KR20070105975A - 분산된 개구 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

개별적으로 어드레싱 가능한 화소들을 사용한 디스플레이에 의해 나타나는 시각적 아티팩트(83)를 감소하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 화소 어레이(40)를 포함하며, 각 화소(30, 102, 104)는 변경할 수 있는 투과율 및 휘도를 갖는 스위칭 가능한 영역(32, 92 내지 94) 및 스위칭 가능하지 않은 영역(34, 103, 105)을 갖는다. 각 화소의 상기 스위칭 가능한 영역은 상기 스위칭 가능하지 않은 영역의 상당한 부분에 의해 적어도 부분적으로 분리된 적어도 2개의 동시에 스위칭되는 부분으로 분배된다. 1차 공간 고조파와 시각적 아티팩트는 상당히 감소한다. 컬러 디스플레이에 대하여, 각 컬러 화소(102, 104)는 유사하게 분할된다.

Description

분산된 개구 디스플레이{DISTRIBUTED APERTURE DISPLAY}
[관련 출원의 교차 참조]
본 출원은 2004년 12월 29일 출원된 미국 가출원 제60/639,875호의 우선권을 향유한다.
[기술분야]
본 발명은 일반적으로 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화소 어레이를 포함하는 디스플레이에 관한 것이다.
오늘날 개별적으로 어드레싱될 수 있는 화소 배열로부터 형성된 디스플레이를 사용하는 많은 적용례들이 있다. 설명의 편의를 위하여, 아래에서 이들을 "화소형 디스플레이(pixeled display)"라고 한다. 이러한 디스플레이들에 의해 제공되는 광 화상들은 개별 화소들의 다양한 조합을 활성화함으로써 형성된다. 전기적 신호 또는 다른 신호들은 다양한 화소들의 일부분을 온(ON) 또는 오프(OFF)로 스위칭되게 한다. 스위칭된 화소 부분은 사용되는 화소의 종류에 따라 백라이트에 대하여 투명하거나 불투명할 수 있으며, 또는 발광하거나 어두울 수 있다. 많은 종류의 디스플레이에서, 예를 들어, 아날로그 스위칭이나 펄스폭 변조(pulse width modulation)에 의해 완전한 ON과 OFF 사이에 중간 단계가 가능하다. 이러한 방법에서, 광 화상이 시청자에게 제공된다. 액정(Liquid Crystal, LC) 및 플라즈마 평판 디스플레이는 이러한 화소형 디스플레이의 비한정적인 예시이다. 또한, 본 발명은 다른 종류의 화소형 디스플레이에도 적용가능하며, 이러한 것들이 포함되도록 의도된다. 종래 기술 및 본 발명이 본 명세서에서 투과형 액정 디스플레이(LCD)의 경우에 대하여 설명되었지만, 이것은 단지 설명의 편의를 위한 것이며, 한정하기 위한 것으로 의도되지 않는다.
도 1A는 종래 기술에 따른 투과형 액정 디스플레이(LCD)의 전형적인 개별 화소(10)를 도시하며, 도 1C는 도 1A의 종래 기술에 따른 화소(10) 어레이로부터 형성된 액정 디스플레이(LCD) 패널(20)을 도시한다. 적은 수의 화소만이 도 1C에 도시되었지만, 전체 LCD 디스플레이 또는 LCD 디스플레이의 임의의 일부를 나타내는 것으로 간주될 수 있다. 화소의 정확한 수는 본 발명에 대하여 중요한 것은 아니다. 개별 화소들(10)은, 예를 들어, 화소의 전기적 활성화에 의하여 투과성이 되거나 발광할 수 있는 영역(12), 및 보통 불투명하고 어두우며 통상적으로 디스플레이의 다양한 부분들을 덮는 광 차단층 뿐만 아니라 화소들을 구동하는데 필요한 다양한 전기적 리드(lead) 및 다른 회로를 포함하는 주변 영역(14)을 포함한다. 이러한 광 차단층은 화소에서의 에지 효과(edge effect)를 숨기거나 입사광으로부터 회로를 차폐하기 위하여 종종 사용된다. 따라서, 화소(10)가 활성화되었는지 여부에 따라 영역(12)은 투명하거나(발광하거나) 또는 불투명할(어두울) 수 있다. ON 과 OFF 사이를 스위칭 가능하게 함으로써, 영역(12)은 화소의 활성 개구(active aperture) 또는 스위칭 가능한 영역(switchable region)으로 간주될 수 있다. "활성 개구" 및 "스위칭 가능한 영역"은 휘도 및 투과율이 전기적 신호에 의해 가변될 수 있는 화소의 부분을 지칭하도록 본 명세서에서 서로 교환가능하게 사용된다. 영역(14)은 일반적으로 불투명하고 어두우며, 따라서 화소의 비활성 개구(inactive aperture) 또는 스위칭 가능하지 않은 영역(non-switchable region)이다. 소정의 디스플레이에서, 영역(12)은 대개 불투명하며(어두우며) 활성화에 따라 투명해지고(발광하고), 일부에서 대개 투명하며(발광하며) 활성화에 따라 불투명해진다(어두워진다). 본 발명에서, 어떤 배치가 사용되는지는 중요하지 않다. 이하, 설명의 편의를 위하여 영역(12)(그리고, 본 발명에서 이와 균등한 것)은 OFF 상태에서 대개 불투명하며(어두우며) 활성화될 때, 즉 ON 상태로 스위칭 될 때 투명해지는(발광하는) 것으로 가정되나, 이것은 한정적인 것으로 의도되지 않는다. 도 1B는 화소에 대한 종래 기술에 따른 다른 전형적인 개구 구성을 나타내며, 활성 개구가 부분(16) 근처에서 줄어든다는 점에서만 도 1A와 다르다. 부분(16)은 활성 매트릭스 디스플레이에서 활성 화소 개구의 전형적인 손실을 나타내며, 보통 작은 전자 구동부 회로 또는 화소(10)를 활성화하는 영역(예를 들어, TFT로 불리는 하나 이상의 박막 트랜지스터) 및 임의의 관련된 광 차단 구조에 의해 점유된다. 부분(16)이 있거나 또는 없는 것 및 활성 개구의 코너에 영향을 주는 정도는 종래 기술에 따른 디스플레이의 세부에 따라 다르다. 일반적으로, 부분(16)의 크기를 최소화하여 이에 따라 활성 개구를 최대화하는 것이 바람직하다. 화소의 개구율(aperture ratio, AR)은 스위칭 가능하고 투명할(발광할) 수 있는 전체 화소 영역의 비율 또는 퍼센티지로 정의된다. 화소(10)의 경우, AR은 영역(12)의 면적에서 영역(12 및 14)의 면적의 합으로 나눈 것이며, 또는 바꾸어 말하면, AR은 전체 화소 개구에 대한 활성 화소 개구(스위칭 가능한 영역)의 비이며, 여기서 전체 화소 개구는 활성 개구(스위칭 가능한 영역)과 비활성 개구(스위칭 가능하지 않은 영역)의 합이다. 다른 것들이 동일할 때 AR이 주어진 구동 레벨에 대한 디스플레이의 휘도(brightness)를 결정하기 때문에, 개구율(AR)은 화소(및 이에 따른 전체 디스플레이)의 중요한 특성이다. 본 논의에서, 활성 개구는 100% 투과성이 아니라 하더라도 투과성 또는 투명한 것으로 간주된다. 많은 인자들이 활성 개구의 투과율에 영향을 미친다. 예를 들어, LCD에서 활성 개구 영역의 투과율은 편광판(polarizer), 필터, 화소 전극(투명하거나 아주 미세한 간격으로 깍지끼워진), 스페이서 볼(spacer ball), 정렬층(alignment layer), 미세한 정렬 특성 및 활성 개구의 기능에 본질적인 기타 구조적인 요소에 의해 감소할 수 있다. 이와 같이, 이들은 활성 영역의 면적이 아니라 투과율에 영향을 미치는 것으로 간주된다. 예를 들어, 도 1A 및 1B의 영역(12)에서의 임의의 필름 또는 미세 불투명 구조가 활성 개구 영역(12) 내의 장치의 본질적인 동작을 유지하는데 필수적이라면, 그 필름 또는 구조는 영역(12)의 면적을 변경시키지 않는 것으로 간주된다.
화소형 디스플레이는 고유의 구조를 갖는다. 이것은, 예를 들어, 도 1C의 화소(10) 열(21)을 통해 선(21)을 따르는 특정 방향을 따른 디스플레이(21)에 대한 도면을 고려함으로써 이해될 수 있다. 선(22)이 디스플레이(20)의 열(21)에 평행한 것으로 도시되지만, 이것은 한정적인 것으로 의도되지 않는다. 또한, 다른 방향도 사용될 수 있다. 설명을 위하여, 접미사 "H"는 디스플레이의 수평 축(예를 들어 행)을 따른 주기성을 나타내도록 사용되며, 접미사 "V"는 디스플레이의 수직 축(예를 들어 열)을 따른 주기성을 나타내도록 사용된다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 "수평" 또는 "수직"은 직교하는 축 세트에 대한 단지 편의적인 표식이며 공간에서 특정 방향 또는 평면에 대응할 필요가 없다는 것을 본 명세서의 설명에 기초하여 이해할 것이다. 디스플레이(20)의 모든 화소(10)가 ON, 즉 투명해지거나 발광할 때, 도 1D의 광 응답 곡선(24)은 물리적인 구조의 시컨스로서의 선(22)을 따라 디스플레이에 의해 제공된 명/암 구조를 도시한다. 명(light) 신호(23)(1 = ON)는 투명한 또는 발광하는 영역(12)에 의해 제공된다. 이것들은 불투명한 또는 어두운 영역(14)에 의해 제공된 암(dark) 신호(25)(0 = OFF)에 의해 분리된다. 도 1D에서 인접한 밝은(또는 어두운) 영역 사이의 광학적 주기성(26H')은 도 1C에 도시된 디스플레이(20) 내의 화소(10)의 물리적 주기성(26H)과 동일하며, 이는 디스플레이(20)의 물리적 구조의 본질적인 특성이다. 도 1E는 도 1C의 물리적 주기성(28H)에 대응하여 매 2개마다 하나씩 ON(부분(23'))이고 매 2개마다 하나씩 OFF(부분(25'))일 때 선(22)을 따라 광학적 주기성(28H')을 갖는 광 출력(27)을 도시한다. 도 1E에서, OFF 부분(25')은 어두운 영역(14) 및 활성화되지 않은, 즉 OFF 상태에 있는 중간(intervening) 영역(12)에 대응한다. 주기성(28H, 28H')은 디스플레이(20)에 의해 제공될 수 있는 가장 미세하고 가장 상세한 광 출력을 결정한다. 도 1C 내지 1E의 예시에서, 치수(28H, 28H')는 치수(26H, 26H')의 두 배이다. 정방형 화소(10)를 사용하는 디스플레이(20)에서, 수평 주기성(26H, 28H)과 수직 주기성(26V, 26V')은 실질적으로 동일하지만, 이것은 필수적이지 않다.
나타내고자 하는 정보와 전혀 관련이 없는 디스플레이 출력에서 바람직하기 않고 산만한 시각적 아티팩트(artifact)를 생성할 수 있기 때문에, 전술한 본질적인 구조적인 주기성은 화소형 디스플레이의 중대한 제한이다. 이러한 아티팩트의 예들은 본 발명의 기술분야에서 잘 알려진 모아레(Moire) 패턴, "스크린 도어(screen door)" 효과 및 이와 유사한 것들이다. 이러한 아티팩트들을 제거하기 위한 종래 기술에서의 시도들은 더 작은 화소들을 사용하거나, 디스플레이상에 확산판(diffuser) 스크린 또는 방현(anti-glare) 필름 제공하거나, 매우 높은 개구율을 제공하는 것 등을 포함한다. 이들은 본질적인 아티팩트 일부를 개선하는데 도움을 줄 수 있지만, 예를 들어, 감소된 개구율, 감소된 디스플레이 효율, 증가하는 복잡성 및 비용, 가끔 다른 시각적 아티팩트(예를 들어, 반점 모양)과 같은 바람직하지 않은 역효과를 갖는다. 따라서, 화소형 디스플레이의 본질적인 구조에서 기인하는 시각적 아티팩트를 감소하기 위한 요구가 계속 있어 왔다.
따라서, 특히 디스플레이의 물리적 화소 구조로부터 발생하는 바람직하지 않은 광학적 아티팩트를 감소하기 위한 개선된 디스플레이 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 간단하고, 견고하고, 신뢰성 있으며, 어드레싱될 화소의 수를 증가시키는 것이 필요하지 않은 개선된 디스플레이 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 아울러, 본 발명의 다른 바람직한 특성 및 특징은 첨부된 도면과 전술한 기술분야 및 배경기술과 관련된 이어지는 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 자명할 것이다.
[개요]
개별적으로 어드레싱 가능한 화소들을 사용한 디스플레이에 의해 나타나는 시각적 아티팩트를 감소하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 화소 어레이를 포함하며, 각 화소는 변경할 수 있는 투과율 및 휘도를 갖는 스위칭 가능한 영역을 갖는다. 상기 화소의 적어도 일부 내의 스위칭 가능한 영역은 상기 스위칭 가능하지 않은 영역의 상당한 부분에 의해 적어도 부분적으로 분리된 적어도 2개의 스위칭 가능한 부분으로 분산, 즉 분할된다. 상기 적어도 2개의 스위칭 가능한 부분은 동시에 스위칭되도록 구성된다. 이에 따라, 시각적 아티팩트에 대한 원인이 되는 1차 공간 고조파는 제거되거나 상당히 감소한다. 컬러 디스플레이에 대하여, 각 화소는 각 색상에 대하여 동시에 스위칭되는 분산된 서브-영역으로 바람직하게 분할된다.
이하, 본 발명은 유사한 도면 부호는 유사한 구성요소를 나타내는 다음의 도면과 관련하여 설명된다.
도 1A 및 1B는 단일 화소에 대한 개략적인 평면도이며, 도 1C는 도 1A에 도시된 종류의 화소를 복수개 포함하는 디스플레이의 개략적인 평면도이며, 도 1D 및 1E는 특정 방향을 따른(예를 들어, 디스플레이의 화소열을 통한) 도 1C의 디스플레이의 광 출력에 대한 개략적인 그래프이며, 이 모두는 종래 기술에 따른다;
도 2A 및 2B는 단일 화소에 대한 도 1A 및 1B와 유사한 개략적인 평면도이며, 도 2C는 도 2A에 도시된 종류의 화소를 복수개 포함하는 디스플레이의 도 1A와 유사한 개략적인 평면도이며, 도 2D 및 2E는 도 2C의 디스플레이의 화소열을 통한 방향을 따른 도 2C의 디스플레이의 광 출력에 대한 도 1D 및 1E와 유사한 개략적인 그래프이며, 이 모두는 본 발명의 제1 실시예에 따른다;
도 3A 및 3B는 화소형 디스플레이의 행 및 열 방향으로 공간 주파수성분을 도시하며, 도 3A는 종래 기술에 따라 도 1C에 도시된 종류의 디스플레이에 대한 것이며, 도 3B는 본 발명의 제1 실시예에 따라 도 2C에 도시된 종류의 디스플레이에 대한 것이다;
도 4는 화소형 디스플레이 및 가시성에 대한 개념적인 임계값을 위한 공간 주파수에 대한 변조의 개략적인 그래프이다;
도 5A 내지 5H 및 5J 내지 5P는 본 발명에 따른 개선된 화소를 갖는 다른 실시예에 대한 도 2A와 유사한 개략적인 평면도이다;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 대한 도 3A 및 3B의 그래프와 유사한 그래프이다; 그리고,
도 7A 내지 7C는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 발광 영역을 갖는 컬러 화소의 예들이며, 도 7A는 종래 기술을 도시하고, 도 7B 및 7C는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컬러 화소의 예들을 도시한다.
[상세한 설명]
다음의 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시적이며, 본 발명 또는 본 발명의 적용례 및 사용례를 한정하도록 의도되지 않는다. 또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 개요 또는 다음의 상세한 설명에 제공된 어떠한 표현되거나 암시된 이론에 의해 구속되려는 의도가 없다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 스위칭 가능한 화소 요소 또는 영역에 대한 "ON" 및 "OFF"의 용어는 이진 스위칭에만 한정되는 것이 아니라 특성에 있어서의 임의의 아날로그 레벨 변화를 포함하도록 의도된다.
도 2A는 단일 화소(30)에 대한 도 1A의 도면과 유사한 개략적인 평면도이다. 도 2C는 도 2A에 도시된 종류의 화소(30)를 복수개 포함하는 디스플레이(40)에 대한 도 1C와 유사한 개략적인 평면도이며, 도 2D 및 2E는 선(42)을 따른 (예를 들어, 디스플레이(40)의 화소(30) 열(41)을 통한) 도 2C의 디스플레이(40)의 광 출력(44, 47)에 대한 도 1D 및 1E와 유사한 개략적인 그래프이며, 이 모두는 본 발명의 제1 실시예에 따른다. 도 2B는 화소에 대한 활성 개구가 부분(36) 근처에서 줄어든다는 점에서만 도 2A와 다르며, 도 1B와 비교하여 유사한 비례를 갖는 것을 도시한다. 이어지는 실시예에서 보여지는 바와 같이, 종래의 활성 개구에 대한 비례는 필요하지 않다. 설명의 편의를 위하여, 도 2A의 개략적인 활성 개구가 도 2C의 디스플레이(40)에 사용된다. 또한, 한정적인 것으로 의도되는 것이 아니라 설명의 편의를 위하여, 도 2A 내지 2E의 화소(30)는 도 1A 내지 1E의 화소(10)와 동일한 종횡비를 갖는 것으로 가정되나, 이는 필수적인 것이 아니다.
도 2A 내지 2C의 화소(30)는 각 화소(30)가 사이에 있는 어두운 또는 불투명한 영역(34)에 의해 분리된, 동시에 ON(발광하거나 투명하게) 또는 OFF(어두워지거나 불투명하게)로 스위칭될 수 있는 복수의 병렬로 연결된 영역(32)을 갖는다는 점에서 도 1A 내지 1C의 화소(10)와는 다르다. 특정 화소의 스위칭 가능한 영역(32)들 모두가 함께 ON 또는 OFF가 된다. 즉, 이것들은 전기적으로 그리고 따라서 광학적으로 병렬로 연결된다. 도 2A 내지 2C의 예에서, 종래 기술에 따른 화소(10)에 서의 하나의 정방형의 스위칭 가능한 영역(12)에 비하여, 각 화소(30)에는 동일한 크기를 갖는 4개의 정방형의 스위칭 가능한 영역(32)(예를 들어, 32-1, 32-2, 32-3, 32-4)이 있다. 이어서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 영역(32-1, 32-2, 32-3, 32-4 등)에 상응하고 다른 형상이나 배치를 갖는 더 많거나 더 적은 수의 병렬 연결된 영역(32)이 각 화소에서 사용될 수 있으며, 도 2A 내지 2C에 도시된 화소 당 4개의 영역(32-1, 32-2, 32-3, 32-4)은 예시적인 것으로 의도되나 한정적인 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 도면 부호 32는 각 화소(30) 내에 제공된 임의의 개수의 병렬 연결된 스위칭 가능한 영역(활성 개구)을 포함하도록 의도된다. 각 화소의 영역(32)이 병렬로 연결되기 때문에, 도 2C의 디스플레이(40)는 디스플레이를 프로그래밍하거나 구동하는 것에 관한 한 종래 기술에 따른 디스플레이(20)와 동일한 방법으로 동작한다. 즉, 구동 전자장치 또는 구동 프로그래밍에 있어서 실질적인 변경이 필요 없다. 이것은 본 발명의 중요한 이점이며 독특한 특징이다. 그러나, 구조에 관련된 광학적 아티팩트에 관한 한, 결과 광 화상은 더욱 개선된 특성을 갖는다.
도 2D 및 2E를 참조하면, 선(42)이 디스플레이(40)의 열(41)을 통과하는 것으로 도시되지만, 이것은 한정적인 것으로 의도되지 않는다. 또한, 다른 방향도 사용될 수 있다. 모든 화소(30)가 ON이면, 도 2D의 광 응답 그래프(44)는 물리적 구조 시컨스로서 디스플레이에 의해 제공된 명/암 구조를 도시한다. 광 또는 발광(1 = ON) 신호(43)는 화소 내에서 집합적으로 활성 개구 또는 스위칭 가능한 영 역(32)으로도 칭해지는 투명한 또는 발광하는 영역(32)에 의해 제공된다. 투명 또는 발광 영역(32)으로부터의 출력 신호(43)는 비활성 개구 또는 스위칭 가능하지 않은 영역(34)으로도 칭해지는 불투명한 또는 어두운 영역(34)에 의해 제공되는 흑색 또는 암(0 = OFF) 신호(45)에 의해 분리된다. 도 2D에서 밝은(또는 어두운) 영역 사이의 광학적 주기성(46H')은 도 2C에 도시된 디스플레이(40) 화소(30)의 스위칭 가능한 영역(32)의 물리적 주기성(46H)과 동일하며, 이는 디스플레이(40)의 물리적 구조의 본질적인 특성이다. 도 2C의 예시에서 도 2C 및 2D의 주기(46H, 46H')는 도 1C 및 1D의 유사한 주기(26H, 26H')의 절반이다. 달리 말하면, 도 2C의 디스플레이(40)에 의해 나타난 구조에 의해 유도된 공간 주파수는 도 1C의 종래 기술에 따른 디스플레이(20)로부터 얻어진 것의 2배이다. 도 2E는 도 2C의 물리적 주기성(48H)에 대응하여 매 2개마다 하나씩 ON(부분(43'))이고 매 2개마다 하나씩 OFF(부분(45'))일 때 선(42)을 따라 광학적 주기성(48H')을 갖는 광 출력(47)을 도시한다. 도 2E에서, OFF 부분(45')은 어두운 영역(34) 및 활성화되지 않은, 즉 OFF 상태에 있는 중간 영역(32)에 대응한다. 주기성(48H, 48H')은 디스플레이(40)에 의해 제공될 수 있는 가장 미세하고 가장 상세한 광 출력을 결정하며, 동일한 화소 크기를 갖는 종래 기술에 따른 디스플레이(20)와 실질적으로 동일하다. 도 2C 내지 2E의 예시에서, 치수(48H, 48H')는 치수(46H, 46H')의 거의 4배이지만, 이는 필수적이지 않다. 또한, 디스플레이(40)의 수직(열) 방향에서 유사한 주기성(46V, 48V)이 존재한다. 화소(30)가 실질적으로 정방형이면, 디스플레이(40)에서, 수평 및 수직 주기성(및 공간 주파수)은 실질적으로 동일하지만, 이는 필수적 이지 않다.
도 3A 및 3B는 화소형 디스플레이의 행 및 열 방향으로의 공간 주파수 성분에 대한 그래프(60, 70)이며, 도 3A 의 그래프(60)는 도 1C에 도시된 종래 기술에 따른 종류의 디스플레이에 대한 것이고, 도 3B의 그래프(70)는 도 2C에 도시된 종류의 디스플레이에 대한 것이다. 수직 축(61, 71)은 도 1A의 화소(10)를 갖는 디스플레이(20)와 도 2A의 화소(30)를 갖는 디스플레이(40)에 대하여 도시된 정방형 개구 공간 패턴에 대한 푸리에 변환으로부터 결정된 공간 주파수 성분의 크기이다. 변조된 신호 패턴(예를 들어, 도 1D, 1E, 2D 및 2E 참조)으로부터 발생한 주파수 성분을 구하기 위한 푸리에 변환의 사용은 본 발명의 기술분야에서 잘 알려져 있다. 도 1A 및 2A의 화소(10, 30)가 수평(행) 및 수직(열) 방향에 대하여 대칭이기 때문에, 결과에 따른 공간 주파수 성분도 대칭이다. 도 3A 및 3B에서의 바닥 평면의 모서리는 디스플레이의 수평(행) 및 수직(열) 방향에서의 공간 주파수에 대응한다(도 1C 및 2C 참조). 바닥 평면 모서리를 따라 있는 수(-2, -1, 0, 1, 2)는 푸리에 변환으로부터 구해진 낮은 차수의 주파수 성분에 대응하며, "0"은 상수항, "1"은 1차 고조파(harmonic), "2"는 2차 고조파 등이다. (0, 0) 주파수 성분(62, 72)(도 3A 및3B에서의 가장 긴 중앙 막대)의 크기는 전체 화소 영역에 대한 투과(발광) 영역의 개구율 또는 평균 비율에 대응한다. 화소(10, 30)가 동일한 개구율을 갖는 것으로 가정되기 때문에, 도 3A 및 3B에서 막대(62, 67)는 동일한 크기를 갖는다.
도 1C의 종래 기술에 따른 구조를 분석한 결과를 보여주는 도 3A를 참조하면, (±1, 0) 및 (0, ±1) 항에 대한 막대(63, 64)는 각각 수평 및 수직 방향으로의 제1 공간 주파수 고조파의 상대적 크기를 나타내며 여기서 순서쌍은 H 및 V에 대한 조화 상수(harmonic number)를 나타낸다. (±2, 0) 및 (0, ±2) 지점에 있는 막대(65, 66)는 각각 수평 및 수직 방향으로의 제2 공간 주파수 고조파의 상대적 크기를 나타내며, 기타 이와 같다. 또한, 예를 들어 (1, -1), (-1, -1), (-2, -2), (-2, -1) 등과 같은 교차 항(cross term)들 및 도시되지 않은 더 높은 차수의 고조파는 종래 기술에 따른 배치에서도 있다. 특히 낮은 차수의 고조파인 표시된 고조파 각각은 도 1A 내지 1E에 도시된 종류의 종래 기술에 따른 화소를 사용한 디스플레이에서 관찰될 수 있는 아티팩트에 대한 원인이 된다. 더 높은 차수의 고조파는 일반적으로 전형적인 디스플레이에서 상대적으로 덜 보인다.
도 3B는 도 2A에 도시된 종류의 발명된 화소를 사용한 도 2C의 구조 상에서 수행된 동일한 분석에 대한 결과를 보여준다. (0, 0) 상수항(72)에 대한 크기는 변하지 않지만, (0, ±1) 및 (±1, 0) 항에 대응하는 제1 고조파는 화소들의 대칭 성질 및 각 화소 내의 복수의 활성 개구 영역에 실질적으로 완전하게 제거된다. 제1 고조파가 낮은 차수의 고조파 중에서 가장 많이 보이고 가장 잘 관찰가능한 아티팩트를 만들기 때문에, 이들의 실질적인 감소 및 제거는 디스플레이 품질에 있어서 중대한 개선을 제공한다. 즉, 이 공간 주파수 항들과 관련된 시각적 아티팩트 는 효과적으로 제거된다. 높은 차수의 공간 주파수 고조파가 일반적으로 덜 보이고 이에 따라 이들 성분의 크기에서의 증가는 종종 보이지 않기 때문에, 도 3A에서의 종래 기술에 따른 결과에 비교될 때, 본 발명에 대한 도 3B에서 (0, ±2) 및 (±2, 0) 항은 더 크지만, 이것은 부차적인 문제이다. 또한, 가장 낮은 차수의 교차항(예를 들어, (1, -1), (-1, -1), (-1, 1), (1, 1))들도 실질적으로 제거되며, 이에 따라 시각적 아티팩트의 다른 잠재적인 원인을 없앤다. 소정의 높은 차수의 교차항(예를 들어, (2, 2), (2, -2) 등)은 증가하지만, 이들인 본질적으로 덜 보여지기 때문에, 이는 중요하지 않다. 따라서, 발명된 배치에 의해 달성된 것은 공간 주파수에서의 에너지를 본질적으로 덜 보이는 높은 차수의 항으로 이동시켜, 이에 따라 보이는 낮은 차수의 항에 의한 영향을 감소시키며, 따라서 디스플레이 품질에서의 전반적인 개선을 가져다준다. 이것은 아주 바람직하다.
종래 기술에 대한 본 발명의 성능 이점을 이해하는 다른 방법은 도 4에 도시된 공간 주파수에 대한 변조의 그래프(80)를 고려하는 것이다. 곡선(82)은 디스플레이에서 보이는, 그리고 보이지 않는 시각적 아티팩트 사이의 구분을 개념적으로 도시한다. 주어진 공간 주파수에 대한 곡선(82) 위의 변조 레벨은 일반적으로 가시적이며, 가시성(visibility)의 정도가 변조가 더 크짐에 따라 함께 증가하며, 이에 따라 디스플레이의 품질이 열화된다. 곡선(82) 아래의 변조 레벨은 일반적으로 쉽게 보이지 않으며, 이에 따라 무시될 수 있다. 도 1C에 도시된 종류의 종래 기술에 따른 디스플레이가 균일한 신호(예를 들어, 모두 흰색이거나 또는 한 색상이 완전히 ON)에 의해 구동될 때, 제1 고조파 출력은 위치(83)로 되고, 일반적으로 쉽게 보이는 "스크린 도어" 효과를 제공한다. 일반적으로 제2 고조파는 대략 위치(85)로 되고 일반적으로 보이지 않는다. 도 2C에 도시된 종류의 발명된 화소를 사용하는 디스플레이가 사용되면, 제1 고조파 출력은 화살표(87)로 표시된 바와 같이 많이 감소하며, 검출 임계 곡선(82) 아래에서 위치(84) 이하로 된다. 따라서, 이것은 보이지 않는다. 더 큰 제2 고조파 항은 화살표(88)에 의해 도시된 바와 같이 증가하여 위치(86)로 되나, 여전히 검출 임계 곡선(82) 이하에 남아 있다. 따라서, 이것은 여전히 보이지 않는다. 제1차 공간 고조파가 완전히 제거되지 않는다 하더라도, 그 크기를 줄이는 것은 변조가 덜 보이도록 한다. 따라서, 본 발명은 디스플레이 구조의 낮은 차수의 공간 고조파로부터 발생하는 아티팩트를 감소하거나 제거함으로써 디스플레이 출력 품질에서의 최종적인 개선을 제공한다.
도 5A 내지 5H 및 5J 내지 5P는 본 발명에 따른 개선된 화소의 다른 실시예에 대한 도 2A와 유사한 개략적인 평면도이다. 설명의 편의를 위하여, 화소의 스위칭 가능한(발광) 영역은 도면 부호 32로 표시되고, 불투명한(어두운) 영역은 도면 부호 34로 표시되며, 도 5A 내지 5P에서 도시된 영역에 대응하여 A 내지 P의 접미사를 각각 갖는다. 따라서, 도 5A의 화소(30A)는 비활성 개구 또는 불투명(어두운) 영역(34A)에 의해 둘러싸여 분리된 활성 개구 또는 스위칭 가능한(발광) 영역(32A)을 가지며, 도 5B의 화소 (30B) 비활성 개구 또는 불투명(어두운) 영역(34B)에 의해 둘러싸여 분리된 활성 개구 또는 스위칭 가능한(발광) 영역(32B)을 가지며, 이하 도 5C 내지 5P에 대해서도 동일하다. 도 5A 내지 5P에서 도시된 서로 다른 종류의 화소로부터 형성된 디스플레이의 본질적인 주기성(및 공간 주파수)은 화소 내의 발광 및 어두운 영역의 개수와 배치 및 이것들이 수평 및 수직 방향으로 대칭인지의 여부에 따라 수평 및 수직 방향으로 상이하다. 설명의 목적을 위하여, 그리고 한정하는 것으로 의도되지 않는 목적을 위하여, 도 5A 내지 5P에 도시된 서로 다른 종류의 화소들의 하나 또는 다른 하나를 사용하는 디스플레이 패널은 동일한 종류의 화소로 이루어진 수평 행 및 수직 열의 순서 배열로 이루어지는 것이 가정되나, 이는 필수적인 것이 아니다. 다른 종류의 화소가 동일한 디스플레이 패널에 사용될 수 있으며, 행 및 열 구조는 디스플레이의 서로 다른 위치에서 바뀔 수 있다.
도 5A 내지 5P에 도시된 화소들은 각 화소가 동시에 스위칭 가능한(발광) 영역 또는 활성 개구를 적어도 한 방향(예를 들어, 수평, 수직 또는 기타)으로 복수개 가져, 이러한 화소로부터 형성된 디스플레이의 주기성 및 공간 주파수를 가변시킨다는 점에서 종래 기술과 다르다. 예를 들어, 도 5A 및 5B는 수직 및 수평 방향에 대하여 대칭이며, 수직 방향에서 결과적인 디스플레이 구조의 주기성 및 공간 주파수가 종래 기술과 다르도록 수직 방향으로 적어도 부분적으로 분리된 2개의 동시에 스위칭 되는(발광하는) 영역(32A1, 32A2, 32B1, 32B2)을 갖는다. 도 5A 및 5B에서의 수평 방향에서의 차이는 다소 눈에 잘 띄지 않지만, 고정 패턴 노이즈의 공간 주파수 성분은 도 1A 및 1B의 종래 기술에 따른 화소에 비하여 여전히 억제된 다. 이것은 수직 방향으로의 부분을 분리하고 좁게함으로써 가능하게된 수평 방향의 치수에서 활성 개구가 신장된 성질 때문이다. 도 2A, 2B, 5C 및 5D와 같은 다른 예시들은 수평 및 수직 축에 대하여 실질적으로 대칭이며, 따라서, 수평 및 수직 주기성 및 공간 주파수는 복수의 활성 개구 부분의 동일한 메카니즘을 통해 동일하게 개선될 것이다. 도 5C, 5D 및 5G는 스위칭 가능한 영역(32)이 스위칭 가능하지 않은 영역(34)의 일부를 에워싸는 배치를 도시한다. 도 5H는 동시에 스위칭 가능한 복수의 영역에 대한 실질적으로 임의의 배치를 도시한다. 도 5J 내지 5L은 아래에서 더 논의되는 바와 같이 동일하거나 다른 색상일 수 있는 하나 이상의 U 형상의 스위칭 가능한 영역을 도시한다.
도 2A, 2B 및 5A 내지 5P(그리고 7B 및 7C)에서의 영역(32)은 도 1A 및 1B(또는 7A)의 종래 기술에 따른 화소(10)의 단일 위상학적 영역(12)에 비하여 화소에 대하여 소정의 방법으로 위상학적으로 분산된다. 예를 들어, 도 5A, 5E, 5F, 5H, 5J, 5M, 5N 및 5P에서 스위칭 가능한 영역(32A, 32E, 32F, 32H, 32J, 32M, 32N, 32P)(집합적으로 영역(32))은 불투명한 또는 어두운 영역(34)의 일부에 의해 위상학적으로 분리된 복수의 부분으로 나누어진다); 도 5C, 5D 및 5G에서 스위칭 가능한 영역(32)은 불투명한 또는 어두운 영역(34)의 일부를 위상학적으로 둘러싼다(달리 말하면, 스위칭 가능하지 않은 영역(34)은 스위칭 가능한 영역(32)의 일부에 의해 위상학적으로 분리된 복수의 부분으로 나누어진다; 그리고, 도 5B, 5K 및 5L에서 스위칭 가능한 영역(32)은 실질적으로 3개의 측부 상에서 어두운 또는 불투 명한 영역(34)의 대응하는 구역(34RE)을 둘러싸는 요입 구역(re-entrant zone, 32RE)을 갖는다. 이러한 배치 중 임의의 하나는 종래 기술에 비하여 디스플레이에 의해 나타난 아티팩트를 적어도 부분적으로는 감소시키기 위하여 디스플레이(40)에 의해 나타난 본질적인 공간 주기성 및 공간 주파수를 수정하는데 충분하다. 다른 말로 하면, 본 발명의 화소를 가로지르는, 예를 들어 도 5A 내지 5P의 선(38A 내지 38P, 집합적으로 선(38))과 같은, 특히 디스플레이의 행 또는 열과 평행한 방향에 있는 선을 추적하는데 있어서 스위칭 가능한 영역의 일 부분으로부터 스위칭 가능하지 않은 영역의 중요한 부분을 가로질러 스위칭 가능한 영역의 적어도 다른 부분으로 이러한 선이 통과하는 것이 충분하다. 선에 의해 교차하는 스위칭 가능한 영역의 적어도 2개는 위상학적으로 분리되거나(예를 들어, 도 2A, 2B, 5A, 5E, 5F, 5H, 5J, 5M, 5N 및 5P) 다른 경우에서는 연결될 수 있다(예를 들어, 도 5B, 5C, 5D, 5G, 5K 및 5L). 어떠한 배치도 유효하다.
분산된 부분이 스위칭 가능한 영역 및 스위칭 가능하지 않은 영역의 위상학적으로 상당한 부분을 포함하는 것이 바람직하다. 이것은 도 2A, 2B 및 5A 내지 5P에서 두 가지 방법으로 충족된다. 일반적인 위상학적 원리에 바탕을 둔 첫번째 방법은 활성 개구 또는 비활성 개구 중 하나가 각각 비활성 개구 또는 활성 개구의 일부에 의해 위상학적으로 분리된 복수의 부분으로 분할되는 실시예들(앞에서 나타난)에 대한 것이다. 두 번째 방법은 비활성 개구(스위칭 가능하지 않은 영역)가 화소에 대해 정의된 활성 개구 포락선(envelope) 내에서 산재된 정도를 평가한다. 전술한 바와 같이, 도 5E는 활성 개구(32E)와 비활성 개구(34E)를 포함하는 화소(30E)를 도시한다. 도 5E의 포락선(37E)은 영역(32E) 내에서의 모든 가능한 지점 쌍을 연결한 모든 선의 가장 바깥에 있는 경계선이다. 포락선 또는 경계선(37E) 및 유사한 포락선(37A, 37B, 37F, 37H 내지 37P, 집합적으로 포락선 또는 경계선(37)) 화소의 평면에 놓이고 화소의 활성 개구 주변을 넉넉하게 둘러싸며, 화소 개구의 외부 윤곽을 따르며, 그 사이의 어떠한 빈 곳도 메우는 실에 의해 형성된 것으로 간주될 수 있다. 도 5A, 5B, 5E, 5F, 5H 내지 5P에서 포락선 또는 경계선(37)은 개구의 외측 모서리로부터 약간 이격되어 있는 것으로 도시되지만, 이것은 단지 예시의 편의만을 위한 것이며, 따라서, 이러한 포락선 또는 경계선은 도면에서 쉽게 볼 수 있다.
화소(30E)에 대한(그리고, 유사하게 도 5에서의 다른 화소에 대한) 산재 비율(interspersed percentage)은 스위칭 가능하지 않은 영역(34E)의 전체 면적에 의해 나누어진 포락선(37E) 내에 포함된 스위칭 가능하지 않은 영역(34E) 부분의 비로서 정의된다. 도 1A의 종래 기술에 따른 화소의 예에 대하여 산재 비율은 0%이며, 예를 들어, 도 1B의 종래 기술에 따른 화소에 대하여는 스위칭 가능하지 않은 영역의 단지 13%만이며, 톱니 모양의(notched) 코너의 대략 절반이 정의된 바와 같은 포락선 내에 산재된다. 비교하면, 도 5B, 5E, 5F, 5H 및 5K는 각각 31%, 33%, 65%, 67% 및 34%의 산재 비율을 갖는다. 바람직하게는, 상당하게 분산된(significantly distributed) 화소는 (위상학적으로 연결될 수 있거나 연결되지 않을 수 있는) 복수의 활성 개구를 가지거나 또는 복수의 비활성 개구를 가지며, 대략 15%보다 크거나 더욱 바람직하게는 대략 25%보다 큰 산재비율을 가질 것이다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "상당하게 분산된" 화소의 용어는 활성 개구(스위칭 가능한 영역)의 부분 사이에 산재된 비활성 개구(스위칭 가능하지 않은 영역)가 대략 15% 이하인 화소이다. 다른 말로 하면, "상당하게 분산된" 화소는 비활성 개구(스위칭 가능하지 않은 영역)의 적어도 15% 및 바람직하게는 25%가 활성 개구의 외부 경계선, 즉, 전술한 경계선(37) 내에 있는 화소이다.
본 발명은 단색 디스플레이 및 컬러 디스플레이에 모두 적용가능하다. 색상은 가색(additive color), 시계열 색(time sequential color), 감색(subtractive color) 또는 다른 수단의 다양한 형태를 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 얻어질 수 있다. 바람직하게는, 어떤 색상이 디스플레이되더라도 컬러 디스플레이는 감소된 아티팩트를 갖는다. 도 5J 내지 5L의 실시예는 디스플레이에 사용될 수 있는 녹색 및 적색 성분 색상 영역과 같은 2색 디스플레이 시스템으로 사용하기에 매우 적합하다. 화소(30J)는 2개의 분리된 활성 영역 또는 스위칭 가능한 영역(32J)을 포함하며, 이는 도 5K 및 5L에서 활성 개구(32K, 32L)로 독립적으로 도시된다. 본 실시예에서, 활성 영역(32K)은 녹색과 같은 제1 성분 색상을 제공하고 동시에 스위칭하며, 이것은 동일한 제어 신호가 전체 영역을 구동하는데 사용되며 그 영역의 상이한 부분들은 그 영역의 다른 부분들과 독립적인 주소를 가질 수 없다는 것을 의미한다. 활성 영역(32L)은 적색과 같은 제2 성분 색상을 제공하고 동시에 스 위칭한다. 화소(30J)는 성분 색상 영역들(또는 서브-화소들) 모두를 포함하며, 매트릭스 디스플레이의 출력 색도(output chromaticity)의 범위를 가능하게 한다. 2개의 색상 영역(32K, 32L)은 서로에 대하여 독립적으로 스위칭 가능하며, 스위칭 가능한 최소 그림 요소로서 서로 협력한다. 전술한 바와 같이 영역(32K, 32L)의 위상 때문에, 각 성분 색상은 화소(30J, 30L) 내의 상당하게 분산된 개구에 의해 특징지어지며, 이는 화소의 임의의 출력 색도 설정에 대한 활성 화소 개구가 화소(30J) 면적 상에 실질적으로 분산된 것을 의미한다. 이 경우에, 분산 성능은, 예를 들어, 도 1A 에 도시된 개방형 개구부와 같은, 검토 중인 성분 색상 영역과 동일한 면적을 갖는 대응하는 대칭 개구에 비하여 신장된 수직축을 따른 부분 및 수평축을 따른 복수의 부분에 의해 발생한다. 개별 성분 색상에 대한 개구를 넓게 펼치거나 분산시키는 것으로부터 발생하는 결과적인 성능 개선은 어느 화소형 디스플레이에서도 중요하다. 설명된 본 실시예는 한정적인 것으로 의도되지 않는다. 성분 색상은 다른 색상일 수 있으며, 추가의 성분 색상이 사용될 수 있다. 성분 색상의 부분 집합은 분산될 수 있으며, 다른 것들은 화소 내에서 실질적으로 분산되지 않는다.
도 6은 도 5J의 화소(30J)의 2개 색상에 관한 실시예에 있어서의 도 5K의 성분 색상 개구(32K)에 대해 얻어진 공간 주파수 성분의 푸리에 변환 결과(110)를 나타낸다. 도 6의 차트(110)는 도 3A 및 3B의 차트(60, 70)에 유사하며, 개구 패턴에 대한 실질적인 수정이 본 발명의 이점을 희생시키지 않으면서 이루어 질 수 있 다는 것을 보여준다. 도 6의 크기에 대한 눈금(111)은 도 3A 및 3B의 수직으로 있는 크기에 대한 눈금의 절반이다. 화소 피치(pitch)의 대략 절반에 의해 중앙이 분리된 활성 개구 상에 2개의 다리가 있기 때문에 제2 고조파(115)(예를 들어, ±2, 0 항)에서의 대응하는 증가를 가지면서 수평의 제1 고조파(113)(예를 들어, ±1, 0 항)는 활성 개구의 2개의 다리 형성에 의해 억제된다. 2개의 다리 사이의 연결부는 그들 사이의 연결을 간단히 하고, 또한 개구율을 증가시킨다. 이것은 제1 고조파 (수평) 크기를 조금 증가시키지만, 여전히 매우 낮다. 도 3A 및 3B와는 다르게, 수직 성능은 수평 성능과는 눈에 띄게 다르다. 화소는 수직으로는 완전히 균형이 맞추어지지 않지만, 수직의 제1 고조파의 크기(114)(예를 들어, 0, ±1 항)는 다리의 신장 때문에 (0, 0) 성분(112)에 비하여 여전히 매우 낮다. 제1 고조파는 동일한 면적을 갖는 정방형 성분 색상의 스위칭 가능한 영역에 대한 제1 고조파의 1/3보다 더 낮다. 화소(30K)에서의 수직 방향으로 절반 피치에서 반복된 모양의 결여로 인하여 기대될 수 있는 바와 같이, 수직의 제2 고조파(116)는 수평의 제2 고조파(115)보다 분명히 낮다.
도 7A 내지 7C는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 발광 또는 밝은 영역을 갖는 컬러 줄무늬(stripe) 화소의 예들이다. 도 7A는 불투명한(어두운) 영역(101)에 의해 각각 분리된 적색, 녹색 및 청색의 스위칭 가능한(발광하는) 영역(91R, 91G, 91B)을 갖는 화소(100)를 도시한다. 도 7B 및 7C는 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 화소(102, 104)를 도시한다. 도 7B 및 7C에서, 종래 기술의 단일 색상 영역 들(91R, 91G, 91B)은, 스위칭 가능한 색상 발광 영역 또는 서브-화소 각각이 화소(30)에서 이격된 부분(32-1, 32-2)과 유사한 적어도 2개의 이격된 부분, 예를 들어, 92-1, 92-2; 93-1, 93-2; 94-1, 94-2를 갖는 어두운 또는 불투명한 영역(103, 105)에 의해 분리된 복수의 이격된 색상 영역(92, 93, 94)로 대체된다. 도 7C의 화소(104)와 도 7B의 화소(102)는 전체 색상이 분산된 개구에 대한 2가지 예시적인 구성을 나타낸다. 도 7B 및 7C에서 유사한 도면 부호를 갖는 다양한 동일 색상 부분은 함께, 즉, 녹색 부분 모두가 함께, 적색 부분 모두가 함께, 그리고 청색 부분 모두가 함께 스위칭되고, 일반적으로 상이한 성분 색상들은 독립적으로 스위칭 가능하여, 이에 따라 화소(102, 104)가 디스플레이의 출력 색도 범위를 제공하도록 한다는 것이 이해될 것이다. 각 화소(104, 102)에서, 각 성분 색상은 상당하게 분산된 개구이다. 다른 말로 하면, 아티팩트 억제의 이점은 심지어 하나의 색상이 ON 될 때에 디스플레이의 임의의 어드레싱 가능한 색상 또는 색도에 적용 가능하다. 이것은, 예를 들어, 스위칭 가능한 영역(91G)과 같이 단지 하나의 색상을 ON 하는 것이 매우 높고 잠재력 있는 가시적인 제1 고조파를 가져다주는 도 7A의 종래 기술에 따른 화소와 현저하게 다르다.
아래의 표 1은 서로 다른 화소 디자인에 대한 푸리에 변환에 의해 얻어진 다양한 공간 고조파 항의 크기를 비교한다. "구성(CONFIG)" 열은 데이터가 얻어진 화소 구성을 나타내며, 관련되는 해당 도면의 번호가 붙여졌다. 예를 들어, 구성 1A는 도 1A에 있는 화소(10)를 나타내며, 구성 1B는 도 1B에 있는 화소 구성을 나 타내고, 구성 5C는 도 5C에 도시된 화소를 나타내고, 이하 같다. "AR"이 첫머리에 있는 열은 특정 화소에 대한 개구율인 (0, 0) 항을 나타낸다. "H", "V", "++", "+-"가 첫머리에 있는 열에 대한 2개의 그룹이 있다. "낮은 차수의 고조파(Low Order Harmonics)"로 명명된 제1 그룹은 푸리에 항의 크기에 대한 기준화되지 않은 값을 포함한다. "정방형 개구에 대한 %(% Relative to Square Aperture)"로 명명된 제2 그룹은 동일한 개구율을 갖는 정방형 기준 개구(예를 들어, 화소(10)의 개구(12))의 대응하는 크기에 대하여 제1 그룹의 값을 기준화한 것이다. "H"가 첫머리에 있는 열의 항목들은 (1, 0) + (-1, 0) 항들의 크기의 합이다. "V"가 첫머리에 있는 열의 항목들은 (0, 1) + (0, -1) 항들의 크기의 합이다. "++"가 첫머리에 있는 열의 항목들은 (1, 1) + (-1, -1) 항들의 크기의 합이다. "+-"가 첫머리에 있는 열의 항목들은 (1, -1) + (-1, 1) 항들의 크기의 합이다. 표 1의 항목을 도 1 내지 5에 도시된 다양한 화소 구성과 관련시키는데 있어서, 도 1 내지 5는 축척에 따른 도면으로 의도되지 않았다는 것을 염두에 두어야 한다. 다양한 구성에 대한 개구율(AR) 값이 표 1에 제공된다.
표 1
다양한 화소 구성에 대한 공간 주파수 항의 크기의 푸리에 변환 분석 결과
Figure 112007051276619-PCT00001
표 1의 구성 1A는 도 3A로부터의 값을 취한다. AR 및 낮은 차수의 고조파 크기는 참조를 위하여 제공되나, 비교에 있어서 가장 쉬운 기초는 "정방형 개구에 대한 %" 부분이며, 아래의 논의는 이들 항목을 참조한다. 구성 1A의 화소가 정방형 개구이기 때문에, 비교 비(comparison ratio)는 당연히 균일(100%)하다. 구성 1B는 코너에 비교적 큰 홈(notch, 16)을 갖는 종래 기술에 따른 화소이다. 시뮬레 이션된 화소가 0.47AR(개구율)을 갖기 때문에, 상대적인 비교는 0.47 정방형 화소에 대한 것이며, 도 3B로부터의 값을 사용하여 계산된다. 나머지 행 각각은 이 행들에 대하여 기록된 개구율을 갖는 정방형 화소에 유사하게 비교된다. 표의 항목은 도 1B에서의 모서리 홈이 H 및 V를 비교가능한 정방형 화소에 대하여 93%와 87%로 약간 감소시키는 것을 보여 준다. 구성 2A에서 5L 및 7B, 7C는 모두 본 발명에 따른 실질적으로 분산된 개구에 기초를 둔 개선물이다. 이 표는 제1 고조파 H 및 V 비교 각각이 종래 기술에 따른 구성 1A 및 1B에 비하여 개선된(감소된) 것을 확인해준다. 중대한 개선을 이루기 위하여, H 및 V 퍼센티지는 바람직하게는 80% 이하이며, 더욱 바람직하게는 50% 이하이며, 훨씬 더 바람직하게는 25% 이하이며, 가장 바람직하게는 실질적으로 0이다. 2A 이하의 모든 구성은 아티팩트 억제의 바람직한 레벨들 중 하나 이상을 달성한다. 구성 2A 및 5D는 제1 고조파 모두를 제거하고, 구성 5A는 제1 고조파 중 하나를 제거한다. 구성 5C 및 5D를 비교하면, 개구 디자인에 대한 약간의 조정이 아타팩트 억제를 더욱 더 극적으로 개선할 수 있다는 것이 도 5C 및 5D에서의 활성 개구 형상으로부터 명백하다. 예를 들어, 구성 5C 에서 30% 및 43%의 이미 우수한 고조파는 도 5D를 이용함으로써 0%로 더 감소시킨다. 0.75의 AR을 갖는 구성 5G는 심지어 높은 개구 구성에서도 효율성을 보여준다. 단색 패널에서 사용되는가 또는 개별 성분 색상 영역에서 사용되는가에 관계 없이, 구성 5K 및 5L은 H 및 V를 효율적로 감소시킨다.
구성 7A 항목은 도 7A의 종래 기술에 따른 단일 생상 영역(91R)에 대한 시뮬 레이션 결과를 제공한다. 예상되는 바와 같이, 신장된 수직 줄무늬 색상 영역은 대응하는 0.15 AR 정방형과 양호하게 비교되지만(38%), 좁은 폭은 H를 정방형 영역보다 훨씬 더 나쁘게(122%) 만든다. 비교하면, 본 발명에 따른 도 7B의 분산된 줄무늬는 수직 성능을 희생시키지 않고서도 4%까지 H의 감소를 제공한다. 유사한 성능이 도 7C의 전체 색상에 대한 배치에 대하여 보여지며, 도 7C의 (G) 활성 개구(93)와 (R) 활성 개구(92)에 대한 푸리에 변환 분석이 표에서 요약된다.
소정의 경우에, 표 1에서 ++와 +- 열에 의해 표시된 가장 낮은 차수의 교차항도 일반적으로 제1 고조파보다 높지만 제2 고조파보다 낮은 공간 주파수에 있기 때문에 역시 중요하다. 표 1은 일부 구성이 교차항을 억제하는데 있어서 다른 것들보다 더 양호한 것을 보여준다. ++ 교차항은 종래 기술에 따른 도 1B의 톱니 모양의 코너 때문에 취약 부분이며, 공간 주파수 및 방향에서의 변조를 비교가능한 정방형 개구에 대한 값의 173%로 증가시킨다. 예를 들어, 도 2A로 더욱 유사하게 변경하는 것과 같은 디자인의 추가적인 부분 개량이 교차항들을 더욱 쉽게 감소시키지만, 구성 5D는 H 및 V의 개선이 ++ 및 +-도 감소된다는 것을 보증하지 않는 다는 예시이다. 예를 들어, 2A, 5A, 5B, 5C, 5E, 5G, 5H, 5K, 5L, 7B, 7C(G), 7C(R)와 같이, 본 발명의 많은 실시예들은 기준 정방형 화소에 비하여 제1 고조파 및 낮은 차수의 교차항들 모두를 개선하지만, 이러한 것은 도 1B 및 7A에는 관찰되지 않는다.
표 1에서의 결과는 구성 2A가 가장 가시적인 아티팩트에 대한 가장 큰 억제를 제공한다는 것을 보여준다. 그러나, 분산된 개구를 변경하기 위한 다양하고 유연한 기술들이 사용 가능한 화소 디자인 및 제조 공정의 성능을 최대화하는데 있어서 중요하다. 다중 영역 방법이 실용적이지 않다면, 5B와 같은 다른 구성이 효율적인 개시점을 제공한다. 5K 및 5L은 2색 시스템에 대하여 바람직한 화소이며, 7B는 3색 시스템에 대하여 바람직한 화소 배치이다. 상이한 화소 윤곽의 실용성은 디스플레이 종류에 따라, 예를 들어, 디스플레이가 투과, 반사, 발광 또는 다른 수단 중 어느 것을 통해 빛을 변조하는가에 따라 유사하게 변한다. 이러한 또는 이와 유사한 많은 분산된 개구 구성은, 예를 들어, 본 명세서에 원용되는 미국 등록 특허 제5,563,727호에 개시된 기술을 사용함으로써 투과형 LCD에 제조될 수 있다.
앞에서의 논의가 정방형 화소에 대하여 제공되었지만, 이것은 단순히 설명을 위한 것이며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 정방형이 아닌 화소도 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 화소는 직사각형이나 유용한 패널 충전밀도(packing density)를 제공하는 임의의 다른 편리한 형상일 수 있다. 이러한 선택은 고려되는 특정 디스플레이 시스템의 요구에 의존하며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그들이 설계하고 있는 특정 디스플레이에 따른 그러한 선택을 하는 방법을 이해할 것이다.
하나의 예시적인 실시예가 전술한 상세한 설명에서 제공되었지만, 많은 수의 변형물이 존재한다는 것이 이해되어야 한다. 특히, 화소에 배열에 대하여 적어도 한 방향으로 함께 스위칭하거나 밝아지는 일부 또는 모든 화소 내에 2개 이상의 영역이 있다면, 본 발명의 화소 내에서의 다양한 스위칭 가능한(발광) 영역의 크기, 형상 및 분포는 변경될 수 있다. 다르게 말하면, 본 발명은, 공간 주파수가 결정되는 적어도 한 방향을 따라 보여지는 개별 화소의 적어도 일부 내에 2 이상의 동시에 스위칭되는 부분을 제공한 결과로서, 디스플레이의 제1 고조파 공간 주파수가 화소에 배열에 대하여 적어도 한 방향으로 검출 임계값의 근처 또는 그 이하에 있는 화소 구조를 포함한다. 또한, 예시적인 실시예 또는 예시적인 실시예들은 단지 예에 불과하며, 본 발명의 범위, 이용 가능성, 또는 구성을 어떠한 방법으로도 한정하도록 의도된 것이 이해되어야 한다. 대신에, 전술한 상세한 설명은 본 q라명의 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게 예시적인 실시예 또는 예시적인 실시예들을 구현하기 위한 편리한 지침을 제공한다. 첨부된 청구범위 및 그 법적 균등물에 설명된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 구성요소의 기능 및 배치에 대하여 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (20)

  1. 변경할 수 있는 투과율 및 휘도를 갖는 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)과 스위칭 가능하지 않은 영역(34, 34A 내지 34P, 103, 105)를 각각 갖는 각 화소(30, 30A 내지 30P, 102, 104)들로 이루어진 화소 어레이(40)를 포함하며,
    상기 화소(30, 30A 내지 30P, 102, 104)의 적어도 일부 내의 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)은 상기 스위칭 가능하지 않은 영역(34, 34A 내지 34P, 103, 105)의 상당한 부분에 의해 적어도 부분적으로 분리된 적어도 2개의 스위칭 가능한 부분으로 분할되며,
    상기 적어도 2개의 스위칭 가능한 부분은 함께 스위칭되도록 구성된 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)은 상기 스위칭 가능하지 않은 영역(34, 34A 내지 34P, 103, 105)의 일부(34, 34A, 34E, 34F, 34H, 34J, 34M, 34P, 103, 105)에 의해 분리된 적어도 2개의 연결되지 않은 부분(32, 32A, 32E, 32F, 32H, 32J, 32M, 32N, 32P, 102, 104)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)은 상기 스위칭 가능하지 않은 영역(34, 34A 내지 34P, 103, 105)의 일부(34RE, 34C, 34D, 34J, 34K, 34L)를 부분적으로 에워싸는 제1 및 제2 암을 갖는 적어도 2개의 연결 부분(32B, 32C, 32D, 32G, 32J, 32K, 32L)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)은 스위칭 가능하지 않은 부분(34, 34E, 34F, 34H, 34M, 34N, 34P, 105)에 의해 적어도 부분적으로 분리된 3개 이상의 부분(32, 32E, 32F, 32H, 32M, 32N, 32P, 92 내지 94)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)은 상기 스위칭 가능하지 않은 영역(34, 34A 내지 34P, 103, 105)의 일부(34RE, 34C, 34D, 34F, 34G, 34J, 34L, 34M, 34N)를 적어도 부분적으로 에워싸는 것을 특징으로 하는 디스플레 이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)은 상기 스위칭 가능하지 않은 영역(34, 34A 내지 34P, 103, 105)의 일부(34C, 34D, 34G)를 완전히 에워싸는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 가능하지 않은 영역(34, 34A 내지 34P, 103, 105)의 적어도 15%는 상기 적어도 2개의 스위칭 가능한 부분의 외측 경계선(37A 내지 37P) 내에 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  8. 화소(30, 30A 내지 30P, 102, 104) 당 2개 이상의 공통으로 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)을 가지며, 행(41) 또는 열에 실질적으로 평행하게 측정된 적어도 제1 고조파 공간 주파수를 보여주는 빛을 발광하도록 조정되는, 화소들(30, 30A 내지 30P, 102, 104)의 행 및 열로 이루어진 어레이;
    를 포함하며,
    상기 어레이의 제1 고조파 공간 주파수는 동일한 개구율을 갖지만 화소당 하나의 스위칭 가능한 영역(12)을 갖는 화소(10)들의 어레이(20)에 대한 크기(63, 64)보다 더 작은 크기를 갖는 디스플레이.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 화소(30, 30A 내지 30P, 102, 104) 당 공통으로 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)은 상기 화소 영역 내에서 산재된 스위칭 가능하지 않은 영역(34, 34A 내지 34P, 103, 105)으로 방해받는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 어레이의 제1 고조파 공간 주파수는 동일한 개구율을 갖지만 화소당 하나의 스위칭 가능한 영역(12)을 갖는 화소(10)들의 어레이(20)에 대한 크기(63, 64)의 대략 절반보다 더 작은 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 어레이의 제1 고조파 공간 주파수는 동일한 개구율을 갖지만 화소당 하 나의 스위칭 가능한 영역(12)을 갖는 화소(10)들의 어레이(20)에 대한 크기(63, 54)의 대략 1/4보다 더 작은 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  12. 화소(30, 30A 내지 30P, 102, 104)에 대한 입력 신호에 응답하여 화상을 디스플레이하기 위한 상기 화소(30, 30A 내지 30P, 102, 104)들의 어레이(40);
    를 포함하며,
    상기 화소(30, 30A 내지 30P, 102, 104)의 적어도 일부는 상기 입력 신호에 의해 활성화도록 조정되는 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)을 가지며, 상기 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)은 상기 화소(30, 30A 내지 30P, 102, 104) 내에서 산재된 스위칭 가능하지 않은 영역(34, 34A 내지 34P, 103, 105)에 의해 공간적으로 분산된 부분을 갖는 디스플레이.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)은 산재된 스위칭 가능하지 않은 영역(34, 34RE, 34A, 34E, 34F, 34H, 34J, 34M, 34N, 103, 105)에 의해 분리된 적어도 2개의 영역(32, 32A, 32E, 32F, 32H, 32J, 32M, 32N, 32P, 92 내지 94)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)은 상기 스위칭 가능하지 않은 영역(34, 34A-34P, 103, 105)의 일부(34RE, 34J, 34K, 34L)가 연장하는 요입 부분(32B, 32J, 32K, 32L)을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 스위칭 가능한 영역(32C, 32D, 32G)은 상기 스위칭 가능하지 않은 영역(34, 34A-34P, 103, 105)의 일부(34C, 34D, 34G)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  16. 제12항에 있어서,
    화소(30)들로 이루어진 복수의 어레이(40)를 더 포함하며,
    상기 복수의 어레이 각각은 색상에 대응하는 입력 신호에 응답하여 서로 다른 색상의 화상을 디스플레이하도록 조정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  17. 분산된 스위칭 가능한 영역(32, 32A 내지 32P, 92 내지 94)과 스위칭 가능하 지 않은 영역(34, 34A-34P, 103, 105)을 갖는 화상 형성 화소(30)들로 이루어진 어레이(40);
    를 포함하며,
    상기 어레이(40)는 균일한 화상을 방출하도록 지시받는 경우 공간 주파수 성분을 나타내며, 상기 공간 주파수는 0차 공간 주파수 성분(72), 제1 고조파 공간 주파수 성분 및 제2 고조파 공간 주파수 성분(75, 76)을 포함하며,
    상기 제1 고조파 성분의 크기는 실질적으로 동일한 0차 공간 주파수 성분(62)을 갖는 분산되지 않은 스위칭 가능한 영역(12)을 구비한 동일한 개구율의 정방형 화소(10)에 대한 1차 고조파 성분(63, 64)의 크기의 80퍼센트보다 작은 디스플레이.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 고조파 성분은 대략 50퍼센트보다 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 고조파 성분은 대략 25퍼센트보다 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제1 고조파 성분은 실질적으로 대략 0인 것을 특징으로 하는 디스플레이.
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