KR960013421B1 - 화상표시장치 및 방법 - Google Patents

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엘베르트 쿠이예크 카렐
빅토르 크리스티안 스트루머 마르티누스
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엔.브이.필립스 글로아이람펜파브리켄
이반 밀러 레르너
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Abstract

내용 없음.

Description

화상표시장치 및 방법
제1도는 장치표시의 개략도.
제2도는 관련송신과 전압특성을 도시한 도면.
제3도는 본 장치와 관련된 구동신호를 도시한 도면.
제4도는 종래 장치의 변형도.
제5도는 본 발명에 따른 장치의 또다른 실시도.
제6도는 제1도에 따른 장치의 변형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
6,7 : 화상전극 11 : 행전극
12 : 화소 18,8 : 열전극
본 발명은 2개의 지지플레이트 사이에 전기광학 표시물질과, 행과 열로 배열된 화소 시스템을 구비하며, 각 화소는 지지플레이트의 마주보는 표면에 배열된 화상전극에 의해 형성되어 있으며 데이타 신호와 표시된 선택에 대한 행열전극 시스템을 구비하며, 전기광학표시에 의한 전압의 범위가 화상표시의 목적으로 화소를 통해 나타나는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 그러한 표시장치를 구동시키는 방법에 관한 것이다.
이런 형태의 표시장치는, 액정, 전기이동서스펜션, 전기크롬물질과 같은 수동 전기광학물질에 의해 비디오 정보와 문자 및 숫자를 포함하는 표시에 적합하다.
서두에서 상술된 형태의 표시장치는 네델란드 왕극 특허출원 제8502663호에 의해 일반에게 공개되어 있다. 출원 다이오드에서 도시된 장치는 액티브 매트릭스에서 비선형 스위칭 소자로서 사용된다. 즉 2개의 다이오드는 화소이다. 2개의 연속적인 화소의 행은 매번 공통접속으로된 행전극을 갖고 있다. 상기 구동모드는 텔레비젼에서 응용될때(예를들어 PAL 또는 NTSC 시스템에 따른 구동모드를 갖고) 2개의 계속적인 기수 및 홀수라인정보는 필드주파수와 교번극성의 각 화소 양단에 존재한다. 화소의 상기 정보는 2개의 연속적인 기수 및 우수 신호의 평균에 의해 결정되어진다. 매 화상전극의 2행은 동시에 씌여지며, 매 2개의 연속적인 행은 공통접속으로 한 전극을 갖고 있고, 그러한 장치는 사용되어진 칼라필터 선택에 의해서, 이 선택은 스티립형 칼라필터로 제한된다.
서두에서 언급된 형태의 화상표시장치는 특허출원 제8701420에서 행전극은 공통접속이 아니며 화소의 행전극은 접속부 수의 증가에 따르는 공통 행전극의 생략없이 분리되어 구동된다.
칼리필터로 사용되는데 관해서는 상당한 자유가 있다고 확신한다. 이것은 화소단위 행열로 조절되고 제1의 방전 혹은 충전이 길게된 후(정확하지는 않지만)의 이들 화소와 상호 작용된 충전 및 방전의 용량에 의해서 가능하다.
상기 특허출원은 공급에 의해서 실현되고 화소뒤의 양단의 보조전압 또는 화상표시로 사용된 전압범위의 제한에 의해 즉, 보조전압(기준전압) 또는 리셋(reset)전압에 의해서 선택된다.
상기 특허출원에서 상술된 장치의 양호한 실시예에 있어서 제너다이오드는 화소와 행과 열전극 사이에 배열되어 있다. 그러한 장치를 사용할 때 사용된 제너다이오드의 브레이크다운 작용은 사용되어진 작동전압에 의해 결정되며, 그리고 제너다이오드의 항복전압은 사용된 전기광학의 수에 제한된다. 더구나 이 회로에서 사용된 액정장치는(비결정 실리콘, 다결정 실리콘) 재생산 방법으로 제조하기가 어렵다. 상기 발명의 목적은 대안용액으로 제공하는 것에 의해 이들 결점을 해결하는 것이다.
상기 발명에 따른 장치는 화상전극과 행열전극 사이에 적어도 제1의 브랜치 배열을 구비하며, 종래 선택에서 공급에 대해 적어도 하나의 비선형 스위칭 소자를 포함하며, 화소뒤의 양단에 보조전압 또는 화상표시에 대해 사용된 전압범위의 제한을 특징으로 하며, 그리고 단위화상소자, 화상전극과 행과 열전극 사이에서 배열된 제2의 브랜치를 포함하며, 적어도 하나의 비선형 스위칭 소자를 포함하며 제1브랜치내에 역평형으로 배열된 비선형 스위칭 소자가 있다.
상기 제1브랜치는 오히려 다이오드와 같이 비선형 스위칭 소자의 직렬 배열을 구비한다.
상기 직렬 배열과 역평형으로 배열된 스위칭 소자는 제너다이오드와 유사한 스위칭 작용을 얻기 위해 적응시키며, 이것은 좀더 나은 재생산을 할 수 있다.
상기 보조전압은 차라리 전달에 있어서 전이범위에 제한되어 근접하여 위치하며 전기광학물질의 전압특성이다.
상기 보조전압은 행내의 모든 화소가 주어진 값으로 네가티브 또는 포지티브 충전하기 위해 리셋전압일 것이고 존재하는 데이타 신호에 의해 정확한 신호값으로 충전 또는 방전한다.
이것은 전의 행 또는 차후의 행의 영향없이 각각의 행에 영향을 받으며, 화상정보는 사용된 칼라필터에 적용되며, 칼라필터는 네델란드왕국 특허출원 제861063호에서 기술된 삼중항으로 구성되어지며, 또한 시선구조를 갖는다.
화상정보를 갖고 있는 종래의 충전과 방전의 실제 구동작용은 앞의 주기와 화상정보가 존재하는 같은 주기동안에 영향을 받으며, 각 화소의 행은 분리되어 씌여지고 이들 화소 양단의 전압은 또한 단위행으로 변환되며, 스테디어(steadier) 화상과 높은 표면 플릭커(flicker) 주파수를 발생시킨다. 다이오드는 오히려 비선형 스위칭 소자에서 선택되며 즉 이 경우는 특허출원 제8800204호(PHN 12,409)에서 상술된 것과 같이 여분으로 사용하는 것이 유리하다.
제1브랜치는 비선형 소자(또는 MIM과 같은 비선형 스위칭 소자)의 직렬 배열을 포함하며 각 화상소자에 분리되어 배열되어 있다.
발명에 따른 장치의 양호한 실시예에 있어서 상기 특허출원 제8701420호에 상술된 장치와 비교하여 어떤 특별한 성분(행의 수가 큰것)을 요구하기는 어려우며, 열의 다수의 화상소자는 적어도 한 부분이 공통접속으로된 제1브랜치를 갖고 있다. 상기 공통접속은 2개의(병렬로) 열에 대해 사용된다.
상기 발명에 따른 방법은 적어도 하나의 비선형 스위칭 소자를 포함하는 제1브랜치로 특징지워지며, 게다가 역평형으로 접속된 적어도 하나의 비선형 스위칭 소자를 포함하는 제2브랜치는 화소의 행전극 또는 컬럼전극 사이에 배열되어 있으며, 앞에 존재한 데이타 신호에서, 화소는 사용된 화상표시 전압범위의 제한의 뒤 또는 위에 제1브랜치전압에 의해 충전 또는 방전되고 이어서 스위칭 소자와 연결된 역평형을 통해 정확한 값으로 충전 또는 방전된다.
상기 발명은 도면을 참고로 하면 더욱더 상세히 상술될 수 있다.
제1도는 발명에 따른 표시장치 1의 개략도를 도시한다. 화소(12)는 액정표시장치로 구성되며, 예를들어 액정물질의 층에 둘러싸여 있는 패싱(facing) 화상전극(6,7)에 의해서, 화상전극(7)에서 행전극(11)을 통해 연결되고 열전극(8)은 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 화소(12)의 화상전극(6)은 다이오드(9)를 통해 열전극(8)에 접속되어 있다. 그들은 또한 다이오드(19)의 직렬 배열(2)을 통해 열전극(18)에 접속되어 있다.
제2도는 제1도의 표시장치에서 표시조직의 특징적 전송과 전압을 개략적으로 도시한다. 임계전압 이하에서(V1또는 Vth)의 상기 전지는 거의 빛을 통과하지 않으며 포화전압(V2또는 Vsat) 이상에서 상기 전지는 거의 투과하게 된다. 중간범위는 위에서 상술한 전송의 범위로 구성되며 총괄로(17)에 의해서 제3도에서 지적하고 있다. 그러한 전지는 보통 교번전압으로 구동하기 때문에 전압의 절대값은 가로좌표에 찍는다.
제1선택전압으로 쓰는 정보 Vsl은 선택주기 동안에 선택라인(11)에 존재되며 반면에 정보 또는 데이타 전압 Vd는 열전극(8)에 존재된다. 화소(12) 양단의 전압은 포지티브전압으로 된다.
액정의 하강을 막고 표면-필커 주파수를 증가하게 하기 위해 교번신호를 갖고 있는 정보는 화소(12) 양단에 표시된다. 발명에 따른 장치에 있어서 화소(12)의 네가티브전압은 표시된 정보로 묘사되며, 다이오드(19)의 직렬 배열(2)을 통해 화소(12)(혹은 네가티브로 충전된)와 상호 작용하여 방전용량을 가진 후에 변화된 데이타전압(_Vd)로 되는 동안 제2의 선택전압 Vs2에 의해서 표시된다.
제3도는 각 필드(TV 응용에서)동안 화상정보가 신호로 바뀌게 하기 위해 화소(12)의 다수행에 대해 구동신호를 선택하게 도시한 것이다.
선택주기 ts동안 t0인 순간의 선택전압 Vs1은 행전극(11)에 표시되며(이 예는 TV 응용에 대해 라인 주기와 동일하게 선택된다. 즉 64μsec) 반면에 정보전압 Vd는 즉시 열전극(8)에 표시된다. 화소(12)의 행과 작용한 t1은 행전극(11)이 전압 Vns1을 받았기 때문에 더이상 선택되지 않는다. 이 전압은 화소(12)행의 다음 선택전까지 유지된다. 이것은 다시 화소(12)행의 제1선택전에 선택라인(11)의 리셋전압에 의해 영향을 받는다. 즉 t3=tf-ts여기서 tf는 필드 주기로 표시된다. 리셋전압은 다이오드(19) 직렬배열(2)의 화소(12)가 화상표시(-Vsat보다 작은 값이 될때까지)로 사용된 범위를 지나 전압이 화소와 작용할 때 네가티브로 충전된다. 다음의 선택주기(t4로부터)는 다이오드(9)를 통한 데이타전압 -Vd에 의해서 희망하는 값으로 결정되어진다. 행전극의 끝은 선택주기(ts후)가 경과된 후 전압 Vs2를 받으며,그들은 비선택전압 Vns2를 받는다. 이 경우의 화소양단의 전압은 각 필드주기동안 반전된다.
제3b도는 제3a도에 대해 같은 전압의 변화를 도시한 것으로 필드주기 펄스선택주기(이 경우는 라인주기)너머로 이동한다. 이것은 각 다른 것과 반전된 데이타전압을 갖고 화소의 계속적인 그 행의 표시의 가능성을 제공한다. 제3c도는 제3a도와 동일하며 그 선택주기 너머로 이동한다.
수직선명도의 반의 화상(텔리비젼)에서 기수 및 서수 필드의 라인은 각각 다르게 씌여지며, 그것의 화상정보를 신호로 바꾸고, 단위주기당 한번 새롭게 충전한다. 이 경우의 라인-필커 주파수는 25Hz(30Hz)이며 50Hz(60Hz)의 페이스-필커 주파수는 매 행당 신호의 변화에 의해서 180도의 상차각으로 인해 연속적인 행 사이에서 취해진다.
선택전압 Vs1및 Vs2는 한 라인주기(64μsec)보다 짧은 시간에 선택된다. 이 경우의 리셋전압은 선택이 발생하는 라인주기의 한부분동안 교대로 표시되고, 충분한 시간동안 머물러 화소(12)에 충전된다. 전극(11)에서의 전압편차는 영향을 받게 되며, 예를들어 브로큰(broken)라인(14)에 의한 제3a도에서 개략적으로 도시하였다.
상기 장치는 구동방법에 있어 매우 적당함을 도시하며 화소(12) 양단의 화상표시목적에 대한 전압의 절대 값이 실제 Vth와 Vset사이의 범위로 제한하기 위해 화소(제3도에서 보여준) 양단의 평균전압은
Figure kpo00001
로 표시한다.
그레이 스케일(grey scales)로 간주되는 만족할만한 작동을 얻을 수 있으며, 열전극(8)의 데이타전압 Vd에 의해 화소(12) 양단의 전압값은 거의
Figure kpo00002
이고 적어도
Figure kpo00003
가 된다.
Vc의 소거에 의해
Figure kpo00004
즉
Figure kpo00005
화소(12)를 충전하기 위하여 확실하게 행전극(11)과 작용된 것을 선택전압
Figure kpo00006
로 되고 Von은 다이오드(9)의 예상전압이다. 화소(12)의 양단전압은 Vd-Von-Vs1이다. 즉 그것은
Figure kpo00007
와
Figure kpo00008
사이에 있으며 Vd에 의한다.
화소(12)의 같은 행에 네가티브로 충전하기 위해(차후의 필드 또는 진행주기에서) 다음의 선택은 반전된 데아타전압을 갖고 있고, 행전극(11)의 리셋전압 Vreset에 의해 제일 먼저 네가티브로 충전되어 있으며 다이오드 19를 통해 기준전압으로 접속되어 있다. 다음의 선택된 행전극은 선택전압
Figure kpo00009
(같은 라인주기 또는 차우의 주기)을 수용한다. 상기 화소(12)는 네가티브로 충전되고 다이오드 9의 Vd-Von-Vs2를 통해 바로 충전된다.
즉 이 값은
Figure kpo00010
과
Figure kpo00011
사이이고 반대신호를 갖고 있는 정보는 화소(12) 양단에 표시된다.
비선택 요구에 있어서는 다이오드(9) 또는 다이오드(19)가 전도되지 않는 것에 만족하며 그들은 전압 Voff와 상호 작용하여 저전류 Ioff를 전달하고 다이오드(19)를 통한 방전은 실제적으로 무시해도 좋다.
가장 낮은 비선택전압 Vns1은
Figure kpo00012
과
Figure kpo00013
사이의 범위에 있는 접합점(13)에서의 전압 VA이다.
VAmin과 VAmax는 다음과 같다.
Figure kpo00014
여기서 r은 직렬배열(2)내의 다이오드(19)의 수이다. 다이오드(9)를 통한 방전은 또한 다음과 같이 표시될 수 있다.
Figure kpo00015
식 (1)과 (4)에서
Figure kpo00016
또는(Vdmax=1/2(Vsat-Vth))를 갖고 있다.
Figure kpo00017
식 (2)와 (4)에서 또는
Figure kpo00018
(5)와 (6)을 결합하면
Figure kpo00019
또는
Figure kpo00020
다이오드의 수 r이 다음과 같이 선택된다면
Figure kpo00021
그 식은
Figure kpo00022
상기 화소(12)는 상기 행전극(11)이 충분히 높은 리셋전압을 받는것에 의해 -Vsat로 다음에 방전(제3a도를 보면)된다. 여기서 그 식은
Figure kpo00023
또는
Figure kpo00024
다음에 상기 화소는 다이오드(9)를 통해 매우 정확한 방전을 한다. 이 선택전압
Figure kpo00025
의 끝은 행전극(11a)에 표시되어지며 반면에 데이타전압은 즉시 열전극(8)에 표시된다.
행전극(11a)는 비선택전압 Vns2로 주어진다. 접속점(14)에서의 전압은 다음과 같이 씌여진다.
Figure kpo00026
식 (3)과 (4)와 Vdmax=1/2(Vsat-Vth)는 다음식을 얻어낸다.
Figure kpo00027
그리고
Figure kpo00028
식 (10)과 (11)에서
Figure kpo00029
이것은 다시
Figure kpo00030
다시 선택하면
Figure kpo00031
위의 식은
Figure kpo00032
상기 장치의 사용가능성은 최소 전압 Voff와 전달에 있어서 최대범위 넓에 의해 결정되고 적절한 액정물질 또는 다른 전기광학물질의 전압특성(제2도의 브래스 17에 의해 표시된)이다.
스위칭 소자의 표시장치의 유사한 제한은 소위 다이오드링으로 구성되어 있다.
그러한 스위칭 소자는 2개의 다이오드의 다이오드링 회로배열에 있으며, 조건은
Figure kpo00033
이고 반면에 2n 다이오드는 각 화소를 요구한다.
예를들어, Vsat-Vth=1.8Volt, Voff=0.4Volt 다이오드링이 사용될 때 다이오드의 최소수는 n=10이며 제1도의 장치에서는 r+1=9이다.
화소(12)의 제1도에 실시예는 써지는 동안 하나의 다이오드(9)를 통해 항상 충전 또는 방전된다. 완전한 장치에 있어서 이들 다이오드의 예상전압 Von의 범위는 대략 20mV이다. 즉(Vsat-Vth) 범위의 1/90이다. 이것은 장치가 다수의 다이오드링을 갖고 있고 다이오드링의 수가 누적되면 범위가 증가한다.
상기 다이오드수는 한 열에 있는 다수의 화소 또는 공통접속에서 다이오드가지(2)의 부분에 의해서 상당히 감소된다. 이것에 제4도에 도시되어 있다. 상기 공통접속 다이오드가지(3)는 다이오드(19)(r-1)을 포함하며 반면에 각 화상전극(6)은 다이오드(19)을 통해 공통전극(4)에 접속되고 다이오드(19)(r-1)의 직렬배열의 공통접속부분(3')에 연결되어 있다. 상기 직렬배열(3)은 계속되는 화소의 행에 충전 또는 방전하며 매 라인주기에 사용된다. 제1도의 장치와 비교하여 (n-1)(r-1)의 다이오드는 충분하다(n=횡의 수).
더구나, 상기 다이오드가지(3)는 2개의 열에 대해 공통접속으로 사용되며 제5도에서 도시한다. 이 모양은 열방향 축병렬에서 오른쪽 열의 미러영상에 의해 얻어지며, 공통전극에 대한 형태로 전극(4) 및 (4')를 갖고 있다. 유리하게 다이오드가지(3')(브로큰 라인에 의해 표시된)은 실제적 여유를 위해서 오른쪽 열에 배열되어 있다.
여러 가지 소자의 여유는, 특허출원 제8800204호(PHN12,409)에 자세하게 기술되어 있으며 이중의 다이오드를(직렬 혹은 병렬)에 의해 얻어진다.
제1도에서 도시한 장치에서의 상기 다이오드는 반대방향으로 교대로 배열되어 있으며, 열전극(8)과 화소(12) 사이에 배열되어 있고 제6도에 개략적으로 도시된다. 그러한 생김새는 제1도의 장치가 (논)선택전압을 이끄는 것에 대해 유사하게 표시되며, 데이타전압과 리셋전압은 구동신호가 공급되는 동안 같은 전압값으로 되며, 예를들어 제6b도의 장치와 반전전압값은 제6a도와 6c도의 회로에 공급된다.
본 발명은 도시된 실시예에서 제한된 것이 아니며, 여러가지 편차는 발명의 범위내에서 가능하게 사용되어진다.
다이오드와 다른 비선형 스위칭 소자는 그러한 것이 적당하며, 예를들어, 베이스-콜렉터가 접합된 단락회로를 갖고 있는 양극성 트랜지스터 또는 드레인 영역을 갖고 있으며 게이트가 단락회로인 MOS 트랜지스터이다. 다이오드(2,2')와 (3,3')의 상기 직렬배열은 화소(12)가 리셋전압(반전된 신호를 갖고 있는 다이오드의 충전된 경우)에 의하여 충전되는 전류전압을 갖고 있는 MIM 소자(금속-절연체-금속)에 의해 대체된다. 상기 다이오드(9)와 MIM 소자는 다시 하나의 제너다이오드와 같은 아날로그 작용을 갖고 있다. 그들은 또한 다이오드 자체로 유용성을 갖고 있다. 덧붙여서 다이오드는 관례적으로 기술적 표시장치에 사용되며, 예를들어 모노크리스탈라인(mono crystalli ne)에서 핀다이오드 또는 쇼키드 다이오드 pn 다이오드 형태로 되어있고, 다결정 또는 비결정 실리콘이며, Cdse또는 또다른 반도체물질로 되어 있으며 반면에 다이오드는 수직과 측면의 양 형태로 되어 있다.
그러므로 상기 기술한 장치는 리셋전압을 유용하게 사용하며 네델란드왕국 특허출원 제8700627호에 상술된 것에 의해 페로-일렉트릭 표시물질에서 특히 적절하게 사용되는 방법이다.

Claims (5)

  1. 제1 및 제2지지플레이트 사이에 전기-광학디스플레이 매체로 이루어지는 디스플레이 장치로, 화소 시스템은 행과 열로 배열되고, 화소(picture element)는 지지 플레이트의 표면상에 화상전극에 의해 정의되며, 선택전압을 나타내는 열전극(row electrode) 시스템은 제1지지 플레이트상에 제공되고 데이타전압을 나타내는 다수의 행전극은 제2플레이트상에 제공되고, 상기 화소와 직렬인 2-극(tow pole) 스위칭 유닛을 통한 각 화소용 선택 및 데이타전압이 화상 디스플레이의 목적으로 디스플레이 매체의 전압내에서 상기 화소 사이의 전압을 결정하는 디스플레이 장치에 있어서, 스위칭 유닛은 화상전극과 열 또는 행전극 사이에 배열된 제1의 브랜치(branch)를 포함하고 상기 브랜치는 적어도 하나의 비-선형 스위칭 소자를 포함하여 상기 화소를 선택하기 전에 상기 화소를 화상 디스플레이용 전압 범위 한계중 하나 또는 그 이상의 보조 전압으로 충전하도록 하고 그점에서 상기 화상전극과 상기 열 또는 행전극 사이에 배열된 제2브랜치를 포함하고, 상기 제2브랜치는 제1브랜치에서의 비선형 스위칭 소자에 평행하지 않게 배열된 적어도 하나의 비-선형 스위칭 소자를 포함하고, 브랜치는 전도가 시작되는 다른 임계전압을 갖는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1브랜치는 비선형 스위칭 소자의 직렬 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 비선형 스위칭 소자를 포함하는 일부의 브랜치가 행에서 다수의 화소에 대해 공통인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  4. 제3항에 있어서, 적어도 하나의 비선형 스위칭 소자를 포함하는 일부의 브랜치가 두개 행의 화소에 대해 공통인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  5. 제4항에 있어서, 두개 행 각각은 적어도 하나의 비선형 스위칭 소자를 포함하는 브랜치의 공통 부분이 제공되는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
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