KR100212866B1 - 이미지 형성을 위해 백라이트 lcd 화소 어레이를 사용하는 필드-순차식 디스플레이 시스템 - Google Patents

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Abstract

후광칼라 LCD디스플레이가 적, 녹 및 청색 형광 램프의 뱅크위에 액정 디바이스(LCD)들의 단일 매트릭스를 설치함으로써 형성된다. LCD매트릭스는 각기 적, 녹 및 청색 램프들의 조명과 동기되는 분리된 적, 녹 및 청색이미지를 순차적으로 형성하도록 동작된다. 순차적인 적, 녹 및 청색 이미지의 투영은 칼라 이미지로서 검지된다. 이미지들은 LCD매트릭스상에 한번에 한라인씩 스캔된다. 형광램프의 뱅크는 LCD매트릭스의 라인에 평행하게 배열된 수개의 각 칼라 램프들을 포함한다. 각 칼라의 서로다른 램프들은 LCD매틀릭스의 스캐닝과 동기되어 활성화된다. 매트릭스내의 각 LCD에는 도전 플레이트들 사이에 샌드위치된 신속히 변화하는 액정 물질을 포함한다. 도전 플레이트 사이의 전계는 폴리실리콘 박막 트랜지스터에 의해 제어될 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
이미지 형성을 위해 백라이트 LCD 화소 어레이를 사용하는 필드-순차식 디스플레이 시스템
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 공군에 의해 부여된 계약번호 F33615-88-C-1825하의 미합중국 정부지원을 받아 완성된 것이다.
[본 발명의 분야]
본 발명은 액정 디스플레이에 관한 것으로, 특히 백라이트 필드-순차식 칼라 디스클레이 시스템에 관한 것이다.
[종래기술의 설명]
전기적으로 제어되는 칼라 이미지(영상)를 발생하기 위해 가장 광범위하게 사용되는 방법은 기본 3색을 나타내는 형광물질 스트라이프(phosphor stripe) 또는 도트 매트릭스를 가지는 음극선관(CRT)과 칼라 형광물질들중 하나를 각기 다르게 여기시키는 3개의 전자총을 사용하는 것이다. 다른 칼라들은 동시에 주사되기 때문에 색분리는 위치에 좌우되며, 이러한 시스템 형식은 구역 다중화 비디오 디스플레이 시스템으로 알려져 있다.
이러한 형식의 디스플레이 시스템은 밝고, 비교적 염가이며 알기쉬운 기술을 기본으로 하는 잇점이 있다. 하지만 CRT 들은 비교적 높은 전력 소모, 부피, 무게, 취성 등에 기인하여 모든 상황에 사용하기 적당한 것은 아니다.
균일한 백색 형광 코팅을 한 CRT들은 필드 순차식디스플레이로 알려진 칼라 디스플레이의 초기 형태로 사용되었다. 이 시스템은 상업 TV방송장비로 사용키 위해 1940년대말 CBS 실험실에 의해 도입되었다. CBS시스템은 TV 수신기에 별도로 적,녹,청색 이미지 필드를 순차적으로 보냈다.
TV 수신기는 단일의 백색 모노크롬 CRT 스크린 앞에 회전하는 칼라 필터 휠을 가지고 있다. 칼라 비디오 디스플레이에는 칼라 필터 휠의 회전에 따라 3필드의 동기화가 이루어진다.
최근, 모노크롬 CRT들은 동일한 원리에 의하여 칼라 이미지를 얻기 위해 CRT 스크린을 코팅하는 비회전 스위칭 가능한 칼라필터와 결합되었다. 전형적으로, 3개의 독특한 백색 이미지는 CRT 스크린상에 순차적으로 디스플레이 된다. 스위칭 가능한 칼라 필터에 의해 전달된 칼라는 이미지 순차에 따라 동기되어진다. 이것은 독특한 색채의 이미지를 순차적으로 반복하게 한다(예를들어, 적,녹,청,적,녹,청 …). 만일 순차율(재생율)이 충분히 높다면, 별개의 이미지들은 하나의 채색된 이미지를 만들기 위해 시청자의 눈에서 조합된다. 화상의 깜박임(filker)이 없는 칼라 이미지를 디스플레이하는 바람직한 프레임 비율은 구역 다중화 시스템에 대한 프레임 비율의 거의 3배이다(즉, 180Hz 대 60Hz).
이들 시스템내의 스위칭 가능한 필터들은, 비틀림 네마틱 액정과 접속된 칼라 선택 선형 유극 필터(1988. 7. 19. 반테(Vante)에게 허여된 미합중국 특허번호 4,758,818; IBM Technical Disclosure Bulletin, vol. 22, No. 5, 1979, 10, pp. 1769-1772, Brinson과 Edgarl); 다색성 염료를 포함하는 액정(카스텔라노(Castellano)의 미합중국 특허번호 3,703,329); 및 복굴절 물질을 가진 액정(마쓰모토(Matsumoto)의 미합중국 특허번호 4,097,128) 을 포함한다.
칼라 매트릭스 CRT들의 복잡성 및 배열 문제들을 회피하는 반면 이 시스템들은 부피, 무게 및 전력소비와 같은 모노크롬 CRT에 내재하는 결점들을 감수해야 한다. 더욱이, 이 시스템들(5 또는 6 패럴 정도의 수를 포함할 수 있다)에 사용된 칼라필터들은 CRT에 의해 방사된 대부분의 빛을 흡수한다. 그리하여 다중화된 디스플레이에 상당하는 화면밝기가 유지되어져야 할 경우에는 매우 밝은 CRT가 요구된다.
이러한 결점들 때문에, 이들 CRT-기본 칼라 디스플레이 시스템은 특정한 응용예를 위해 새로운 형색의 비디오 디스플레이로 교체될 수도 있다. 이 새로운 형식의 디스플레이는 단일 화소 또는 화소에 대응하는 광 밸브(Iight valve)들의 어레이를 포함하는 패널을 기본으로 한다. 광 밸브 어레이가 형광등 또는 백열등에 의해 후방에서 조명될 때 이미지는 어레이에서 광밸브를 선택적으로 개방하거나 폐쇄함으로써 형성될 수 있다. 이러한 형태의 디스플레이에서, 광원은 이미지를 직접적으로 형성하지는 않는다; 실제로는 광 밸브 어레이를 통해 균등하게 전달되게 하기 위하여 방사되어져야 한다.
현재 가장 일반적으로 사용되는 광 밸브는 액정(LC)이다. 액정 디바이스(LCD)들은 동등한 CRT 디스플레이 디바이스 보다 훨씬 전력을 적게쓰고, 경량이고, 컴팩트하며, 비교적 높은 콘트라스트 디스플레이 패널들을 만드는데 사용될 수 있다.
이들 디스플레이 패널들은 휴대용 컴퓨터 또는 중량 및 전력소비가 비행기 조종실내의 디스플레이 장치로서 특히 유용하게 쓰인다.
전형적인 단색(모노크롬) 응용에서, 한 화소의 영역을 점유하는 LCD의 매트릭스는 박막 트랜지스터(TFT)와 일체로 구성된다. (TFT)는 디스플레이 디바이스의 외부회로에 개별적으로 어드레싱된다. TFT가 어드레스될때, 후광이 어레이내의 화소 위치를 통과하도록 연관된 LCD 광 밸브를 개방한다. LCD 광 밸브의 패턴에 전압이 가해질 때, 이미지는 LCD 매트릭상에 디스플레이된다. 상술한 형태의 디스플레이는 일반적으로 LCD 디스플레이라한다. LCD 디스플레이에서 TFT가 각 광 밸브들을 부분적으로만 개방하도록 제어될 때, 이미지는 그레이 스케일(gray scale) 정보를 포함할 수도 있다.
이러한 형태의 시스템은 길레트(Gillette)에게 허여된 미합중국 특허번호 제 4,742,346에 기재되어 있다.
모노크롬 LCD 디스플레이는 컴퓨터 디스플레이 및 소형 TV 세트의 비디오 디스플레이에 폭넓게 사용되어 진다. 최근, 칼라 LCD 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 있다. 실용화되려면, 칼라 LCD 디스플레이에는 칼라 CRT의 밝기, 수명, 및 깜박임(flicker)없이 부드러운 이미지의 움직임을 보여 주기에 아주 충분한 재생율을 가져야만 한다.
현재, 여러 형태의 LCD 디스플레이가 있다. 이들 디스플레이중 한가지 형태는 시중의 비디오 영사기내의 LCD를 사용한다. 이 영사기에서, LCD는 직접 보이지 않고, 영화 영사기 내의 필름을 사용하는 것처럼 작동한다. 정상 출력(steady-output)칼라 광원은 각기 다른 LCD를 조명하고, LCD에 의해 생성된 별도의 칼라 이미지는 스크린상에 조합되고 투사된다. 예시적인 LCD 영사기로서, 샤프 코포레이션에 제작한 XV-100P 영사기에는 3가지 광원(적, 청, 록)및 세개의 LCD가 있다. 3색 광원 내에 백색광을 분리하고, 단일 영상내에 3개의 LCD에 의해 생성된 분리된 영상을 조합하기 위해 2색성의 거울이 사용된다. 이 이미지는 통상의 광렌즈를 사용하는 스크린 상에 투사되어질 수도 있다.
CRT와 LCD 매트릭스를 둘 다 사용하는 하이브리드 디스플레이 시스템을 3개의 단색 칼라 CRT(적, 녹, 청)을 광원으로 사용한다. 각 CRT 스크린으로부터의 광은 CRT 전면에 고정된 별도의 광섬유 다발에 의해 픽업된다. 각각의 적, 녹 및 청색 CRT에 부착된 광섭유 다발들은 플라스틱 광 방사판의 얇은 에지에 고정된 종단주(termination)에서 교대로 상호 혼합된다. 이 방사판은 에지가 광섬유 다발에 의해 조명될 때 그 측면으로부터 균일하게 발산된 조명을 제공하도록 설계되었다. 3개의 CRT는 30Hz의 개별적인 비율로 순차적으로 동작된다; 조합율은 90Hz이다. 플라스틱 방사판의 조명측을 덮는 LCD 패널은 LCD에 의해 전달된 적, 녹 및 청색의 이미지들을 공간적으로 변조하므로써 필드 순차식 이미지를 형성한다. LCD 패널상에서 적,녹 및 청색 이미지의 발생은 각 CRT로부터의 섬광과 동기화된다.
이 시스템은 SID85 다이제스트, pp 81-83에 기재된 H.Hasabe 및 S.Kobayahi의 논문 변조된 백라이트를 사용하는 완전-칼라(Full-Color)필드-순차식 LCD에 기재되어 있다. 이것은 얇은 디스플레이 패널을 사용한다. 그러나 3개의 광섬유 다발이 필요하고 3개의 CRT를 사용한다. 광은LCD 매트릭스에서와 마찬가지로 확산 패널을 통해, CRT 스크린으로부터 광섬유 어레 이내로 통과되는 동안 손실된다. 이 디스플레이 시스템은 CRT 디스플레이의 밝기가 100fL(foot-Lambert)인 것에 비하여 단지30fL 정도인 것으로 기재되어 있다. 더욱이, 이 디스플레이 시스템이 백라이트를 생성하기 위해 CRT를 사용하기 때문에, 통상의 CRT 디스플레이의 크기, 중량 및 전력소모 문제를 그대로 안고 있다.
칼라 LCD 패널에 대한 다른 공지기술 설계들은 백색광 및 부화소(sub-pixel) 크기의 칼라 필터소자로 모자이크 배열로 제조된 LCD 패널을 포함하고 있다. 한 예로 각개의 필터소자는 1개의 이미지 화소의 1/3을 덮도록 배열되어 있다. 각 화소에는 3개의 별도의TFT와 3개의 각기 다른 기본 칼라 필터소자를 포함한다. 이러한 형태의 디스플레이 시스템은 구역다중화 칼라 시스템으로 참조되어 있다. 3개의 기본 칼라영상들은 각 부화소 이미지 소자에 전압을 인가함으로써 동시에 디스플레이 된다. 이러한 형태의 구역다중화 디스플레이는 IEEE 스펙트럼, 1989 가을호, pp36-40에 G.Stix가 기고한 논문 Manufacturing hurdles challenge larpe-LCD derelpers에 기재되어 있다.
구역다중화 LCD 패널들은 칼라 필터소자들 때문에 단색패널들보다 덜 효율적이다. 이 디스플레이에 사용된 전형적인 필터소자들은 입사광의 약 20%만을 통과시킨다.
또다른 중요사항은 관찰자의 눈이 입자가 너무 거칠다는 것을 인지하지 못할 정도로 화소들간의 거리가 충분히 작아야만 한다는 것이다. 어느 특정한 칼라의 각 부화소 소자들은 구역다중화 시스템들내에서 인접하지 않다; 각 화소는 모두 세가지의 기본 칼라 부화소들을 포함하며 입자크기 허용치를 넘지않는 셀 치수를 갖는 것이 바람직하다. 이는 부화소가 화소보다 적어도 3제곱근 인자만큼 작아야만 된다는 것을 의미한다. 그러므로 단일칼라로 구성된 이미지의 일부는 적어도 영상의 백색부분보다 3제곱근 인자만큼 흐리게 된다.
이외에도, 각 부화소들은 연관된 어드레싱 라인들을 가진 별개의 전원 공급 TFT를 갖는다. 이 소자들은 디스플레이의 충진계수를 감소시키는 경향이 있다(층진계수는 광을 전송하는 패널 면적비로서 정의된다). 이 감소된 층진계수는 단색 LCD 어레이에 비하여 구역다중화 LCD 디스플레이의 밝기를 더욱 감소시킨다.
필터 모자이크는 LCD 패널과 일체이기 때문에, 각 필터 소자는 연관된 부화소들과 매우 밀접하게 배열된다. 필터 소자의 존재는 LCD 어레이상에서 수행될 수 있는 고온처리 단계를 제한한다. 더욱이, 필터소자를 형성하는데 사용되어진 화학염료는 시간이 지남에 따라 퇴색되기가 쉽다.
구역다중화 스크린의 또다른 단점은 단색 화소들에 비하여 부화소들의 보다 작은 크기에 기인하여 인조잡상(artifacts)이 나타나는 것이다. 인조 잡상의 한 형태는 인접한 화소들 사이의 전하공유(charge-sharing)에 의해 야기된다. LCD내의 액정물질은 화소영역내의 물질에 전계를 가함으로써 활성화된다. 부화소 요소가 상대적으로 작기 때문에 1부화소로부터의 전하는 인접한 부화소 아래의 액정물질에 영향을 미친다. 이는 디스플레이된 칼라의 순도에 영향을 미칠 수도 있다.
[본 발명의 요약]
칼라 이미지를 생성하기 위한 필드-순차식 디스플레이 장치는 소형 광 밸브의 매트릭스를 포함하는 패널을 사용하며, 패널의 광 투과성은 선택적으로 제어될 수 있다. 필드 순차식 디스플레이 장치는 후면에서 패널을 조명하기 위해 스트로브된 다수의 칼라 광원을 포함한다. 복압 이미지의 별도의 성분들을 나타내는 단색 이미지는 순차 주사함으로써 형성된다. 또한, 필드 순차식 디스플레이 장치는 이미지의 순차 주사와 동기되어 각 칼라광원을 주사하는 스캐너를 포함한다. 본 발명은 또한 칼라 이미지의 별도의 성분을 나타내는 단색 이미지가 광 밸브 매트릭스에서 광 밸브의 연속 라인을 순차적으로 활성화시킴으로써 형성되는 디스플레이 패널수단에서 광 밸브 매트릭스의 광 투과성을 선택적으로 제어하는 단계; 광 밸브의 매트릭스를 통해 투과되는 광을 제공하기 위하여 다수의 칼라광원을 교대로 스트로빙하는 단계; 및 광 밸브 매트릭스의 순차 주사와 공간적으로 대응하여 각 칼라광원들을 활성화시키는 단계로 이루어진 이미지 디스플레이 방법을 포함한다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 실시예를 포함하는 필드-순차식 칼라 디스플레이 시스템의 블록도이다.
제2(a)도는 제1도에 도시한 칼라 디스플레이 시스템에 사용하기 적합한 필드-순차식 LCD 디스플레이 장치의 단면도이다.
제2(b)도는 제2(a)도에 도시한 필드-순차식 LCD 디스플레이 장치의 평면도이다.
제3도는 제2(a)도 및 제2(b)도에 도시한 LCD 디스플레이 장치에 사용하기 적합한 형광램프관의 사시도이다.
제4도는 제1도에 도시한 필드-순차식 칼라 디스플레이 시스템에 사용하기 적합한 타이밍 및 램프 구동회로의 블록도이다.
제5(a)도는 제1도에 도시한 필드-순차식 칼라 디스플레이 시스템에 사용하기 적합한 타이밍 및 지연회로의 블록도이다.
제5(b)도는 제1도에 도시한 칼라 디스플레이 시스템에 사용하기 적합한 칼라 게이팅 회로의 블록도이다.
제6도 및 제7도는 제1도에 도시한 칼라 디스플레이 시스템에 사용된 몇가지 신호를 위한 시간의 기능으로서 신호진폭을 도시한 타이밍도이다.
[발명의 상세한 설명]
제1도에 도시한 본 발명의 예시된 실시예에서, 액티브 LCD 디스플레이 패널(114)은 비디오 신호원(102)으로부터 획득한 적, 녹 및 청색 비디오 정보와 함께 연속적으로 구동된다. 칼라는 각 필드에 대하여 액정 조정기간에 끝에서 적, 녹 및 청색 형광의 후광을 투영함으로서 획득한다. 향광램프 관은 적, 녹 및 청색의 스태거된 뱅크내에 배열된다. 동작시, 적색 램프들은 적색 비디오 정보가 LCD 디스플레이 패널상에서 주사됨에 따라 정류(commutation)회로(112)에 순차로 투영된다. 이때 청색 램프들은 청색정보가 디스플레이 될때 순차로 투영된다.
제1도에서, 디지털 샘플 데이터 비디오 신호는 타이밍회로(110)에 의해 공급된 클럭신호 CKL에 응답하는 신호원(102)에 의해제공된다. 본 발명의 본 실시에에 사용된 신호원(102)은 비디오 정보의 프레임을 유지하기에 충분한 다수의 저장장소를 가진 디지털 메모리를 포함할 수도 있다. 저장된 각 비디오 샘플은 디스플레이된 화소의 색갈을 한정하는 3비트값으로 구성된다. 본 발명의 본 실시예에서,샘플들값들은, 흑, 청, 황, 적, 청록, 녹, 자홍 및 백색에 대응하여 0(제로)에서 7가지의 값을 갖는다. 각 샘플은 그레이 스케일을 디스플레이 할 수 있는 LCD 디스플레이 장치와 함게 사용하기 위한 다중비트 조명부(Iuminance part)를 포함할 수 있다.
동작시, 신호원(102)은 프레임율 180Hz 에서 LCD 어레이(114)에 정보를 제공하기에 충분한 비율로 주사된다. 이러한 형상에서, 각 프레임은 31번 반복된다.
프레임은 신호원(102)에 의해 칼라 게이트회로(108)에 샘플라인의 값으로서 공급된다. 화소 구동값은 샘플값을 기본으로 하는 데이터회로(104)에 게이트회로(108)에 의해 선택적으로 공급된다. 한 예로, 만일 샘플값이 노란색을 지시하는 값 1을 가지면, 칼라 게이트회로(108)는 적 및 녹색 프레임 간격동안 샘플에 대하여 본질적으로 접지전위에서 신호를 공급하고, 청색 프레임 간격동안 양전위 V+에서 신호를 공급한다. 그 결과, 해당 LCD는 적 및 녹색 프레임 간격동안에 광을 투과하고, 노란색 화소를 디스플레이하기 위하여 청색프레임 간격동안에 광을 차단한다. 칼라 게이트회로는 제5(b)도를 참조하여 이하에 기술하고, 데이터회로(104)는 제2(b)도를 참조하여 이하에 기술한다.
화소 샘플라인이 데이터회로(104)에 로드될 때 LCD 어레이(114)내의 TFT의 단일 행은 이미지 라인의 화소 셀의 투과율을 조정하는 커패시터상에 데이터 회로내에 저장된 샘플값을 전달하기 위해 활성화된다. TFT의 행은 타이밍회로(110)에 의해 제어되는 LCD 스캐너회로(106)에 의해 활성화된다. 이 회로는 제2(b)도를 참조하여 이하에 기술한다.
또한 타이밍회로(110)은 LCD 어레이 뒤에서 램프(200 내지 218)(제2(a)도 및 제5(a)도에 도시) 순차를 제어한다. 본 발명의 예시한 실시예에서, 이 램프들은 LCD 어레이(114)내의 화소들의 행의 활성화에 동기되어 순차로 동작된다. 램프(200 내지 218)를 디스플레이의 주사와 동기하여 주사하는데는 2가지 이유가 있다. 첫째로, 프레임 간격의 끝부분에서 활성화되는 화소 셀들에 대하여 램프의 동작이 화소 셀들의 라인의 활성화와의 매칭이 지연될 때 보다 선명한 영상이 얻어진다. 이것은 화소 셀로 하여금 광을 차단 또는 투과하기 전에 안정화하기에 적당한 시간을 허용한다. 둘째로, 램프의 정류는 장치에 의해 생성되는 라디오 주파수 간섭(RFI)을 감소시키는데, 그 이유는 단일 칼라의 모든 램프들이 동시에 섬광될 경우에 생성되는 것보다 많거나 적은 펄스가 정류된 램프를 구동시키기 위해 생성되기 때문이다.
주사된 디스플레이의 사용은 개별 화소 셀에 대해 더 큰 셋업 시간을 제공한다. 그 이유는 소정의 시간에서 비교적 작은 수의 화소들만이 활성화될 필요가 있기 때문이다. 화소 셀의 일부가 활성화되는 시간 간격동안, 디스플레이(114)내에 나머지 화소 셀들은 감지된 이미지의 질에 영향을 미치지 않고 전이될 수도 있다. 타이밍 및 램프구동회로(110)과 정류회로(112)는 제5(a)도 및 제6도를 참조하여 이하에 기술한다.
제2(a)도는 제1도에 도시한 LCD 디스플레이 패널(114)의 단면도이다. 이 단은 수치화 되어있지 않다; 패널(114)의 구조를 기술하는데 도움을 주기위해 수평으로 확장되어 진다. 램프(202 내지 218)들은 디스플레이 패널의 후면에 배열되어 있다. 램프(202)(208) 및 (214)는 적색램프, 램프(204)(210) 및 (216)은 녹색램프, 램프(206)(212) 및 (218)은 청색램프와 인터리브 되어 있다.
램프(202) 내지 (218)로부터 디스플레이상에 입사되는 빛의 입사각은 확산판에 의해 공급되는 빛은 LCD 어레이(231)의 각 화소에 의해 통과되거나 차단된다. LCD 어레이(231)는 두 개의 유리판(228)(230) 사이에 삽입된 액정물질(234)를 포함한다.
예시된 디스플레이 시스템에서, 디스플레이 광 밸브와 개별 후광 소자들은 모두 각 칼라필드 주기보다 적은 주기로 스위칭 되도록 설계되어 있다. 최적의 두꼐는 액정물질 즉, 비틀림 네마틱, 강유전성, 게스트-호스트(guest-host) 및 비틀림, 복조절 또는 파이셀과 같은 동작모드에 좌우된다. 본 발명의 본 실시에에 사용된 액정물질(234)는 E.Merck and Company의 선택된 표준 비틀림 네마틱 물질이다. 유리판(228) 및 (230)은 약 1내지 4 마이크로미터(㎛) 정도로 사이가 떨어져 있고, 두 개의 유리판 주위에 연장된 에폭시 시일(234)로 용접 밀봉된다. 본 발명의 예시된 실시예에 사용된 에폭시 시일은 거의 섭씨 150도의 경화온도를 갖는다. 이렇게 높은 온도는 제조동안에 플레이트(6) 및 (7) 사이의 간극으로부터 습기를 제거하는 잇점이 있다. 본 발명의 실시에에서는, 구역 다중화 디스플레이에서 에폭시를 경화시키기 위해 사용된 온도보다 더 온도가 사용될 수도 있는데 그 이유는 본 디스플레이는 고온처리에 의해 역으로 영향을 미칠 수 있는 칼라염료를 포함하지 않기 때문이다. 에폭시 시일이 경화된 후, 액정물질(234)는 밀봉구멍(도시안됨)를 통해 삽입된다. 예를들어, 인듈프러그 및 비교적 저온 에폭시를 사용하여 밀봉된다.
편광 코팅(238)은 액적으로부터 떨어진 유리판 상위에 놓여진다. 편광코팅은 교차방향으로 편향된 광을 통과시킨다. 즉, 하나의 코팅은 편광을 수평하게 통과시키고 다른 코팅은 편관을 수직한 방향으로 통과시킨다. 비틀림 네마틱 LCD 물질은 전기장이 존재하지않는 경우 90x 정도 편광을 비튼다. 그러므로, 활성화 되지 않았을 때, LCD 셀은 광을 투과하고, 활성화되었을 때 LCD 셀은 광을 차단한다.
액정물질(234)에 가장 가까운 유리판(228)측은 산화주석 또는 산화인듐과 투명도전 코팅재료로 코팅된다. 이 코팅은 기본 전위(지면전위) 소스와 연결되고, 액정물질의 투과성을 제어하는 용량판을 형성한다.
액정믈질(234)에 가장 가까운 유리판(230) 측은 LCD디스플에이의 전기적으로 활성화된 부문을 형성하는 매트릭스(236)로 덮혀진다. 매트릭스(236)는 디스플레이 내의 각 회소의 위치를 위한 투명한 도전판(258)의 어레이를 포함한다. 도전판(258)의 각각은 박막 트랜지스터(256)에 의해 수직 데이터 라인(250)과 수평 주사라인(254)에 각각 연결되어 있다. 도전판(258)은 산화주석 또는 산화 인듐 코팅으로 형성되고, TFT(256)는 유리판(230)상에 증착된 폴리실리콘으로 형성된다. 데이터 및 주사라인(250),(254)은 폴리실리콘상에서 성장된 산화물위에 증착된 알루미늄에 의해 각각 형성된다. 단순화를 위하여, 한 개의 도전판(258), 한 개의 TFT(256), 한개의 주사라인(254) 및 하나의 데이터라인(250)만이 제2(b)도에 도식적으로 도시되어 있다. 하지만, 실제 디스플레이 장치에서는 하나의 도전판, 각 화소위치를 위한 TFT, 화소위치의 각 행을 위한 주사라인과 화소위치의 각 열을 위한 데이터 라인이 있다.
TFT(256)가 주사라인(254)상의 펄스에 위해 동작될 때, 데이터 라인(250)상의 전위와 매칭하기 위해 도전판(258)상의 전하를 변화시킨다. 만일 전위가 접지인 경우, LCD 셀은 광을 투과할 것이다. 만일 전위가 양전위라 면 LCD 셀을 광을 차단할 것이다.
데이터회로(104)는 제1도에 도시한 칼라 게이트회로(108)에 의해 제공된 신호에 의하여 매시간 하나의 비트위치에 로드되는 시프트 레지스터(246)를 포함한다. 전체라인의 화소값들이 시프트 레지스터(246)로 로드될 때, 버퍼 레지스터(248)에 평행하게 전송된다. 버퍼 레지스터(248)의 내용은 하나의 화소 폭의 간격으로 LCD 패널의 면상에 수직하게 배열된 화소 데이타라인(250)에 가해진다. 다음 라인의 화소값이 시프트 레지스터(246)로 로드되는 시간 간격동안, 주사라인(254)중 하나는 화소위치의 한 라인을 덮는 각 도전판(258)상에 데이터라인(250)을 경유하여 버퍼 레지스터(248)에서의 화소값을 전달하기 위해 펄스를 발생시킨다.
본 발명의 실시예에서, 주사라인(254)은 타이밍회로(110)에 의해 공급되는 클럭신호 LCK에 의해 제어되는 시프트 레지스터(252)에 연결된다. 시프 트레지스터는 스테이지로부터 스테이지까지 소정의 논리값을 전송하도록 구성되고, 각 스테이지는 이미지의 한 라인에 대응한다. 논릭값이 특정 스테이지에 존재하는 시간 동안에, 동작신호가 디스플레이 장치의 대응 라인상에서 도전판(258)에 연결된 TFT(256)의 게이트 전극에 인가된다. 이 신호는 TFT로 하여금 버퍼 레지스터(248)에 저장된 것처럼, 각 화소의 전위를 충전하도록 한다.
LCD 어레이에 높은 콘트라스트를 얻기 위해서는, 화소 TFT는 화소를 신속히 턴온하기 위해 비교적 높은 구동전류를 공급해야만 한다. 개시된 필드 순차식 디스플레이 장치를 위한 적정한 구동전류는 구역 다중화 디스플레이 장치의 구동전류보다 더 클 수도 있다. 그 이유는 필드 순차식 장치에서의 각 화소 면적이 구역 다중화 장치 보다 크고, 필드 순차식 시스템내의 화소들을 구역 다중화 시스템(60Hz) 보다 더 빠른 속도(180Hz)로 바꾸는 것이 바람직하기 때문이다.
원하는 스위칭 속도 및 전류용량을 가진 화소 트랜지스터는 증착된 폴리실리콘상에 통상의 박막기술을 사용하여 제조될 수 있다. 본 발명의 예시된 실시예에서는 10㎛ 설계규정이 사용되었다. 예시된 화소 어레이내의 모든 TFT들은 N-채널 향상 모드 MOS 디바이스들이다.
TFT어레이는 섭씨 600도 이하의 온도에서 유리 기판상에 제조된다. 종래 기술에서는 고온공정을 위한 기판으로 수정을 사용하였으나, 수정은 우리에 비하여 비교적 비싸다. 값싸고 저온인 유리기판인 열적으로 성장된 게이트 산화물을 사용할 수 없다.
본 발명의 실시예에서, 유리판(228)(230)은 코닝글래스 #7059 또는 호야글래스 #NA-40을 사용하여 제조될 수 있다. 이 유리판은 화소 매트릭스 매칭을 위한 기판으로 기능하기 때문에 증착 공정의 열싸이클링 동안에 치수적으로 안정회될 수 있도록 유리를 콤팩트하기 위하여 어닐링되어야 한다. 이 처리 공정에 수반되는 온도는 섭씨 400 내지 600도 범위내이다.
제3도는 LCD 디스플레이를 위한 백라이트를 제공하기 위해 예시된 실시예에 사용된 램프(202 내지 218) 중 하나의 사시도이다. 이 램프들은 3가지 기본 칼라를 각각 방사하기 위해 설계된 3개의 단일 형광물질중 하나로 내부로 덮혀진 수은 증기램프이다; 예시된 실시예에서는 적, 녹 및 청에 대하여 C.I.E. 좌표(x,y)가 각기(.57,35),(.29,.57) 및 (.12, .08)이다. 대응하는 포화-칼라 스펙트럼 파장은 각기 605나노미터(nm), 548nm 및 472nm이다.
각 램프관은 직경이 약 7밀리미터(nm)이다. 균일한 조명을 위하여, 램프관은 가급적 조밀하게 패킹(8mm)되어 있고 디스플레이 섹션의 한쪽 단부를 2 내지 4센티미터(cm) 연장하기에 충분히 길다.
본 발명의 예시된 실시예의 설명을 용이하게 하기 위하여, 9개의 램프(202 내지 218)만을 도시하였다. 본발명의 바람직한 실시예에서는 8x12인치 디스플레이를 조명하기 위해 24개의 램프가 사용되었다. 기술한 구성은 24개의 램프들을 동작시키기 위해 당업자에 의해 쉽게 연장될 수 있다.
다수의 램프중 하나는 연속 스크롤링 모드에서 시스템을 동작시키기 위해 인에이블된다. 연속 스크롤링 모드에서 다수의 동작 램프는 거의 일정하게 유지되고, 광 밸브 어레이에서 스크롤링 전기 동작과 동기되어 광 밸브 어레이를 점진적으로 주사한다. 이것은 통상적으로 다른 색깔의 램프들에 의해 어레이의 다른 부분을 동시에 조명하는 것을 포함한다. 스크롤링 모드에서 동작할 경우, 이 디스플레이는 적어도 3개의 영역, 즉 종래의 칼라 필드 데이터(예를들면 적색)를 포함하는 주사 전의 제1영역; 새로운 칼라 필드 데이터(예를들어 녹색)를 포함하는 주사 뒤의 제2 영역; 화소가 적색에서 녹색으로 전이되는 주사 경계근처의 제3영역으로 분할된다. 스크롤링 모드의 이 실시예에서, 백라이트는 적색 제1영역을 조명할 수 있는 모든 적색 램프들이 on 상태에 있고; 녹색 제2영역을 조명할 수 있는 모든 녹색 램프들이 on 상태에 있고; 전이영역을 조명할 수 있는 모든 램프들이 off 상태에 있도록 설계된다.
디스플레이의 밝기를 증가시키기 위해서는, 유리 램프관의 내부를 원주의 3/4(약 270도의 원호)만을 형광물질(302)로 코팅한다; 나머지 90도로 한정되는 길이방향 스트라이프(304)는 그 방향(길이방향)으로 더욱 많은 빛을 방사하도록 깨끗한 유리상태로 남겨놓는다. 90도의 스트라이프는 제2도에 도시한대로, 패널 밝기를 최대화하기 위해 확산판(226)을 향하여 배열된다. 이 예에서, 이온화된 수은증기에 의해 생성되고, 깨끗한 유리 스트라이프(304)를 통과하는 청색광을 차단하기 위해 적색 및 녹색 램프위에 필터를 설치하는 것이 바람직할 수도 있다. 또한 램프관은 전체를 형광물질로 코팅하고, 벌브(bulb)의 내주면의 3/4 이하는 은 도금을 입힐수도 있다. 램프(202 내지 218)는 최대 조명에서 거의 2000fL의 전체 조명을 제공하기에 충분히 밝아야 한다.
상술한 바와같이 필드-순차식 칼라 시스템은 통상의 구역다중화 LCD보다 3배가 빠른 180Hz 필드 재생율에서 동작한다. 이 필드 재생율을 만족시키기 위해서는 각 램프가 60Hz의 반복율을 가지고 거의 5밀리초(ms) 주기 동안 턴온 될 수 있어야 한다. 본 발명의 이 실시에에 사용된 램프들(202 내지 218)은 신속한 응답을 위한 핫 캐소드 형식으로 되어있다; 광 방사는 순간적으로 전류와 함게 일어나고, 500마이크로초()의 전류 중지동안(UV 여기상태 종료)에 소멸된다. 광 투영은 1ms정도로 짧을 수도 있고, 60Hz로 반복될 수도 있다.
램프의 듀티싸이클의 변화는 디스플레이를 순간적으로 밝게 하거나 흐리게 한다. 캐소드가 뜨거운 한, 시동 펄스는 존속기간동안 임의로 작아지게 될 수 있어, 스크린이 제한없이 본질적으로 흐려질 수 있다.
구역다중화 시스템에 비해 본 발명의 잇점은 적색, 녹색 및 청색 램프군의 상대적 듀티싸이클을 변화시키므로써 또는 백라이트 램프관을 다른 칼라의 관으로 교체함으로써 디스플레이의 칼라 균형을 변화시킬 수 있는 능력이다. 또한, 세기 보정 및 칼라 비균일함은 각 램프의 투영기간을 각기 조정함으로써 조정될 수 있다. 이것은 개별적인 고장이나 양호하지 못한 램프들을 보상하는데 유용하다.
램프수명을 연장하기 위해서는 픽킹계수(정상 동작 램프 전류에 대한 초대 순시 램프전류의 비)가 램프(202 내지 218)에 대하여 3내지 5인 것이 바람직하다. 이 픽킹계수는 램프가 비교적 높은 비율의 전류펄스로 구동되기 때문에 적정하다.
제4도는 램프(202 내지 218), LCD화소 어레이(231) 및 비디오신호원(109)을 구동하는 제1도에 도시한 타이밍 및 램프 구동회로(110)의 블록도이다. 디스플레이 시스템에 사용된 각 화소, 라인 및 프레임 비율을 한정하는 클럭신호 CKP, CKL 및 CKF는 클럭발생기(402)에 의해 생성된다. 예를들어, 클럭발생기(402)는 원하는 화소 비율로 자주 주파수(free running frequency)를 가지는 공진 수정 제어 발진기(도시않함)와 CKP 신호를 생성하는 펄스 형성회로(도시안함)을 포함할 수도 있다. 더욱이, 클럭 발생기(402)는 라인 비율 클럭신호 CKL 및 프레임 비율 클럭신호 CKF를 생성하기 위한 주파수에서 신호 CKP를 분할하는 주파수 분할회로를 포함할 수 있다. 타이밍 회로(110)로서 사용하기에 적당한 회로는 디지털 신호 처리회로 설계기술 분야에 통상의 전문가들에 의해 제조되어질 수 있다.
신호 CKP는 LCD 디스플레이 장치(114)의 데이터회로(104)에 화소 샘플을 공급하기 위한 소스(102)를 조정하기 위하여 제1도에 도시한 바와같이 회로(11)에 의해 비디오 신호원(102)에 제공된다. 이 신호는 제2도에 도시한 데이터회로(104)의 시프트 레지스터(246)에 샘플값을 시프트하는 비율을 한정한다. 본 발명의 예시된 실시예가 소스(102)에 의해 한번에 하나씩 공급되는 샘플을 보여줄지라도 다수의 화소 샘플이 시프트 레지스터(246)에 동시에 공급될 수도 있을 것으로 생각된다. 이 예에서, 클럭신호 CKP의 주파수는 공급된 다수의 샘플에 비례하여 감소되어진다.
프레임 비율 클럭신호 CKF는 클럭발생기(402)에 의해 타이밍 및 지연 논리회로(404)에 공급된다. 회로(404)는 8가지 칼라 즉, 흑, 청, 황, 적, 청록, 녹, 자홍 및 백색에 대한 디스플레이 구동간격을 한정하는 일련의 8가지 신호 DD 를 발생한다.
또한, 논리회로(404)는 일련의 9가지 신호 LD를 발생하는데 이 신호는 9개의 램프(202 내지 218)에 대한 구동간격을 한정한다. 9가지 신호 LD는 미분회로(406)에 의해 각기 미분되고 논리적으로 OR이다. 한 예로 미분회로(406)는 일련의 9개의 램프구동신호 LD로 구성된 9개 커패시터(도시하지 않음); 커패시터에 의해 공급된 펄스들을 논리 레벨로 변환하기 위한 회로(도시하지 않음)를 구성하는 9가지 펄스 및 9개의 입력 OR회로(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
회로(406)에 의해 공급된 출력신호는 램프 파워 서플라이(408)에 연결된 고전압 점화회로(410)에 가해진다. 신호 LD중 어느 것에 대한 양 진행 전이에 응답하여, 미분회로(406)는 램프중 어느 하나가 점화될 때마다 각 램프(202 내지 218)의 한 단부에 비교적 높은 전압 펄스를 가하기 위하여 고전압 점화회로를 조정한다. 한 예로 점화회로(410)는 통상의 자동변환기(도시하지 않음)에 파워를 선택적으로 가하기 위해 연결된 파워 MOSFET(도시하지 않음)을 포함할 수도 있다.
또한, 논리회로(404)에 의해 공급된 램프구동신호 LD는 고전압 점화 회로(410)에 연결된 반대편 단부의 각 램프(202 내지 218)에 연결된 각 전류제어 장치(412)에 가해진다. 파워 MOSFET 트랜지스터(도시하지 않음)를 포함 할 수도 있는 각 전류 제어 장치(412)는 램프가 점화되었을 때만 연관된 램프와 기본전위(즉 접지전위)의 소스 사이의 접속을 제공하기 위하여 관련 신호 LD에 의해 제어된다.
본 발명의 실시예에서 밝기 제어회로는 전류 제어 장치와 접지사이에 제공된다. 이 회로는 디스플레이의 밝기를 제어하기 위해 동작될 때 램프에 공급된 전류량을 조절한다.
미분기(406), 램프 파워 서플라이(408), 고전압 점화회로(410), 전류제어 디바이스(412) 및 밝기 제어 회로(414)에 대한 회로는 공지된 것이며 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진자에 의해 제조될 수 있다.
제5(a)도는 제4도의 타이밍 및 지연 논리회로(404)에 적당한 회로 블록도이다. 이 회로에서, 프레임 비율 클럭신호 CKF는 모듈로 3 카운터(502)에 가해진다. 카운터(502)는 적, 녹 및 청색 화소 디스플레이 구동신호의 버전이 각기 변환된 3개의 신호를 공급한다. 이들 3개의 신호는 청록, 자홍, 및 황색의 각 시호에 대하여 구동신호를 각기 공급하기 위하여 버퍼 게이트(514)(516)(512)에 가해진다. 카운터(502)에 의해 생성된 신호들은 또한 각 인버터(506)(508)(504) 및 버퍼 게이터(520)(522)(518)에 각기 연결된 출력 단자에 각각 공급된다. 게이트(520)(522)(518)는 각 칼라 적, 녹 및 청색에 대하여 구동신호를 공급한다. 흑색에 대한 구동신호는 버퍼 게이트(510)에 의하여 앙 전위원 V+에 연결된 입력단자에 공급되고, 백색에 대한 구동회로는 버퍼 게이트(524)에 의하여 접지에 연결된 입력단자에 공급된다.
카운터(502)에 의해 공급된 황색(즉 청색이 아님)디스플레이 구동신호는 지연소자(526)에 가해지고, 그것에 의해 공급된 지연신호는 단안정 멀티바이브레이터(원 쇼트:one shot)(528)에 가해진다. 원 쇼트(528)의 출력신호는 적색램프(202)에 대하여 램프구동신호 LD로서 작용하기 위하여 적당히 타이밍설정되고 형성된 펄스신호이다. 이 신호는 램프(202)에 연결된 전류제어 장치(412)(제4도에 도시)에 가해진다. 이 신호에 응답하여, 램프(202)는 상술한 바와같이 고전압 점화회로(410)에 의해 공급된 전류가 흐르도록 하여 광이 방사되도록 조절된다.
청록색과 자홍색 디스플레이 구동 신호들은 녹색과 청색 램프(204),(206) 각각에 대하여 램프 구동신호 LD를 공급하기 위하여 각 지연소자, 원 쇼트 쌍들(530,32) 및 (534)(536)에 동일한 방법으로 연결된다. 램프(202),(204),(206)들을 위한 LD 신호는 각각 적색, 녹색 및 청색 램프(208),(210),(212)들을 위한 LD 신호를 발생하기 위하여 각 지연소자 (538),(540),(542)에 의해 지연된다. 이 램프들을 위한 LD 신호는 적색램프(214), 녹색램프(216) 및 청색램프(218)들을 위한 LD 신호를 생성하기 위하여 각 지연소가(544),(546),(548)에 의해 추가로 지연된다.
제5(b)도는 본발명의 예시한 실시예에 사용하기에 적당한 칼라 게이트회로(108)(제1동에 도시)를 도시한 것이다. 제5(b)도에서 흑색, 청색, 황색, 적색, 청록, 자홍 및 백색의 디스플레이 구동신호들은 8방향 멀티플렉서(552)의 각기 다른 데이터 입력 단자에 가해진다. 멀티플렉서의 제어입력포트는 소스(102)에 의해 공급된 3비트 비디오신호를 수신하도록 연결된다. 이 제어신호에 응답하여, 멀티플렉서(552)는 제1도에 도시한 디스플레이 패널(114)의 데이터회로(104)에 디스플레이 구동신호 가운데 하나를 통과한다. 접지전위에서 또는 양전위 V+에서의 값은 대응 화소가 램프(202 내지 218)에 의해 방사된 광을 투과하는지에 따라 통과된다.
제6도는 디스플레이 구동신호, 적색, 녹색 및 청색 그리고 램프 구동신호, 적색-구동, 녹색-구동 및 청색-구동신호들의 상대적인 타이밍을 도시한 타이밍 도이다. 타이밍 도에 도시한 바와같이, 각 디스플레이 구동신호들은 대응 램프 구동신호 전에 한번에 발생한다. 디스플레이 구동 및 램프 구동 신호 사이의 지연은 데이터회로(104), 데이터라인(250) 및 LCD패널(114)의 TFT(256)을 통하여 신호가 전파되게 하고, 용량판(258)을 충전하고, 용량판(258) 아래에 액정물질(234)을 방향설정하는 시간을 허용한다. 이 모든 작용들은 램프가 대응 램프 구동펄스에 응답하여 투영되기전에 일어난다.
제7도는 램프(202 내지 218)들을 위한 램프 구동신호 LD의 상대적 타이밍을 도시한 타이밍도이다. 도면에 도시한 바와같이 디스플레이 패널(114)의 하부에 더 가까운 램프들은 상부에 더 가까운 램프들보다 더 늦게 활성화된다. 각 칼라의 램프순차는 LCD 디스플레이(231)상의 라인 주사를 따르도록 타이밍 설정된다. 상술한 바와같이 램프 점화는 스크린 하부 근처의 화소들이 광을 투과 또는 차단하기를 기다리기전에 적당히 설정되는 것을 보장하기 위해 지연된다.
본 발명의 기술한 실시예의 필드 순차식 칼라 디스플레이 시스템은 각 부화소에서 통상의 칼라필터를 가지는 통상의 구역다중화 칼라 디스플레이보다 500% 이상 더 밝은 디스플레이를 제공할 수 있다. 통상의 구역다중화 시스템에 사용된 칼라 필터들은 투과되는 광의 약 80% 정도를 흡수한다. 이 손실계수는 구역다중화 LCD(.55)와 필드 순차식 LCD(.77)의 충진계수가 약 1.4배의 차이가 나도록 하는 추가의 손실계수와 곱해진다. 상기한 바와같이 충진계수(file factor)는 디스플레이 패널의 구역에 대한 액티브 화소 구역의 비로 정의된다.
또한 칼라 필터의 제거는 필터 모자이크와 LCD 어레이간의 일치(registration)문제를 감소시키고, 고온처리를 허용하며, 화학염료인 액정 물질의 오염을 피하게 한다. 더욱이, 본 발명의 더욱 큰 광 투과율은 형광 램프를 사용함으로써 통상의 구역다중화 디스플레이에 비하여 본 발명의 디스플레이에서는 전력손실 및 방열효과가 3내지 5배 정도 향상된다.
다색 구역다중화 LCD는 필드 순차식 LCD의 3배의 화소를 갖는다. 제작상의 난점으로 소자의 수가 증가하게 되므로 화소수가 더 많아지는 것은 단점이 된다. 필드 순차식 TFT 플레이트는 더욱 많은 설계 규칙을 만들고 액티브 디바이스의 1/3만큼만 작동하기 때문에 그러한 시스템은 구역다중화 시스템보다 본질적으로 더높은 수율(yield)을 갖도록 제작될 수 있다.
180Hz 재생율로써 포화된 칼라를 디스플레이하기 위해서는 액정은 5ms에 비해 짧은 시간에 화소 커패시터를 가로지르는 전계의 변화에 적정하게 응답해야만 한다. 이 응답시간은 구역다중화시스템보다 훨씬 짧은 시간이다. 하지만, 흑백정보를 디스플레이할 때, 액정에 대한 시간 압박은 구역 다중화 시스템보다 더이상 심각하지 않다. 특별한 경우에 있어서, 각 화소에서 액정 방위는 각 3가지 칼라 필드에서와 동일하며, LC에 요구되는 응답시간은 구역다중화 시스템보다 더이상 심각하지 않다. 이것으로부터, 천천히 응답하는 LC를 가지는 필드 순차식 칼라 시스템의 고장은 칼라 불포화로 특징지워지는 것으로 나타낸다.
원할 경우, 디스플레이 세기는 정상동작의 250fL으로부터 500fL가지 칼라 채도가 적당히 감소되는 경우에만 12%에서 25%의 램프 듀티싸이클을 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 민일 아주 밝은 디스플레이가 중요한 정보를 투영하거나 강조하는데 요구되어진다면, 디스플레이는 먼저 어레이를 로딩하고 이어서 모든 램프들을 동시에 투영함으로써 2000fL로 펄스될 수 있어야 하고 된다.
본 발명은 또한 칼라 이미지의 별도의 성분을 나타내는 단색 이미지가 광 밸브 매트릭스에서 광 밸브의 연속 라인을 순차적으로 활성화시킴으로써 형성되는 디스플레이 패널수단에서 광 밸브매트릭스의 광 투과성을 선택적으로 제어하는 단계; 광 밸브의 매트릭스를 통해 투과되는 광을 제공하기 위하여 다수의 칼라광원을 교대로 스트로빙하는 단계; 및 광 밸브 매트릭스의 순차 주사와 공간적으로 대응하여 각 칼라광원들을 동작시키는 단계로 이루어진 이미지 디스플레이 방법을 포함하는 것이 명백하다. 본 발명의 방법에서, 광 밸브 매트릭스내의 각 광 밸브는 액정 디바이스이고 외부에서 제어되는 광 밸브 매트릭스내의 각 광 밸브는 액정 디바이스이고 외부에서 제어되는 광 투과성을 갖는다; 다수의 칼라광원의 각각은 독립적으로 동작될 수 있는 다수의 개별 칼라광원을 포함한다; 그리고 다수의 칼라광원중 하나의 개별 칼라광원은 상기 다수의 칼라광원 중 다른 개별칼라광원과 공간적으로 인터리브된다. 다수의 칼라광원은 상기 광 밸브 매트릭스상에 단일 칼라 이미지 형성과 동기되어 교대로 스트로브 되도록 구성된다. 다수의 각 칼라광원은 다수의 별도로 동작가능한 단일 칼라광원을 포함하고 다수의 광원중 별도로 동작가능한 단일 칼라광원은 광 밸브 매트릭스에 조명을 제공하기 위하여 인터리브된다.
본 발명의 디스플레이에서는 비형광 광원을 대체하여 사용할 수 잇음이 명백하다. 상기 대체에는 캐소드 발광성 백라이트 또는 전계발광 패널을 포함할 수도 있다. 더욱이, 본 발명은 액티브 매트릭스 디스플레이의 용어로 기술되었으나 직접 다중화와 같은 대체 어드레싱 구성이 사용될 수도 있다.

Claims (16)

  1. 칼라 이미지를 발생하기 위한 장치에 있어서, 광 밸브 매트릭스를 포함하는 디스플레이 패널 수단을 포함하는데, 상기 광 밸브의 투광성은 선택적으로 제어될 수 있으며, 상기 칼라 이미지의 별도의 성분을 나타내는 단일 칼라 이미지는 광 밸브 매트릭스에서 광 밸브의 연속 라인을 순차적으로 활성화시킴으로써 형성되며; 상기 광 밸브 매트릭스를 통해 투과되는 광을 직접 방사하기 위하여 교대로 스트로브되는 다수의 단일 칼라광원을 포함하는데, 상기 단일 칼라 광원의 각각은 상기 광 밸브의 각기 다른 라인에 대응하는 적어도 제1및 제2특정 공간 위치에 광을 방사하기 위하여 선택적으로 동작되며; 및 각각 다른 순간에 상기 단일 칼라광원의 각각 하나로 상기 제1및 제2공간 위치를 순차적으로 조명하기 위하여 상기 광 밸브 매트릭스의 라인주사와 동기하여 상기 각 단일 칼라광원을 동작시키기 위한 수단을 포함하며, 상기 광 밸브 매트릭스에서 광 밸브의 각각은 액정 디바이스이고 그 광 투과성은 외부에서 제어되며, 상기 다수의 단일 칼라광원의 각각은 독립적으로 동작되는 다수의 개별 단일 칼라 광원을 포함하며, 상기 다수의 단일 칼라광원의 각각 하나의 개별 단일 칼라광원은 상기 다수의 단일 칼라광원의 다른 개별 칼라광원과 공간적으로 인터리브되는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 개별 단일 칼라광원의 각각은 긴 치수와 짧은 치수를 갖는 중공의 반투명 형태를 구비한 형광 램프를 포함하며, 상기 형태는 상기 칼라의 광을 방사하는 형광물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 각 형광 램프는 코팅되지 않은 긴 치수에 평행한 스트라이프를 제외하고는 형광물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 칼라 이미지는 적어도 50Hz의 프레임 비율로 갱신되며, 상기 각 액정 디바이스는 4마이크로미터 이하의 간격만큼 분리된 제1 및 제2제어전극 사이에 삽입된 비틀림 네마틱 액정물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 각 광 밸브의 광 투과성은 연관된 박막 트랜지스터에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  6. 칼라 이미지 발생장치에 있어서, 광 밸브 매트릭스를 포함하는 디스플레이 패널 수단을 포함하는데, 상기 광 밸브의 광 투과성은 선택적으로 제어될 수 있으며, 상기 칼라 이미지의 별도의 성분을 나타내는 단일 칼라 이미지는 소정의 순차로 광 밸브 매트릭스에서 광 밸브를 동작시킴으로써 형성되며; 단일 칼라의 광을 직접 방사하는 다수의 별도로 동작가능한 광원을 각각 포함하는 다수의 단일 칼라광원을 포함하는데, 상기 다수의 단일 칼라 광원중 별도로 동작가능한 광원은 인터리브되며; 및 상기 광 밸브 매트릭스를 통해 투과되는 광을 제공하기 위하여 상기 광 밸브 매트릭스상에 각 단일 칼라 이미지의 형성과 동기하여 상기 다수의 단일 칼라광원중 별도로 동작가능한 각 광원을 순차적으로 그리고 선택적으로 스트로브하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광 밸브 매트릭스에서의 광 밸브는 행과 열로 배열되고, 상기 단일 칼라 이미지는 상기 매트릭스에서 광 밸브의 연속적인 행들을 활성화시킴으로써 형성되며, 상기 매트릭스에서의 광 밸브 연속적인 행들의 활성화와 동기하여 상기 다수의 각 단일 칼라광원중 별도로 동작가능한 광원의 연속적인 행들을 순차로 활성화시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 다수의 각 단일 칼라광원중 별도로 동작가능한 각 광원은 긴 치수 및 짧은 치수를 가지는 중공 반투명 형태를 구비한 형광램프를 포함하며, 상기 형태는 상기 단일 칼라의 광을 방사하는 형광물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 각 형광램프는 코팅되지 않은 긴 치수에 평행한 스트라이프를 제외하고는 형광물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 칼라 이미지는 적어도 50Hz의 프레임 비율로 갱신되며, 상기 광 밸브 매트릭스에서 광 밸브의 각각은 액정 디바이스이고 그 광 투과성은 외부에서 제어되며, 상기 각 액정 디바이스는 4마이크로미터 이하의 간격만큼 분리된 제1 및 제2제어전극 사이에 삽입된 비틀림 네마틱 액정물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 각 광 밸브의 광 투과성은 연관된 박막 트랜지스터에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  12. 칼라 이미지 발생장치에 있어서, 액정 광 밸브 매트릭스를 포함하는 이미지 형성 영역을 포함하는데, 상기 광 밸브의 광 투과성은 개별적으로 제어되고, 상기 칼라 이미지의 별도 성분을 나타내는 단일 칼라 이미지는 광 밸브 매트릭스에서 광 밸브의 연속적인 라인들을 순차적으로 활성화시킴으로써 형성되며; 상기 광 밸브의 라인의 순차적인 활성화에 동기하여 상기 광 밸브의 각기 다른 라인에 대응하는 각각의 제1 및 제2특정 공간 위치를 조명하기 위해 제1칼라의 광을 직접 방사하도록 순차적으로 그리고 선택적으로 동작될 수 있는 적어도 제1및 제2광원을 포함하는 제1백라이팅 수단; 및 상기 제12및 제2광원과 인터리브되는 적어도 제1및 제2추가 광원을 포함하는 제2백라이팅 수단을 포함하며, 상기 제1및 제2추가 광원은 상기 광 밸브의 라인의 순차적인 활성화에 동기하여 상기 제1및 제2특정 공간 위치중 각 하나를 조명하기 위하여 제2칼라의 광을 직접 방사하도록 순차적으로 그리고 선택적으로 동작되며, 상기 제1광원은 상기 제2추가 광원이 상기 제2공간 위치를 조명하는 것과 동시에 제1공간 위치를 조명하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 광 밸브 매트릭스에서 광 밸브는 행과 열로 배열되고, 상기 이미지는 상기 매트릭스 광 밸브의 연속적인 행들을 활성화함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  14. 칼라 이미지 발생장치에 있어서, 투과성을 갖는 광 밸브 매트릭스를 포함하는 디스플레이 패널을 포함하는데, 상기 광 밸브 매트릭스의 광 밸브의 각각은 액정 디바이스이고 그 광 투과성은 외부에서 제어되며; 상기 디스플레이 패널에서 상기 광 밸브 매트릭스의 광 투과성을 선택적으로 제어하는 수단을 포함하는데, 상기 칼라 이미지의 별도의 성분을 나타내는 단일 칼라 이미지는 상기 광 밸브 매트릭스의 광 배브의 연속적인 라인들을 순차적으로 활성화시킴으로써 형성되며; 다수의 단일 칼라광원을 포함하는데, 상기 다수의 단일 칼라광원의 각각은 독립적으로 동작되는 다수의 개별 칼라광원을 포함하고, 상기 다수의 단일 칼라광원의 각 하나의 개별 칼라광원은 상기 다수의 단일 칼라광원의 다른 개별 칼라광원과 공간적으로 인터리브되며; 광 밸브 매트릭스를 통해 투과하는 광을 직접 방사하기 위하여 상기 다수의 단일 칼라광원을 스트로브하는 수단을 포함하는데, 상기 다수의 단일 칼라광원의 각각은 상기 광 밸브의 각기 다른 라인들에 대응하는 적어도 제1 및 제2특정 공간 위치에 광을 제공하기 위하여 선택적으로 동작되며; 및 상기 광 밸브 매트릭스의 라인들의 주사와 공간적으로 대응하여, 각기 다른 시간에 상기 제1및 제2특정 공간 위치에서 단일 칼라의 광을 방사하기 위하여 각 개별 단일 칼라광원을 동작시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 다수의 단일 칼라광원의 각각은 상기 광 밸브 매트릭스상에 단일 칼라 이미지의 형성과 동기하여 교대로 스트로브되도록 되어있는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 다수의 단일 칼라광원의 각각은 다수의 별도로 동작가능한 단색 광원을 포함하며, 상기 별도로 동작가능한 단색 광원은 상기 광 밸브 매트릭스에 대한 조명을 제공하기 위하여 인터리브되는 것을 특징으로 하는 칼라 이미지 발생기.
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