KR20150091125A - 디스플레이 히팅을 위한 저항기 메시들 - Google Patents

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참푸누트 아누폰공가라치
프레데릭 헤르만
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Abstract

개선된 액정 디스플레이(LCD) 히팅 시스템이 제공된다. 픽셀 어레이에서 저항기 메시들, 특히 VCOM 저항기 또는 히팅 메시들은, 디스플레이가 낮은 온도들로부터 보다 빠르게 가열되도록 디스플레이 히터(히팅 시스템)의 능력을 개선한다. 저항기 메시 설계는 픽셀-대-픽셀 수평 VCOM 저항보다, 픽셀 어레이 내 하나의 지점으로부터 에지로 훨씬 낮은 저항을 제공하여, 수평 누화가 감소된다. 게다가, 접근법은 디스플레이가 웜 업(warm-up) 프로세스 동안 액티브이도록 허용한다.

Description

디스플레이 히팅을 위한 저항기 메시들{RESISTOR MESHES FOR DISPLAY HEATING}
[0001] 본 출원은 2012년 11월 30일 출원된 미국 가 출원 번호 61/732,277의 우선권을 주장한다. 상기 출원의 전체 지침들은 본원에 인용에 의해 포함된다.
[0002] 액정 디스플레이(LCD)는 액정(LC)의 특성들로 인해 제한된 동작 온도 범위를 가진다. 온도가 감소할 때, LC 응답 시간은 증가된 점성으로 인해 크게 증가한다. 결과적으로, LCD는 낮은 온도들에서 적당하게 동작할 수 없다. 적당한 디스플레이 동작 온도를 유지하기 위한 3개의 접근법들 또는 히팅 시스템들은 기존 LCD 기술들에서 이용되었었다. 이들 히팅 시스템(heating system)들은 (ⅰ) 액티브 픽셀 어레이(array)를 둘러싸는 인듐 주석 산화물(ITO) 유리에 부착된 외부 히터, (ⅱ) 내부 행(row) 라인 히터, 및 (ⅲ) 내부 공통 전극 라인(VCOM) 히터를 포함한다. 히팅 시스템의 각각의 타입은 다양한 단점들을 가진다.
[0003] 통상적으로, 외부 히터는 박막 트랜지스터에 부착된다. 인듐 주석 산화물(TFT/ITO)은 디스플레이 제조 다음 유리를 커버한다. 그런 접근법은 LCD 커버 유리를 통해 전류를 전도시킴으로써 유지 히팅을 제공한다. 외부 히터가 LCD의 에지들을 따라 그리고 커버 유리(들)를 통하여 히트(heat)를 제공하기 때문에, 외부 히터는 일반적으로 냉각 시작 조건들 동안 디스플레이를 빠르게 웜(warm)하기에 불충분하고 불안정하다. 행 라인 히터 및 VCOM 히터는 LC 재료 가까이에서 매우 높은 효율성 및 균일한 히트를 제공하고 냉각 시작 조건들 동안 사용될 수 있다.
[0004] 도 1은 폴리실리콘 행 라인들(110) 및 폴리실리콘 VCOM 라인들(130)을 가진 표준 픽셀 어레이(100)의 도면을 도시한다. 행 라인들(110)은 픽셀 트랜지스터들을 제어하기 위하여 신호들을 운반한다. CLC는 픽셀 전극과 ITO 공통 플레이트(그 사이에 액정을 가짐) 사이의 캐패시턴스이다. VCOM은 픽셀 스토리지 캐패시터들(Cstg)의 하나의 플레이트로서 역할을 하고 디스플레이 동작 동안 DC 전압에 결합된다. DC 전압은 VCOM 라인들과 LC 재료 사이에 상주하는 액티브 층에 의해 LCD로부터 효과적으로 차폐된다. 액티브 층은 또한 스토리지 캐패시터의 다른 플레이트로서 역할을 한다.
[0005] 제 2 접근법은 디스플레이의 액티브 매트릭스 아키텍처에 통합된 내부 히터인 행 라인 히터이다. 행 라인 히터는 LC 재료를 빠르게 웜하기 위하여 냉각 시작 조건들 동안 사용될 수 있다. 행 라인 히터는 픽셀 어레이 내에서, LC에 매우 밀접하게 배치되어, LCD 유리 내부의 고효율성, 균일한 히팅을 제공할 수 있다.
[0006] 도 2는 행 라인 히팅 방식을 도시한다. 행 라인 드라이버들(230, 232)은 폴리실리콘 행 라인들(210)을 통해 한쪽 단부로부터 다른 쪽 단부로 전류를 구동하고 히트를 픽셀 어레이(200)에 공급한다. 행 라인들(210)이 또한 픽셀(220) 동작을 제어하기 때문에, 디스플레이는 행 라인 히팅 동안 동작할 수 없다. 냉각 시작 동안 필요한 웜-업 시간은 이런 히팅 방식의 다양한 애플리케이션들에서 이들의 사용을 제한한다.
[0007] 도 3은 VCOM 히팅 방식을 도시한다. VCOM 히터는 저항 히팅 엘리먼트들로서 픽셀 어레이(300)의 폴리실리콘 VCOM 라인들(344)을 활용한다. 두 개의 단자들(V1(340) 및 V2(342))은 VCOM 라인들(344)을 통한 전류를 제어하기 위하여 적당한 DC 전압들에 결합되고 LC 가까이에 히트를 생성한다. DC 전압은 스토리지 캐패시터(Cstg)에 저장된 AC 비디오 전압들에 아무런 영향을 미치지 않고 그러므로 픽셀 전압(픽셀들(348)의)에 영향이 없다. 히터 전압으로부터 LC를 차폐하기 위하여 액티브 층을 사용하여, 가시적 이미지 아티팩트(artifact)들을 도입함이 없이 정상 동작 동안 디스플레이를 히팅하는 것은 가능하다. 히터 단자들(V1(340) 및 V2(342))은 바람직하게, 히터가 디스플레이 회로들의 동작으로부터 독립적으로 제어될 수 있도록 디스플레이 패키지에 외부적으로 액세스 가능하다.
[0008] 본 발명은 기술 분야의 문제점들을 처리하고 개선된 액정 디스플레이 히팅 시스템을 제공한다. 예시적인 실시예는 공통 반도체 기판상에 배치된 디스플레이 엘리먼트들의 2차원 어레이를 포함하고, 각각의 디스플레이 엘리먼트(또는 픽셀)는 적어도 픽셀 트랜지스터, 스토리지 캐패시터(Cst), 및 픽셀 전극을 포함한다. 각각의 트랜지스터는 픽셀의 동작 상태를 제어하도록 배열되고, 적어도 게이트, 드레인, 및 소스 단자를 가진다. 드레인 단자는 스토리지 캐패시터의 제 1 플레이트에 커플링된다. 복수의 행 선택 라인들은 제 1 복수의 게이트 단자들을 제어하도록 분배된다. 복수의 열(column) 라인들은 개별 픽셀 트랜지스터들을 통해 비디오 전압들을 픽셀 전극들에 전달하도록 분배된다. 저항기 히팅 메시는 복수의 수평 공통 전압 라인들 및 복수의 수직 공통 전압 라인들을 포함한다. 각각의 수평 공통 전압 라인은 행 선택 라인들에 평행한 배향이고 행 선택 및 열 라인들 둘 다에 무관하게 배열된다. 각각의 수평 공통 전압 라인은 또한 각각의 디스플레이 엘리먼트 내 스토리지 캐패시터의 적어도 제 2 플레이트에서 둘 또는 그 초과의 디스플레이 엘리먼트들와 커플링되고 통합된다. 각각의 수평 공통 전압 라인은 추가로 제 1 수평 노드 및 제 2 수평 노드를 제공하는 두 개의 수평 단자들을 포함한다. 각각의 수직 공통 전압 라인은 열 라인들에 평행한 배향이고 행 선택 및 열 라인들 둘 다에 무관하게 배열된다. 각각의 수직 공통 전압 라인은 또한 본 발명의 메시 VCOM을 형성하기 위한 수평 공통 전압 라인들에 커플링된다. 각각의 수직 공통 전압 라인은 추가로 제 1 수직 라인 노드 및 제 2 수직 라인 노드를 제공하는 두 개의 수직 단자들을 포함한다.
[0009] 그리고 예시적 실시예는 적당한 전류가 폴리실리콘 VCOM 라인들을 통해 흐르도록 적당한 DC 전압을 공급하기 위하여 각각의 히터 단자에 연결된 히터 드라이버를 포함한다. 이것은 히터 드라이버가 적어도 하나의 제 1 및 제 2 수직 라인 노드에 커플링되고 각각 적어도 제 1 및 제 2 수직 공통 라인 전압을 적어도 하나의 제 1 및 제 2 수직 라인 노드에 공급하도록 배열됨으로써 달성된다. 제 1 수직 공통 라인 전압은 제 1 수직 라인 노드에 공급되고, 제 2 전압은 제 2 수직 라인 노드에 공급된다. 이것은 수직 공통 라인 전압 차 및 수직 공통 전압 라인을 통한 수직 공통 라인 전류 흐름을 생성하고 이에 의해 수직 공통 전압 라인에 커플링된 디스플레이 엘리먼트들을 히팅한다.
[0010] 히터 드라이버는 행 선택 및 열 라인들을 제어하기 위하여 인가된 전압들에 무관하게, 히터 단자에 인가된 소스 전압을 추가로 제어할 수 있어, 디스플레이 엘리먼트가 정보를 디스플레이하기 위하여 액티브하게 동작하는 동안 히트가 디스플레이 엘리먼트에 직접 인가되게 한다.
[0011] 히터 드라이버는 추가로 적어도 하나의 제 1 및 제 2 수평 라인 노드에 커플링되고 각각 적어도 제 1 및 제 2 수평 공통 라인 전압을 적어도 하나의 제 1 및 제 2 수평 노드에 공급하도록 배열된다. 제 1 수평 공통 라인 전압은 제 1 수평 노드에 공급되고, 제 2 수평 공통 라인 전압은 제 2 수평 노드에 공급되어, 수평 전압 차 및 수평 공통 전압 라인을 통한 전류 흐름을 생성하고, 이에 의해 수평 공통 전압 라인에 커플링된 디스플레이 엘리먼트들을 히팅한다.
[0012] 히터 드라이버는 추가로 적어도 하나의 제 1 수직 라인 노드와 제 1 수평 라인 노드 사이의 전압 연속성을 공급하도록 배열된 분압기(voltage divider)를 포함할 수 있다. 저항기 히팅 메시의 수평 및 수직 공통 전압 라인들은 폴리실리콘으로 형성될 수 있다. 수직 공통 전압 라인들은 금속-스트랩핑(strap)된 수직 공통 전압 라인들일 수 있고 수평 공통 전압 라인들은 폴리실리콘으로 형성된다. 수평 공통 전압 라인들은 금속-스트랩핑된 수평 공통 전압 라인들일 수 있고 수직 공통 전압 라인들은 폴리실리콘으로 형성될 수 있다. 행 선택 라인들은 금속 행 라인들일 수 있다.
[0013] 저항기 히팅 메시는 수평 누화를 감소시킬 수 있고 디스플레이 엘리먼트들의 수평-전용 공통 히터(즉, 내부 공통 전압 라인(VCOM) 히터) 라인 어레이 내 하나의 대응하는 지점으로부터 수평-전용 공통 히터 라인 어레이의 에지로의 대응하는 저항 레벨보다 매우 작은 저항 레벨을 디스플레이 엘리먼트들의 어레이 내 한 지점으로부터 어레이의 에지로 제공할 수 있다. 저항기 히팅 메시는 각각의 디스플레이 엘리먼트 내 픽셀 전극과 트랜지스터 각각에 인접하게 배치될 수 있다. 각각의 수평 및 수직 공통 전압 라인은 픽셀 엘리먼트들의 액티브 층 아래 평면에 위치될 수 있다.
[0014] 디스플레이 엘리먼트들은 디지털 카메라, 디지털 일안 반사(SLR) 카메라, 나이트 비전 디스플레이(night vision display), 핸드헬드 비디오 게임 디스플레이, 모바일 전화, 또는 비디오 안경류 디바이스 중 적어도 하나에 사용될 수 있다.
[0015] 행 선택 라인 또는 열 라인 중 적어도 하나는 저전력 시프트 레지스터(register)에 의해 제어될 수 있다. 저전력 시프트 레지스터는 스테이지 회로를 포함할 수 있고, 스테이지 회로는 단일 트랜지스터에 의해 구동된 단일 전압 노드를 포함할 수 있다. 히팅 엘리먼트는 메시 방식으로 수평 및 수직으로 연결된 폴리실리콘(저항성) VCOM 라인이다. 액티브 층은 스토리지 캐패시터의 다른 플레이트로서 역할을 한다. 액티브 층(픽셀 전극들)은 폴리실리콘 VCOM 상 DC 전압으로부터 LC(액정) 재료를 차단한다.
[0016] 또 추가의 예시적 실시예에 따라, 디스플레이 장치는 수평 및 수직 히팅 드라이버에 커플링된 LCD 디스플레이를 포함한다. 수평 히팅 드라이버 및 수직 히팅 드라이버는 하나 또는 그 초과의 VCOM 저항기 히팅 메시들에 커플링된다. 저항기 히팅 메시들은, 디스플레이가 저온들로부터 빠르게 히팅되도록 디스플레이 히팅 시스템 능력을 개선한다.
[0017] 추가로, 저항기 메시들은 픽셀-대-픽셀 수평 VCOM 저항보다 매우 작은 저항 레벨을 픽셀 어레이 내 하나의 지점으로부터 에지에 제공한다. 이것은 감소된 수평 누화, 즉 기술에 비해 개선을 초래한다.
[0018] 특허 또는 출원 파일은 컬러로 실행된 적어도 하나의 도면을 포함한다. 컬러 도면(들)을 가진 이 특허 또는 특허 출원 공개물의 카피들은 요청 및 필요한 비용의 지불시 관청에 의해 제공될 것이다.
[0019] 상기는, 동일한 참조 문자들이 상이한 도면들에 걸쳐 동일한 부분들을 지칭하는 첨부 도면들에 예시된 바와 같이, 본 발명의 예시적 실시예들의 다음의 보다 구체적 설명으로부터 명백할 것이다. 도면들은 반드시 실척이 아니고, 대신 본 발명의 실시예들을 예시할 때 강조가 이루어진다.
[0020] 도 1은 폴리실리콘 행 라인 및 폴리실리콘 VCOM 픽셀 어레이의 개략도이다.
[0021] 도 2는 종래 기술의 행 라인 히팅의 개략도이다.
[0022] 도 3은 종래 기술의 수평 VCOM 히팅의 개략도이다.
[0023] 도 4a는 본 발명의 금속 행 라인 및 폴리실리콘 VCOM 픽셀 어레이의 개략도이다.
[0024] 도 4b는 도 4a의 픽셀 어레이 내 열 라인 스택(stack)의 개략적 예시이다.
[0025] 도 5는 본 발명의 폴리실리콘 VCOM 저항기 그리드의 개략도이다.
[0026] 도 6은 본 발명에 따른 메시 VCOM을 가진 수평 히팅의 개략도이다.
[0027] 도 7은 본 발명에 따른 메시 VCOM을 가진 수직 히팅의 개략도이다.
[0028] 도 8은 +1V의 상단 및 하단 에지들 및 접지 측 에지들을 가진 4사면 히팅의 개략도이다.
[0029] 도 9는 도 8의 히터 구성과 연관된 히터 전력 맵이다.
[0030] 도 10은 도 8의 히터 구성과 연관된 3-D 히터 전력 맵이다.
[0031] 도 11은 부분적으로 구동된 에지들을 가진 4면 히팅의 개략도이다.
[0032] 도 12는 도 11의 히터 구성과 연관된 히터 전력 맵이다.
[0033] 도 13은 도 11의 히터 구성과 연관된 3-D 히터 전력 맵이다.
[0034] 도 14는 중심으로부터 전압 강하를 가진 4면 히팅의 개략도이다.
[0035] 도 15는 도 14의 히터 구성과 연관된 히터 전력 맵이다.
[0036] 도 16은 도 14의 히터 구성과 연관된 3-D 히터 전력 맵이다.
[0037] 도 17은 금속 행 라인 및 금속 H-VCOM 픽셀 어레이의 개략도이다.
[0038] 도 18은 폴리 행 라인 및 금속 V-VCOM 픽셀 어레이의 개략도이다.
[0039] 도 19는 금속-스트랩핑된 메시 VCOM을 가진 히팅의 개략도이다.
[0040] 본 발명의 예시적 실시예들의 설명은 뒤따른다.
[0041] 고 저항 VCOM 라인들과 연관된 이미지 아티팩트들은, 열 라인들로부터 전하 커플링에 의해 유발될 수 있는 수평 누화를 가리킨다. 커플링 전하의 양은 LCD 상에 디스플레이된 패턴에 따라 각각의 행에서 상이하고 수평 누화로서 인식된다. VCOM 라인들의 저항이 높을수록, RC 시간 상수가 길어지고 수평 누화가 보다 가시적이다. 이것은 고 해상도 디스플레이들에 대해 문제가 되는데, 그 이유는 그런 디스플레이들이 많은 열들로부터 보다 많은 커플링 및 보다 빠른 동작을 갖고 따라서 전하가 분산하는데 제한된 시간을 가지기 때문이다.
[0042] 본원에 설명되고 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명의 예시적 실시예들은 디지털 시스템의 LCD 디스플레이 등을 히팅하기 위하여 개선들을 제공한다. 특히, 본 발명의 예시적 실시예들은, 디스플레이가 저온들로부터 빠르게 히팅될 수 있도록 그런 LCD들의 히팅 능력을 개선한다. 본 발명에 의해 개선될 수 있는 디스플레이 히팅 시스템의 예는 2011년 9월 20일 특허 허여된 Kun Zhang 등에 의한 미국 특허 번호 8,022,913에 설명되고, 본원에 그 전체가 인용에 의해 포함된다. 다른 디스플레이 히팅 시스템들이 본 발명의 원리들에 의해 유사하게 개선될 수 있다는 것이 당업자들에 의해 이해될 것이다.
[0043] 종래에, 행 라인들 및 VCOM 라인들은 둘 다 폴리실리콘으로 만들어지고 픽셀 어레이에서 수평으로, 서로에 평행하게 연장된다. 새롭게 개발된 금속 행 라인을 사용하여, 폴리실리콘 VCOM 라인들은 픽셀 어레이에서 수직으로 연결될 수 있고, 저항기 히팅 메시를 초래한다. 도 4a는 픽셀 어레이(400) 내 그런 폴리실리콘 VCOM 저항기 히팅 메시(430) 및 금속 행 라인들(410)을 도시한다. 도 5는 폴리실리콘 VCOM 저항기 그리드들(500)로 형성된 그런 폴리실리콘 VCOM 저항기 히팅 메시의 회로도를 도시한다. 에지 포인트들이 함께 결합될 때, 픽셀 어레이 내 한 지점으로부터 에지로의 저항은 종래의 픽셀-대-픽셀 수평 VCOM 저항과 비교하여 매우 낮다. 결과적으로, 수평 누화가 크게 감소된다.
[0044] 종래의 행 라인 히팅은 낮은 금속 저항 및 전기 이동 위험성으로 인해 금속 행 라인들을 사용하는 것이 현실적이지 않다. 그러나, 다른 VCOM 히팅 방식들은 본 발명의 저항기 히팅 메시(또한 메시 VCOM으로서 본원에 지칭됨)로 달성될 수 있다.
[0045] 도 4a에서, 디스플레이 엘리먼트들의 2차원 어레이(400)는 공통 반도체 기판상에 배치된다. 각각의 디스플레이 엘리먼트(또는 픽셀)는 픽셀 트랜지스터(451), 스토리지 캐패시터(CST) 및 픽셀 전극(453)을 포함한다(도 4b). 각각의 픽셀 트랜지스터(451)는 픽셀의 동작 상태를 제어하기 위하여 배열된다. 픽셀 트랜지스터(451)는 게이트, 드레인 및 소스 단자로 형성된다. 드레인은 스토리지 캐패시터(CST)의 제 1 플레이트에 커플링된다.
[0046] 복수의 금속 행 선택 라인들(410)은 제 1 복수의 트랜지스터(451) 게이트 단자들을 제어하도록 분배된다. 복수의 폴리실리콘 열 라인들은 픽셀 트랜지스터들(451)의 소스에 연결된 열 라인들과 함께 분배된다. 열 라인들은 개별 픽셀 트랜지스터들(451)을 통해 픽셀 전극들(453)에 전달되는 비디오 신호들을 운반한다.
[0047] 도 4a에서 계속하여, 본 발명의 저항기 히팅 메시(430)는 복수의 수평 공통 전압 라인들(폴리실리콘) 및 복수의 수직 공통 전압 라인들(폴리실리콘)을 포함한다. 각각의 수평 공통 전압 라인은 금속 행 선택 라인들(410)에 평행하고 행 선택 라인들(410) 및 열 라인들 둘 다에 무관한 배향으로 배열된다. 각각의 수평 공통 전압 라인은 각각의 디스플레이 엘리먼트에서 스토리지 캐패시터(CST)의 제 2 플레이트에서 두 개 또는 그 초과의 디스플레이 엘리먼트들(픽셀들)과 커플링 및 통합된다. 각각의 수평 공통 전압 라인은 추가로 제 1 수평 노드 및 제 2 수평 노드를 제공하는 두 개의 수평 단자들을 포함한다.
[0048] 메시 VCOM(430)의 각각의 수직 공통 전압 라인은 열 라인들에 평행하고 행 선택 및 열 라인들 둘 다에 무관한 배향으로 배열된다. 각각의 수직 공통 전압 라인은 메시 구조/설계를 형성하기 위하여 수평 공통 전압 라인들에 커플링된다. 각각의 수직 공통 전압 라인은 제 1 수직 라인 노드 및 제 2 수직 라인 노드를 제공하는 두 개의 수직 단자들을 포함한다. 이들 노드들은 히터 단자들로서 역할을 할 수 있다.
[0049] 아래에 더 명확해질 바와 같이, 히터 드라이버는 적당한 전류가 폴리실리콘 VCOM 라인들(430)을 통해 흐르게 하는 적당한 DC 전압을 공급하기 위하여 각각의 히터(메시 VCOM 430) 단자에 연결될 수 있다. 전류 흐름은 메시 VCOM(430)의 수직 공통 전압 라인들에 커플링된 디스플레이 엘리먼트들을 히팅한다.
[0050] 도 4b를 참조하여, 수직 픽셀 구조 또는 열 라인 스택이 도시된다. 금속 열(420)은 픽셀 트랜지스터(451)의 소스에 연결된다. 430의 수직 폴리실리콘 VCOM 라인들은 메시 방식 VCOM을 형성하기 위하여 수평 폴리실리콘 VCOM 라인들(430)에 연결된다. 수직 폴리실리콘 VCOM 라인들(430)은 스토리지 캐패시터(Cst)의 하나의 플레이트로서 역할을 하고 히팅을 위하여 사용될 수 있다. 액티브 층(440)(픽셀 전극들(453)을 포함함)은 픽셀 트랜지스터(451) 게이트이고 CST의 다른 플레이트로서 역할을 한다. 액티브 층(440)은 폴리실리콘 메시 VCOM(430) 라인들 상 DC 전압으로부터 LC 재료를 차폐한다.
[0051] 메시 VCOM 을 가진 c×r 픽셀 어레이 히팅
c = 열들의 수
r = 행들의 수
RH = 픽셀-대-픽셀 수평 저항
RV = 픽셀-대-픽셀 수직 저항
1. 수평 히팅: 좌측/우측 에지들 상 히터 드라이버
Figure pct00001
Figure pct00002
[0052] 수직 VCOM 연결은 수평 히팅에 영향을 미치지 않는다. 도 6의 수평 히터 드라이버(600)에서 도시된 바와 같이, 균일한 전류(IH)는 수평 저항기들(RH)을 통해 흐른다. 히터 전력은 VCOM 라인들의 저항에 따른다. 작은 픽셀 디스플레이들에서, 수평 VCOM 라인들은 통상적으로 디스플레이 애퍼처(aperture)를 최대화하기 위하여 좁고 따라서 보다 낮은 히터 전력을 생성하는 보다 많은 저항 VCOM이다.
2. 수직 히팅: 상단/하단 에지들 상 히터 드라이버
Figure pct00003
Figure pct00004
[0053] 도 7에 도시된 바와 같이, 수직 히터 드라이버(700)는 도 6의 수평 히터(600)와 유사한 방식으로 수직 저항기들(RV)을 통하여 균일한 전류(IV)를 제공한다. 그럼에도 불구하고, 수직 히터(700)는 컬러 디스플레이들에서 보다 많은 장점들 및 넓은 종횡비 디스플레이들을 가진다.
[0054] 정사각 단색 디스플레이에서,
Figure pct00005
; 및
Figure pct00006
Figure pct00007
[0055] 동일한 해상도의 정사각 컬러 디스플레이에서;
Figure pct00008
Figure pct00009
및
Figure pct00010
Figure pct00011
[0056] 종횡비 16:9의 넓은-스크린 단색 디스플레이에서, c/r = 16/9
Figure pct00012
[0057] 종횡비 16:9의 넓은-스크린 컬러 디스플레이에서; c/r = 3×16/9
Figure pct00013
[0058] RH = RV를 가정하여, 컬러 디스플레이에서 수직 히터(700) 같은 수직 히터는 동일한 해상도의 단색 디스플레이보다 3배 더 많은 열을 제공할 수 있다. 넓은-스크린 디스플레이에서 수직 히터는 수평 히터보다
Figure pct00014
배 더 많은 열을 제공할 수 있다. 수직 히터(700)는 넓은-스크린 컬러 디스플레이에서 최대 장점을 제공하고 여기서 수직 히터 전력은 수평 히터(600) 전력보다 9.5 배 많다.
3. 4면 히팅
[0059] 도 8에 예시된 바와 같이, 히터 드라이버들(800)은 모두 4면들 상에 배치될 수 있어서 픽셀 어레이 둘레에 보다 많은 열을 허용한다. 히터 전력은 비균일하고 어떻게 전압 드라이버들이 주 픽셀 어레이 주변에 배열되고 커플링되는지에 따른다. 예를 들어, 1Ω 저항기들의 128×128 메시는 상이한 4면 히팅 방식들로 시뮬레이팅되었고, 픽셀 어레이의 전력 맵들이 생성되었다. 하나의 그런 예에서, 히팅 드라이버들(800)은 상단 및 하단 에지들에 +1V를 공급하고 면 에지들은 도 8에 도시된 바와 같이 접지된다. 그런 구성은 각각 도 9 및 도 10의 온도 맵들(900 및 1000)에 예시된 바와 같이, VCOM 메시의 모서리들에 매우 높은 전류들을 가진 비균일 히팅을 유발한다. 그런 높은 히트는 로컬 LC 제거를 유발할 것이다.
[0060] 대안으로서, 히터 드라이버들(1100)은 도 11에 도시된 바와 같이 에지들에 부분적으로 연결될 수 있다. 히터 전력(1200, 1300)은 픽셀 어레이 둘레에 매우 균등하게 분배되지만 각각 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 히터 드라이버(1100)가 메시로부터 분리되는 에지들에 여전히 매우 높은 전력 스파이크들이 존재한다.
[0061] 그런 큰 전력 스파이크들을 회피하기 위하여, 분압기들(1450)은 도 14에 도시된 바와 같이 픽셀 어레이의 4개의 에지들 사이에서 전압 연속성을 위하여 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 전압 드라이버들(1450)들은 비-선형 저항기들이다. 시뮬레이션들은 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 불연속 구동 에지들(예를 들어, 히터 드라이버(1100))을 사용하여 픽셀 어레이들의 히트 맵들(1200, 1300)보다 매우 균등하게 분배된 열 맵들(1500, 1600)을 도시한다. 비록 개선된 성능이 유용하지만, 그런 구성(1400)은 저항기 분할기(1450)가 저항기 히팅 메시의 일부이기 때문에 현실적이지 않다. 비 선형 분압기(1450)는 히터 드라이버 플레이트들의 에지들에서 큰 스파이크들을 방지하기 위하여 필요하다. 이것은 많은 설계 복잡성을 부가하고 애플리케이션 융통성을 감소시킨다.
[0062] VCOM 메시는 도 4에 도시된 VCOM 메시(430) 같이 모두 폴리실리콘일 수 있거나, 일 차원(즉, 수평 또는 수직 차원)에서 폴리실리콘일 수 있고 다른 차원에서 금속일 수 있다. 예를 들어, 도 17은 금속 행 라인들(1710) 및 수평 금속-스트랩핑된 메시 VCOM(1730)을 가진 픽셀 어레이(1700)의 도면을 도시한다. 다른 예에서, 도 18은 폴리실리콘 행 라인(1810)들 및 수직 금속-스트랩핑된 메시 VCOM(1830)을 가진 픽셀 어레이(1800)의 도면을 도시한다.
[0063] 금속-스트랩핑된 VCOM의 경우, 고밀도 열 어레이는 DC 전압들을 금속 VCOM 라인들에 인가함으로써 달성될 수 있다. 그런 접근법은 종래의 수평 VCOM 히터(도 3)보다 훨씬 높은 열 밀도를 양산할 수 있다.
[0064] DC 전압들(V1 및 V2)을 가진 고밀도 수직 히팅은 도 19에 도시된다. 균일한 전류(IV)는 수직 폴리실리콘 VCOM 저항기 히팅 메시(1900)의 세그먼트들(1964)을 통하여 보다 높은 전압 전위(V1)를 가진 수직 공통 전압 라인(1961)으로부터 보다 낮은 전압 전위(V2)를 가진 수직 공통 전압 라인(1963)으로 흐른다. 다수의 수평 VCOM 라인들은 VCOM 트랜지스터 히팅 메시(1900)에 연결되지 않은 채 있을 수 있지만, 픽셀 어레이의 균일한 외관을 위해 금속으로 스트랩핑된다. 두 개의 히터 라인들(1961 및 1963) 사이의 저항은 저항기들이 병렬로 연결되기 때문에 픽셀 세그먼트들(1964)의 제곱 곱(square product)으로 선형으로 감소한다. 히터 전력은 저항이 감소하는 만큼 여러 번 증가한다. 픽셀 크기 및 설계에 따라, 열 밀도 및 히터 전력은 이들 세그먼트들(1964)의 수를 변경함으로써 최적화될 수 있다.
[0065] 예를 들어, n = 픽셀 어레이 내 세그먼트들의 수, Req = 등가 저항, 및 V1-V2=V인 것을 가정하여,
상단 및 하단 히터 드라이버들만을 가진 픽셀 어레이에 대해,
Figure pct00015
두 개의 세그먼트화된 어레이(도 19에 도시된 바와 같이)에 대해,
Figure pct00016
n개의 세그먼트화된 어레이에 대해,
Figure pct00017
[0066] 그런 접근법은, 특히 넓은-종횡비 LC 디스플레이에서 수직 공통 전압 라인 히팅과 결합될 때 더 높은 열 밀도를 양산한다. 예를 들어, 4개의 세그먼트화된 금속 VCOM 넓은 픽셀 어레이는 폴리실리콘 VCOM 정사각 어레이보다 대략 28 배 더 많은 열을 양산한다. 수평 금속 VCOM은 또한 금속의 낮은-저항으로 인해 수평 누화를 추가로 감소시킬 것이다.
[0067] 본 발명이 이들의 예시적 실시예들을 참조하여 구체적으로 도시 및 설명되었지만, 형태 및 상세들의 다양한 변화들이 첨부된 청구항들에 의해 포괄된 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 본 발명에서 이루어질 수 있다는 것이 당업자들에 의해 이해될 것이다.

Claims (16)

  1. 디스플레이 장치로서,
    공통 반도체 기판상에 배치된 디스플레이 엘리먼트들의 2차원 어레이 ― 각각의 디스플레이 엘리먼트는 적어도 픽셀 트랜지스터, 스토리지 캐패시터(Cst) 및 픽셀 전극을 포함하고, 각각의 트랜지스터는 상기 픽셀의 동작 상태를 제어하도록 배열되고, 적어도 게이트, 드레인, 및 소스 단자를 가지며, 상기 드레인은 상기 스토리지 캐패시터의 제 1 플레이트에 커플링됨 ―;
    제 1 복수의 게이트 단자들을 제어하도록 분배된 복수의 행 선택 라인들;
    상기 픽셀 트랜지스터를 통하여 상기 픽셀 전극에 비디오 전압들을 전달하도록 분배된 복수의 열 라인들;
    복수의 수평 공통 전압 라인들 및 복수의 수직 공통 전압 라인들을 포함하는 저항기 히팅 메시(resistor heating mesh)
    ― 각각의 수평 공통 전압 라인은 상기 행 선택 라인들에 평행하고 행 선택 및 열 라인들 둘 다에 무관한 배향으로 배열되고, 그리고 각각의 디스플레이 엘리먼트 내 상기 스토리지 캐패시터의 적어도 제 2 플레이트에서 둘 또는 그 초과의 디스플레이 엘리먼트들과 커플링되고 통합되고, 각각의 수평 공통 전압 라인은 추가로 제 1 수평 노드 및 제 2 수평 노드를 제공하는 두 개의 수평 단자들을 포함하고, 및
    각각의 수직 공통 전압 라인은 상기 열 라인들에 평행하고 상기 행 선택 및 열 라인들 둘 다에 무관한 배향으로 배열되고, 그리고 메시를 형성하기 위하여 상기 수평 공통 전압 라인에 커플링되고, 각각의 수직 공통 전압 라인은 추가로 제 1 수직 라인 노드 및 제 2 수직 라인 노드를 제공하는 두 개의 수직 단자들을 포함함 ―; 및
    적어도 하나의 제 1 및 제 2 수직 라인 노드에 커플링되고, 각각 적어도 제 1 및 제 2 수직 공통 라인 전압을 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 수직 라인 노드에 공급하도록 배열된 히터 드라이버(heater driver)
    를 포함하고,
    상기 제 1 수직 노드에 공급된 상기 제 1 수직 공통 라인 전압 및 상기 제 2 수직 노드에 공급된 상기 제 2 수직 공통 라인 전압은 수직 공통 라인 전압 차 및 상기 수직 공통 전압 라인을 통해 흐르는 수직 공통 라인 전류를 생성하고, 이에 의해 상기 수직 공통 전압 라인에 커플링된 상기 디스플레이 엘리먼트들을 히팅하는,
    디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터 드라이버는 상기 행 선택 및 열 라인들을 제어하기 위하여 인가된 전압들에 무관하게, 상기 저항기 히팅 메시의 단자에 인가된 소스 전압을 추가로 제어하여, 상기 디스플레이 엘리먼트가 정보를 디스플레이하기 위하여 액티브하게 동작하는 동안, 열이 상기 디스플레이 엘리먼트에 직접 인가되게 하는,
    디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터 드라이버는 추가로 적어도 하나의 제 1 및 제 2 수평 라인 노드에 커플링되고, 각각 적어도 제 1 및 제 2 수평 공통 라인 전압을 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 수평 노드에 공급하도록 배열되고, 상기 제 1 수평 노드에 공급된 상기 제 1 수평 공통 라인 전압 및 상기 제 2 수평 노드에 공급된 상기 제 2 수평 공통 라인 전압은 수평 전압 차 및 상기 수평 공통 전압 라인을 통하여 흐르는 전류를 생성하고, 이에 의해 상기 수평 공통 전압 라인에 커플링된 디스플레이 엘리먼트들을 히팅하는,
    디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터 드라이버는 추가로 상기 적어도 하나의 제 1 수직 라인 노드와 상기 제 1 수평 라인 노드 사이의 전압 연속성을 공급하도록 배열된 분압기(voltage divider)를 포함하는,
    디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항기 히팅 메시의 상기 수평 및 수직 공통 전압 라인들은 폴리실리콘으로 형성되는,
    디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 수직 공통 전압 라인들은 금속-스트랩핑(strap)된 수직 공통 전압 라인들이고 상기 수평 공통 전압 라인들은 폴리실리콘으로 형성되는,
    디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 수평 공통 전압 라인들은 금속-스트랩핑된 수평 공통 전압 라인들이고 상기 수직 공통 전압 라인들은 폴리실리콘으로 형성되는,
    디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 행 선택 라인들은 금속 행 라인들인,
    디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항기 히팅 메시는 수평 누화를 감소시키고, 상기 디스플레이 엘리먼트들의 수평-전용(only) 공통 히터 라인 어레이 내 하나의 대응하는 지점으로부터 상기 수평-전용 공통 히터 라인 어레이의 에지로의 대응하는 저항 레벨보다 매우 작은 저항 레벨을 상기 디스플레이 엘리먼트들의 어레이 내 한 지점으로부터 상기 어레이의 에지로 제공하는,
    디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항기 히팅 메시는 각각의 디스플레이 엘리먼트 내 상기 트랜지스터 및 픽셀 전극 각각에 인접하게 배치되는,
    디스플레이 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    각각의 수평 및 수직 공통 전압 라인은 상기 픽셀 엘리먼트들의 액티브 층 아래 평면에 위치되는,
    디스플레이 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 엘리먼트들은 디지털 카메라, 디지털 일안 반사(SLR) 카메라, 나이트 비전 디스플레이(night vision display), 핸드헬드 비디오 게임 디스플레이, 모바일 전화, 또는 비디오 안경류 디바이스 중 적어도 하나에 사용되는,
    디스플레이 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 행 선택 라인 또는 열 라인 중 적어도 하나는 저전력 시프트 레지스터(shift register)에 의해 제어되는,
    디스플레이 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 저전력 시프트 레지스터는 스테이지 회로(stage circuit)를 포함하고, 상기 스테이지 회로는 단일 트랜지스터에 의해 구동되는 단일 전압 노드를 포함하는,
    디스플레이 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항기 히팅 메시와 액정 재료 층 사이에 배치된 액티브 픽셀 전극 층을 더 포함하는,
    디스플레이 장치.
  16. 디스플레이를 히팅하는 방법으로서,
    공통 반도체 기판상에 디스플레이 엘리먼트들의 2차원 어레이를 배치하는 단계 ― 각각의 디스플레이 엘리먼트는 적어도 픽셀 트랜지스터, 스토리지 캐패시터(Cst) 및 픽셀 전극을 포함하고, 각각의 트랜지스터는 상기 픽셀의 동작 상태를 제어하도록 배열되고, 적어도 게이트, 드레인, 및 소스 단자를 가지며, 상기 드레인은 상기 스토리지 캐패시터의 제 1 플레이트에 커플링됨 ―;
    제 1 복수의 게이트 단자들을 제어하도록 복수의 행 선택 라인들을 분배하는 단계;
    상기 픽셀 트랜지스터를 통하여 상기 픽셀 전극에 비디오 전압들을 전달하도록 복수의 열 라인들을 분배하는 단계;
    복수의 수평 공통 전압 라인들 및 복수의 수직 공통 전압 라인들을 포함하는 저항기 히팅 메시를 제공하는 단계
    ― 각각의 수평 공통 전압 라인은 상기 행 선택 라인들에 평행하고 행 선택 및 열 라인들 둘 다에 무관한 배향으로 배열되고, 그리고 각각의 디스플레이 엘리먼트 내 상기 스토리지 캐패시터의 적어도 제 2 플레이트에서 둘 또는 그 초과의 디스플레이 엘리먼트들과 커플링되고 통합되고, 각각의 수평 공통 전압 라인은 추가로 제 1 수평 노드 및 제 2 수평 노드를 제공하는 두 개의 수평 단자들을 포함하고, 및
    각각의 수직 공통 전압 라인은 상기 열 라인들에 평행하고 상기 행 선택 및 열 라인들 둘 다에 무관한 배향으로 배열되고, 그리고 메시를 형성하기 위하여 상기 수평 공통 전압 라인에 커플링되고, 각각의 수직 공통 전압 라인은 추가로 제 1 수직 라인 노드 및 제 2 수직 라인 노드를 제공하는 두 개의 수직 단자들을 포함함 ―; 및
    각각 적어도 제 1 및 제 2 수직 공통 라인 전압을 적어도 하나의 제 1 및 제 2 수직 라인 노드에 공급하도록 배열된 히터 드라이버(heater driver)를, 상기 적어도 하나의 제 1 및 제 2 수직 라인 노드에 커플링하는 단계
    를 포함하고
    상기 제 1 수직 노드에 공급된 상기 제 1 수직 공통 라인 전압 및 상기 제 2 수직 노드에 공급된 상기 제 2 수직 공통 라인 전압은 수직 공통 라인 전압 차 및 상기 수직 공통 전압 라인을 통해 흐르는 수직 공통 라인 전류를 생성하고, 이에 의해 상기 수직 공통 전압 라인에 커플링된 상기 디스플레이 엘리먼트들을 히팅하는,
    디스플레이를 히팅하는 방법.
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