리어 상태로 이동하고 블루 LED광이 보인다.
다음 서브프레임(466a)의 시작 부분에서 카운터전극이 6볼트에서 1.5볼트로 스위칭될 때, 카운터전극과 픽셀 전극사이의 오프셋은 4.5볼트이며, 액정은 블랙으로 유도되기 시작한다. 픽셀 전극이 다시 블랙 상태로 기록될 때, 픽셀 전극의 전압은 변화되지 않으며, 플래시가 발생할 때 액정은 광을 차단하고 레드 LED는 보이지 않으며, 그린 및 블루 광이 청록 칼러로 보여진다.
도 22는 도 18b에 도시된 것과 유사한 제 1픽셀 및 마지막 픽셀에 대한 옐로우 픽셀의 생성을 도시하며, 카운터전극(144)의 전압 VCOM은 각각의 서브프레임 다음에 스위칭한다. 일반적으로 프레임을 레드, 그린 및 블루 서브프레임이라고 하지만, 제 1컬러 플래시 및 순서는 다만 예일 뿐이다. 픽셀에 대한 비디오는 블루 서브프레임(468b)에 대하여 픽셀을 블랙으로 설정하고 구형파로 표시되는 바와 같이 레드(468r) 및 그린 서브프레임에 대하여 릴렉싱되도록 한다. 도 22의 제 1서브프레임, 블루 서브프레임(468b)에서, 제 1픽셀 및 마지막 픽셀에 대한 액정은 안정 상태 블랙으로 보여진다. 제 1픽셀(390)은 레드 서브프레임의 시작 부분에서 신호를 수신하고 액정은 릴렉싱하기 시작한다. 마지막 픽셀(384)은 나중에 동일 시간에(바람직한 실시예에서 3밀리초) 신호를 수신하고, 액정은 이 때 릴렉싱하기 시작한다. 제 1픽셀과 마지막 픽셀과 관련된 액정은 레드 LED가 플래시할 때 클리어로의 전이시의 다른 포인트에 있어 도 18b에서와 같이 다른 레벨의 레드를 형성한다. 그러나, 이전 실시예와는 달리, 카운터전극에 대한 전압의 스위칭은 클리어 픽셀을 블랙으로 리세트시킨다. 이는 레드 서브프레임(468r) 및 그린 서브프레임(468g)사이에서 하방향으로의 경사로 표시된다.
다음 플래싱될 컬러는 그린이다. 제 1픽셀은 그린 서브프레임(468g)의 시작 부분에서 신호를 수신하고 액정은 릴렉싱하기 시작한다. 마지막 픽셀은 나중에 동일 시간(바람직한 실시예에서 3밀리초)에 신호를 수신하며, 액정은 이 때 릴렉싱하기 시작한다. 그리 LED가 플래싱하면, 두 개의 픽셀을 위한 액정은 클리어에 대하여 다른 전이 포인트에 있어, 다른 레벨의 그린이 된다. 그러나, 이전 실시예와는 대조적으로, 액정은 레드 LED와 비교하여 그린 LED의 플래시 전에 더많은 전이 시간을 가지지 못하는데, 이는 카운터전극에 대한 전압이 매 프레임마다 스위칭되기 때문이다. 따라서 컬러는 균일하게 되고, 제 1픽셀과 마지막 픽셀은 동일한 레드 대 그린 비를 가진다.
도 22에서, 다음 서브프레임은 블루 서브프레임(468b)이다. 픽셀은 그린 서브프레임(468g)과 블루 서브프레임(468b)사이의 경사로 표시되는 카운터전극에 대한 전압 VCOM의 스위칭에 의하여 블랙으로 구동된다. 이전 실시예와는 대조적으로,제 1픽셀(390) 및 마지막 픽셀(388)은 카운터전극에 대한 전압을 스위칭함으로써 동일 시간에 블랙으로 유도된다. 개별 픽셀이 기록될 때, 픽셀은 블랙으로 기록되어 변화가 없다. 따라서 마지막 픽셀(388)은 블루 LED가 플래싱될 때 여전히 전이되지 않는다. 카운터전극에 대한 전압VCOM이 스위칭되면, 휘도가 상하로 변경되는 동안, 컬러는 균일하다.
선택적인 실시예에서, 각각의 픽셀 엘리먼트(138)에 대한 저장 캐패시터(422)는 새로운 LVV 디스플레이에 대한 이전 행라인(150) 대신 블랙 매트릭스(190)에 연결된다. 저장 캐패시터(422)가 블랙 매트릭스(190)에 연결되면, 마이크로디스플레이(110)는 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 진행할 수 있다. 비디오 데이터가 디지털로 저장되는 경우, 비디오는 위에서 아래로 아래이세 위로 번갈아 스캐닝되어 전체 이미지의 기록과 플래싱사이의 시간을 평균화하도록 한다.
양호한 칼러 순도를 얻기 위하여, 액정은 안정 상태(476) 전에 또는 안정 상태 중에 그 전이를 적당한 상태로 완료하여야 하며, 이는 도 23a에 도시되어 있다. 그렇지 않으면, 액정 상태는 이전 서브프레임의 액정의 위치, 상태에 영향을 받는다(예를 들어, 그린 플래시는 레드 필드 중에 그이 상태에 의존할 것이다). 이 "컬러 시프트" 현상은 디스플레이의 바닥에 먼저 나타나는데, 이들 픽셀은 기록 단계(472)중에 업데이트된 최종적인 것이기 때문이다.
전술한 바와 같이, LVV(저 전압 비디오)는 카운터전극(144)의 전압 스위칭과 초기화의 결합이다. 초기화는 이하에서 설명된다.
디스플레이에 이미지를 기록하기 전에 초기화가 발생한다. 초기화 단계(Init)(478)는 도 23a에서 기록 단계(472)바로 전에 도시된다. 초기화 단계(478)는 블랙에서 화이트 그리고 화이트에서 블랙으로의 액정 전이 시간이 바람직한 실시예에서 다르다는 사실의 장점을 취한다. 블랙에서 화이트로의 전이가 늦은 바람직한 실시예에서, 모든 픽셀은 픽셀에 대한 전압VPIXEL을 카운터전극과 동일한 전압VCOM으로 설정함으로써 필드의 시작부분에서 화이트 상태로 초기화되는데, 여기서 이를 초기화라고 하며, 백라이트를 플래싱한 후이다.
바람직한 실시예에서, 홀수 행은 먼저 VCOM으로 설정되고, 짝수 행은 다음에 VCOM으로 설정된다. 픽셀 전극이 VCOM으로 설정되면, 픽셀과 관련된 액정이 동일한 다른 상태에 있을 경우, 액정은 클리어 상태로 릴렉싱하기 시작한다. 이는 클리어(화이트) 픽셀로 기록되는 픽셀이 우위에 있도록 하여, 안정 상태(476)가 빠른 클리어(화이트)에서 블랙 전이만큼의 길이만 필요하도록 한다.(최적의 초기화 상태는 액정 화학성질, 정렬 및 셀 어셈블리와 같은 파라미터에 의존하며 그리고 블랙, 클리어 및 중간 그레이 레벨에 대한 초기화는 주어진 디스플레이에 따르다).
픽셀 전극에 대한 전압VPIXEL이 초기화 단계(478)에서 VCOM으로 리세트될 경우, 기록 단계(472)가 시작되고 제 1픽셀은 신호를 수신하고 전이하기 시작한다. 각각의 픽셀은 마지막 픽셀이 신호를 수신할 때까지 신호를 수신한다. 각각의 픽셀과 관련된 액정은 특정 픽셀이 신호를 수신할 때까지 클리어 상태로 릴렉싱, 순환한다. 제 1픽셀은 원하는 위치에 도달하기 위한 대부분의 기록 주기를 가지며 픽셀을 VCOM으로 초기화하는 것은 용이하다. 그러나, 신호를 마지막으로 수신하는 픽셀은 신호를 수신하기 전에 클리어 또는 거의 클리어될 것이다. 전술한 바와 같이, 화이트(클리어)를 릴렉싱하는 것보다 블랙을 유도하는 것이 적은 시간이 소요된다. 따라서, 최종 픽셀이 클리어되면, 응답 시간은 픽셀이 블랙이였고 클리어로 릴렉싱할 것을 요구하는 것보다 블랙으로 유도하는 것이 빠르다.
드라이브 전자부는 어래이의 모든 픽셀을 빠르게 갱신하다. 먼저, 데이터 스캐너는 적당한 초기화 전압으로 모든 칼럼 라인을 유도한다. 초기화 스위치(482)는 각각의 칼럼과 관련된다. 도 23b는 p-채널 MOS 트랜지스터로 구현된 스위치를 도시하며; n-채널 트랜지스터, 상보형 MOS 쌍 또는 기타 구성이 이용될 수 있다. 두 번째, 선택 스캐너(484)는 파워다운 리세트 회로와 관련하여 설명된 바와 같이 동시에 다수의 행을 선택한다. 제어로직은 초기화 동작을 지원하기 위하여 변형된다. 파워다운 리세트시, 초기화 단계(478)에서의 초기 전압과 대조적으로 칼럼은 모두VDD로 설정된다.
저 전압 비디오(LVV)라고 하는 본 발명에 따른 바람직한 방법은 전술한 몇 가지 이미지 품질 문제를 극복함으로써 이미지를 향상시킨다. LVV용 집적 회로 디스플레이 다이(258)는 도 11에 도시되어 있다.
카운터전극의 전압VCOM스위칭 또는 초기화는 개별적으로 또는 결합되어 수행될 수 있다. 그러나, LVV(저 전압 비디오)에서는, 카운터전극에 대한 전압의 스위칭 및 초기화가 모두 수행된다. 이러한 결합은 저 전압이 가능하게 하고 화이트에서 블랙으로 유도하는 응답 시간이 블랙에서 화이트로 유도하는 응답시간 보다 빠르게 한다는 이점을 취한다.
도 23c는 카운터전극에 대한 전압의 스위칭 및 클리어로의 픽셀 초기화 모두를 이용한 LVV 마이크로디스플레이를 도시한다. 도 21과 대조적으로 그리고 도 22와 유사하게, 제 1 및 마지막 픽셀이 설명된다. 상부의 두 그래프(462, 454)는 도 21의 상부 두 그래프와 유사하다.
상부 그래프(452)는 모든 서브프레임에 대한 카운터전극(144)에 대한 전압, VCOM의 스위칭을 도시한다. 전압은 실시예에서 6 내지 1.5볼트에서 스위칭한다. 제 2라인(454)은 비디오와 반전된 비디오 신호사이에서 스위칭하는 비디오 신호를 도시한다. 비디오 신호는 클리어를 나타내는 전압에서 블랙을 나타내는 전압으로 변동한다. 이 제 2라인(454)은 블랙을 위한 비디오 신호를 나타내는데, 이는 VCOM으로부터 4.5볼트의 오프셋이다.
도 21의 제 5라인과 유사한 도 23c의 제 3라인(460)은 픽셀용 비디오 신호를 나타낸다. 간단하고 명료하게 하기 위하여, 픽셀과 관련된 시간 주기에서만 관련되지만 비디오 신호를 전체 프레임에 대하여 일정하게 도시했다.
또한, 비디오 신호는 전체적으로 블랙 또는 전체적으로 클리어로 도시해지만, 비디오 신호는 중간 레벨에 있을 수 있다. 예를 들어, 비디오 신호의 전압이 실시예에서 4볼트이면, 비디오 신호는 클리어와 블랙사이에서 변화 중에 있어, 경사도 또는 그레이 스케일을 발생시킨다.
제 3라인(460)의 제 1서브프레임(468r)에서, 비디오 신호는 액정을 블랙으로 유도하기 위한 레벨에 있으며, 신호 전압은 VCOM으로부터 4.5볼트 오프셋되거나 또는 1.5볼트이다. 다음 서브프레임(468g)에서, 기록될 신호는 클리어에 대한 것이고, 전압은 VCOM전압으로 설정되며; 전압은 다시 1.5볼트가 되어 VCOM이 1.5볼트로 스위칭된다. 제 3서브프레임(468b)에서, 비디오는 다시 클리어에 대하여 설정되지만, VCOM은 1.5 내지 6볼트로 스위칭되며, 유사하게 비디오 신호는 1.5 내지 6볼트로 변동 또는 반전되어 오프셋이 제로를 유지하도록 한다. 제 4서브프레임(488r)에서, 비디오 신호는 픽셀이 블랙에서 블랙으로 변경되고 비디오가 VCOM으로부터 바람직한 실시예에서 4.5볼트만큼 오프셋이 되도록 기록되며; 이 서브프레임에서 VCOM은 1.5볼트이고 비디오는 6볼트로 설정된다.
제 4라인(490) 및 제 5라인(492)은 각각의 시간에 픽셀에 기록된 제 3라인(460)으로부터 비디오를 이용하는 픽셀의 비디오를 나타낸다. 제 4라인(490)은 마이크로디스플레이(110)에서 기록되는 제 1픽셀(390)에 기록되는 것을 도시한다. 제 5라인(492)은 마이크로디스플레이(110)에서 기록되는 마지막 픽셀(388)에 기록되는 것을 도시한다.
양쪽 픽셀은 블랙으로 기록되어 4.5볼트 오프셋이 되도록 한다. 픽셀TL(388)은 T1후의 설정 시간에 기록된다. 바람직한 실시예에서, 제 1픽셀(390)에 대한 기록과 마지막 픽셀(388)에 대한 기록사이의 지연은 4.2밀리초이고, 이때 모든 개입된 픽셀이 기록된다.
제 6라인(494) 및 제 7라인(496)은 제 1픽셀 엘리먼트(T1)(490) 및 마지막 픽셀 엘리먼트(TL)(492)와 관련된 액정의 위치를 나타낸다. 플래시는 점선으로 표시된다. 그러나, 픽셀 전극은 액정이 제 6 및 제 7라인(494, 496)에서 나타난 것처럼 블랙으로 순환되도록 유도되며, 레드 플래시는 나타나지 않는다.
제 4 및 제 5라인(490, 492)에서, 카운터전극이 서브프레임(468g)에 입력되는 6볼트 내지 1.5볼트로 스위칭할 때, 카운터전극과 VPIXEL사이의 전압 오프셋은 제로이고, 액정은 제 6 및 제 7라인(494, 496)에 나타난 바와 같이 클리어로 릴렉싱되기 시작한다.
카운터전극에 대한 전압의 스위칭은 픽셀 전극을 클리어를 나타내는 전압으로 설정하며, 초기화는 픽셀 전극 또는 액정의 전이를 변경시킨다. 픽셀 전극이 기록되면, 클리어로 기록되지만 초기화의 효과와 유사한데, 이는 전압이 이미 제로 오프셋을 가지고 있어 변동이 없기 때문이다. 플래시(474)가 발생되면, 액정은 제 6라인 및 제 7라인(494, 496)에 도시된 바와 같이 클리어 위치로 순환되며, 그린 플래시가 픽셀에 보인다.
다음 서브프레임(468b)에서, 도 23c의 제 1라인(452)에 도시된 바와 같이 카운터전극이 6볼트에서 1.5볼트로 스위칭되면, 픽셀 전극의 전압 및 카운터전극의 전압사이의 오프셋은 4.5볼트가 되고 액정은 제 4라인 및 제 5라인(490, 492)의 하방향 라인에 도시된 바와 같이 블랙상태로 유도되기 시작한다. 액정은 라인(494, 496)에 나타난 바와 같이 블랙으로 순환하기 시작한다. 그러나, 카운터전극에 대한 전압의 스위칭 바로 후에, 모든 픽셀은 제 4 및 제 5라인의 상방향 라인에 나타난 바와 같이 클리어 위치/전압으로 초기화된다. 액정은 제 6라인 및 제 7라인(494, 496)에 도시된 바와 같이 클리어 상태로 릴렉싱하기 시작한다. 초기화는 바람직한 실시예에서 전압 카운터전극을 스위칭한 후에 100마이크로초이하로 발생한다.
두 개의 픽셀 전극이 기록될 때, 픽셀은 클리어로 기록되지만; 그러나 전압은 이미 제로 오프셋이어서 픽셀 전극에 대한 전압은 변동이 없다. 액정은 픽셀T1에 대한 제 6라인(494)에 도시된 바와 같이 클리어 위치로 계속 릴렉싱되거나 제 5라인(492) 및 제 7라인(494)에 도시된 바와 같이 마지막 픽셀(388)이 기록될 때 적당한 위치에 유지된다. 플래시가 발생할 때, 도 23c의 제 6라인(494) 및 제 7라인(496)으로 도시된 바와 같이 두 픽셀T1및 TL에 대한 액정은 클리어 상태로 안정되고 블루LED광이 나타난다.
다음 서브프레임(488r)에서, 카운터전극은 6볼트에서 다시 1.5볼트로 스위칭될 때, 카운터전극과 픽셀 전극사이의 오프셋은 제 4라인(490) 및 제 5라인(492)의 하방향 라인으로 도시되는 바와 같이 4.5볼트이며, 액정은 제 6라인 및 제 7라인(494, 496)의 하방향 경사 라인으로 도시된 바와 같이 블랙 상태로 유도되기 시작한다.
그러나, 카운터전극에 대한 전압을 스위칭한 바로 후에, 모든 픽셀은 제 4라인(490) 및 제 5라인(492)의 하방향 라인으로 도시된 바와 같이 클리어 위치/전압으로 초기화된다. 액정은 제 6라인 및 제 7라인(494, 496)에 도시된 바와 같이 클리어 상태로 릴렉싱하기 시작한다.
제 1픽셀T1의 액정은 도 23c의 제 6라인(494)에서 알 수 있는 바와 같이 픽셀이 기록되기(498) 전에 완전하게 클리어 위치로 다시 도달하지 않는다. 픽셀T1에 대한 기록은 제 4라인 및 제 5라인에서 알 수 있는 바와 같이 1.5볼트의 카운터전극 상에서 4.5볼트 오프셋으로 픽셀 전극을 설정한다. 픽셀 전극을 블랙을 나타내는 전압으로 설정하는 것은 액정이 블랙으로 순환하도록 한다.
마지막 픽셀TL의 액정은 제 7라인(496)에 도시된 바와 같이 픽셀이 기록(500)되기 전에 완전하게 클리어 위치로 복귀한다. 제 5라인(492)에 도시된 바와 같이 서브프레임(488r)의 픽셀TL에 대한 블록으로의 기록은 액정이 블랙으로 순환하도록 한다. 액정은 클리어로 릴렉싱하는 것과 대조적으로 블랙으로 빠르게 유도될 수 있으며, 마지막 픽셀(288), 픽셀TL과 관련된 액정은 레드 LED의 플래시 전에 적당한 위치에 있는다. 그러나, 액정은 블랙으로 순환되고 레드 플래시는 나타나지 않는다.
프로세스는 계속된다. 이전 실시예와 대조적으로, 각각의 픽셀 전극은 클리어쪽으로 액정이 회전하도록 하는 제로 오프셋으로 설정되고, 액정은 클리어되거나이미지가 픽셀에 기록될 때 클리어쪽으로 이동될 수 있다. 액정은 마지막 픽셀TL의 기록 및 플래시사이의 설정 시간에 클리어에서 블랙으로 유도될 수 있으며, 액정은 플래시가 발생할 때 원하는 상태에 있거나 또는 이에 아주 가까이 있다. 이는 이전 실시예에 비하여 칼러가 보다 균일하게 하고 콘트라스트와 밝기가 개선되도록 한다.
LVV에서, 카운터전극에 대한 전압의 스위칭은 전압 범위를 감소시킨다. 초기화는 픽셀이 신호를 수신할 때까지 각각의 픽셀과 관련된 액정이 릴렉싱되도록 하고 클리어 상태로 순환되도록 한다. 제 1픽셀은 원하는 위치로 도달하도록 하는 기록 주기의 대부분을 가지며 VCOM으로 픽셀의 초기화는 영향이 작다. 그러나, 신호를 마지막으로 수신하는 픽셀은 신호를 수신하기 전에 클리어 또는 거의 클리어가 될 것이다. 전술한 바와 같이, 설명된 실시예에서 클리어(화이트)로 릴렉싱하는 것보다 블랙으로 유도되는 것이 시간이 적게 걸린다. 따라서, 마지막 픽셀이 클리어가 되면, 픽셀이 블랙이고 클리어로 릴렉싱될 경우, 응답 시간은 블랙으로 유도하는데 더 빠르게된다(최적의 초기화 상태는 액정의 화학적 성질, 정렬 및 셀 어셈블리와 같은 것에 의존하며 블랙, 화이트 또는 그레이 레벨로의 초기화는 주어진 디스플레이에 따른다).
바람직한 실시예에서, 각각의 서브프레임의 기록은 4.2밀리초가 소요된다. 카운터전극에 대한 전압 스위칭의 안정, 플래시, LVV 및 초기화는 1.3밀리초 동안 결합된다. 바람직한 실시예에서 안정 시간은 플래시 시작 전에 약1.0밀리초이다.플래시는 다음 서브프레임의 기록 시작시 까지 연장될 수 있지만, LVV는 액정을 전환시키기 시작함으로써 픽셀에 영향을 주며, 플래시의 끝은 LVV의 시작 부분을 기초로 할 필요는 없다. 그러나, LVV의 사용에 의하여 짧은 안정 시간을 얻을 수 있다.
도 11과 관련된 다른 실시예에서, 각각의 서브프레임의 기록은 1.64밀리초 소요된다. 카운터전극에 대한 전압 스위칭의 안정, 플래시 LVV 및 초기화는 3.92밀리초동안 결합된다. 바람직한 실시예에서 안정 시간은 플래시가 시작되기 전에 3.12밀리초이다.
도 24의 정상 동작에서, 픽셀 전압은 변동한다. 도 20a에 도시된 바와 같이 매립 산화물 및 액정사이의 포인트(VA)의 전압은 일반적으로 픽셀 전압을 따르지만, 매립 산화물사이의 강하 및 액정의 저항(RLC)에 의한 강하 때문에 더 낮다. 파워 오프시, VDD는 제로로 강하된다. 픽셀 전압(VPIX)은 p-채널 픽셀TFT를 통하여 방전되고 강하될 수 없다. VPIX에 연결된 VA는 유사하게 강하된다. 충분한 시간을 가질 경우, VA는 RLC때문에 제로로 복귀된다.
그러나, 자연적인 방전 시간 전에 파워가 다시 디스플레이를 온하면, 이미지의 일부는 몇 초동안 보여질 수 있다. VPIX는 파워가 온으로 될 때 양으로 가고 VA가 결합된 후에 높은 양이 되고 블랙 이미지를 생성한다. VA는 RLC때문에 몇 분내에 정상으로 복귀된다. 이미지가 카운터전극에 대한 전압의 스위칭 및 초기화에도불구하고 유지될 수 있는 이유는 매립 산화물의 고유 캐패시턴스와 관련된다. 매립 산화물은 관련된 고유 캐패시턴스를 가지지 않으며 픽셀에 의한 전압 시프트는 DC 축적을 야기한다. 이 DC 축적은 결국 RLC때문에 감소할 것이다.
도 25에는 디스플레이 회로가 도시된다. 이 실시예에서, 디지털 회로(506)는 컬러 순차 디스플레이 동작을 제어하기 위하여 이용된다. 프로세서(402)는 (404)에서 직렬 디지털 이미지 데이터를 수신하고 타이밍 제어 회로(410)를 통하여 메모리(406)에 디스플레이 데이터를 전달한다. 타이밍 제어 회로(410)는 프로세서(402)로부터 클록 및 디지털 제어 신호를 수신하고 제어 신호를 라인(411, 422)을 통하여 백라이트(266) 및 디스플레이(110)로 전송한다. 라인(428)은 준비, 리세트, 기록 인에이블, 출력 인에이블, 컬러 인에이블, 어드레스 및 데이터 신호를 메모리에 전송하여 디스플레이(110)에 대한 이미지 프레임의 전달을 제어한다.
아날로그 비교기(508)는 실시간으로 메인 파워의 전압을 샘플링한다. 전압이 기준치(510)에 의하여 설정된 회로를 동작시킬 수 있는 레벨 플러스 여분이하로 강하될 경우, 리세트 신호(PDR*)가 로우로 된다. PDR*신호를 수신하면, 디스플레이 회로는 모든 칼럼 라인 상에 VDD를 설정하고(도 2참조), 모든 행라인을 활성화시킨다. 전상 타이밍은 두 개 이상의 사이클 동안 계속되며, 모든 홀수 및 짝수 행을 순차적으로 활성화시킨다. 이는 모든 픽셀에 칼럼 라인상의 VDD신호를 클록시킨다.
도 20a에서, VDD는 픽셀 저장 캐패시터(442)를 충전시킬 것이다. 전술한 보아 같이, 바람직한 실시예에서, 저장 캐패시터9442)는 이전의 행라인(150)에 연결된다. 모든 짝수 행라인은 활성화시키고(즉, 로우로 유도함) 그리고 홀수 행라인은 활성화시키지 않음(즉, 하이로 유지)으로써, 짝수 행상의 저장 캐패시터(442)는 0볼트로 방전된다(VDD는 하이 로직 레벨이다). 다음 사이클에서, 홀수 행 저장 캐패시터는 방전된다. 저장 캐패시터는 픽셀 캐패시터보다 몇 배 크기 때문에, 저장 캐패시터상의 전압은 픽셀 캐패시터를 0볼트로 방전시킬 것이다. 이 때, 디스플레이는 저장 캐패시터 또는 픽셀 캐패시터 상에 어떠한 잔류 전하도 남기지 않고 전원이 차단될 수 있다.
도 26은 타이밍도를 도시한다. 시스템 파워는 T1에서 턴오프되며 로직이 바이패스 캐패시터에 의하여 전원이 공급되어 로직이 계속 동작되는 것과 같은 통상적인 방전을 보여준다. 비교기는 임계 전압 레벨을 감지하며, 시간T2에서 PDR*을 로우로 한다. 추가의 행 인에이블 신호는 제공되고 시간T3에서 완료된다. 어떠한 추가 로직 또는 신호도 T3 후에 요구되지 않으며 파워는 무작위로 방전된다. 파워다운 리세트는 칼럼 반전 및 카운터전극에 대한 전압VCOM의 스위칭을 포함하여 전술한 모드에서 동작한다.
전술한 바와 같이, 디스플레이의 온도, 특히 액정의 온도는 디스플레이의 응답 및 특성에 영향을 준다.
도 19a에서, 디스플레이 회로는 추가의 라인, 온도 센서 라인(512)을 가지는데, 이는 디스플레이(110)에서 타이밍 제어 회로(410)로 연결되어 있다. 액티브매트릭스는 칼럼과 행으로 배열된 다수의 픽셀을 포함한다. 열은 바람직하게 액정 물질을 통하여 균일하게 흡수된다. 그러나, 디스플레이되는 이미지의 성질 및 디스플레이와 히터 배치 및 환경적 조건 때문에 국부적인 온도 변동이 있을 수 있다. 온도 센서는 코너를 포함하여 액티브 매트릭스의 주변을 포함한 액티브 매트릭스 영역 전체에 분산되어 있고 또한 액티브 매트릭스의 중심 근처에도 배치되어 있을 수 있다. 온도 센서의 이용은 1994년 12월 27일 출원된 미국특허 08/364,070에 설명되어 있으며, 이는 여기에 참고된다. 온도 센서(514)는 도 27a에서 디스플레이의 코너에 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 온도 센서는 액티브 매트릭스 영역 전체를 통하여 배치될 수 있다.
액정 물질의 특성은 액정 온도에 의하여 영향을 받는다. 상기와 같은 예의 하나는 트위스트 네마틱 액정 물질의 트위스트 시간인데, 이는 액정 물질이 따뜻할 때 더 짧다. 액정 온도를 알고 있음으로써, 타이밍 제어 회로(410)는 백라이트(260)의 플래시의 주기 및 타이밍을 설정할 수 있어 원하는 밝기를 얻을 수 있고 전력 소모를 최소화할 수 있다.
도 20b에서, 정상 동작 중에, 수직 시프트 레지스터(120)는 하나의 행만이 온되어 있으며, 따라서 수평 시프트 레지스터(124)가 칼럼에서 칼럼으로 이동할 때 하나의 픽셀만이 영향을 받는다. 마지막 픽셀이 온된 후에, 행이 어드레스되고, 수직 시프트 레지스터(120)는 액티브 행을 스위칭한다. 디스플레이(110)는 가열 모드에 있을 수 있는데, 여기서 각각 행(150)은 턴온되고 행사이에서 전압 강하되어 열을 발생시킨다. 도 20b에 도시된 실시예에서, 각각의 행라인의 끝(516)은 VDD에 연결되고 시프트 레지스터근처의 단부는 로우로 유도되어 각각의 라인사이에 전압 차를 발생시킨다. 열은 P=V2/R로 발생되는데, 여기서 R은 행라인의 병렬 결합의 저항이고 V는 행 라인사이의 전압 차이다. 정상 동작에서, 로우로 유도될 픽셀을 포함하는 선택된 라인만이 열을 발생시키는 것이 전체 디스플레이가 열을 발생시키는 것은 아니다.
도 19b에서, 공통 전압(VCOM)이 하이이면, 실제 비디오 신호가 매트릭스 회로로 스캐닝된다. 액정이 소정 위치로 트위스트되도록 허용하는 지연 후에, LED 백라이트(266)는 이미지를 나타내기 위하여 플래싱된다. 다음 스크린 또는 서브프레임 전에, 열 사이클(518)이 발생되며, 여기서 모든 행라인은 행사이에 전압 차가 발생하도록 유도된다. 가열은 도 19a에 도시된 바와 같이 프레임 제어 라인(420)에 의하여 VCOM및 비디오가 교대되고 반전되는 동안 발생될 수 있다. 도 19b는 각각의 서브프레임 다음의 가열 사이클(518)을 도시하지만, 열 사이클의 숫자 및 시간 주기는 온도 센서(514)에 의하여 결정된 액정 온도에 따른다. 저온 환경에서, 디지털 회로는 준비 사이클을 가질 수 있으며, 여기서 히터는 스크린의 제1 표현 전에 턴온된다.
도 27a에서, 디스플레이(110) 및 디지털 아날로그 변환기(412)가 도시된다. 디스플레이는 수평 시프트 레지스터(124), 수직 시프트 레지스터(120) 및 도 20b에서 도시된 것과 유사한 스위치(262)를 가진다. 또한, 도 20b와 대조적으로, 도27a는 가열 게이트(522)를 도시한다.
도 27b에서, p-채널 TFT를 가진 픽셀에 대하여, 가열 게이트(522)는 직렬의 n-채널 TFT를 가진다. 일반적으로 디스플레이에 기록할 때, 기록되는 행만이 온(V=0)된다. 디스플레이에 기록되지 않을 때, 모든 행은 VDD이다. n-채널 TFT가 턴온될 때, 행라인(150)에 VDD를 인가함으로써, 수직 시프트 레지스터(170)와 관련된 인버터로부터 행을 통하여 n-채널 TFT로 전류가 흐르게되고, 열은 전체 행을 따라 소산된다. 이 소스는 제로인 VSS로 연결된다. 디스플레이(110)는 일반적인 어래이 외부에 몇 개의 여분 행을 가지고 있어 균일하게 가열되도록 한다.
n-채널 TFT를 가진 픽셀과 유사하게, 도 27c에서, 가열 게이트(522)는 일련의 p-채널 TFT를 가진다. 일반적으로 디스플레이에 기록할 때, 기록되는 행만이 온(V=VDD)된다. 디스플레이에 기록되지 않을 때, 모든 행은 거의 제로(0)이다. 게이트를 제로(0)로 설정함으로써 p-채널 TFT가 턴온될 때, VDD의 행사이에 전압 강하가 존재한다.
전술한 바와 같은 카운터전극에 대한 전압VCOM의 스위칭 및 디스플레이 가열을 포함하는 LVV(저 전압 비디오)는 독립적으로 이용될 수 있다. 가열은 도 2와 관련된 실시예에 통합될 수 있다. 내부 히터가 바람직하지만, 별도의 히터가 온도센서와 함께 이용될 수 있다.
도 27b 및 27c에 도시된 실시예에서, DC 전압 강하ΔV는 전류가 행라인(150)을 통하여 흘러 열을 발생시킬 때 디스플레이사이에 형성된다. 가열 사이클의 길이와 주파수에 의존하여, 액정의 성능에 영향을 주는 DC 필드가 생성될 수 있다. 도 27d에 도시된 선택적인 실시예는 행라인(150)에서 전류 흐름 방향을 교대시켜서 DC 필드를 감소시키거나 제거하도록 한다.
도 27d에서, 디스플레이는 수직 시프트 레지스터라고도 하는 선택 스캐너(120) 및 행라인(150)사이에 두 개의 입력 AND 게이트(526)를 가지는데, 하나는 AND의 입력으로 선택 스캐너(120)로부터의 입력이다. 다른 입력은 가열 신호, HEAT1*(528)이다. 각각의 행라인(150)의 다른 쪽은 두 개의 트랜지스터(n-채널 TFT(530) 및 p-채널 TFT(532)의 드레인에 연결된다. 각각의 p-채널 TFT의 게이트는 HEAT1*(528)에 연결된다. 각각의 n-채널 TFT의 게이트는 제 2가열 신호HEAT2(534)에 연결된다.
두 개의 가열 신호HEAT1* 및HEAT2*은 정상디스플레이 동작 중에 하이와 로우로 유지된다. HEAT1*이 (로우)가 될 때, 각각의 행라인(150)의 선택 스캐너 쪽은 로우로 유도되는 우측은 하이로 된다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이 전류는 우측에서 좌측으로 흐른다. 선택적으로, HEAT2는 (하이)로 되며 우측은 하강되고 전류는 좌측에서 우측으로 흐른다. HEAT1* 및 HEAT2 가열 사이클을 교대함으로써 액정이 노출되는 전기장의 DC 성분을 동일하게 할 수 있다.
상기 실시예에서, 액티브 영역사이에서 연장되는 다른 라인, 칼럼 라인은 설정 전압으로 유도되지 않는다. 선택적인 실시예에서, 칼럼 리세트 회로(154)는 이미지 균일성을 향상시키기 위하여 가열 사이클 동안 기지의 전압으로 모든 칼럼을유도한다. 칼럼 라인 또는 추가의 라인 역시 가열을 위하여 이용될 수 있다.
도 27e에서, 가장 큰 디스플레이는 어래이의 양쪽 상에 쌍으로된 두 개의 선택 스캐너(536)를 이용하여 픽셀 엘리먼트에 비디오 신호를 유도하도록 한다. 두 개의 선택 스캐너에 대한 상세한 설명은 1997년 9월 30일에 출원된 미국출원 08/942,272에 개시되어 있으며, 이 내용은 모두 여기에 참고된다.
선택 스캐너(536) 쌍을 가진 디스플레이는 각각의 행라인(150)의 각각의 끝에 두 개의 입력 AND 게이트(526)를 가진다. HEAT1*(528)은 디스플레이의 한쪽 상에 AND 게이트(526)의 입력에 연결되며, HEAT2*(534)는 디스플레이의 다른 쪽상에 AND 게이트의 입력에 연결된다.
AND 게이트를 가지는 선택적인 실시예는 선택 스캐너내의 등가 로직을 결합하는 것이다.
액정 온도의 측정은 디스플레이 회로를 복잡하게 하는 추가의 아날로그 회로를 요구한다. 궁극적으로 요구되는 것은 액정의 동작 특성이지 실제 온도가 아니다. 따라서, 액정의 캐패시턴스, 액정 캐패시턴스의 전기적 측정이 온도 측정대신 수행되어 언제 가열이 요구되는 지를 결정하도록 한다. 따라서 히터는 액정의 광학적 또는 전기적 성질에 응답하는 액정 센서에 응답하여 동작될 수 있다.
도 27f는 사용자가 볼 수 있는 액티브 매트릭스 디스플레이(112)의 바로 옆에 배치된 액정 응답 시간 센서(538)를 도시한다. 액정 응답 시간 센서는 다수의 더미 픽셀(540)(도 27g의 바람직한 실시예에서 8개의 픽셀) 및 센스 증폭기(542)를 가진다. 더미 픽셀은 액티브 영역에 있는 것과 동일한 사이즈일 필요는 없다. 바람직한 실시예에서, 더미 픽셀은 마이크로디스플레이의 영역 제한내의 기생 캐패시턴스 효과를 지배하기에 충분히 크게 생성된다.
8개의 픽셀은 4개의 더미 픽셀로된 두 개의 세트로 분할된다. 픽셀 전압은 VHB(하이 블랙), VW(화이트) 및 VLB(로우 블랙)으로 유도된다. 바람직한 실시예에서, 하나의 세트에서, 두 개의 픽셀은 VHB로 유도되고 하나의 픽셀은 VLB로 유도되고 다른 하나는 VW로 설정된다. 다른 세트에서 두 개의 픽셀은 VLB로 유도되고, 하나의 픽셀은 VHB로 유도되고 다른 하나는 VW로 설정된다. 액정은 예상 응답 시간보다 상당히 긴 시간 주기를 가지고 있어, 액정의 캐패시턴스가 안정되도록 한다. 바람직한 실시예에서, 시간 주기는 5밀리초를 초과할 수 있다.
캐패시턴스가 설정되면, 각각의 세트의 두 개의 동일한 전압 더미 픽셀이 VW로 설정된다. 따라서, 제 1세트에서, VHB를 가진 두 개의 픽셀은 VW로 설정되고 다른 세트에서 VLB를 가진 두 개의 픽셀은 VW로 설정된다. 픽셀은 특정 시간, 체크될 응답 주기 시간 동안 이 전압을 유지한다. 바람직한 실시예에서, 시간 주기는 1 내지 3밀리초 범위일 수 있다.
시간 주기 후에, VW로 설정된 이들 픽셀은 다시 이전 세팅으로 설정된다. 따라서, 제 1세트에서, 두 개의 픽셀 전압은 VHB로 설정되고 다른 제 2세트에서 두 개의 픽셀 전압은 VLB로 설정된다. 전압 VW를 가진 나머지 픽셀은 다른 블랙 전압세팅(즉, VLB, VHB)으로 설정된다. 따라서 각각의 세트는 VHB로 설정된 두 개의 픽셀 및 VLB로 설정된 두 개의 픽셀을 가진다.
이 상태는 픽셀이 전기적으로 충전되기에 충분한 시간 동안 유지되지만, 액정이 순환되기 시작하고 캐패시턴스가 변경될 만큼 길지는 않다. 바람직한 실시예에서, 이 시간 주기는 약 1밀리초이다.
마지막 감지 단계에서, 유도 전압은 더미 픽셀로부터 제거되며 각각의 세트의 4개의 더미 픽셀은 전하를 공유하도록 서로 짧아진다. 센스 증폭기는 다음 식으로 주어진 전압ΔV를 측정한다:
여기서,
CB= 블랙 캐패시턴스; CW= 화이트 캐패시턴스
CM= 측정 캐패시턴스; 2CG= (CB+CW)
ΔV의 부호는 CM이 CG보다 큰지를 나타낸다. ΔV가 양이면, CM이 CG보다 크며, 더미 픽셀은 블랙에서 화이트로의 전이가 절반이하 진행된다. 즉, 응답 시간은 체크되는 주기보다 크다. 음의 ΔV는 체크된 주기보다 빠른 응답시간을 나타낸다.
전술한 바람직한 실시예는 오프-타임(블랙에서 화이트) 전이 시간을 측정하는데, 이는 온 타임 보다 일반적으로 느리다. 전술한 방법은 온 타임 측정에 용이하게 적응될 수 있다.
응답 시간 센서를 가지는 것에 더하여, 바람직한 실시예의 마이크로디스플레이는 액정이 액정의 특성 클리어 온도에 도달했는지를 결정하는 센서를 가진다. 클리어 온도 센서는 유사하게 액티브 디스플레이 영역 바로 옆에 배치된다. 화이트 픽셀 및 블랙 픽셀의 캐패시턴스는 액정이 그의 특성 클리어 온도에 도달 때 수렴된다.
응답 시간 센서와 대조적으로, 특성 클리어 온도 센서는 동일한 사이즈의 픽셀을 가지지 않는다. 센서는 두 개의 더미 세트를 가지는데, 각각의 세트는 한 쌍의 픽셀을 가진다. 각각의 쌍에서 두 개의 픽셀 영역은 α만큼 다르며, 여기서 α는 관련 온도에 대한 액정의 화이트 상태 및 블랙 상태의 알려진 비율을 매칭시키기 위하여 선택된다. 각각의 세트에서, 큰 픽셀의 전압은 VW로 설정되며, α픽셀은 일 세트에서 VHB의 전압을 가지며, 다른 세트에서 VLB를 가진다. 응답 시간과 유사하게, 액정은 예상 응답 시간 보다 상당히 긴 시간 주기가 주어져서 액정의 캐패시턴스가 안정되게 한다. 바람직한 실시예에서, 시간 주기는 5밀리초를 초과할 수 있다.
다음 단계는 VW전압을 가지는 픽셀을 각각의 세트가 VHB에서 하나의 픽셀을 가지고 VLB에서 다른 하나의 픽셀을 가지도록 하는 전압으로 미리 충전시키는 것이다. 이 상태는 픽셀을 전기적으로 충전하기에 충분한 시간동안 유지되지만, 액정이 변환되고 캐패시턴스가 충전될 만큼 길지는 않다. 바람직한 실시예에서, 이 시간 주기는 약 1밀리초이다.
마지막 감지 단계에서, 유도 전압은 더미 픽셀로부터 제거되며 각각의 쌍의 두 개의 더미 픽셀은 전하를 공유하도록 서로 짧아진다. 센스 증폭기는 다음 식에 의하여 전압ΔV를 측정한다:
ΔV의 부호는 CW대 CB의 비가 α보다 큰지를 나타낸다. ΔV가 음이면, 비(CW/CB)는 α보다 크며, 이는 액정이 클리어 온도 근처에 있음을 의미한다.
선택적인 클리어 센서 설계는 블랙 또는 화이트로 유도하기 위한 회로를 가진 단일 더미 픽셀을 이용한다. 더미 픽셀은 더미 픽셀 캐패시턴스에 반비례하는 주파수를 가진 신호를 출력하는 발진기 회로를 로딩한다. 비(CW/CB)는 블랙 및 화이트(클리어)상태에서 측정된 주파수의 비fB/fW와 동일하다.
요구되는 액정의 특성중 하나는 어떤 경우 리프레시하지 않고도 이미지가 유지될 수 있는 장시간 일정상태이다. CMOS 기술을 이용하는 단결정 실리콘은 회로가 극도로 작은 누설 전류를 가지도록 한다. 고품질 액정(LC) 물질과 결합하여, 회로의 낮은 누설 및 LC의 극도로 높은 저항은 장시간 일정상태를 형성할 수 있다. 이들 시간 일정상태는 약 몇 분일 수 있다. 따라서, 잔류 이미지는 파워오프중에 스캐닝 회로가 동작을 중시하는 포인트에 의존하여 유지될 수 있다.
디지털 스캐너와 대조적으로, 디지털 데이터를 수신하는 디지털 셀룰러 전화및 기타 장치는 메모리 애플리케이션이 내장되며 비디오 신호는 상당히 양호하게 제어되며 캠코더와 같은 비디오 디바이스로부터의 신호는 특히 고속 스캔에서 양호하게 제어된다.
또한, 디지털 디바이스와 비디오 디바이스 사이의 본질적인 차이는 디지털 디바이스는 메모리에 저장되고 저장될 수 있는 디지털 데이터를 가지고 있으며 비디오 디바이스는 캠코더(입력)으로부터의 디바이스의 메모리에 또는 디스플레이에 대한 테이프에 저장되지 않는 아날로그 신호를 가진다. 또한, 일부 조건에서 비디오 디바이스는 격행 데이터를 가진다. 격행 데이터는 홀수 행이 먼저 스캐닝되고 다음에 짝수 행이 스캐닝되는 데이터이다.(예를 들어, 홀수 필드는 60Hz에서 리프레시하고 짝수 필드는 60Hz에서 리프레시하고, 전체는 30Hz에서 리프레시한다). 홀수 및 짝수 필드를 교대함으로써, 전체 디스플레이는 60Hz에서의 속도에서 디스플레이에 일부 데이터를 기록하여, 플리커를 감소시킨다.
도 28a는 아날로그 신호를 위한 디스플레이 제어 회로(546)를 도시한다. 디스플레이 제어 회로(546)에 의하여 수신된 신호(548)는 비디오 신호 및 동기 신호를 포함한다. 신호는 두 개의 경로로 전송되는데, 하나의 경로에서는 DC 재생장치(550)가 블랙 레벨을 복귀시키고 디스플레이(110)에 교정 신호를 전달한다. 신호는 비디오 및 반전된 비디오로서 디스플레이에 전달된다.
신호는 추가적으로 비디오 신호로부터 동기 신호를 분리하는 저역 필터(552)를 통과한다. 동기 신호는 동기 분리기(560)에 의하여 수평 동기(554), 수직 동기(556) 및 짝수/홀수(E/O)(558)로 분할된다. 이들 동기 신호는 복합 프로그램가능 로직 칩(562)에 입력된다. PC1k는 또한 수평 동기 신호(554)를 수신하는 위상 동기 루프(564)로부터 복합 프로그래가능 로직 칩(562)으로 입력된다. 프로그램가능 로직 칩 또는 디바이스(562)로부터, 비디오 클리어, VP, HP를 포함하는 다수의 신호(566)가 디스플레이로 전송된다. 또한 백라이트 시스템은 복합 프로그램가능 로직 칩에 의하여 제어된다.
일반적인 실시예에서, 타이밍 제어 회로(562)는 RC6100 horizontal Genlock 및 Philips 복합 프로그램가능 칩(CPLD)과 같은 소자이다. 이들 소자는 도 28a에 도시된 몇 개의 다른 블록과 결합할 수 있으며 QVGA LCD와 같은 디스플레이를 위한 타이밍 신호를 발생하기 위하여 이용된다. RC6100칩은 합성 비디오를 수용하고 동기 분리기, PLL 주파수 멀티플라이어 및 타이밍 발생기 블록을 포함한다. RC6100으로부터의 수직 동기(VS), 수평 동기(HS) 및 클록 신호(PC1k)는 CPLD를 구동시킨다. CPLD는 수평 및 수직 카운터 및 기타 로직 기능을 수행하기 위하여 프로그램될 수 있다. 신호 HS는 수평 카운터를 리세트시키며, 신호 PC1k는 카운터를 증분시키며, 카운터는 로직 기능이 유도되는 타임 베이스를 제공한다. 신호VS는 수직 카운터를 리세트시키며, 신호Vinc(유도된 수평 카운터)는 카운터를 증분하며, 카운터는 로직 기능이 유도되는 수직 시간 베이스를 제공한다.
디스플레이 제어 회로(546)는 비디오 신호로부터 동기 신호를 분리하는데, 이 신호는 합성 신호로서 인터페이스(VIDEOIN)가 되기 때문이다. 디스플레이 제어 회로(546)는 NTSC 또는 PAL 신호를 선택하는 다수의 스위치를 가질 수 있다. 하나의 스위치는 신호 타입을 선택한다. 다른 스위치는 각각의 4타입의 신호를 선택할수 있다.
디스플레이 제어 회로(546)와 관련된 몇 개의 부품/회로는 통상적인 것이다. 그러나, 모든 부품이 통상적인 것은 아니며, 일부는 이하에서 설명된다.
DC 저항기(550)는 도 28b의 박스(568)로 표시된다. DC 저항기(550)는 신호를 표준 전압으로 정규화하여, 기준 블랙이 일정 전압이 되도록 한다. 다시 말해, DC 저항기는 전위가 시스템사이에 존재하더라도 동일 세기 이미지를 가능하게 하고 AC 커플링을 허용하도록 한다. DC 저항기(550)로부터, 신호는 신호의 컬러 이미지를 제거하거나 없애는 필터(578)를 통하여 진행한다.
신호는 필터(578)로부터 도 28c에 도시된 감마 보정 회로(580)에 전달된다. 감마 보정 회로(580)는 한 쌍의 다이오드(582, 584)를 이용하여 액정의 비선형 현상을 보상하도록 한다. 다이오드(582, 584)는 액정 특성을 매칭시키기 위하여 선택된다. 감마 보정 회로(580)는 안정화 오프셋 그라운드 회로(588)의 일부로서 선형 다이오드(586)에 의하여 중심 포인트로 조정된다. 감마 보정 회로(580)는 신호를 증폭하는 출력 연산 증폭기(590)와 결합된다. 감마 보정 회로(580)로부터의 신호는 비디오 및 반전된 비디오로서 마이크로디스플레이에 전송된다. 위상 동기 루프(564) 및 감마 보정 회로(580)는 디스플레이된 이미지상의 인공잡상을 감소시켜, 현존하는 카메라 디스플레이에 공통적인 이미지 주변의 라인 크롭핑(cropping) 없이 모든 이미지가 디스플레이될 수 있도록 한다.
전술한 바와 같이, 비디오 카메라와 같은 디바이스에서, 디스플레이 회로를 위해 수신된 신호는 아날로그이다. 동기 신호는 비디오의 일부로서 전송된다. 이전 부분은 비디오 부분의 개선을 설명했다. 다음은 제어 신호를 설명한다.
도 29a에서, 액티브 매트릭스 액정 디스플레이와 같은 집적된 디스플레이는 일반적으로 중요한 신호 경로를 가진다. 외부 클록 입력(EXCLK)(592)은 클록 버퍼(594)를 통하여 버퍼링되어 데이터 스캐너(598) 타이밍을 제어하는 내부 클록(INCLK)(596)을 발생시키도록 한다. 데이터 스캐너는 도 2 및 10의 수평 시프트 레지스터와 유사하다. 데이터 스캐너(598)는 전달 게이트(하나가 도시됨)를 인에이블하기 위하여 TGC(전달 게이트 클록)을 발생시킨다. 도 29b의 타이밍도에 도시된 바와 같이, 클록 버퍼(594) 및 데이터 스캐너(598)의 전파 지연은 EXCLK의 액티브 에지 및 TGC의 샘플링 에지사이에 타이밍 스큐(skew)를 발생시킨다. 이 스큐는 일반적으로 온도에 의존하며 하나의 디스플레이에서 다음의 명백하게 동일한 디스플레이까지 변화될 수 있다.
도 29c는 스큐를 제거하기 위한 지연 동기 루프(DLL)(600)를 도시한다. 전압 제어 지연(VCD) 엘리먼트(602)가 신호 경로에 삽입된다. 위상 검출기(ΦD) 및 적분기(608)를 가진 피드백 경로(604)는 VCD(602)를 제어하여, TGC의 샘플링 에지가 EXCLK의 다음 액티브 에지와 일치할 때까지 지연을 증가시킨다. 즉, 위상 검출기(606) 및 적분기(608)는 VCD(602)를 조정하여 EXCLK 및 TGC사이에 제로 스큐가 유지되도록 한다.
도 29d는 지연 동기 루프(6000대신 위상 동기 루프(PLL)(610)를 이용하여 동기화를 제어하는 선택적인 기술을 도시한다. 이는 PLL(610)은 마이크로디스플레이(110)의 집적 회로 디스플레이 다이(116)위에 배치되며, 도 28a의 복합 프로그램가능 로직 칩(562)과 관련된 PLL(564)와 혼동되지 않아야 한다. VCD(602)는 전압 제어 발진기(VCO)(612)로 대체될 수 있으며, 이는 내부 클록을 발생시킨다. 내부 클록 신호는 VCO(612)에서 클록 버퍼(5940을 통하여 데이터 스캐너(598)로 전달된다. DLL(지연 동기 루프)와 관련하여, 피드백 루프(604)는 위상 검출기에 의하여 감지되는 TGC 및 EXCLK사이의 스큐를 제거하기 위하여 이용된다. PLL은 이차 제어 루프를 포함한다. 제 2적분은 VCO는 주파수를 발생시키지만 ΦD는 위상을 감지한다는 것을 내재한다.
캠코더 및 비디오 카세트 레코더(VCR)는 재생, 기록, 고속 순방향 감기 및 역방향 감기를 포함하는 몇 가지 동작 모드를 가진다. 고속 순방향 재생 모드 및 고속 역??향 재생 모드인 두 개의 추가 모드는 사용자가 빠르게 이미지를 관측하게 한다. 이들 두 모드에 대한 프레임 속도는 초당 약 60프레임을 유지하지만, 비디오 신호는 신호의 거의 절반을 분실한다. 따라서 비디오 신호는 양호한 비디오 및 비디오가 분실되는 노이즈를 가지는 대역으로 분할된다. 들어오는 비디오가 불량이면, 신호의 이미지 부분과 동기 부분은 비디오 스트립 전체를 통하여 무작위 신호 또는 노이즈를 가질 수 있다.
도 28a에서, 신호내 합성 비디오(548)(CVIN: composite video in signal)상에 있는 동기 신호중 하나는 이미지가 스크린 상부로부터 나타나야 한다는 것을 가리키는 수직 동기 신호(556)이다. 수직 동기 신호를 찾는 동기 분리기는 노이즈를 여분 수직 동기로 잘못 해석할 수 있어, 프레임이 너무 빨리 스캔을 시작하도록 하게 한다. 여분 수직 동기는 이미지의 양호한 부분이 점프업되고 점프다운되도록한다. 여분 동기가 존재할 경우 유사한 문제가 수평 동기에서도 발생한다. 이 문제는 음극선관(CRT) 디스플레이보다는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이(LCD)와 같은 액티브 디스플레이 상에서 더 현저하게 나타나는데, 이미지가 스크린에 나타나는 방법의 차이 때문이다. CRT 디스플레이는 LCD의 시프트 레지스터 대신 동기화된 아날로그 램프(ramp)를 사용하는 것이 다르다.
수평 동기는 유사하게 행을 재시작하려고 하지만, 이미지 신호는 일반적으로 노이즈이며 따라서 문제는 수직 동기와 관련된 것이 중요한 것이 아니다. 수평 동기와 관련된 실제 문제는 전술한 바와 같이 위상 동기 루프를 록킹시키기 위하여 이용되는 것이 수평 동기이기 때문에 발생한다. 동기 분리기가 여분 수평 펄스를 발생시키면, PLL은 느려지려고 한다. 만약 동기 분리기가 수평 펄스를 분실하면, PLL은 빨라지려고 한다. PLL은 불안정하게되고 언록킹된다. PLL이 다시 안정하게 되기 위해 몇 개의 양호한 수평 동기를 취한다. PLL이 안정화되지 않는 동안 이미지는 톤으로 나타나게 되고 수평면에 오정렬된다. PLL이 어떻게 혼동되게 되었나에 따라, 너무 많은 행을 취하게 되어 안정하게 되지 않는다. PLL 록킹 시간과 규칙적인 PLL 노이즈 또는 지터사이의 균형이 문제가 된다.
도 28a에서, 타이밍 회로의 일부가 도시된다. 신호는 비디오 신호로부터 동기 신호를 분리하는 저역 필터(552)를 통과한다. 동기 신호는 복합 프로그램가능 로직 칩(562)으로 입력된다. PC1k 신호는 위상 동기 루프(564)에서 복합 프로그램가능 로직 칩(562)으로 입력된다. 위상 동기 루프(564)는 수평 동기 신호(554)를 수신한다.
복합 신호가 정상 재생 속도에서 동작하는 VCR 및 캠코더로부터 수신될 때, 신호가 제거된 부분이 없기 때문에 상기 시스템은 양호하게 동작할 것이다. 그러나, 복합 비디오가 고속 순방향 또는 뒤감기 속도에서 수신되면, 시스템은 신호가 제거된 부분을 가진다. 노이즈는 수직 동기 신호로서 해석된다. RC6100은 수직 카운터를 리세트하는 다수의 VS 신호를 발생시키고 LCD 패널상의 이미지가 잘못 수직으로 나타나도록 한다.
도 30은 수직 동기 신호를 검출하기 위한 디지털 로직(616)을 도시한다. 8비트 카운터(ZCTR)(618)는 타이밍 제어 회로(562)의 복합 프로그램가능 로직 칩내부에 배치되며 PC1k(620)에 의하여 클록되고 CSync(복합 동기 펄스)(622)에 의하여 리세트된다. CPLD(616)는 전술한 CPLD와 유사한데, 이들 특성은 이하에서 설명된다.
CSync(622)는 하이일 때 ZCTR(618)이 카운트=0으로 유지되도록 한다. CSync(622)은 로우일 때, ZCTR(618)이 증분되도록 한다. ZCTR(618)은 증분하여 2부터 카운팅하며 계속 높아진다. 그러나, CSync(622)은 일반적으로 짧은 시간 주기(예를 들어, 4밀리초)내에 하이가 되고, ZCTR(618)은 제로로 리세트되며 ZCTR(618)은 두 개 이상 도는 수130 근방에서 카운팅하지 않는다.
ZCTR(618)의 출력은 한 쌍의 게이트(624, 628)로 전달된다. 하나의 게이트(624)는 ZCTR이 특정 수, 예를 들어 130을 수신할 때 하이가 된다. 다른 게이트(626)는 not2()인 입력을 가지며 "q0" 플립플롭(628)으로부터의 출력을 가진다. 게이트(624, 626)의 출력은 OR 게이트(630)로 전달된다.
CSync(622) 펄스가 압도적으로 로우가 될 때, 도 31에서, ZCTR(618)는 중요 시간 주기 동안 (예를 들어 20마이크로초 이상동안) 카운팅하여, 130과 같이 미리 선택된 수까지 또는 그 이상으로 카운팅하며, 여기서 플립플롭"q0"(648)을 설정한다. 플립플롭"q0"(628)은 CSync(622)가 하이가 된 후에 발생되는 다음 ZCTR(618) 2의 디코드 때까지 세트를 유지한다. 이것이 발생할 때 플립플롭"q0"(628)은 리세트된다. 플립플롭"q0"(628)은 따라서 일반적으로 리세트를 유지하는데, CSync(622)는 ZCTR(618)을 리세트시키기 때문에 ZCTR(618)이 일반적으로 미리 선택된 숫자 예를 들어 130에 도달할 만큼 충분히 길게 카운팅하지 못하기 때문이다.
도 30에서, 플립플롭"q0"(628)의 상태는 ZCTR(618)이 2의 카운트(2카운트)에 도달될 때 "일" 플립플롭(632)에 의하여 샘플링된다. "일" 플립플롭(630)은 한 쌍의 게이트(632, 634)로부터 신호를 수신하는 OR게이트(636)를 통하여 신호를 수신한다. 게이트(632)는 ZCTR(618)로부터의 입력 및 "일" 플립플롭(630)의 출력을 수신한다. 다른 게이트(634)는 ZCTR(618) 및 플립플롭"q0"(628)으로부터 입력을 수신한다. 이 상태는 다음 ZCTR(618)이 다른 2의 카운트(2카운트)에 도달될 때까지 "일" 플립플롭(632)에서 유지된다. "일" 플립플롭(632)의 신호는 제 2톱니모양 펄스에서 설정된다. ZCTR(618)가 130까지 카운팅하기 전에 CSync(622)가 하이가 되면, "일" 플립플롭(630)은 클리어될 것이다.
"일" 플립플롭(630)의 신호는 수직 카운터 리세트(VCTR)(638)를 리세트시키기 위한 입력 또는 추가의 퀄리파이어로서 이용된다. "일" 플립플롭(48)의 신호는 두 개의 입력AND 게이트(640)에 입력되며, 다른 신호는 수직 동기(VS) 신호(642)이다. AND 게이트의 출력은 VCTR(638)의 리세트로 향한다.
도 31에서, "일" 플립플롭(632)의 출력 대 입력 CSync(622)의 출력, 플립플롭"q0"(628)의 출력 및 "2" AND 게이트(628)와 "130"AND 게이트(624)의 출력 관계를 도시하는 타이밍도가 도시된다. 도 31에 도시된 바와 같이, CSync(622)는 일반적으로 짧은 펄스 lo를 가진 hi신호이다. 동기 중에, CSync(622)는 일반적으로 lo이다.
도시된 바와 같이, 2카운터는 로우 부분을 가진 CSync(622) 때문에 매사이클마다 2에 도달한다. 130카운터는 CSync(622)가 설정 시간 동안 lo가 될 때만 하이인데, 바람직한 실시예에서 예를 들어 6MHz에서 130클록 21.6마이크로초이다. 플립플롭"q0"(628)은 130AND 게이트(624)가 hi일 때 래치된다. 플립플롭"q0"(628)은 다음 2카운트 상에서 일 플립플롭(630)에 의하여 시험된다. 일 플립플롭(130)은 수직 카운터(638)를 리세트하기 위하여 VS 동기(642)와 결합한다.
도 32는 도 28a와 유사한 반전된 타이밍 제어 회로(646)이다. 위상 동기 루프(PLL)(648)는 로직CPLD(562)로부터 신호를 수신하는데, 원래 수평 동기 신호(554)가 아니다. 로직CPLD(562)는 신호에서 노이즈를 제거하고 깨끗한 수평 동기 신호(HS')를 발생시킨다. PLL(618)은 2.5볼트 소스에 연결된 한 쌍의 다이오드(650)를 가진다. 이 회로는 PLL(648)이 다이오드를 통한 전압 강하만큼만 2.5볼트 이상으로 이동하도록 한다.
상기 로직은 CPLD에 형성되며 과도한 VS 신호가 수직 카운터에 리세팅되는 것을 방지한다. LCD 패널은 고속 순방향 및 뒤감기 모드에서 정확하게 형성된다.
전술한 바와 같이, 어떤 경우에, 이하에 설명되는 바와 같은 순방향 스캔 또는 되감기 스캔과 같은 가속된 속도에서 프로세서에 의하여 수신된 비디오 신호를 가지는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이 비디오 신호로부터 신호를 취하는 위상 동기 루프는 더많은 노이즈를 가지게 된다.
바람직한 실시예에서, 도 33에 도시된 바와 같이, 비디오에 대한 타이밍은 합성 신호(548)의 수신 타이밍 및 프레임 버퍼(652)에 대한 비디오 데이터 기록에 대한 타이밍을 제어하기 위하여 이용된다.
프레임 버퍼에서 마이크로디스플레이(110)로 독출되는 디스플레이 제어 회로(654)의 타이밍은 타이밍 제어 회로(658)에 배치된 제 2클록에 의하여 제어된다. 어떤 형태의 비디오에서, 클록은 27MHz이다. 디스플레이 측에 대한 타이밍은 25MHz와 같은 다른 속도일 수 있다.
소정 실시예에서, 이미지는 예를 들어, 격행 데이터, 첫 번째 홀수 행 그리고 다음의 짝수 행과 같이 디스플레이에 스캐닝된다. 행이 초당 60으로 스캐닝되면, 실제 리프레시 속도는 초당 30프레임이다. 이 리프레시 기술은 통상적인 음극관(CRT) 디스플레이에 이용되어 왔다. 필드가 유사한 정보(예를 들어, 일련의 다른 컬러 라인)를 가지지 않을 경우 발생하는 문제는 산화물의 불균형이다. 도 34a는 3:1 드라이브 방식을 도시하는데, 여기서 카운터전극에 대한 전압VCOM은 각각의 서브프레임(즉, 칼러 및 짝수 또는 홀수)다음에 스위칭된다. 따라서 한 프레임에 대하여 6개의 서브프레임이 취해진다.
3:1방식은 짝수와 홀수 필드가 동일한 특별한 경우를 제외하고는 DC 밸런스를 유지하지는 못한다. VCOM은 홀수 필드의 그린 서브프레임중에 항상 하이이고 짝수의 그린 서브프레임중에는 항상 로우이다. 픽셀이 홀수 필드에서 마젠타이고 짝수 필드에서 화이트이면, 하이 블랙 상태에서는 6개중 1서브프레임을 소비하고 화이트 상태에서는 6개중 5서브프레임을 소비할 것이다. DC 불균형은 픽셀이 로우 블랙 상태로 유도되지 않기 때문에 발생된다.
도 34b에 도시된 4:1 타이밍은 DC 밸런스를 보존하며, 레드, 그린 및 블루 컬러의 하이 및 로우 서브프레임이 짝수 및 홀수 필드모두에 발생한다. 컬러 서브프레임 속도는 50Hz 필드 속도를 가진 PAL 시스템에 대하여 200Hz이며, 이는 양호한 결과를 발생시키고 플리커를 발생시키지 않는다. 그러나, NTSC 시스템의 60Hz 필드 속도는 240Hz 서브프레임 속도를 발생시키고, 이는 컬러 균일성을 손상시킨다.
NTSC 시스템에서 컬러 균일성을 개선하기 위하여, 서브프레임 속도는 도 34c에 도시된 10:3비를 이용함으로써 200Hz로 감소될 것이다.
10:3비일 경우, 카운터전극의 전압의 스위칭과 일치하는 컬러 서브프레임의 끝은 입력 프레임의 끝과 일치할 필요는 없다. 그러나, 디스플레이에 대한 기록은 바람직한 실시예에서 각각의 서브프레임의 삼분의 첫 번째 일에서 발생되며, 10:3 비는 적어도 첫 번째 삼분의 일이 동일 프레임이 되게 하며, 기록은 모두 스위칭 전에 발생한다. 바람직한 실시예에서 기록은 1.64밀리초를 소모한다. 플래싱 및카운터전극 전압의 스위칭 그리고 픽셀의 초기화(필요한 경우)는 서브프레임상에서 발생한다.
예를 들어, 도 34c에서, 프레임 0 홀수 입력은 (660, 662)로서 표시되는 한 쌍의 동일한 레드 비디오를 가진다. 제 2레드 비디오 입력 홀수 프레임 0(662)은 짝수 입력 비디오에 대한 스위칭 전에 기록된다. 액정은 안정된 시간을 가지며 레드 LED는 카운터전극의 전압을 스위칭하기 전에 전술한 바와 같이 플래싱된다. 각각의 홀수 또는 짝수 프레임 부분은 각각의 컬러에 대한 적어도 하나의 기록을 가진다.
칼럼 반전 및 프레임 반전이 주로 설명되었지만, 다른 드라이브 방식이 어떤 경우에는 바람직할 수 있다. 칼럼 반전은 하나의 칼럼이 비디오를 수신하고 다음 칼럼이 반전된 비디오를 수신하는 경우이다. 다음 프레임 또는 서브프레임에서, 신호는 반전되어 제 1서브프레임 또는 프레임에서 비디오를 수신한 프레임은 다음 프레임에서 반전된 비디오를 수신하도록 한다. 프레임 반전에서, 전체 디스플레이는 한 프레임에서 비디오를 수신하고 다음 서브프레임 또는 프레임에서 반전된 비디오를 수신한다. 칼럼 반전과 프레임 반전이외에, 다른 종류의 반전은 행 반전 및 픽셀 반전이 있다. 픽셀 반전에서, 칼럼 반전과 유사하게 제 1픽셀은 비디오를 수신하고 다음 픽셀은 반전된 비디오를 수신하지만, 이에 더하여 각각의 로우는 플립된다.
전술한 바와 같이, 신호 또는 반전된 비디오 신호와 관련된 다른 수의 이미지를 발생시키는 비율은 변경될 수 있다. 클록 속도 및 비디오와 반전된 비디오의패턴에 따라, 스틱과 플리커가 감소된다. 몇 개의 반전된 비디오 서브프레임과 몇 개의 비디오 서브프레임을 함께 배치하면 스틱을 최소화시키고 플리커를 증가시킬 것이다. 여러 모드를 혼합함으로써, 플리커와 스틱이 최소화된다.
이전 부분은 아날로그 비디오 신호가 수신되고 신호는 전체 주기 동안 아날로그로 남아있는 디스플레이를 설명했다. 다음 부분은 다시 초기 신호가 디지털인 디스플레이로 돌아간다.
디스플레이는 아날로그이지만, 아날로그 회로는 전력 소모가 크고 다른 회로로부터 간섭을 잘 받는다. 따라서 일부 실시예에서 신호가 예를 들어 집적 회로상의 디스플레이에 인접할 때까지 디지털 신호와 같은 디스플레이 신호를 가지도록 하는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 디스플레이 신호는 도 35a에 도시된 마이크로디스플레이의 집적 회로에 도달될 때까지 디지털이다. 이는 도 9 및 도 19a에 도시된 바와 같이 디지털 아날로그 변환기(412)로부터 아날로그 신호로서 리본 케이블을 통하여 마이크로디스플레이의 집적 회로에 입력되는 신호에 있어서 도 2, 10 및 11과 대조적이다.
도 35a에서, 1280×1024픽셀 마이크로디스플레이(672)를 가진 집적 회로 액티브 매트릭스 디스플레이(670)가 도시된다. 고해상도 텔레비전(HDTV) 포맷은 1280×1024픽셀 어래이를 이용한다. 회로(670)에는 한 쌍의 수평 스캐너(674, 678), 수직 드라이버(680), SIPO(680) 및 액티브 매트릭스 디스플레이(672)가 결합되어 있다.
액티브 픽셀 어래이(672)는 다수의 픽셀(138)을 가진다. 각각의 픽셀은 도 20a에 도시된 바와 같이 트랜지스터(140) 및 픽셀 전극(142)을 가진다. 각각의 픽셀 전극은 카운터전극(144) 및 액정층(146)과 함께 동작하여 디스플레이된 이미지를 생성하도록 한다. 픽셀 엘리먼트(138)는 인접 행(150)에 연결되어 실시예에서 저장 캐패시터(442)를 형성하도록 한다.
바람직한 실시예에서 액티브 픽셀 어래이(672)에는 테스트 어래이(678)가 인접해 있다. 테스트 어래이(678)는 온도 센서, 액정의 캐패시턴스 측정 센서 및/또는 전술한 특성 클리어 온도 센서를 포함할 수 있다.
마이크로디스플레이의 집적 회로(670)는 리본 케이블에 의하여 일부가 형성되는 64-채널 버스(686)를 통하여 디지털 비디오 신호를 수신한다. 또한, 집적 회로는 두 개의 아날로그 램프 신호(688, 690)(램프홀수 및 램프짝수), 3개의 클록킹 신호(692, 694, 696)(디지털 클록, 어드레스 클록 및 게이트 클록) 및 어드레스 신호(698)를 수신한다.
어드레스 신호(698) 및 어드레스 클록킹(694) 신호는 SIPO(682) 및 수직 드라이버(680)와 결합하여 데이터가 기록될 행을 선택한다. 수직 드라이버(680)는 적당한 행 드라이버 및 다수의 행 드라이버, 바람직한 실시예에서 1024 행 드라이버를 선택하는 디코더를 가지며, 이는 행에서 트랜지스터를 턴온시킨다.
두 개의 칼럼 또는 수직 스캐너(674, 678)는 동일하지만, 이들은 상부 칼럼 스캐너(674)는 짝수 칼럼을 수신하여 처리하고 하부 칼럼 스캐너(678)는 홀수 칼럼을 수신하여 처리한다는 것이 다르다. 한쪽으로부터 홀수 칼럼에 대한 신호를 입력하고 다른 쪽으로부터 짝수 칼럼에 대한 신호를 입력하는 것은 도 11에 도시된 것과 유사하다. 그러나, 도 11에서 수신된 신호는 아날로그이지만, 여기서 도 35a의 신호는 디지털이다.
각각의 칼럼 스캐너(674, 678)는 이하에 설명되는 바와 같이 시프트 레지스터, 라인 버퍼, LFSR 및 전달 게이트를 가진다. 아날로그 램프 신호, 게이트 및 데이터 클록킹 신호 및 디지털 데이터는 각각의 스캐너에 의하여 수신된다.
도 35b에서, 타이밍된 펄스에서의 비디오 신호는 32-채널 데이터 라인을 따라 RAM(700)에 입력된다. 원하는 칼럼에 대한 RAM은 칼럼의 시프트 레지스터(702) 또는 수평 스캐너(674 또는 678)에 의하여 발생되는 기록 인에이블(WE)을 이용하여 선택된다.
시프트 레지스터(702)는 적당한 RAM(700)을 선택한다. 선택된 AM(700)내의 데이터는 선형 피드백 시프트 레지스터(LFSR)(704)로 전달된다. 바람직한 실시예에서 LFSR(704)는 8비트 LFSR이다. LFSR(704)은 2n-1시퀀스를 발생시키는데, 여기서 n은 비트 수이다.
8비트 LFSR에서, 디스플레이는 칼러 내에서 256개의 그레이 또는 구별상태를 가질 수 있다. RAM 내용은 로드 신호 LD(706)이 나타날 때 LFSR로 전송되어 LFSR의 초기 상태를 설정하도록 한다. 데이터 클록GCLK(696)은 상태 시퀀스를 통하여 LFSR을 사이클링한다. 모든 LFSR의 비트가 1이면, AND 게이트(708)는 1을 출력하고, 이는 트랙 앤드 홀드 T/H 회로(710)를 홀드 상태로 되게 하고 칼럼 라인(7101)상의 램프 전압을 샘플링한다. 이 방식에서, 디지털 데이터 입력은 LFSR의 초기 상태를 설정하고, 이는 LFSR이 1로 채워질 때까지 GCLK 사이클의 수를 결정하며, 이는 다시 램프 신호가 아날로그 칼럼 전압을 설정하기 위하여 샘플링될 때를 결정한다.
바람직한 실시예에서, RAM(700)은 다음 행에 대하여 데이터로 기록될 수 있지만, LFSR은 현재 행으로부터의 데이터를 연산한다.
표
어떤 실시예에서, 이하에 설명되는 바와 같이 차량을 위한 헤드 장착 유니트와 같이 하나의 위치에서 다른 위치로 정보를 전송할 필요가 있다. 이는 데이터 링크(720)를 이용하는 것이다.
데이터 링크(720)는 정보를 변환시켜 최소한의 접속으로 높은 대역에서 빠르게 전송될 수 있도록 한다. 예를 들어, 바람직한 실시예에서, 마이크로디스플레이(110)는 8비트 그레이 스케일을 가진 1280×1024픽셀 어래이이다.
데이터 링크(720)는 도 36a에 도시된 바와 같이 링크(722)를 가지며, 다수의 쌍으로된 데이터 신호 와이어(724) 또는 광섬유 및 클록 쌍 와이어(726) 또는 광학부를 가진다. 데이터는 인코딩되고 비디오 카드(730)상에 위치한 전송기 유니트(728)에 의하여 직렬화된다. 데이터는 높은 클록 속도에서 링크를 통하여 전송된다. 디스플레이상에 배치된 수신기(732), 드라이버 보드(734)는 데이터를 디코딩하고 이를 다시 "병렬" 데이터 형태로 배치한다. 바람직한 실시예에서, 데이터 링크는 실리콘 이미지사로부터 상표 패널링크로서 구입할 수 있는 것과 같다. 링크 목적은 최소한의 데이터 링크 수를 이용하여 데이터의 속도를 높이는 것이다. 데이터 링크 또는 전송 시스템은 텍사스 인스트르먼트사의 플랫링크 데이터 트랜스미션 시스템 또는 실리콘 이미지사의 패널 링크와 같은 수많은 공급자로부터 구입할 수 있는 파이버 채널을 이용한다.
데이터 링크(720)이외에, 디스플레이 시스템은 의사 무작위 멀티플라이어를 가지고 있어 이하에 설명되는 바와 같이 증폭이의 차이를 보상할 수 있다. 바람직한 실시예의 마이크로디스플레이(110)는 도 37a에 도시된 바와 같이 디스플레이 드라이브 보드(734)상의 디지털 신호로부터 변화되는 아날로그 신호를 수신한다. 도 37b에 도시된 바와 같은 디지털 아날로그 변환기(D/A 변환기)(356)를 통하여 변환된 신호는 증폭기(연산 증폭기)(740)를 통하여 전송된다. 각각의 증폭기는 약간씩 다르다; 따라서 동일 신호가 각각의 증폭기에 입력될 경우 다른 신호가 출력될 것이다. 증폭기가 디스플레이상의 신호에 대하여 이용될 때, 사용자는 출력 신호의 변화 때문에 다크와 라이트 칼럼을 인식할 것이다. 증폭기가 이러한 차이를 보정하기 위하여 동조되거나 조정될 수 있지만, 의사 무작위 멀티플렉싱 시스템은 변화를 보정한다.
실시예에서 의사 무작위 멀티플렉싱 시스템은 한 쌍의 의사 무작위 멀티플렉서(742)를 가진다. 각각의 의사 무작위 멀티플렉서(742)는 실시예에서 디스플레이 드라이버 보드(734)에 플러그되는 보드 위에 형성된다. 의사 무작위 멀티플렉싱 시스템은 디스플레이 드라이버 보드와 통합되어 형성될 수 있다.
의사 무작위 멀티플렉싱 시스템은 D/A 변환기(356)로부터 신호를 포착하고 이 신호를 증폭기중 하나에 의사 무작위로 전송하며, 증폭기로부터 신호를 취하여 이를 적당한 출력, 마이크로디스플레이의 입력으로 보낸다. 도 37b에서, 디스플레이용 드라이버가 개략적으로 도시된다. 이 데이터는 2채널(데이터 짝수 채널(748) 및 데이터 홀수 채널(748)에서 2×8 교차 mux 디멀티플렉서(744)로 직렬로 입력된다. 데이터는 여덟(8) 채널, 사(4)채널 비디오 하이(짝수 행)(750) 및 4채널 비디오 로우(홀수 행)에서 멀티플렉서(744)로 출력된다. 데이터는 D/A 변환기(352)로 전송되고, 다수의 래치(754)는 데이터 흐름을 제어하는 수평 카운터(756)에 의하여 제어된다. D/A 변환기(352)로부터 변환된 신호는 의사 무작위 멀티플렉스 보드(742)에 의하여 취해지고 증폭기(758)중 하나를 경유하여 적절한 출력으로 전달된다. 의사 무작위 멀티플렉스 보드에 대한 입력은 도 37b에 도시된 바와 같이 단자 상에 "1"로 표시되며 출력은 단자 상에 "2"로 표시된다.
의사 무작위 멀티플렉서는 바람직한 실시예에서 두 개의 동일한 유니트를 가진다. 하나의 유니트는 비디오 하이에 대한 입력을 의사 무작위화하고, 제 2유니트는 비디오 로우에 대한 입력을 의사 무작위화한다. 바람직한 실시예에서 의사 무작위 멀티플렉서는 하이 신호와 로우 신호사이에서 증폭기를 믹싱하지 않는다. 증폭기는 다른 오프셋을 가진다. 상기와 같은 믹싱은 발생될 수 있다.
의사 무작위 멀티플렉서 보드는 4개의 D/A 변환기(352)로부터의 출력 및 4개의 증폭기(758)로부터의 출력을 수신하기 위한 여덟(8) 입력을 가진 헤더를 가진다. 헤더는 4개의 증폭기에 대한 신호 및 4개의 비디오 신호를 전송하기 위한 8개의 출력을 가진다.
D/A 변환기(352)로부터의 신호(4개의 신호)는 각각 4개의 개별 스위치 회로에 유입된다. 따라서 16개의 스위칭 회로가 존재한다. 바람직한 실시예에서, 각 세트의 4개의 스위치는 칩상에 배치된다. 각각의 개별 스위치는 로직 칩으로부터의 제어 입력을 수신한다. 각 세트의 한 스위치 및 각 세트의 다른 한 스위치만이 증폭기에 대한 입력인 출력에 대한 모든 입력 흐름에 대하여 닫혔다. 증폭기로부터의 출력은 제 2세트의 스위치에 대하여 유사한 경로를 추종한다. 제 2세트의 스위치는 로직 칩으로부터 동일 입력을 이용하여 제어되고, 따라서 스위치로부터의 출력은 적당한 비디오 신호로 전달된다. 도 37b의 상부 D/A 변환기를 통하는 신호는 상부 신호 라인으로 전달된다.
다음은 각각의 스위칭이 설정될 수 있는 방법에 대한 두 가지 예이다. 제 1예에서, 첫 번째 두 개의 입력으로부터의 신호는 의사 무작위 멀티플렉서 없이 전달되는 증폭기로 전달된다. 제 3 및 제 4입력으로부터의 신호는 증폭기에 입력되기 전에 멀티플렉서에 의하여 스위칭되고 디스플레이로 전달되기 전에 보정 라인으로 다시 스위칭된다.
출력
0 1 2 3
0 X
1 X
2 X
3 X
스위치A 스위치B
VH01→VH02 VH03→VIDH0
VH11→VH12 VH13→VIDH1
VH21→VH32 VH33→VIDH2
VH31→VH22 VH23→VIDH3
제 2예에서, 입력으로부터의 신호는 다음 증폭기로 전달된다. 마지막 입력의 신호는 첫 번째 증폭기로 전달된다. 증폭기로부터의 출력은 디스플레이로 전달되기 전에 보정 라인으로 다시 스위칭된다.
출력
0 1 2 3
0 X
1 X
2 X
3 X
스위치A 스위치B
VH01→VH12 VH13→VIDH0
VH11→VH22 VH23→VIDH1
VH21→VH32 VH33→VIDH2
VH31→VH02 VH03→VIDH3
4개의 입력 및 4개의 출력을 가질 경우, 상기 두 예는 두 가지의 16개의 조합을 가진다. 의사 무작위 멀티플렉서는 16개의 조건사이에서 일정하게 스위칭하여 육안으로 증폭기의 통합되도록 한다. 속도는 프레임 속도(60HZ) 또는 행 속도(60KHZ)일 수 있다. 행 속도가 바람직하다.
도 38a에서, 액정은 전압 변동(픽셀 전극과 카운터전극사이에서 전압차)에 대하여 선형으로 응답하지 않는다. 바람직한 실시예에서, 전압 오프셋이 클리어에서 블랙으로 4.5볼트 가변하면, 첫 번째 1/2볼트 변동 및 마지막 1/2볼트 변동은 도 38a에 도시된 바와 같이 적어도 투과율에 영향을 미친다. 또한, 비디오 신호는 전술한 몇 개의 실시예에서 디지털로 저장되며, 선택된 전압은 단지 몇 개의 이상 위치에 있을 수 있다. 또한, 도 36 및 37a에서 설명되었으며 실리콘 이미지사, 네셔널 셈아이콘덕터사 및 텍사스 인스트루먼트사로부터 구입할 수 있는 데이터 링크(722)는 클록 사이클당 32비트를 지원한다. 이산 위치 및 제한 대역폭은 컬러를 제한하고 균일하지 않은 칼러 이미지를 발생시킨다.
도 38b는 마이크로디스플레이용 디스플레이 제어 회로(762)를 도시한다. 디스플레이 제어 회로(762)는 이미지 그레이 스케일 및 칼러를 보정하기 위한 디지털 룩업 테이블(764)을 가진다. 감마 보정 룩업 테이블이라고 하는 룩업 테이블은 세기 또는 이 경우 원하는 이미지를 얻기 위하여 선택된 액정의 투과율에 대하여 일정간격을 유지한다. 도 38a에 도시된 바와 같은 비선형성은 요구되지 않지만, 이용가능한 균일한 간격에 대하여 선택된 세기 또는 투과율을 가질 것이 요구되지 않는데, 이는 사람의 육안은 절대값보다 비율에 의하여 차이를 식별하려고 하기 때문이다.
비디오 신호는 디지털 제어(762)의 프로세서(402)에 의하여 수신된다. 프로세서(402)는 도 19a의 프로세서와 유사하며 이전에 RGB, NTSB, PAL등이었던 신호를 형성하는 디지털 신호로 신호(404)를 변환시킨다. 디지털 신호는 타이밍 제어 회로(768)의 제 1부분(766)으로 전달된다. 타이밍 제어 회로(768)의 제 1부분(766)은 필요에 따라 메모리(406/408)로부터 데이터를 보내고 수신한다. 타이밍 제어 회로(766)부터의 데이터는 데이터 링크(720)를 통하여 전달된다.
데이터 링크(720)의 마이크로디스플레이(110) 측상에는, 룩업 테이블(764)을 가진 타이밍 제어 회로(768)의 제 2부분(770)이 배치된다. 룩업 테이블(764), 특히 감마 보정 룩업 테이블은 디스플레이 이송 특성을 위한 신호를 선형화하기 위하여 이용된다.
백라이트 시스템(266) 및 디스플레이(110)에 대한 제어 라인(422, 424)은 타이밍 제어 회로(768)의 제 2부분(770)에 의하여 제어된다. 룩업 테이블(764)은 카운터전극에 대한 전압의 스위칭과 함께 또는 스위칭 없이 디스플레이에 이용될 수 있다.
룩업 테이블에 대한 입력은 디스플레이될 원하는 이산 그레이 스케일 또는 컬러 농도와 관련된 다중 비트 조각의 정보이다. 이 비트 세트는 테이블의 어드레스 또는 위치로서 테이블로서 취급된다. 이 위치에서의 메모리 값은 새로운 비트 조각의 정보로서 테이블로부터 출력되는데, 상기 정보는 테이블 설계 및 기능에 따라 입력 데이터로서 더많은, 더적은 또는 동일한 수의 비트를 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 10비트 데이터 출력을 가진 테이블에 대한 8비트 데이터 입력이 존재한다. 다음에 10비트는 D/A(422)에서 아날로그 신호로 변환되어, 원하는 입력 비트에 대응하는 광을 관측자에게 전달하기 위하여 적당한 전압을 디스플레이(110)에 제공한다. 룩업 테이블값은 도 38a와 유사하게 디스플레이를 위한 감마 커브로부터 유도된다.
바람직한 실시예에서, 원래 8비트로 설계된 24비트 데이터 링크(720)에 대하여, 각각의 레드, 그린 및 블루 픽셀, 4개의 6비트 픽셀값 또는 3개의 8비트 픽셀값은 컬러 순차 포맷에서 인접 픽셀에 대하여 클록 사이클단위로 전송될 수 있다. 6×8비트 룩업 테이블에 대한 6비트 입력의 이용은 컬러당 64개의 구분 및 동일한 간격을 가진 그레이 농도를 관측자에게 제공한다. 8×10비트 룩업 테이블에 대한 8비트 입력의 이용은 컬러당 256개의 구분 및 동일한 간격을 가진 그레이 농도를 관측자에게 제공한다. 높은 데이터 이송 산출량은 이미지 품질 상에 최소한의 영향을 미친다.
바람직한 실시예에서, 원래 16비트로 설계된 48비트 데이터 링크(720)에 대하여, 각각의 레드, 그린 및 블루 픽셀, 8개의 6비트 픽셀값 또는 6개의 8비트 픽셀값은 컬러 순차 포맷에서 인접 픽셀에 대하여 클록 사이클단위로 전송될 수 있다. 6×8비트 룩업 테이블에 대한 6비트 입력의 이용은 컬러당 64개의 구분 및 동일한 간격을 가진 그레이 농도를 관측자에게 제공한다. 8×10비트 룩업 테이블에 대한 8비트 입력의 이용은 컬러당 256개의 구분 및 동일한 간격을 가진 그레이 농도를 관측자에게 제공한다. 높은 데이터 이송 산출량은 이미지 품질 상에 최소한의 영향을 미친다.
룩업 테이블이 데이터 링크를 가진 실시예에 대하여 설명되었지만, 룩업 테이블은 데이터 링크와 독립적으로 이용될 수 있다.
플래시 전에 최대 안정 시간을 허용하고 다음 컬러가 안정되기 전에 플래시가 확실하게 턴오프되도록 하기 위하여 LED의 플래싱이 동기화되는 컬러 순차 디스플레이와 대조적으로, 단색에서 플래시의 정확한 타이밍은 어떤 실시예에서는 요구되지 않는다.
도 39a는 단색 디스플레이에 대한 타이밍도를 도시한다. 여기서 디스플레이는 단색이며, LED(270)는 항상 온이며 이미지는 칼럼 반전 또는 다른 반전 기술을 이용하여 몇 번이고 기록된다. 칼럼 반전에서, 하나의 프레임(예를 들어, 프레임1)에서, 홀수 칼럼은 비디오가 기록되고 짝수 칼럼은 반전된 비디오가 기록된다. 다음 프레임(예를 들어, 프레임2)에서, 짝수 칼럼은 비디오가 기록되고 홀수 칼럼은 반전된 비디오가 기록된다. 단색 디스플레이가 LVV에서 처럼 카운터전극의 전압을 스위칭하거나 또는 각각의 프레임의 시작 부분에서 픽셀을 초기화하면, 컬러 순차에 대하여 전술한 바와 같이 LED 플래싱은 단색 디스플레이로 수행된다.
도 39b1 및 39b2에서, 선택적인 실시예를 위한 디스플레이 제어 회로(774)가 도시된다. 이 디스플레이 제어 회로(774)는 도 11에 도시된 집적 회로 디스플레이 다이(258)와 결합하여 동작할 수 있는데, 여기서 두 개의 픽셀이 동시에 기록된다. 디지털 제어 회로(774)는 소스로부터 이미지를 취하며 마이크로디스플레이(110)상에 이미지를 디스플레이한다. 비디오 신호(404)는 NTSC, PAL 또는 S-비디오와 같은 아날로그 포맷에 있으며, 이 경우 상기 비디오 신호는 아날로그 비디오 디코더(776a)에 의하여 수신되고 레드-그린-블루(RGB) 또는 휘도-색차(YCbCr) 성분의 디지털 표시(404v)로 변환된다. 디코더(776a)는 또한 동기 신호(404s)를 형성하기 위하여 타이밍 정보를 추출한다.
선택적으로, 입력 비디오 신호(404)는 BT.656과 같은 디지털 포맷에 있을 수 있으며, 이 경우 디지털 프런트 앤드(776d)는 디지털 비디오(404v) 및 동기 신호(404s)를 분리한다.
디지털 비디오 신호(404v)가 YCbCr로 표시되면, 포맷 변환기(778)에 의하여 RGB로 변환된다. 신호(404v)가 RGB 표시를 이용하면, 변환기(778)가 바이패스된다.
바람직한 실시예에서, 디스플레이 제어 회로(774)의 모든 부품(아날로그 비디오 디코더(776a) 제외)은 단일 애플리케이션 특정 집적 회로ASIC(782)에 집적된다. 선택적인 실시예에서, 디코더(776a)는 ASIC에 완전하게 또는 부분적으로 집적될 수 있다. 다른 실시예에서, DRAM(1004) 또는 디지털 아날로그 변환기(356)는 ASIC(782)의 외부에 있을 수 있다. 타이밍 발생기(708)는 동기 신호(404s)를 수신하고 ASIC(782)에 대한 모든 필요한 타이밍 신호를 형성한다.
ASIC(782)는 또한 ⅡC 인터페이스(796)를 포함하며, 이는 구성 레지스터(798)를 판독하고 기록하기 위한 외부 프로세서에 대한 수단을 제공한다. 상기 구성 레지스터는 ASIC(782)의 다른 부품의 동작 모드 및 타이밍 파라미터를프로그램하기 위하여 이용된다.
BT.656표준에 따르는 디지털 비디오 포맷은 320×240 디스플레이에 맞도록 스케일링될 수 있다. 통상적인 27MHz 클록으로 디코딩되는 아날로그 NTSC 및 PAL 비디오 역시 스케일링될 수 있다. 수평 치수에서, 9:8 스케일링은 360개의 샘플을 320개로 줄이기 위하여 요구된다.
525라인 및 60Hz 필드 속도(NTSC)를 가진 포맷은 수직 스케일링은 요구하지 않는다. 필드당 243 및 244개의 액티브 라인의 경우, 여분의 3 및 4라인이 240라인 수직 해상도를 위하여 제거될 수 있다. 그러나, 625라인 및 50Hz 필드 속도(PAL)를 가진 포맷은 288개의 액티브 라인을 240개로 줄이기 위하여 6:5 수직 스케일링이 요구된다.
수평 스케일러(786)는 9:8 수평 스케일링을 수행한다. 바람직한 실시예는 도 39c에 도시된 보간 방식을 이용한다. 수직 스케일러(780)는 6:5수직 스케일링을 수행한다. 바람직한 실시예는 도 39d에 도시된 보간 방식을 이용한다. 선택적인 보간 방식이 이용될 수 있다.
표준이 아닌 비디오 포맷은 스케일링을 요구하지 않으며, 이 경우 스케일러(786, 780)는 바이패스될 수 있다. 다른 비디오 포맷은 9:8 수평 및 6:5 수직 이외의 스케일링 비를 요구할 수 있다.
도 39b1에서, 수직 스케일러(788)의 비디오 신호는 감마 보정 회로(792)로 전달되는데, 이는 도 38b와 관련하여 위에서 설명한 것과 유사하다. 입력 비디오 신호의 각각의 레드, 그린 및 블루 성분에 대하여, 감마 보정 회로(792)는 보정된출력 값을 발생시켜 신호가 D/A 변환기(356)에 의하여 아날로그로 변환될 때, 그 결과 세가가 육안에 적당하게 되도록 한다.
바람직한 실시예에서, 감마 보정 회로(792)는 모든 가능한 입력값에 대하여 정확한 출력값을 포함하는 룩업 테이블(764)을 이용한다. 다른 실시예에서, 감마 보정 회로(792)는 17개의 구성 레지스터에 저장된 값들 사이를 보간하여 입력의 조각 방식 선형 함수를 계산한다. 감마 보정 회로(792)로부터의 신호는 픽셀 쌍화 회로(794)로 전달된다.
픽셀 쌍화에서, 레드, 그린 및 블루 픽셀의 개별 값은 보다 효율적으로 메모리를 이용하기 위하여 재배열된다. 픽셀 쌍화는 도 39e에 도시되어 있다. 픽셀 쌍화 회로(794)는 6.75MHz에서 24비트 워드를 수신한다. 각각의 워드는 3개의 8비트값으로서 단일 픽셀의 레드, 그린 및 블루 성분을 포함한다. 16비트 출력 워드는 수평의 인접 픽셀로부터 동일 컬러의 두 개의 8비트값을 포함하는데, 이는 디스플레이에 의하여 요구되는 포맷이다.
도 39b2에서, 픽셀 쌍화 회로(794)의 16비트 데이터 스트림은 3상태 버퍼(1002)에 의하여 두 개의 DRAM 필드 메모리(1004)중 하나로 전달된다. 하나의 DRAM 필드 메모리는 기록되고 다른 하나는 판독된다. 기록 및 판독을 위한 어드레스 및 제어 신호는 각각 DRAM 제어기(1008, 1010)에 의하여 발생된다. 멀티플렉서(1006)는 판독 및 기록 어드레스 및 제어 신호를 적당한 필드 메모리(1004)에 전달한다.
DRAM 필드 메모리(1004)의 데이터는 출력 처리 회로(1012)로 전달되며, 상기출력 처리 회로는 필요하다면 비디오를 반전시킨다. 출력 데이터는 디지털 아날로그 변환기(356)로 전달되는데, 두 개의 8비트 워드의 피크 데이터 속도는 27MHz이다. 변환기(356)의 아날로그 신호는 디스플레이(110)를 구동하기 위하여 외부 비디오 증폭기(1014)에 의하여 증폭된다.
ASIC(782)는 또한 디스플레이 타이밍 제어 유니트(1016)를 포함하는데, 이는 디스플레이(110), 백라이트(266) 및 카운터 전극을 위한 아날로그 스위치(1018)를 위한 제어 신호를 발생시킨다.
전술한 단색 및 칼러 액티브 매트릭스 디스플레이의 실시예는 디지털 카메라, 뷰파인더, 차량 디스플레이, 프린터 및 무선 통신 디바이스(예를 들어, 페이저 및 셀룰러폰)를 포함한 여러 제품에 이용될 수 있다.
정지 촬영용 디지털 카메라(800)는 도 40a-40d에 도시되어 있다. 카메라(800)의 분해도는 도 41에 도시된다. 디지털 카메라(800)는 도 41에 도시된 바와 같이 이미지 센서(804)의 앞에 배치된 렌즈(802)를 가진다. 디지털 카메라(800)는 전술한 바와 같은 마이크로디스플레이(110) 및 도 40b에 도시된 오프/온 스위치를 가진다. 도 13b에 도시된 바와 같이 렌즈(298)를 통하여 볼 수 있는 마이크로디스플레이(110)는 카메라를 조준하고 포착된 이미지를 관측하기 위한 것이다. 마이크로디스플레이 뷰어(110)를 포커싱하기 위한 포커스 꼭지(knob)(826)는 도 40a에 도시된 바와 같이 디지털 카메라(800)의 앞에 배치된다.
도 40b에서, 바람직한 실시예에서, 디지털 카메라(800)는 콤팩트 플래시 카드(CF), 스마트 매체 등과 같은 착탈가능한 메모리 카드를 수용한다. 디지털 카메라(800)는 도어(808) 및 추출 버튼(810)사이에 콤팩트 플래시 카드를 가진다.
도 40c에서, 선택 스위치(812) 및 셔터/푸시 버튼(814)이 도시된다. 가요성 베젤(816)은 하우징(828, 830)에 부착된다. 푸시 버튼(814)과 결합된 선택 스위치(812)는 기록된 이미지가 삭제되게 하고 이미지를 저장하고 이미지를 보이게 한다. 도 40d에 도시된 입력/출력 도어 커버(818)는 도 41에 도시된 회로 어셈블리(822)에 배치된 입력 및 출력(820)을 커버한다.
카메라(800)는 도 41에 도시된 바와 같이 앞면 및 후면 플라스틱 하우징(828, 830)을 가진 회로 어셈블리(822)를 싼다. 카메라(800)는 회로 어셈블리(822)의 앞에 배치된 배터리 홀더(832)를 가지고 있어 앞면 플라스틱 하우징(828)에 의하여 수용되는 다수의 배터리(834) 및 배터리 도어(836)를 지지한다. 배터리 홀더(832)는 이 하우징과 통합되어 형성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 카메라(800)는 서류화된 사진과 결합하여 소리를 기록하기 위한 마이크로폰(838)을 가진다. 카메라(800)는 포커싱을 위한 적외선 센서를 가질 수 있다.
디지털 카메라는 휴대용 컴퓨터, 카드리더와 같은 물품과 인터페이스할 수 있어 디지털 카메라로부터의 이미지를 컴퓨터 또는 프린터로 이송하도록 한다. 바람직한 실시예에서, 콤팩트 플래시 카드와 같은 카드는 카메라로부터 제거되고 컴퓨터에 삽입된다. 선택적인 실시예에서, 컴퓨터 또는 NTSC TV출력에 연결하기 위한 입력/출력 도어 커버(818)를 통하여 액세스가능한 케이블 중계에 의하여 디지털카메라에 대하여 전송이 이루어질 수 있다.
카메라(800)를 위한 칼러 순차 마이크로디스플레이(110)용 디스플레이 제어 회로(840)의 실시예가 도 42에 도시된다. 디스플레이 제어 회로(840)는 이미지 센서(804)로부터 아날로그 신호 프로세서(402)에서 아날로그 복합 신호(404)를 수신한다. 아날로그 신호 프로세서(402)는 소니의 CXA1585와 같은 상업적으로 구입가능한 칩일 수 있으며, 이는 신호(404)를 레드, 그린 및 블루 성분을 분할한다. 실시예는 아날로그 신호에 대하여 설명되었지만, 신호는 디지털일 수 있다. 디지털 시스템은 본 발명의 사상과 결합된다.
이미지는 아날로그 신호 프로세서(402)에서 마이크로디스플레이(110)로 바로 전달된다. 도 28a-34를 기초로 앞서 설명한 감마 보정, Pclk 및 두 개의 동기 클록에 관한 인터페이스가 결합될 수 있다.
동시에, 3개의 아날로그 컬러 성분은 아날로그 디지털(A/D) 변환기(842)에 의하여 디지털 신호로 변환된다. 디지털 신호는 디지털 신호 프로세서(844)에 의하여 추가로 처리되고 메모리 회로(846)에 저장된다. 메모리 회로(846)에 저장된 신호는 압축, 감마 보정, 평활 및/또는 디더링(dithering)과 같이 보강되거나 변경될 수 있다. 보강 또는 변경은 아도브사에 의해 판매되는 포토샵과 같은 상업적으로 구입가능한 소프트웨어를 이용한다.
이미지 센서(804)와 관련된 아날로그 신호 프로세서(402)로부터의 직접 관측하는 것이외에, 마이크로디스플레이(110)는 디지털 신호 프로세서(844)를 통하여 디지털 신호를 다시 아날로그 신호로 변환하기 위한 디지털 아날로그 변환기(356)로 진행되는 디지털 신호에 의하여 메모리(846)에 저장된 것을 디스플레이할 수 있다. 디스플레이 제어 회로(640)는 신호를 레드, 그린 및 블루 성분으로 분리하는 아날로그 신호 프로세서(848)를 가진다. 디지털 프로세서 다음의 아날로그 신호 프로세서는 이미지 센서 데이터를 보정한다.
디스플레이 제어 회로(840)는 타이밍 회로를 포함하는 로직 회로(830)를 가진다. 로직 회로(850)는 비디오 신호의 흐름을 제어하기 위해 이미지 센서(804), 마이크로디스플레이(110), 디지털 신호 프로세서(844) 및 메모리(846)에 연결된다.
아날로그 신호 프로세서(402)를 통하여 이미지 센서로부터 마이크로디스플레이로 직접 이미지를 취할 때, 로직 회로(850)는 상기 신호를 마이크로디스플레이(110)가 이용하는 레드, 그린 및 블루 신호로 동기화시킨다. 이 동기화는 마이크로디스플레이(110)로 유입될 동기화된 컬러 순서로 이미지 데이터를 모으기 위한 여러 가지 필터의 이용 및 백라이트(266)의 좌표화 작동을 포함한다.
로직 회로(850)는 메모리(846)로부터 디스플레이(110)로 비디오 데이터를 전송하고 각각의 일차 칼러에 대한 라인을 따라 백라이트(266)의 동작을 좌표화함으로써 디스플레이상에 각각의 칼러 프레임의 순차적 흐름을 제어한다.
마이크로디스플레이(110)는 정지 카메라(800)에 대한 뷰파인더로 이용되는 것이외에, 도 43에 도시된 바와 같이 캠코더 또는 비디오 레코더(860)용 뷰파인더로 이용된다. 캠코더(860)는 광학 하우징을 포함하는 마이크로디스플레이(110)를 가진 뷰파인더 하우징(862)을 가진다.
도 13a 및 13b와 관련하여 설명된 바와 같이, 조립된 디스플레이 모듈(286)은 마이크로디스플레이(110), 백라이트 하우징(278) 및 렌즈(298)를 가진 광학 홀더(294)를 가진다. 뷰파인더 하우징(862)은 조립된 디스플레이 모듈(286)(그 부품이 광학축(306)을 따라 연장됨) 및 회로 보드(864)를 가진다.
디스플레이용 회로 보드(864)는 도 44에 도시되어 있다. 회로 보드(864)는 NTSC 신호(404)를 수신하는 아날로그 신호 프로세서(402)를 가진다. NTSC 신호(404)는 처리 보드(866)로부터 수신된다. 처리 보드(866)는 이미지 센서(804a)로부터의 이미지 또는 테이프(868)로부터의 재생 모드 또는 인터넷 모드로부터 이미지를 수신한다. 기록 모드에서, 이미지 센서(804)의 이미지는 테이프(868)에 기록된다. 도 43에 도시된 바와 같이 처리 보드(866)와 관련된 스위치(870)는 이미지 센서(804) 또는 테이프(868)로부터 아날로그 신호 프로세서(402)에 전달되는 신호를 조작자가 선택할 수 있도록 한다. 테이프(868)는 정상 속도에서 선택될 수 있으며 또한 고속 스캔 속도에서 처럼 다른 속도에서도 선택될 수 있다.
뷰파인더 하우징(862)에 배치된 회로 보드(864)는 아날로그 신호 프로세서(402)이외에 타이밍 제어 회로(872) 및 메모리(874)를 가진다. 도 44는 뷰파인더 하우징(862)에 배치된 마이크로디스플레이(110) 및 백라이트(266)를 도시한다. 바람직한 실시예에서, 회로는 도 28a-34c와 관련하여 설명된 비디오 신호 및 두 개의 클록의 동기화를 포함한다.
헬리콥터 또는 비행기와 같은 차량에서, 조작자는 차량을 빠르게 조작하기위하여 많은 양의 정보를 처리할 것이 요구된다. 바람직한 실시예에서, 디스플레이는 헤드 장착 디스플레이이다. 따라서, 헬멧을 통하여 헤드에 장착된 디스플레이 및 이들 부품은 가볍고 견고해야 한다. 또한, 밝은 햇빛에서부터 어두움까지 조종사가 경험하는 변경되는 광학 조건 때문에, 디스플레이는 세기가 변경될 수 있어야 한다.
도 45에서, 차량(822)용 디스플레이 시스템(880)이 도시된다. 이 실시예에서, 디스플레이(110), 마이크로디스플레이는 사용자가 착용한 헬멧(884)상에 장착된다. 디스플레이가 투영되는 정보는 데이터 링크(722)를 통하여 디스플레이 컴퓨터(886)로부터 마이크로디스플레이(110)로 전송된다. 시스템은 두 개(2) 또는 하나(1)의 디스플레이를 가진 쌍안용 또는 단안용일 수 있다.
컴퓨터(886)는 저장 데이터(888), 속도, 방향, 높이 항목에 대한 차량상의 센서(890); 야간 또는 적외선과 같은 향상된 관측을 위한 카메라(892); 레이더 시스템과 같은 투사 센서(894)를 포함하는 수많은 소스로부터의 정보 및 무선 전송부(896)에 의해 다른 소스로부터 수신된 정보를 수신한다. 컴퓨터(886)는 조작자로부터의 입력을 기초로 데이터를 선택하고 결합시킬 수 있다.
정보는 데이터 링크(722)를 이용하여 디스플레이 컴퓨터(886)로부터 마이크로디스플레이(110)로 전달된다. 데이터 링크(722)는 디스플레이 컴퓨터(886)에 인접하게 연결된 비디오 카드(898)상에 변환된 데이터를 취하고 이를 마이크로디스플레이(110) 근처에 배치된 디스플레이 드라이버 보드(900)로 전달한다. 데이터 링크(722)는 도 37a에 도시된 바와 같이 트위스트된 평면 유선 케이블 및/또는 광학케이블일 수 있다. 도 48에서, 데이터 링크(722)는 사용자의 조종복상에 빠른 차단부(902)를 가진다.
실시예에서, 차량은 헬리콥터이다. 백라이트 광원은 마이크로디스플레이로부터 멀리 배치된다. 백라이트용 광원은 사용자, 조종사의 아래 또는 뒤에 배치되며 조종사 헬멧에 광섬유로 연결된다. 마이크로디스플레이는 라이팅 시스템(실시예에서, 백라이트(904)와 결합되어 작동한다.
라이팅 시스템은 도 45에 도시된 바와 같이 주가에서 야간 버전을 위하여 광 세기를 가변하기 위한 제어기(906)와 연결된다. 또한, 다른 실시예에서, 제어기는 개별 LED의 광 세기를 가변시킬 수 있어 전술한 바와 같이 컬러 순차 디스플레이를 위한 칼러 품질을 향상시키도록 한다. 도 45에 도시된 라이팅 시스템은 헬멧(884)상의 마이크로디스플레이(110)에 인접하게 장착된 단색 LED이다.
항공기와 같은 차량을 기초로 설명하였지만, 상기 구성은 일반 개인용 컴퓨터에 대한 접속과 같이 다른 실시예에 이용될 수 있다.
카메라 및 디스플레이이외에, 마이크로디스플레이(110)는 도 47에 도시된 바와 같이 디지털 프린터(910)를 이용하여 감광성 종이 상에 프린트하기 위하여 이용될 수 있다. 디지털 프린터(910)용 디스플레이 회로(912)는 도 46에 도시된다. 디스플레이 회로(910)는 칼러 순차 디스플레이 동작에 따라 디지털 프린터(910)를 제어하기 위하여 이용된다.
디스플레이회로(912)는 외부 소스로부터 이미지 데이터(404)를 수신하고 이를 적당한 형태로 변환하여 이미지를 3개의 구별되는 이미지, 즉 레드용 이미지,그린용 이미지 및 블루용 이미지로 설정하는 프로세서(402)를 가진다. 이미지 데이터는 제어 회로(916)를 통하여 메모리(406)로 전달될 수 있다. 제어 회로(916)는 이미지가 3개의 구별되는 컬러로 저장되는 메모리(406)로부터 데이터를 취하고 이 데이터를 디지털 아날로그 변환기(412)를 통하여 마이크로디스플레이(110)로 전달한다. 이미지는 전술한 실시예들과 유사한 방식으로 마이크로디스플레이(110)에 기록된다. 제어 회로(916)는 디스플레이가 기록되고 안정되는 충분한 시간을 가진 후에, 특정 백라이트(266)를 플래시하여, 디스플레이상의 이미지가 도 47에 도시된 바와 같이 프린터 종이(920)에 투사되도록 한다.
전술한 이전 실시예와 다른 점은 이미지는 감광성 종이(920)에 투사되고, 프레임 속도는 초당 60프레임 또는 초당 180서브프레임을 초과하지 않는 다는 것이다. 기록 및 안정시간은 수십 초일 수 있지만, 사용자가 인식하지 못한다. 실시예에서, 제어 회로(916)는 디지털 프린터(910)에 설치된 종이(920) 타입을 판독할 수 있는 필름 타입 검출기(922)로부터의 제어 입력을 가진다. 제어 회로(916)는 필름 타입에 따라 플래시 및 다른 조정치를 조정할 수 있다.
도 47에서, 디지털 프린터(100)의 단면도가 도시된다. 디지털 프린터는 백라이트(226) 및 프린팅면(924)로부터 일정간격을 가진 마이크로디스플레이(110)를 가진다. 마이크로디스플레이와 백라이트(266)사이에는 확산기(282) 및 밝기 향상 필름(280)이 배치된다. 디스플레이(110)와 종이면(924)사이에는 렌즈(926)가 배치된다.
마이크로디스플레이(110)에는 적당한 이미지가 형성되며 백라이트(266)는 마이크로디스플레이(110)의 클리어 부분과 렌즈(926)를 통과하여 프린팅면(924)에 배치된 종이(920)에 의하여 수신되도록 하기 위하여 광이 밝기 향상 필름(280) 및 확산기(282)를 통과하도록 하기에 충분한 시간동안 턴온된다. 프린트의 제 1부분이 필름 상에서 완료된 후에, 백라이트(266)는 턴오프되고 제어 회로(916)는 마이크로디스플레이를 다른 컬러중 하나인 제 2이미지로 유도한다. 백라이트는 다시 소정 시간 동안 턴온되어 이미지가 프린팅면의 종이에 포착되도록 한다. 다음에 제어 회로(916)는 백라이트를 턴오프시키고 각각의 제 3컬러에 대한 제 3 및 마지막 이미지로 마이크로디스플레이를 유도한다. 여기서, 백라이트는 다시 설정 주기 동안 온된다.
디지털 프린터(910)가 별도 유니트로서 도시되었지만, 프린터(910)는 즉석 디지털 카메라와 같은 디바이스에 결합될 수 있다. 도 48은 즉석 디지털 카메라용 회로(9300을 도시한다. 회로(930)는 도 42의 디스플레이 제어 회로(840)와 유사하다. 별도 마이크로디스플레이(110) 및 백라이트(266)가 포함될 수 있거나 또는 마이크로디스플레이(110) 및 백라이트는 이미지를 전달하는 거울 또는 프리즘(932)과 같은 관측 및 이미지 방향재지정을 위한 것일 수 있다.
도 49a는 문자숫자 디스플레이(942), 키패드(944), 스피커(946) 및 마이크로폰(948)을 가진 셀룰러폰의 투시도이다. 또한, 셀룰러폰(940)은 통상적인 많은 셀룰러폰에서 발견되는 바와 같이 키패드(944)를 덮는 플립뚜껑(950)을 가진다. 또한, 셀룰러폰(940)은 실시예에서 도 49a의 하우징(954)의 좌측 상에 도시된 스크롤 스위치(952)를 가진다. 스크롤 스위치(952)는 바람직한 실시예에서 문자숫자 스크린(942) 또는 문자숫자 스크린(942)상에 배치된 마이크로디스플레이(956)상의 정보를 선택하기 위하여 이용된다. 마이크로디스플레이(956)상의 정보는 특정 셀룰러폰(940)의 동작에 따라 추가의 키패드(948) 또는 통상적인 키패드(944)를 이용하여 액세스된다.
도 49b는 키패드를 덮는 플립뚜껑(950)을 가진 셀룰러폰(940)의 앞면을 도시한다. 플립뚜껑(950)이 닫힌 위치에 있는 실시예에서, 사용자는 사용자 얼굴에서 멀리 셀룰러폰(940)을 유지할 수 있어, 마이크로디스플레이(956)를 관측할 수 있다. 셀룰러폰은 반이중 모드로 배치되어 스피커(946) 및 마이크로폰(948)은 동시에 작동하지 않으며 따라서 피드백을 보호하도록 한다. 사용자는 이 모드에서 배치된 거리에서 스피커(946)를 듣고 셀룰러폰 통화의 상대방과 대화할 수 있다. 도 49a에 도시된 스크롤 스위치(952) 및/또는 키패드(958)는 문자 숫자 디스플레이(942) 또는 마이크로디스플레이(956)상의 이미지를 제어하고 선택하기 위하여 프로그램될 수 있다.
선택적인 실시예에서, 이어피스(946)는 셀룰러폰(940)의 하우징(954)로부터 분리될 수 있어 사용자가 사용자 귀에 또는 귀에 가깝게 스피커(946)를 배치하도록 한다. 마이크로폰(948)은 약 일 피트와 같은 소정 거리로부터 대화를 포착할 수 있어, 셀룰러폰(940)은 사용자로부터 이격된다.
도 49c는 셀룰러폰(940)의 후면을 도시한다. 스피커 하우징(946)이 후면에 도시된다. 셀룰러폰(940)은 카메라(962)를 가진다. 카메라(962)에 의하여 취해진 이미지는 셀룰러폰(940)에 의하여 전송될 수 있다. 도 49a 및 49b의 마이크로디스플레이(956)는 카메라 엘리먼트(962)에 이용된다. 기록될 이미지는 키패드(958)를 이용하여 선택된다. 또한, 셀룰러폰(940)은 배터리팩(964)을 가진다. 바람직한 실시예에서, 배터리팩(964)은 다르기 쉽도록 일련의 리브(966)를 가진다.
마이크로디스플레이(110)가 SOI(silicon on Insulator)상에 제조되는 것으로 설명되었지만, 마이크로디스플레이는 도 51에 도시되는 바와 같이 석영상 실리콘과 같은 다른 기술에 의하여 형성될 수 있다.
석영상 실리콘을 이용하여 마이크로디스플레이를 형성하는 공정은 도 4-8의 SOI 웨이퍼에 대하여 설명된 것과 유사하다. 디스플레이용으로서 SOI보다 석영상 실리콘이 가지는 이점은 집적 회로 처리가 용이하고 저렴하다는 것이다.
전술한 투과형 마이크로디스플레이(110) 대신, 마이크로디스플레이는 반사형일 수 있다. 반사형 디스플레이에서, 광은 디스플레이에 플래시되고 다시 반사된다.
반사형 마이크로디스플레이(968)에 대한 실시예는 도 50에 도시되어 있다. 디스플레이(970)는 액티브 매트릭스부분(972)을 가진 마이크로디스플레이(968)를 가진다. 액티브 매트릭스 부분(972)은 중간 액정 물질(976) 만큼 카운터전극(974)로부터 일정간격을 가진 픽셀(978)을 가진다. 각각의 픽셀(978)은 트랜지스터(980) 및 픽셀전극(982)을 가진다. 픽셀전극(982)은 엑폭시층(984)에 배치된 트랜지스터(TFT)(980) 위에 배치된다. 픽셀 전극은 TFT(980)을 광으로부터 보호하거나 차폐한다. 픽셀 전극(982)은 산화물층(990)에 의하여 채널 라인(988)로부터 이격되어 있다. 카운터전극(974)은 납땜 범프(992)에 의하여 나머지 회로에 연결된다. 액티브 매트릭스(972)는 카운터전극(974)위에 유리층(994)을 가진다. 마이크로디스플레이(968)는 케이스(996)내에 배치된다.
디스플레이(970)는 마이크로디스플레이(970)의 액티브 매트릭스(972) 및 마이크로디스플레이(970)를 관측하기 위한 렌즈(1040)사이에 배치된 편광 프리즘(1028)을 가진다. 렌즈(1040), 프리즘(1028) 및 마이크로디스플레이(70)는 디스플레이 하우징(1042)에 놓인다. 디스플레이 하우징(1042)은 또한 다수의 발광 다이오드(LED)(1044)를 가진다. LED(1044)(레드(1044r), 블루(1044b) 및 그린(1044g))는 타이밍 회로에 연결된 회로 보드(1046)에 장착된다. 편광자(1048)는 LED(1044)와 프리즘(1028)사이에 배치된다. LED(1044)의 광은 프리즘(1028)에 의하여 액티브 매트릭스(972)의 액정(976)쪽으로 전달된다. 광은 프리즘(1028)을 통과하는 픽셀 전극(982)에 의하여 다시 반사된다. 픽셀 전극(982)에 의하여 활성화되는 액정(926)을 통과하는 광은 부분적으로 또는 완전하게 편광 변경되며, 다른 편광을 가진 디스플레이(970)에 존재하는 광은 프리즘(1028)을 통하여 렌즈(1040)로 전송된다. 변경되지 않은 광은 프리즘(1028)에 의하여 렌즈(1040)로부터 멀리 반사된다. 투과형 디스플레이에서처럼, LED는 순차적으로 플래시된다.
본 발명이 바람직한 실시예를 기초로 도시되고 설명되었지만, 당업자는 여러 가지 변경 및 변형이 본 발명의 본 발명의 사상 및 첨부된 청구범위에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 알 것이다.

Claims (85)

  1. 다수의 픽셀 전극을 가지는 액정 디스플레이를 제공하는 단계;
    상기 액정을 이미지 위치로 이동시키도록 상기 디스플레이에 이미지를 기록하는 단계;
    상기 디스플레이를 조명하는 광원을 플래싱하는 단계;
    상기 액정을 제 2위치로 향하도록 상기 픽셀 전극을 설정하는 단계; 및
    이미지 시퀀스를 형성하도록 상기 기록단계, 플래싱 단계 및 설정 단계를 반복하는 단계를 포함하는 이미지를 디스플레이하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 이미지는 컬러 이미지이며, 상기 이미지의 기록은 기록 후에 플래싱되는 칼러 광과 관련되며, 상기 기록 단계, 플래싱 단계 및 설정 단계는 다수의 컬러에 대하여 반복되는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 액정 디스플레이는 적어도 75,000픽셀 전극을 가지며 160mm2이하의 액티브 면적을 가지는 액티브 매트릭스 디스플레이인 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 액정 디스플레이는 투과형이며, 상기 광원은 상기 디스플레이를 통하여 조명하는 백라이트인 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 광원은 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)를 가지며, 상기 LED는 주변 광에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 광원의 플래싱 후에 그리고 이미지의 다음 기록 전에 카운터전극의 전압을 스위칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 각각의 픽셀 전극에 대하여 전압을 설정함으로써 상기 디스플레이에 이미지를 기록하는 것은 하나의 코너에서 시작하여 대향하는 코너가 끝날 때까지 순차적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 이미지의 기록은 서브프레임내의 상부 코너에서 시작되며, 상기 이미지는 다음 서브프레임상의 하부 코너에서 시작하는 디스플레이에 기록되며, 이미지 기록 프로세서는 다음 서브프레임에 대한 상부 코너에서 시작하거나 하부 코너에서 시작하도록 계속 교대되는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 마지막 픽셀의 기록 및 광원의 플래싱사이에서 액정이 트위스트되도록 하는 설정 시간을 대기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 액정은 블랙으로 유도되고 클리어로 릴렉싱되며, 디스플레이를 초기화하기 위하여 특정값으로 상기 픽셀 전극을 설정하는 것은 액정을 클리어로 릴렉싱하기 위한 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  11. 제 3항에 있어서, 상기 디스플레이에 이미지를 기록하는 단계는 한번에 하나의 픽셀 전극에 기록함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  12. 제 3항에 있어서, 상기 디스플레이에 이미지를 기록하는 단계는 다수의 픽셀 전극에 기록함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  13. 제 3항에 있어서, 마이크로디스플레이의 전력을 모니터링하고 전력이 디스플레이에 대한 소정 레벨이하로 강하되었을 때 픽셀의 저장 캐패시터를 제로로 방전시키기 위하여 프로세스를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  14. 다수의 픽셀 전극을 가지는 액정 디스플레이를 제공하는 단계;
    상기 액정을 특정 이미지 위치로 이동시키도록 상기 디스플레이에 이미지를 기록하는 단계;
    상기 디스플레이를 조명하는 광원을 플래싱하는 단계;
    카운터전극의 전압을 스위칭하는 단계;
    상기 액정을 원하는 위치로 이동시키도록 상기 픽셀 전극을 특정값으로 설정하는 단계; 및
    이미지를 형성하도록 상기 기록단계, 플래싱 단계, 스위칭 단계 및 설정 단계를 반복하는 단계를 포함하는 이미지를 디스플레이하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 액정 디스플레이는 적어도 75,000픽셀 전극을 가지며 160mm2이하의 액티브 면적을 가지는 액티브 매트릭스 디스플레이인 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 광원은 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 액정 디스플레이는 투과형이며, 상기 광원은 상기디스플레이를 통하여 조명하는 백라이트인 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 이미지는 멀티 컬러 이미지이며, 상기 이미지의 기록은 이미지의 기록 후에 플래싱되는 컬러 광원과 관련되며, 프로세스는 각각의 다른 칼러 광원에 대하여 반복되는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 광원 세기는 주변 광에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  20. 제 16항에 있어서, 마이크로디스플레이의 전력을 모니터링하고 전력이 디스플레이에 대한 소정 레벨이하로 강하되었을 때 픽셀의 저장 캐패시터를 제로로 방전시키기 위하여 프로세스를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 디스플레이 방법.
  21. 200mm2이하의 면적을 가진 픽셀 전극 어래이내의 픽셀 전극에 각각 연결된 트랜지스터 회로 어래이가 제 1면에 형성된 액티브 매트릭스 회로;
    상기 액티브 매트릭스 회로에 연결되며, 판독 메모리, 기록 메모리 및 타이밍 제어 회로를 포함하는 집적 회로 디스플레이 제어기;
    상기 제 1면과 병렬인 제 2면으로 돌출하며 인가된 전압을 수신하는 카운터전극 패널; 및
    상기 두면사이의 캐비티에 삽입된 액정층을 포함하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이.
  22. 제 21항에 있어서, 각각의 서브프레임에서 상기 디스플레이를 초기화하기 위하여 상기 픽셀 전극의 전압을 상기 카운터전극의 전압으로 설정하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 액정 디스플레이를 가열하기 위한 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 액정의 성질을 모니터링하기 위하여 상기 기판사이에 배치된 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 각각의 픽셀 전극에 대하여 전압을 설정함으로써 상기 디스플레이에 이미지를 기록하는 것은 하나의 코너에서 시작하여 대향하는 코너가 끝날 때까지 순차적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 이미지의 기록은 서브프레임내의 상부 코너에서 시작되며, 상기 이미지는 다음 서브프레임상의 하부 코너에서 시작하는 디스플레이에 기록되며, 이미지 기록 프로세서는 다음 서브프레임에 대한 상부 코너에서 시작하거나 하부 코너에서 시작하도록 계속 교대되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이.
  27. 제 25항에 있어서, 측정되는 성질은 상기 액정의 온도인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이.
  28. 제 25항에 있어서, 측정되는 성질은 상기 액정의 캐패시턴스인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 트랜지스터 회로 어래이는 산화물층상에 형성되며 상기 산화물층은 상기 픽셀 전극에서 얇아지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 산화물층은 상기 액정에 인접하여 얇아지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이.
  31. 제 29항에 있어서, 상기 산화물층은 상기 픽셀 전극을 수용하기 위한 함몰부를 형성하기 위하여 얇아지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이.
  32. 픽셀 전극 어래이를 포함하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이;
    한 쌍의 메모리 엘리먼트 및 제 1메모리 엘리먼트는 기록되고 제 2메모리 엘리먼트로부터의 데이터는 디스플레이로 전달되도록 메모리 엘리먼트에 대하여 기록 및 판독을 제어하는 적어도 하나의 제어기를 가지는 디스플레이 회로;
    상기 픽셀 전극 어래이를 조명하는 광원; 및
    상기 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 상에 형성된 이미지를 확대하는 렌즈를 포함하는 마이크로디스플레이 시스템.
  33. 제32항에 있어서, 선택된 비디오 신호를 반전시키기 위하여 상기 신호 및 출력 프로세스의 방향을 설정하는 멀티플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  34. 제 32항에 있어서, 디스플레이를 위하여 소정 수의 픽셀 데이터로부터의 이미지 데이터를 적정한 수의 픽셀 데이터로 보간하는 적어도 하나의 스케일링 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 스케일링은 비디오 데이터의 수평 라인에 대한 것임을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  36. 제 34항에 있어서, 상기 스케일링이 비디오 데이터의 수직 칼럼에 대한 것일 경우 데이터 저장을 위한 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  37. 제 34항에 있어서, 상기 디스플레이 상에 적절한 세기를 발생시키는 출력 신호로 입력 신호를 변환시키는 감마 보정 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  38. 제 37항에 있어서, 상기 감마 보정 회로는
  39. 제 37항에 있어서, 상기 감마 보정 회로는 디스플레이 상에 적절한 세기를 발생시키는 출력 신호로 입력 신호를 변환하기 위하여 룩업 테이블을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  40. 제 39항에 있어서, 각각의 서브프레임에서 디스플레이를 초기화하기 위하여 상기 픽셀 전극의 전압을 상기 카운터전극의 전압으로 설정하는 회로 및 상기 카운터전극의 전압을 스위칭하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  41. 제 39항에 있어서, 메모리의 효율적 사용을 증가시키기 위하여 데이터의 값을 재정렬하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  42. 제 32항에 있어서, 각각의 서브프레임에서 디스플레이를 초기화하기 위하여 상기 픽셀 전극의 전압을 카운터전극의 전압으로 설정하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  43. 제 42항에 있어서, 상기 카운터전극의 전압을 스위칭하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  44. 제 43항에 있어서, 디스플레이 상에 적절한 세기를 발생시키는 출력 신호로 입력 신호를 변환하기 위하여 룩업 테이블을 가지는 감마 보정 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  45. 제 44항에 있어서, 메모리의 효율적 사용을 증가시키기 위하여 데이터의 값을 재정렬하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  46. 제 44항에 있어서, 디스플레이를 위하여 소정 수의 픽셀 데이터로부터의 이미지 데이터를 적정한 수의 픽셀 데이터로 보간하는 적어도 하나의 스케일링 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  47. 제 42항에 있어서, 적당한 세기를 가지도록 액정의 트위스트를 얻기 위하여 입력 비디오 신호를 보정된 출력값으로 변환시키는 디지털 테이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  48. 제 42항에 있어서, 다수의 신호의 상대 세기를 밸런싱하기 위하여 다수의 증폭기중 하나를 통하여 다수의 신호중 하나를 의사 무작위로 디스플레이에 스위칭하는 한 쌍의 스위칭 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 시스템.
  49. 합성 신호로부터의 비디오 신호의 블랙 레벨을 복구하는 재생장치(restorer);
    상기 합성 신호로부터 동기 신호를 분리하는 필터;
    상기 비디오 신호를 수신하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이로서, 200mm2이하의 면적을 가진 픽셀 전극 어래이내의 픽셀 전극에 각각 연결된 트랜지스터 회로 어래이가 제 1면에 형성된 액티브 매트릭스 회로; 상기 제 1면과 병렬인 제 2면으로 돌출하며 인가된 전압을 수신하는 카운터전극 패널; 상기 두면사이의 3미크론이하의 깊이를 가진 캐비티에 삽입된 액정층; 및 상기 디스플레이를 제어하며 상기 동기 신호를 수신하는 타이밍 제어 회로를 포함하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이; 및
    픽셀 전극 어래이를 조명하는 광원을 포함하는 아날로그 비디오 시스템.
  50. 제 49항에 있어서, 상기 액정의 특정을 기초로 선택된 한 쌍의 다이오드를 가지는 감마 보정기 및 감마 보정 커브의 중심 포인트를 조정하기 위하여 선형 다이오드를 가진 안정화 오프셋 그라운드 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 비디오 시스템.
  51. 제 49항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스 액정 디스플레이는 클록 신호 경로에 지연 동기 루프를 더 포함하며, 상기 지연 동기 회로는 클록 신호 경로의 전압 제어 지연 엘리먼트 및 전압 제어 지연을 제어하기 위한 위상 검출기와 적분기를 가진 피드백 루프를 가지는 것을 특징으로 하는 아날로그 비디오 시스템.
  52. 제 49항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스 액정 디스플레이는 클록 신호 경로에 위상 동기 루프를 더 포함하며, 상기 위상 동기 회로는 내부 클록 신호를 발생시키는 전압 제어 발진기 및 위상 동기 루프를 제어하기 위한 위상 검출기와 적분기를 가진 피드백 루프를 가지는 것을 특징으로 하는 아날로그 비디오 시스템.
  53. 제 49항에 있어서, 수직 동기 신호를 검출하는 디지털 로직 회로를 더 포함하며, 상기 디지털 로직 회로는 상기 동기 신호가 특정 상태에 있을 때 클록 신호, 동기 신호 및 카운팅 클록 신호를 수신하는 카운터, 상기 클록이 나타날 경우 신호를 전송하며 수직 동기 신호의 특정 패턴 및 타이밍이 검출될 때 세트되는 한 쌍의 플립플롭 및 수직 카운터를 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 비디오 시스템.
  54. 제 49항에 있어서, 각각의 서브프레임 다음에 상기 카운터전극의 전압을 스위칭하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 비디오 시스템.
  55. 제 54항에 있어서, 상기 디스플레이를 초기화하기 위하여 상기 픽셀 전극의 전압을 상기 카운터전극의 전압으로 설정하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 비디오 시스템.
  56. 제 55항에 있어서, 상기 픽셀 전극에 대한 기록 종료와 다음 서브프레임의 시작사이에서 서브프레임에 발생하는 카운터전극의 전압을 스위칭하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 비디오 시스템.
  57. 이미지로부터 데이터를 모으고 합성 신호를 발생시키는 이미지 센서;
    합성 신호를 기록하는 기록 디바이스;
    상기 비디오 신호를 수신하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이로서, 200mm2이하의 면적을 가진 픽셀 전극 어래이내의 픽셀 전극에 각각 연결된 트랜지스터 회로 어래이가 제 1면에 형성된 액티브 매트릭스 회로; 상기 제 1면과 병렬인 제 2면으로 돌출하며 인가된 전압을 수신하는 카운터전극 패널; 상기 두면사이의 3미크론 이하의 깊이를 가진 캐비티에 삽입된 액정층; 및 상기 이미지 센서, 기록 디바이스 및 디스플레이사이에서 상기 합성 신호를 처리하는 프로세서 회로;
    상기 합성 신호로부터 비디오 신호의 블랙 레벨을 복구하는 DC 재생장치;
    상기 합성 신호로부터 동기 신호를 분리하는 필터;
    상기 디스플레이를 제어하며 상기 동기 신호를 수신하는 타이밍 제어 회로; 및
    픽셀 전극 어래이를 조명하는 광원을 포함하는 비디오 기록 시스템.
  58. 제 57항에 있어서, 각각의 서브프레임 다음에 상기 카운터전극의 전압을 스위칭하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 기록 시스템.
  59. 제 58항에 있어서, 상기 액정의 특정을 기초로 선택된 한 쌍의 다이오드를 가지는 감마 보정기 및 감마 보정 커브의 중심 포인트를 조정하기 위하여 선형 다이오드를 가진 안정화 오프셋 그라운드 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 기록 시스템.
  60. 제 59항에 있어서, 상기 픽셀 전극에 대한 기록 종료와 다음 서브프레임의 시작사이에서 서브프레임에 발생하는 카운터전극의 전압을 스위칭하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 기록 시스템.
  61. 제 59항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스 액정 디스플레이는 클록 신호 경로에 지연 동기 루프를 더 포함하며, 상기 지연 동기 회로는 클록 신호 경로의 전압 제어 지연 엘리먼트 및 전압 제어 지연을 제어하기 위한 위상 검출기와 적분기를 가진 피드백 루프를 가지는 것을 특징으로 하는 비디오 기록 시스템.
  62. 제 59항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스 액정 디스플레이는 클록 신호 경로에 위상 동기 루프를 더 포함하며, 상기 위상 동기 회로는 내부 클록 신호를 발생시키는 전압 제어 발진기 및 위상 동기 루프를 제어하기 위한 위상 검출기와 적분기를 가진 피드백 루프를 가지는 것을 특징으로 하는 비디오 기록 시스템.
  63. 제 59항에 있어서, 상기 마이크로디스플레이, 광원, 타이밍 제어 회로 및 적어도 두배 이상 상기 이미지를 확대하는 렌즈를 가진 뷰파인더 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 기록 시스템.
  64. 제 63항에 있어서, 상기 뷰파인더 하우징은 100cm2이하의 체적을 가지는 것을 특징으로 하는 비디오 기록 시스템.
  65. 이미지를 기록하는 전하결합소자(CCD);
    200mm2이하의 면적을 가진 픽셀 전극 어래이내의 픽셀 전극에 각각 연결된 트랜지스터 회로 어래이가 제 1면에 형성된 액티브 매트릭스 회로; 상기 제 1면과 병렬인 제 2면으로 돌출하며 인가된 전압을 수신하는 카운터전극 패널; 상기 두면사이의 3미크론 이하의 깊이를 가진 캐비티에 삽입된 액정층; 및 상기 CCD 및 액티브 매트릭스 액정 디스플레이를 제어하는 타이밍 제어 회로를 가진 액티브 매트릭스 액정 디스플레이;
    상기 디스플레이를 초기화하기 위하여 상기 픽셀 전극의 전압을 상기 카운터전극의 전압으로 설정하는 회로;
    이미지 데이터를 저장하는 메모리 카드;
    픽셀 전극 어래이를 조명하는 광원; 및
    상기 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 상에 형성된 이미지를 수신하고 적어도 두배 이상으로 상기 이미지를 확대하는 렌즈를 포함하는 디지털 카메라.
  66. 제 65항에 있어서, 각각의 서브프레임 다음에 상기 카운터전극의 전압을 스위칭하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
  67. 제 66항에 있어서, 상기 디스플레이 상에 적당한 세기를 발생시키는 출력신호로 입력 신호를 변환시키는 감마 보정 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 카메라.
  68. 무선 트랜시버;
    200mm2이하의 면적을 가진 픽셀 전극 어래이내의 픽셀 전극에 각각 연결된 트랜지스터 회로 어래이가 제 1면에 형성된 액티브 매트릭스 회로; 상기 제 1면과 병렬인 제 2면으로 돌출하며 인가된 전압을 수신하는 카운터전극 패널; 상기 두면사이의 3미크론 이하의 깊이를 가진 캐비티에 삽입된 액정층; 및 픽셀 전극 어래이를 조명하는 광원을 가진 액티브 매트릭스 액정 디스플레이;
    상기 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 상에 형성된 이미지를 수신하고 적어도 두배 이상으로 상기 이미지를 확대하는 렌즈; 및
    상기 디스플레이를 초기화하기 위하여 상기 픽셀 전극의 전압을 상기 카운터전극의 전압으로 설정하는 회로를 포함하는 휴대용 통신 장치.
  69. 제 68항에 있어서, 셀룰러폰을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치.
  70. 제 89항에 있어서, 각각의 서브프레임 다음에 상기 카운터전극의 전압을 스위칭하는 회로 및 상기 디스플레이 상에 적절한 세기를 발생시키는 출력신호로 입력 신호를 변환시키는 감마 보정 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치.
  71. 전기적 이미지를 취하고 이미지를 조정하는 제어 회로;
    상기 제어 회로로부터 조정된 이미지를 수신하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이; 및
    상기 액정 디스플레이를 조명하는 백라이트를 포함하는 디지털 프린터.
  72. 제 71항에 있어서, 촬영면상에 디스플레이의 이미지를 포커싱하는 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 프린터.
  73. 제 71항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스 디스플레이는 컬러 순차 디스플레이 시스템이고, 상기 백라이트는 3개의 컬러 발광 다이오드(LED) 백라이트인 것을 특징으로 하는 디지털 프린터.
  74. 제 73항에 있어서, 상기 촬영면에 배치된 촬영 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 프린터.
  75. 제 71항에 있어서, 상기 픽셀 전극 어래이는 적어도 320×240 어래이 및 160mm2이하의 액티브 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 디지털 프린터.
  76. 제 75항에 있어서, 상기 픽셀 전극 어래이는 적어도 640×480 어래이를 가지는 것을 특징으로 하는 디지털 프린터.
  77. 제 75항에 있어서, 상기 디스플레이의 이미지를 촬영면상에 포커싱하는 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 프린터.
  78. 제 77항에 있어서, 상기 백라이트는 발광 다이오드(LED)인 것을 특징으로 하는 디지털 프린터.
  79. 이미지를 기록하는 전하결합소자(CCD);
    상기 CCD로부터의 전기적 이미지를 취하고 이 이미지를 조작하는 제어 회로;
    상기 조작된 이미지를 수신하는 액티브 매트릭스 액정 디스플레이;
    상기 액정 디스플레이를 조명하는 발광 다이오드(LED) 소자;
    촬영면; 및
    상기 액정 디스플레이의 이미지를 상기 촬영면상에 포커싱하는 렌즈를 포함하는 즉석 카메라.
  80. 제 79항에 있어서, 상기 픽셀 전극 어래이는 적어도 320×240 어래이 및 160mm2이하의 액티브 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 즉석 카메라.
  81. 제 80항에 있어서, 상기 픽셀 전극 어래이는 적어도 640×480 어래이를 가지는 것을 특징으로 하는 즉석 카메라.
  82. 제 79항에 있어서, 상기 하우징은 1000cm2이하의 체적을 가지는 것을 특징으로 하는 즉석 카메라.
  83. 제 82항에 있어서, 상기 하우징은 750cm2이하의 체적을 가지는 것을 특징으로 하는 즉석 카메라.
  84. 제 83항에 있어서, 상기 픽셀 전극 어래이는 적어도 320×240 어래이 및 160mm2이하의 액티브 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 즉석 카메라.
  85. 디지털 이미지를 제공하는 단계;
    디지털 이미지를 분할하는 단계;
    액티브 매트릭스 액정 디스플레이를 유도하는 단계;
    상기 액정 디스플레이상의 이미지를 촬영 종이로 투영하기 위하여 상기 액정 디스플레이를 통하여 광을 투사하는 단계; 및
    다른 칼러에 대하여 상기 프로세스를 반복하는 단계를 포함하는 프린트를 형성하는 방법.
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