KR20040030990A - 매트릭스 디스플레이 장치 및 매트릭스 디스플레이 장치의구동 방법 - Google Patents

매트릭스 디스플레이 장치 및 매트릭스 디스플레이 장치의구동 방법 Download PDF

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KR20040030990A
KR20040030990A KR10-2004-7002623A KR20047002623A KR20040030990A KR 20040030990 A KR20040030990 A KR 20040030990A KR 20047002623 A KR20047002623 A KR 20047002623A KR 20040030990 A KR20040030990 A KR 20040030990A
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

매트릭스 디스플레이 장치(matrix display device)(100)는 구동 회로 수단(drive circuit means)(10, 16, 68)에 의해서 인가되는 전압에 응답하여 디스플레이 출력(display output)을 발생시키기 위한 화소(pixels)의 어레이(25)를 포함한다. 각각의 화소(25)는 2개의 전극(5, 6) 사이에 전기 광학 물질을 포함하는 셀(18)을 가지고, 각 셀의 전극의 양단에 인가되는 전압의 극성은 주기적으로 반전된다. 이 장치는 구동 회로 수단(10, 16, 68)에 의해서 발생되는 전압을 수정하여 플리커(flicker) 등과 같은 디스플레이 아티팩트(display artefacts)를 보정하기 위한 보정 수단(correction means)을 포함한다. 보정 수단은 측정 화소(measurement pixel)(25a) 및 셀(18)의 전극(18a)의 양단에 인가되는 각각의 전압 극성에 대해서 측정 화소 셀의 용량(capacitance)을 나타내는 제각기의 신호를 생성하는 수단을 포함하고, 보정 수단(72)은 상기 신호에 응답하여 상기 구동 회로 수단에 의해서 발생되는 전압을 수정한다.

Description

매트릭스 디스플레이 장치 및 매트릭스 디스플레이 장치의 구동 방법{DISPLAY DEVICE WITH MEANS TO COMPENSATE A PARASITIC DC COMPONENT}
이 형태의 통상적인 디스플레이 장치는 AMLCD(active matrix liquid crystal display)이다. 그에 대한 예시가 US-A-5130829에 설명되어 있는데, 그 내용은 본 명세서에 참조 문헌으로서 인용되어 있다. 이 장치에서, 행 및 열로 정렬되는 화소(pixels)의 어레이가 제공된다. 각각의 화소는 2개의 전극 사이에 LC를 포함하는 전기 광학 셀(electro-optic cell) 및 전형적으로는 박막 트랜지스터(thin film transistor : TFT)인 연관된 스위칭 장치(switching device)를 포함한다.
화소의 어레이에 교류 전압을 인가하는 것에 의해 디스플레이를 구동하여 디스플레이되는 화상을 생성한다. 전기 광학 재료의 열화(degradation)를 회피하기 위해 교류 전압을 이용한다. (각각의 디스플레이되는 프레임(frame)에 대해) 하나의 화소를 어드레스하는 매순간마다, 디스플레이는 반대의 극성(polarity)으로 구동되고, 즉, 반전 구동 기법(inversion drive scheme)을 사용한다. 그러나, 여러 이유로 인해서, 셀(cell)의 양단에 기생 DC 성분(parasitic DC component)이 형성될 수 있다는 것이 확인되었다. 이는 특히 예를 들면 장치가 반사기(reflector)를 포함하는 반사형 디스플레이 장치(reflective display devices)에서와 같이 셀이 비대칭 구조를 가지고 있는 경우 또는 셀의 전극 자체가 반사성인 경우에 그러하다. AMLCD 분야에서 잘 알려져 있는 현상인 킥백(kickback)은, 예를 들면, 셀 양단에 DC 성분이 형성되는 또 다른 요인이다. 이 DC 성분은, 연속 프레임 내에서 화소가 반대의 극성으로 충전될 때 화소 전압에 서로 다른 영향을 준다. 그러므로, 연속 프레임 내의 화소에 인가되는 구동 전압의 절대값이 동일할 때, DC 성분은 각 프레임 내에 있는 화소에 서로 다른 절대값의 전압이 전개되게 하여, 플리커(flicker)의 형태를 갖는 가시적인 아티팩트(visible artefacts)를 유발한다.
도 1은 셀 양단에 인가된 전압(V)에 대한 화소의 LC 셀 전송량(transmission)(T)의 플롯을 나타낸다. 동일한 크기의 반대의 극성 전압에 대한 전송량이 동일하다는 것을 확인할 수 있다. 기생 DC 성분, 또는 DC 오프셋(offset)(d)을 이 플롯에 나타내었다. 그러므로, 연관된 열 어드레스 도전체(column address conductor)에 의해 셀에 인가되는 구동 전압(Vcol)은 오프셋된다. 정(positive)의 프레임에 있어서, 셀 양단에 인가된 전압의 크기는 Vcol+d이다. 부(negative)의 프레임에 있어서, 셀 양단에 인가된 전압의 크기는 Vcol-d이다. 주어진 Vcol값에 있어서 반대의 극성 프레임에 대한 전송 레벨이 서로 다르고, f%의 양만큼 변동되는 것을 확인할 수 있다. 그러므로, 크기가 Vcol인 고정 구동 전압에서, 셀 전송 레벨은 각 프레임 주기마다 f%만큼 변동될 것이다. 이는 프레임 주파수의 절반으로 플리커가 유발되게 한다.
이 방식으로 나타난 플리커를 감소시키기 위해서, 셀 양단에 인가된 전압을 조정하는 방법이 공지되어 있다. 예를 들면, 이는 공통 전극 상의 전압을 조정하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 전형적으로, 현행의 제조 프로세스에서, 플리커 효과를 보정하기 위해서 디스플레이의 공통 전극 전압 레벨을 수동으로 조정하는데, 이는 시간 소모적이고 비용이 높은 프로세스이다. 또한, 이는 디스플레이의 수명 주기(lifetime) 동안에 기생 DC 성분의 변동을 보상하지 않는다. 특히, 디스플레이의 구동 주파수가 변동된다면 DC 성분의 크기가 변동될 수 있다. 예를 들면, 이동 전화기는 상이한 구동 주파수를 이용하는 정상 모드(normal modes) 및 저 전력 모드(low power modes) 등과 같은 서로 다른 작동 모드를 가질 수 있다.
그 내용이 본 명세서에 참조 문헌으로서 인용되어 있는 (본 출원인에 의한) W0 99/57706은 디스플레이 장치를 개시하는데, 여기에서는 화상을 디스플레이하는 데 이용되는 영역 외부의 여분의 행 내에서 화소 양단의 전압을 측정한다. 다음에 플리커를 완화하기 위해서 장치 내에 포함되는 회로에 의해서 측정되는 전압에 응답하여, 디스플레이 장치를 위한 제어 전압을 조정한다.
본 발명자는 측정된 화소 전압이 넓은 범위의 값에 걸쳐 급격하게 변동되고, 전압 측정이 노이즈(noise)에 민감하다는 사실에 의해서 이 기법이 제한될 수 있다는 것을 확인하였다. 특히 요구되는 수준의 보정을 계산하기 위해서는 4개의 별도의 전압 측정이 필요하기 때문에, 이것으로 플리커 보정의 정확도 및 신뢰도가 감소된다.
본 발명의 목적은 향상된 방식으로, 그 작동 시에 기생 DC 성분의 효과를 상쇄하도록 작동될 수 있는 매트릭스 디스플레이 장치(matrix display device)를 제공하는 것이다.
본 발명은 디스플레이 장치(display device)에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 2개의 전극 사이에 액정(liquid crystal : LC) 등과 같은 전기 광학 물질(electro-optical material)을 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 이 타입의 디스플레이 장치는 전형적으로 예를 들면 텔레비전, 컴퓨터 모니터 및 이동 전화기 등에 사용된다.
도 1은 전형적인 LC 셀에 있어서 인가된 전압에 대한 전송량의 그래프를 도시하는 도면,
도 2는 LC 디스플레이 장치의 부분에 대한 횡단면도,
도 3은 AMLCD의 회로도,
도 4는 전형적인 LC 셀에 있어서 인가된 전압에 대한 용량의 그래프를 도시하는 도면,
도 5 및 도 6은 제각기 플리커 보정이 있는 경우 및 플리커 보정이 없는 경우에 있어서 시간에 대한 화소 패드 전압 및 용량을 나타내는 그래프,
도 7은 본 발명의 실시예에 따라서 LC 셀 용량을 측정하기 위한 장치를 나타내는 회로도,
도 8은 도 7의 회로에 대한 적절한 작동 타이밍을 나타내는 그래프,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 매트릭스 디스플레이 장치의 평면도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 부분에서 화소 및 더미 화소에 대한 평면도.
매트릭스 디스플레이 장치는, 구동 회로 수단(drive circuit means)에 의해서 인가되는 전압에 응답하여 디스플레이 출력을 생성하기 위한 화소의 어레이-각각의 화소는 2개의 전극 사이에 전기 광학 물질을 포함하는 셀을 갖고, 각 셀의 전극의 양단에 인가되는 전압의 극성은 주기적으로 반전됨-와, 구동 회로 수단에 의해서 발생되는 전압을 수정하여 디스플레이 아티팩트를 보정하기 위한 보정 수단(correction means)을 포함하고, 여기에서, 보정 수단은 측정 화소 및 셀의 전극의 양단에 인가되는 각각의 전압 극성에 대해서 측정 화소 셀의 용량(capacitance)을 나타내는 제각기의 신호를 생성하는 수단을 포함하며, 보정 수단은 상기 신호에 응답하여 구동 회로 수단에 의해서 발생되는 전압을 수정한다.
LC 화소 등과 같은 전기 광학 셀의 용량은 그 투과율(transmissivity)에 직접적으로 관련되는 반면에, 화소 양단의 전압의 인가와 그에 응답하여 그 최종 위치로 LC를 이동시키는 것 사이에는 시간 지연(time lag)이 존재할 수 있다. 그러므로, (정상 어드레스 사이클의 결과로서 측정 화소 양단에 존재하는 전압보다) 측정 화소 용량의 측정이, 화소 양단의 기생 DC 성분을 상쇄하고, 플리커를 보상하는 데 필요한 보정에 대한 보다 더 정확한 표시(indication)를 제공한다.
바람직한 실시예에서, 보정 수단은 측정 화소 셀 양단에 전압 펄스를 인가하는 수단을 포함하고, 생성 수단은 셀 양단의 결과적인 전압 변동을 수신한다. 생성 수단은 결과적인 전압 변동을 측정 화소 셀 양단에 존재하는 다른 전압과 분리시키는 수단을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 1개의 셀 전극은 화소 어레이 내의 모든 셀에 공통적이고, 보정 수단은 상기 신호에 응답하여 공통 전극에 인가되는 전압을 수정하도록 정렬된다.
디스플레이 자체의 하나 이상의 화소를 측정 화소로서 사용할 수 있다. 바람직하게는, 최종 디스플레이 장치 내에서 사용자가 볼 수 있는 디스플레이 영역 외부에 있는 하나 이상의 화소(본 명세서에서는 "더미 화소(dummy pixels)"로 지칭됨)를 활용한다. 더미 화소의 하나 이상의 행을 사용할 수 있다. 하나 이상의 더미 화소를 디스플레이 영역을 형성하는 화소의 버전(versions)으로 크기를 조정할 수 있다. 장치는 그 화소가 서로 전기적으로 접속되어 있는 복수의 측정 화소를 포함할 수 있고, 여기에서 화소 전극은 공통 전극에 대향하는 각 셀의 제 2 전극이다.
다른 바람직한 실시예에서, 측정 화소 전극의 영역은 디스플레이 영역 내의 화소의 화소 전극에 비해서 측정 화소와 인접한 측정 화소 사이의 전기적 접속부(electrical connection)의 영역과 실질적으로 동일한 면적량만큼 감소된다.
보정 수단에 의해서 수정된 전압은 열 전극에 인가된 데이터 신호, 행 전극에 인가된 행 선택 신호 및/또는 공통 전극(포함되는 경우)에 인가된 신호일 수 있다. 2중 레벨 또는 공통 전극 변조 드라이브 기법(common electrode modulation drive scheme)에서, 적절한 DC 전압을 공통 전극에 추가하는 것으로 조정이 이루어질 수 있다. 4중 레벨 구동 기법에서, 조정은 킥백 효과를 상쇄하기 위해서 행 구동 전압들 중 2개의 행 구동 전압을 시프팅(shifting)하는 것과, 화소의 비대칭에 기인하는 DC를 상쇄하기 위해서 공통 전극에 적절한 DC를 추가하는 것으로 이루어질 수 있다.
디스플레이 장치는 능동 타입(active type)이거나 수동 타입(passive type)일 수 있다. 능동 타입 디스플레이에서, 일반적으로 화소 전극의 어레이에 대향하여 공통 전극을 제공하지만, 예를 들면, "인-플레인 스위칭(in-plane switching)" 타입 디스플레이에서는 공통 전극을 필요로 하지 않는다. 공통 전극을 사용하는 경우, 드라이버 수단은 공통 전극에 신호를 인가하기 위한 공통 전극 드라이버(common electrode driver)를 더 포함한다.
본 발명은 구동 회로 수단에 의해서 인가되는 전압에 응답하여 디스플레이 출력을 생성하기 위한 화소의 어레이-각각의 화소는 2개의 전극 사이에 전기 광학 물질을 포함하는 셀을 갖고, 각 셀의 전극의 양단에 인가되는 전압의 극성은 주기적으로 반전됨-와, 구동 회로 수단에 의해서 발생되는 전압을 수정하여 디스플레이 아티팩트를 보상하기 위한 보정 수단-보정 수단은 측정 화소를 포함함-을 포함하는 매트릭스 디스플레이 장치를 구동하는 방법을 더 제공하며, 이 방법은,
(a) 각각의 전압 극성에 대해 측정 화소 셀의 용량을 표시하는 제각기의 신호를 생성하는 단계와,
(b) 상기 신호에 응답하여 구동 회로 수단에 의해 생성되는 전압을 수정하는 단계를 포함한다.
(a) 단계는 측정 화소 셀의 양단에 전압 펄스를 인가하는 단계 및 각각의 전압 극성에 대해 셀 양단의 결과적인 전압 변동을 모니터링(monitoring)하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 유리하게는, 측정 화소가 저장 캐패시터(storage capacitor)를 포함하는 경우, 캐패시터를 통해서 자체의 셀에 전압 펄스를 인가할 수 있다.
생성 수단에 의해서 제공되는 각 신호는 프레임 주기의 사전 결정된 지점에서 실질적으로 측정 화소 셀의 순간적인 용량을 표시하는 것이 바람직하고, 여기에서 연속적인 프레임 주기가 개시될 때 측정 화소 셀의 전극 양단에 인가되는 전압의 극성의 주기적 반전이 발생된다. 바람직하게는, 생성 수단이 각각의 전압 극성에 대해 프레임 주기의 종료 시기 부근에서 상기 신호를 생성한다. 다른 실시예에서, 생성 수단은 각각의 전압 극성에 대해 프레임 주기의 시작 시기 부근 및 종료 시기 부근에서 상기 신호를 생성한다. 어느 경우에도, 생성되는 신호를 이용하여 디스플레이 아티팩트를 상쇄하도록 구동 회로 수단에 의해서 생성된 전압을 수정하는 방법을 판정할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 각 극성의 프레임 주기 도중에 생성 수단에 의해서 생성된 신호를 통합하고, 그 결과로부터 전압 수정을 유도한다. 상이한 극성의 프레임 주기에 걸친 측정 화소 셀 용량의 전개에서의 차이는 플리커가 존재하는 것에 대한 표시이고, 그에 따라 집적화 등과 같은 접근법을 이용하여 이러한 차이에 대한 측정을 제공할 수 있다.
첨부된 개략적인 도면을 참조하여 이하에 설명되는 본 발명의 실시예로 본 발명에 따른 이러한 유리한 피쳐 및 다른 유리한 피쳐를 설명하였다.
도 2는 LC 디스플레이 장치(1)의 부분에 대한 단면도이다. 명료성을 위해서 오직 몇 개의 화소만을 나타내었다. 예를 들면 유리로 형성된 기판(3)과 기판(4) 사이에 TN(Twisted nematic)형 LC 재료(2)를 제공한다. 하나의 기판(4) 위에는 화소 전극(6)이 지지되는 한편, 다른 기판(3)의 대향하는 표면 위에는 반사형 공통 전극(5)이 제공된다. 예를 들면, 투과형 디스플레이에서 전극(5, 6)은 ITO(indium tin oxide) 등과 같은 투명 재료로 형성된다. 반사형 디스플레이에서는, 단 하나의 기판 위의 전극만이 투명할 수 있다. 공통 전극(5)의 서로 대향하는 부분인 각각의 화소 전극 및 개재형(intervening) LC 재료(2)는 함께 화소의 LC 셀을 형성한다. 편광기(polarisers)(7, 8)는 그들의 편광 방향을 서로 수직하게 하여 제각기 기판(3, 4)의 외부 표면에 탑재된다. 제각기의 배향층(orientation layers)(9)을 화소 및 공통 전극(6, 5) 위에 제공하여, 기판(3, 4)의 내벽(inner walls) 위의 LC 재료(2)를 배향되게 한다. 화소의 양단에 전압을 인가하면, LC는 화소의 투과율(transmissivity)을 변경시키면서 결과적인 전계(electric field) 내에서 자체적으로 정렬된다.
전형적인 능동 매트릭스 디스플레이 장치의 주요 소자를 도 3에 도시하였다.디스플레이의 각 화소(25)는 스위칭 소자(19) 및 LC 셀(18)을 포함한다. 각각의 스위칭 소자는 행 또는 선택 전극(selection electrodes)(17)의 세트 중 제각기의 하나 및 데이터 또는 열 전극(11)의 세트 중 제각기의 하나에 접속된다. 행 전극은 각각의 행 전극(17)에 접속된 행 드라이버 회로(16)에 의해서 생성된 행 선택 신호에 의해 연속적으로 선택된다. 열 전극은 자신에게 데이터 신호를 공급하는 열 드라이버 회로(10)에 접속된다. 필요하다면, 디스플레이 장치에 입력된 데이터를 프로세서(15)로 먼저 프로세싱한다. 구동 라인(drive line)(12)을 따라서 프로세서(15)로부터 행 및 열 드라이버 회로(16, 10)로 데이터 및 동기화 펄스(synchronisation pulses)를 공급한다.
이 경우의 스위칭 소자(19)는 TFT이다. TFT 대신에, 예를 들면 MIM 또는 다이오드 등과 같은 2극 스위칭 소자(two-pole switching elements)를 이용할 수 있다. 각 TFT의 게이트 전극(gate electrode)(20)은 제각기의 행 전극(17)에 전기적으로 접속되고, 각 TFT의 소스 전극(source electrode)(21)은 제각기의 열 전극(11)에 전기적으로 접속되며, 각 TFT의 드레인 전극(drain electrode)(22)은 제각기의 LC 셀(18)의 화소 전극(6)에 전기적으로 접속된다. 제각기의 행 전극(17)에서 행 선택 신호에 의해 각각의 TFT(19)가 선택될 때, 대응되는 열 전극(11)에 존재하는 전압은 TFT(19)를 거쳐 제각기의 화소 전극으로 전송된다.
도 3의 디스플레이 장치는 각 화소(25)에 대한 부속품(auxiliary) 또는 저장 캐패시터(storage capacitor)(23)를 포함할 수 있다. 드레인 전극(22) 및 LC 셀(18)의 공통 위치와 화소의 선행하는 행의 행 전극(17)사이에서 캐패시터(23)가접속되는 것으로 도시하였다. 다른 구성에서, 상기 공통 위치와 후속하는 행 전극 사이, 또는 상기 공통 위치와 별도의 캐패시터 라인 사이에 캐패시터를 접속시킬 수 있다. 디스플레이 내의 비균일성을 감소시키기 위해서, 여분의 행 전극(17')을 제공한다.
LC 셀의 용량(C)은 그 양단에 인가되는 전압(V)에 따라 변동되고, 도 4는 고정 전압에 있어서 이 량들 사이의 전형적인 관계를 나타낸다. 화소를 어드레스하는 도중에 정의 극성 프레임(polarity frame)으로부터 부의 극성 프레임으로의 전이 후에, 기생 DC 성분은 화소가 충전되게 하는 크기의 전압을 추가하고, 그에 따라 (선행하는 프레임에서 동일 계조(grey level)에 비해) LC 재료 양단의 전압 크기를 증가시킨다. 그러므로 도 4에서는 부의 프레임 타임 도중에 셀의 용량이 증가될 것임이 명백하다. 역으로, 정의 프레임에서는, 화소 전압의 크기에서 DC 성분이 차감되어, LC 재료 양단의 전압 크기가 감소되고, 그에 따라 셀 용량이 감소된다.
연속적인 프레임에서 시간(T)에 대하여 화소 전극에서의 전압(Vp), 화소 셀의 용량(C)에 대한 기생 DC 성분의 효과를 도 5에 나타내었다. 용량 축(capacitance axis)은 영(zero)으로부터 오프셋되어 용량 변동을 보다 명확하게 나타낸다. 위에서 언급된 바와 같이, 셀 용량은 자체의 투과율에 직접적으로 관련되고, 그에 따라 도 5에서 플리커의 존재가 명확해진다. 도 6은 도 5와 동일한 프레임을 나타내지만, 본 발명에 따라 디스플레이의 공통 전극에 플리커 보정이 실행되어 있다. 용량의 변경 및 그에 따른 플리커의 변경이 실질적으로 감소되는 것을확인할 수 있다.
능동 매트릭스 장치 내의 LC 셀의 용량을 측정하기 위한 회로의 예를 도 7에 도시하였다. 도 7에서는 각각의 LC 셀(18)이 전압 소스(18b)와 직렬로 셀을 형성하는 전극의 쌍(18a)으로 이루어지는 것으로 표현되어 기생 DC 성분을 나타내고 있다. 한 쌍의 측정 화소(25a)를 도시하였다. 그들의 화소 전극은 링크(40)에 의해서 전기적으로 함께 접속된다. 이는 측정되는 용량의 크기를 확대하는 역할을 하고, 그것에 의해 용량 측정의 신호 대 노이즈 비율을 향상시킨다. 예시의 방법으로 한 쌍의 화소를 도시하였으나, 이 방식으로 2개 이상의 연관된 화소를 링크시켜서 측정된 용량을 보다 더 증가시킬 수 있다는 것을 인식할 것이다. 화소 전극을 고 입력 임피던스 버퍼(high input impedance buffer)(42)에 접속시킨다. 이것을 다시 캐패시터(44)의 한 측에 접속시킨다. 캐패시터의 다른 측은 요구되는 플리커 보정을 계산하기 위해서 출력부(50)를 거쳐 플리커 보정 프로세싱 수단(flicker correction processing means)(도시하지 않음)에 접속된다. 일반적으로 개방 스위치(open switch)(46)를 캐패시터의 다른 측과 접지 사이에서 접속시킨다.
도 7의 회로를 이용하면, 제각기의 열 전극(11) 및 스위칭 소자(19)를 거쳐 각각의 화소(25a)를 중간 전압 또는 계조로 먼저 충전시키는 것에 의해 각각의 용량 측정을 달성한다. 화소는 중간 범위 계조에 대응되는 데이터 신호로 어드레스되는 것이 바람직하다. 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 이는 전압에 따른 전송량의 변동률이 대략 중간 범위 계조 및 대략 50%의 전송량에서 최대이기 때문에 플리커 효과를 강화시킨다.
다음에, 이 경우에는 행 전극(17a)을 거쳐서, 저장 캐패시터(23)의 하단 플레이트에 전압 에지(voltage edge) 또는 펄스(pulse)(dVapp)를 인가한다. 예를 들면, 플리커 보정 프로세싱 수단 또는 행 드라이버 회로에 의해서 이 펄스를 인가한다. 이는 LC 셀의 용량에 따라서 작은 전압 변동값인 dVcoup를 각각의 LC 셀(18) 내에 결합시킨다.
스위치(46)와 결합된 캐패시터(44)를 이용하여 반대의 극성 프레임 내의 LC 셀에 인가되는 교류 전압으로부터 전압 펄스(dVac)를 분리시킨다. 화소(25a)가 충전될 때, 또한 펄스(dVapp)가 인가되기 직전에, 스위치(46)를 잠시 닫아서 캐패시터(44)를 방전(discharge)시킨다. dVapp를 인가할 때, 그에 따라 작은 전압 변동(dVac)만이 계조 전압으로부터 분리되어 출력부(50)에 단독으로 나타나는데, 이는 예를 들면, 크기가 큰 순서대로 나타난다. dVac는 프레임 극성의 양자에 있어서 단일 극성이 되기만 하면 된다. 이것과 분리된 캐패시터(44)는 dVac의 범위를 축소시키고, 그에 따라 플리커 보정 프로세싱 수단(도시하지 않음)의 전자 기기를 단순화한다.
출력부(50)에서의 전압 변화(dVac)는 다음과 같이 LC 셀 용량(CLC)에 관련된다.
여기에서 Cst는 저장 캐패시터(23)의 용량이다. 그러므로 CLC는 dVac로부터 계산될 수 있다. 이러한 타입의 접근법을 이용하면, dVac는 또 다른 알려진 용량(이 경우에는 Cst임)에 대해서 CLC의 크기에 대한 측정 기준을 제공한다. 알려진 다른 용량을 이용하여(추가적인 캐패시터 또는 화소 내에 이미 존재하는 다른 용량을 이용하여) 펄스를 유사하게 인가할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들면, 제각기의 행 도전체(17)를 따라서 펄스를 인가하는 것에 의해 TFT(19)의 기생 드레인 용량(parasitic drain capacitance)을 이용할 수 있다.
저장 캐패시터(23)(또는 화소 내에 이미 존재하는 다른 용량)를 이용하여 전압 에지를 인가하는 것의 이점은, 측정 화소(25a) 내에서 화소 용량의 용량 비율(capacitance ratio)이 변동하지 않고, 그것에 의해 이들 화소가 킥백에 대해서 디스플레이 영역 내의 화소와 실질적으로 동일한 방식으로 작용한다는 것을 확인한다. 인가된 전압 에지(dVapp)는 비교적 작게 유지되고, 저장 캐패시터(23)를 통해서 결합되는 전압이 LC 배향을 상당히 변동시키는 것에 의해서 LC 셀(18)에 영향을 미치지 않는다는 것을 보장하는 것이 바람직하다. 버퍼(42)는 높은 임피던스를 가져서 화소(25a) 내에 저장된 전하의 양에 실질적으로 영향을 미치지 않는다는 것을 보장한다.
요구되는 플리커 보정의 양은 프레임의 각 극성에 대해서 2개의 측정을 취하는 것에 의해 계산될 수 있다. 이러한 측정의 대략적인 타이밍(timing)을 도 8에 개략적으로 도시하고, 다음에 도 7의 회로를 참조하여 설명하였다. 파형(waveform)(52)은 행 도전체(17)에 인가된 전압(Vr)을 나타내고, 파형(54)은 LC 셀(18)의 용량(Cc)을 나타내며, 파형(56)은 행 도전체(17a)에 인가되는전압(Vra)을 나타낸다. 파형을 시간 t에 대해서 도시하였다. 도면은 2개의 프레임인, 지속 기간(duration)(58)을 갖는 정의 프레임 주기 및 지속 기간(60)을 갖는 부의 프레임 주기에 대해서 도시되었다. 파형(56)으로 도시한 바와 같이, 각 프레임의 시작 시기 및 종료 시기에 근접하게 행 도전체(17a)에 dVapp의 크기를 갖는 펄스를 인가한다. 이는 출력부(50)에 4개의 펄스(Vac)를 생성하여 파형(54)에서 지점 C1 내지 지점 C4에 대응되는 4개의 용량 측정을 제공한다. 화소 구동 전압의 기생 DC 성분은 화소 용량이 서로 다른 극성 프레임에서 상이하게 전개되는 결과를 초래한다. 그러므로 C1-C2=-(C3-C4)일 때 플리커가 최소화된다.
행 도전체(17)에 인가된 어드레싱 펄스(addressing pulse)가 프레임 시간에 비해서 짧기 때문에, 2개의 용량 측정이 충분할 것이다. 이는 펄스의 길이에 걸친 용량 변동이 작을 것이고, 따라서 프레임의 종료 시기에 근접하게 측정되는 용량이 다음 프레임의 시작 시기에 근접하게 측정되는 용량과 실질적으로 동일할 것이기 때문이다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, C1은 대략 C4와 일치되고, C2는 대략 C3에 일치된다. 그러므로, C2 및 C4 사이의 차이가 최소화될 때 플리커가 최소화된다. 이상적으로는, C2가 C4와 동일하도록 화소를 구동하지만, 실제적으로는 LC 셀로부터 연관된 TFT를 통과하여 어느 정도의 누출이 있을 가능성이 있다.
위에 언급된 것 이외에도, 다른 기법을 이용하여 측정 화소(또는 측정을 위해서 복수의 상호 연결된 화소를 이용하는 경우에는 화소) 내의 LC 셀의 용량을 측정할 수 있다. 예를 들면, 작은 발진 전압(oscillating voltage)을 화소에 인가하고, 그것을 달성하기 위해서 필요한 전류를 측정하는 것에 의해서 용량을 추정할수 있다. 이와 다르게, 측정 화소를 알려진 용량으로 축소할 수 있다. 발생되는 전류 흐름량 또는 화소 양단에 전개되는 최종 전압은 화소의 용량을 나타낼 것이다. 이러한 접근법으로, 측정 프로세스에 의한 디스플레이의 열화를 회피하기 위해 더미 화소를 사용할 필요가 있을 것이다.
또한, 주어진 용량 측정 기법에서, 다른 계산 방법을 이용하여 존재하는 플리커의 양에 대한 측정 기준을 유도할 수 있다는 것은 명백할 것이다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 기생 DC 성분은 반대되는 극성 프레임에서 용량 변동에 대해 상이한 프로파일을 발생시킨다. 그러므로, 위에서 논의된 각 프레임의 시작 시기 및/또는 종료 시기에 근접한 측정에 추가하여, 또는 그 대신에, 특정한 시기 또는 각 극성의 프레임 도중의 시기들에서 용량 측정을 실행하여 제각기의 프로파일 사이의 차이에 대한 측정 기준을 제공할 수 있다.
위에서 설명된 측정에서 기생 DC의 효과를 상쇄하기 위해 요구되는 보정을 판정하는 데 필요한 계산은 적절한 알고리즘 또는 "룩업(look-up)" 테이블을 이용하는 플리커 보정 프로세싱 수단에 의해서 수행될 수 있다. 이들은 기판의 한 쪽 또는 양쪽에 디스플레이를 형성하는 것에 의해서 이산(discrete) IC 또는 디스플레이 내에 집적되는 회로 내에 저장될 수 있다. 다른 접근법에서, 디스플레이의 행 및 열 드라이버 IC 내에서, 즉 여기에서도 이산 IC 또는 디스플레이 기판의 한 쪽 또는 양쪽 위의 집적된 회로 내에서 계산을 수행할 수 있다.
이와 다르게, 반대의 극성 프레임에 대한 용량 측정을 보다 간단하게 비교할 수 있고, 그 결과를 디지털 또는 아날로그 적분기(integrator)에 공급한다. 비교결과에 응답하여, 적분기는 플리커를 보상하기 위해서 드라이브 구동 회로에 의해 발생되는 전압에 적용되는 수정의 양을 증가, 감소 또는 변동없이 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치의 바람직한 구성을 도 9에 개략적으로 도시하였다. 디스플레이 장치(100)는 기판(4) 및 그 위에 정의되는 디스플레이 영역(61)을 갖는 AMLCD로서, 화소의 어레이를 포함한다. 각각의 화소는 종래의 AMLCD 장치에서와 같이 제각기 대응되는 행 및 열 도전체(17, 11)에 의해 어드레스된다. 행 드라이버 회로(16) 및 열 드라이버 회로(10)는 패널의 제각기의 에지에 인접하게 위치된다. 행 드라이버 회로(16)는 한 번에 화소의 한 행을 선택한다. 다음에 열 드라이버 회로(10)로부터의 데이터 신호를 가지고 연관된 열 도전체(11)를 이용하여 선택된 화소의 행 내에 있는 각 화소를 순차적으로 어드레스한다.
디스플레이 영역(60)의 다른 에지에 인접하게 더미 화소(66)를 위치시킨다. 더미 화소(66)는 디스플레이 영역 내의 화소와 동일한 방식으로 행 및 열 도전체(17, 11)에 의해 어드레스될 수 있다.
AMLCD(100)는 라인(70)을 통해 비디오 신호(video signal)를 공급받는 타이밍 및 제어 회로(timing and control circuit)(68)를 더 포함한다. 회로(68)는 열 드라이버 회로(10)에 데이터 신호를 공급하고, 행 드라이버 회로(62)에 타이밍 신호를 공급하며, 공통 전극(도시하지 않음)에 전압 신호를 공급한다. 제어 회로(63)는 플리커 보정 프로세싱 수단(72)을 포함한다. 제어 회로(63) 및 더미 화소(66) 사이에서 하나 이상의 라인(74)을 따라 신호를 전달한다.
디스플레이로 향하고 및/또는 디스플레이 내부에 있는 라인(74), 라인(70)및/또는 다른 커넥터(connectors)를 차폐하여 전자기 간섭 효과(electromagnetic interference 효과)를 감소시키는 것이 바람직하다. 디스플레이 기판(3, 4)의 영역 내에서, 디스플레이의 소자를 형성하는 데 이용되는 층의 여분의 부분을 이용하여, 및/또는 기판의 어느 한쪽 또는 양쪽의 한쪽 면 또는 양쪽 면 위에 하나 이상의 여분의 층을 포함하는 것에 의해서, 접지된 도전성 차폐층(grounded screening layers)을 라인의 상부 및/또는 하부에 용이하게 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 3축 케이블(triaxial cable)과 원칙상 유사한 구조물을 형성할 수 있다. 이는 신호 라인의 상부 및 하부에 접지형 차폐층을 포함하고, 신호 라인과 각각의 차폐층 사이에 2개의 추가적인 도전성 개재층(conductive intervening layers)을 포함한다. 개재층이 항상 신호 라인과 실질적으로 동일 전위로 유지되기 때문에, 실드층(shield layer)에 기인하여 신호 라인이 무시 가능한 기생 용량을 갖도록, 개재층을 고 임피던스 단위 이득 버퍼(unity gain buffer)를 거쳐 신호 라인에 접속시킨다.
행 및 열 드라이버 회로로부터 거리를 두거나 또는 행 및 열 드라이버 회로 내부에 집적시키는 방식으로 제어 회로(63) 및/또는 플리커 보정 프로세싱 수단(72)을 제공할 수 있다. 이와 다르게, 예를 들면 도 9에 나타낸 바와 같은 폴리실리콘 기법을 이용하여 디스플레이 기판(4) 위에 디스플레이 영역(60)과 나란히 배열되는 하나 이상의 이러한 회로를 제공할 수 있다.
도 10은 가시 디스플레이 영역(visible display area)(60)의 화소(25)와 나란히 배열되는 몇 개의 더미 화소(66)에 대한 평면도를 나타낸다. 이 실시예에서,인접한 더미 화소들 사이의 링크(40)는 제각기 화소 전극의 확장부(extensions)로 적절하게 구성된다. 화소 전극 영역의 결과적인 증가를 상쇄하기 위해서, 화소 전극 내의 다른 부분에서 확장부와 실질적으로 동일한 영역을 갖는 화소 전극의 부분을 생략한다. 설명된 예에서, 더미 화소의 각 화소 전극의 한 모서리에서 일부분(76)(점선 외곽선으로 도시됨)을 생략한다.
본 개시 내용을 판독하는 것으로부터, 당업자들에게는 다른 변경 및 수정이 명백할 것이다. 이러한 변경 및 수정은 본 발명의 분야에서 이미 알려져 있고, 본 명세서에서 앞서 설명된 피쳐를 대체하여, 또는 그에 추가하여 이용될 수 있는 등가물 및 다른 피쳐를 포함할 수 있다.
본 출원에서 청구항은 피쳐의 특정 조합으로 형성하였으나, 본 발명의 개시 내용의 범주는 또한 임의의 청구항에서 이하에 청구되는 것과 같이 본 발명에 관계되는지의 여부에 관계없이, 또는 본 발명에서와 동일한 기술적 문제점의 일부 또는 전부를 완화시키는지 여부에 관계없이, 임의의 새로운 피쳐 또는 본 명세서에서 명시적 또는 함축적으로 개시되거나 그 임의의 일반화에 의해 개시된 피쳐들의 임의의 새로운 조합을 포함한다는 것을 이해할 것이다.
이로서 출원인은 본 출원 또는 그로부터 파생된 임의의 추가적인 출원을 실행하는 도중에 이러한 특징 및/또는 이러한 특징의 조합으로 새로운 청구항을 형성할 수 있다는 것을 언급하였다.

Claims (12)

  1. 구동 회로 수단(drive circuit means)에 의해서 인가되는 전압에 응답하여 디스플레이 출력(display output)을 생성하기 위한 화소(pixels)의 어레이-각각의 화소는 2개의 전극 사이에 전기 광학 물질(electro-optical material)을 포함하는 셀을 갖고, 각 셀의 전극의 양단에 인가되는 전압의 극성(polarity)은 주기적으로 반전됨-와,
    상기 구동 회로 수단(drive circuit means)에 의해서 발생되는 전압을 수정하여 디스플레이 아티팩트(display artefacts)를 보상하기 위한 보정 수단(correction means)
    을 포함하되,
    상기 보정 수단은 측정 화소(measurement pixel) 및 상기 셀의 상기 전극의 양단에 인가되는 각각의 전압 극성에 대해서 상기 측정 화소 셀의 용량(capacitance)을 나타내는 제각기의 신호를 생성하는 수단을 포함-상기 보정 수단은 상기 신호에 응답하여 상기 구동 회로 수단에 의해서 발생되는 전압을 수정함-하는
    매트릭스 디스플레이 장치(matrix display device).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정 수단은 상기 측정 화소 셀 양단에 전압 펄스(voltage pulse)를 인가하는 수단을 포함하고, 상기 생성 수단은 상기 셀에 양단의 결과적인 전압 변동을 수신하도록 작동될 수 있는 매트릭스 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 생성 수단은 상기 결과적인 전압 변동을 상기 측정 화소 셀 양단에 존재하는 다른 전압과 분리시키는 수단을 포함하는 매트릭스 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나의 셀 전극은 상기 화소 어레이 내의 모든 셀에 공통되고, 상기 보정 수단은 상기 신호에 응답하여 상기 공통 전극에 인가되는 상기 전압을 수정하도록 구성되는 매트릭스 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소의 어레이는 디스플레이 영역 내에 상기 디스플레이 출력을 생성하고, 상기 측정 화소는 상기 디스플레이 영역 외부에 위치되는 더미 화소(dummy pixel)인 매트릭스 디스플레이 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    각 셀의 제 2 전극은 상기 공통 전극에 대향하는 화소 전극(pixel electrode)이고, 상기 장치는 복수의 측정 화소-상기 측정 화소의 상기 화소 전극은 서로 전기적으로 접속됨-를 포함하는 매트릭스 디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 측정 화소 전극의 영역은 상기 디스플레이 영역 내의 화소의 상기 화소 전극에 비해서 상기 측정 화소 및 인접한 측정 화소사이의 전기적 접속부의 영역과 실질적으로 동일한 양만큼 감소되는 매트릭스 디스플레이 장치.
  8. 매트릭스 디스플레이 장치의 구동 방법으로서,
    상기 매트릭스 디스플레이 장치는,
    구동 회로 수단에 의해서 인가되는 전압에 응답하여 디스플레이 출력을 생성하기 위한 화소의 어레이-각 화소는 2개의 전극 사이에 전기 광학 물질을 포함하는 셀을 갖고, 각 셀의 상기 전극의 양단에 인가되는 전압의 극성은 주기적으로 반전됨-와,
    상기 구동 회로 수단에 의해서 발생되는 전압을 수정하여 디스플레이 아티팩트를 보상하기 위한 보정 수단-상기 보정 수단은 측정 화소를 포함함-
    을 포함하고,
    (a) 각각의 전압 극성에 대해 상기 측정 화소 셀의 상기 용량을 표시하는 제각기의 신호를 생성하는 단계와,
    (b) 상기 신호에 응답하여 상기 구동 회로 수단에 의해 생성되는 전압을 수정하는 단계
    를 포함하는 매트릭스 디스플레이 장치의 구동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    (a) 단계는 상기 측정 화소 셀 양단에 전압 펄스를 인가하는 단계 및 각각의 상기 전압 극성에 대한 상기 셀 양단의 결과적인 전압 변동을 모니터링(monitoring)하는 단계를 포함하는 매트릭스 디스플레이 장치의 구동 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 측정 화소는 저장 캐패시터(storage capacitor)를 포함하고, 상기 캐패시터를 거쳐 상기 전압 펄스를 해당 셀에 인가하는 매트릭스 디스플레이 장치의 구동 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    연속적인 프레임 주기(consecutive frame periods)의 시작 시기에 상기 측정 화소 셀의 상기 전극 양단에 인가된 상기 전압의 극성에 대한 주기적 반전이 발생되고, 상기 신호는 각 전압 극성에 대한 상기 프레임 주기의 종료 시기 부근에서 생성되는 매트릭스 디스플레이 장치의 구동 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호는 각각의 전압 극성에 대한 상기 프레임 주기의 상기 시작 시기 부근 및 상기 종료 시기 부근에서 생성되는 매트릭스 디스플레이 장치의 구동 방법.
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