KR100273077B1 - 다표준 비디오 매트릭스 디스플레이 장치 및 그의 동작방법 - Google Patents

다표준 비디오 매트릭스 디스플레이 장치 및 그의 동작방법 Download PDF

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죤 에드워즈 마틴
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

PAL과 NTSC 표준과 같은 둘 이상의 상이한 표준의 비디오 신호를 표시하기 위한 매트릭스 장치에 있어서, 매트릭스 장치는 화소의 열 및 행 어레이를 가진 액정 디스플레이 패널과 같은 디스플레이 패널(10), 인가된 비디오 신호(25)의 라인을 샘플링하여 화소의 열을 주사하는 열 구동 회로(20), 및 열 및 행 구동 회로(20, 22)의 동작 타이밍을 제어하는 제어 회로(21)를 구비하며, 상기 열 구동 회로(20)는 인가된 비디오 신호의 필드 주기와 패널(10)의 열수의 함수인 레이트로 화소의 열을 주사하도록 제어(ST, CLK)되며, 인가 비디오 신호의액티브 필드 주기로 분할된 열수와 실제적으로 동일한 주사 레이트를 이용함으로써 모든 패널의 열은 인가된 비디오 신호의 상이한 표준의 필드 주기내에서 어드레스되며, 비디오 화상은 이용 가능한 디스플레이 영역을 채운다.

Description

다표준 비디오 매트릭스 디스플레이 장치 및 그의 동작방법
제1도는 본 발명에 따른 매트릭스 디스플레이 장치의 일실시예의 개략 회로도.
제2(a), (b)도는 디스플레이 장치의 열(row) 및 행(column) 구동 동작의 상대적 타이밍을 도시한 타이밍도.
제3(a)도 내지 제3(c)도는 디스플레이 장치에 사용된 대안의 행 구동 회로 형태에서, 각 구동단(stage)의 일부의 단순 개략회로도.
제4(a)도 내지 제4(c)도는 제3(a)도 내지 제3(c)도의 각각의 회로에 의해서 발생된 전형적인 데이타 신호 전압 파형도.
제5도는 디스플레이 장치의 모노크롬(monochrome) 형태로 사용하기 위한 행 구동 회로의 또 다른 형태의 전형적인 단(stage)의 개략도.
제6도는 디스플레이 장치의 칼라 형태에서의 화소(picture element)들 및 칼라 필터의 레이아웃을 도시한 도면.
제7(a)도 및 제7(b)도는 디스플레이 장치의 칼라 형태에서 사용하기 위한 행구동 회로의 또 다른 두 형태의 전형적인 단(stage)을 개략 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 디스플레이 패널 12 : 화소의 열 및 행 어레이
20 : 열 구동 회로 21 : 제어 회로
22 : 행 구동 회로
본 발명은 둘 이상의 상이한 표준의 비디오 신호들을 표시하는 매트릭스 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 디스플레이 장치는 인가된 비디오 신호에 따라 화소(picture element)들을 구동하기 위한 구동 수단과 소정 설정수의 열 및 행으로 배열된 화소들의 어레이(an array of picuture element)를 가진 디스플레이 패널을 구비하며, 상기 구동 수단은 인가된 비디오 신호의 라인 주파수(line frequency)에 따라 동작 가능하며 도출되는 데이타 신호들을 화소의 행에 공급하는 행 구동 회로(a column driver circuit)와, 화소의 열을 주사하는 열 구동 회로(row driver circuit)와, 열 구동 회로의 동작 타이밍을 제어하고 비디오 신호의 표준에 따라 열 구동 회로의 열 주사 레이트를 제어하기 위하여 인가 비디오 신호에 응답하는 제어 회로를 포함하고 있다. 본 발명은 또한 상기 표시 장치를 동작하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 트 배타적이진 않지만 TV 화상을 표시하기 위한 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
통상, 매트릭스 액정 디스플레이 패널은 화소들의 열 수가 비디오 표준의 디스플레이 라인수를 고려하여 선택되는 하나의 비디오 표준으로 사용하도록 설계된다. 그러나 이것은 예를 들어 포터블 TV 수상기에 필요한 것으로서 상이한 표준의 비디오 신호들을 표시하기 위해 디스플레이 패널을 사용하는 것이 바람직하다면 문제점을 가져온다. NTSC(525라인) 비디오 신호가 PAL(625라인) 비디오 신호용으로 설계된 디스플레이 패널상에 표시되면 잘못된 종횡비(aspect ratio)를 가지는 축소된 높이의 화상(areduced height picture)이 얻어진다. 예를 들어 NTSC 신호를 PAL 표준으로 변환하기 위해서 한 외부 표준 변환기가 채용될 수 있으나, 이는 복잡한 신호 처리 기술을 포함하며, 소요되는 회로 설비로 인하여 값이 비싸지게 된다.
미국 특허 제5,003,388호에는 PAL 표준 비디오 신호를 NTSC 표준 비디오 신호용으로 설계된 디스플레이 패널에 표시하는 것이 가능한 방법이 게재되어 있다. 이 방법에서 선택된 디스플레이라인을 버림으로써 실제적으로 표시되는 비디오 신호의 디스플레이 라인의 수를 변화시키는 변환기 수단이 채용되며, 이 경우 PAL 표준 신호의 매 여섯째 라인마다 버려짐으로써, PAL 표준에 따른 화상이 디스플레이 패널상에 표시 가능하게 된다. 가술된 장치에 있어서, 예를 들어 액정 소자들인 화소들의 열 및 행 어레이는 비디오 신호로부터 도출된 데이타 신호들을 화소의 행에 공급하는 데이타 구동 회로와 각 열을 주사하는 화소의 열에 연결된 주사 구동 회로에 의해 구동된다. 데이타 및 주사 구동 회로의 동작은 비디오 신호로부터 도출된 동기 신호들을 이용하는 제어 회로에 의해 제어 및 동기된다. 제어 회로는 비디오 신호의 라인 주파수에 대응하는 레이트로 주사 구동 회로를 동작한다. 예를 들어, PAL 신호가 표시될 때, 비디오 신호의 선택된, 규칙적으로 이격된 라인들과 그에 속하는 샘플 데이타 신호들을 무시하도록 주사 및 데이타 구동 회로가 제어된다. 이런 식으로, PAL 표준 화상은 하소 어레이에 적합하게 만들어진다. 그러나, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 어떤 대책이 취해지지 않으면 원치 않는 디스플레이 아티팩트(artifact)들이 이러한 방법에 의해서 생성된다. 필드에서 필드에 이르는 삭제된 라인들의 위치를 변화시키는 것을 포함하는 기술된 대책이 취해질리라도, 어떤 종류의 화상을 표시할 때 플리커링 라인(flickering line)들과 같은 디스플레이 외란이 관측될 것이다.
PAL 비디오 신호용으로 설계된 디스플레이 패널상에 NTSC 비디오 신호를 표시하기 위해서는 몇 개 열의 화소들이 그 위치에서 동일 화상 정보로 구동되도록 NTSC 신호의 어느 라인들이 반복되는 반대 접근이 가능하다. 이런 식으로, 이용 가능한 디스플레이 영역을 채우기 위해 수직 방향으로 화상이 효율적으로 확장된다. 그러나, 이 기술은 디스플레이 화상의 질에 영향을 미치는 인식가능한 디스플레이 아티팩트를 가져올 수 있다. 화상의 라인들이 반복되어야만 할 때, 디스플레이 패널의 열을 어드레스하기 위한 이용 가능한 시간은 없게 되며, 이는 반복 라인들과, 반복되지 않은 라인들에 대해 화소 전압의 차이를 가져올 수가 있다.
본 발명의 목적은 제조가 간단하고 저렴한 다표준 비디오 동작(multi-standard video operation)이 가능한 매트릭스 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 적어도 상기 언급한 문제점들을 어느 정도 회피하는 다표준 비디오 신호를 표시할 수 있는 매트릭스 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일양상에 따르면, 제어 회로가 화소의 열수와 인가 비디오 신호의 필드 주기에 따라서 정해지는 레이트로 열 구동 회로를 동작하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 서두에서 기술된 종류의 매트릭스 디스플레이 장치가 제공된다.
이처럼 매트릭스 디스플레이 장치의 열 구동 회로는 종래의 매트릭스 디스플레이 장치의 것과 미국 특허 제5,003,388호에 기술된 디스플레이 장치와 상이한 기본에 의거 동작된다. 통상의 디스플레이 장치에서 비디오 신호의 각 라인은 디스플레이 패널의 한 화소 또는 두개의 화소를 어드레스하기 위해 사용된다. 양자에 있어서, 열 및 행 구동 회로의 동작 타이밍간에는 직접 연관이 있다. 열 및 행 구동 회로는 비디오 라인 주파수에 의한 두 회로의 각 동작 주기와 동기되어 동작된다. 미국 특허 제5,003,388호의 장치는 유사한 형태로 동작한다. 본 발명의 디스플레이 장치에 있어서, 열 및 행 구동 회로는 비동기 방식으로 동작한다. 열 구동 회로의 타이밍은 비디오 신호의 라인 주파수에 따른 행 구동 회로의 타이밍으로 직접 연결되지 않지만 대신에 디스플레이의 화소의 열수에 따른다. 열 구동 회로는 화소의 모든 열이 비디오 신호의 필드 주기내에서 어드레스되는 인가 비디오 신호의 액티브 필드 주기로 분할된 열수와 동일한 레이트로 열을 주사하는 제어 회로에 의해 동작가능한 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 표준이 변할지라도 화소의 열 및 행 어레이에 의해 한정되는 바와 같이, 그리고 비디오 신호의 선택된 라인들을 삭제하거나 반복하기 위하여 부가 변환 회로를 이용하지 않고 비디오 화상은 이용 가능한 디스플레이 영역을 채운다. 중요한 것은 비디오 신호의 화상 정보가 화소의 열상에서 균일하게 분포된다는 것이다. 액정 화소와 같은 화소의 챠징 행동(charging behaviour)은 평균화 효과가 발생되고 디스플레이 화상내에서 수직으로 움직이는 불연속이 회피된다는 것이다. 예를 들어 화상의 확장으로 인해 디스플레이된 화상의 외란의 아티팩트가 덜 보여진다.
열 구동 회로는 예를 들어 디지탈 시프트 레지스터 회로를 포함하는 통상의 형태이다. 그 동작 타이밍과 타이밍에 따른 열 주사 레이트의 타이밍은 화소의 열수와 인가 비디오 신호의 필드 주기에 의거 제어 회로에서 발생된 인가된 제어 신호에 의해서 적절히 제어된다. 이와 같이 필요한 구동 수단은 제조간 간단하고 제조 단가도 저렴하다.
단순화하기 위해 종래의 디스플레이 장치에 채용된 공지 형태의 행 구동 회로는 그대로 유지된다. 이처럼 일실시예에 있어서, 행 구동 회로는 인가된 비디오 신호의 라인들을 샘플링하는 샘플 앤드 홀드 회로를 포함하는 복수개의 단들로 이루어지며, 각 단의 출력은 화소의 각 행에 접속되고, 단들은 비디오 신호의 라인 주파수에 대응하는 레이트로 비디오 라인들을 샘플하도록 동작 가능하다. 이 경우 화소의 열수가 비디오 신호의 라인수 보다 큰 경우, 예를 들어 NTSC 비디오 신호가 PAL 비디오 신호용으로 설계된 패널상에 표시되는 경우, 행 및 열 구동 회로의 동작은 열 어드레싱 주기가 비디오 라인 주기보다 짧게되어 어떤 열은 동일 화상 정보를 수신하지만, 그 밖의 다른 열의 경우 행에 인가된 데이타 신호들은 화소의 열이 어드레스되면서 변화하며, 이에 따라 화소들은 비디오 신호의 두 라인의 어떤 평균을 산출한다.
행 구동 회로의 각 단은 적어도 두 샘플 앤드 홀드 회로를 포함하며 샘플 앤드 홀드 회로의 출력은 비디오 라인 주파수에 대응하는 레이트로 제어 회로에 의해 동작가능한 스위치 수단에 의해서 교대로 전환된다. 행 구동 회로의 동작은 공지의 행 구동 회로의 동작을 따르며, 행 구동 회로의 각 단은 시프트 레지스터 회로를 거쳐 제어된 한 쌍의 샘플 앤드 홀드 회로를 포함한다. 하나의 샘플 앤드 홀드 회로가 인가된 비디오 라인 파형을 샘플링하는 동안, 다른 샘플 앤드 홀드 회로의 내용은 버퍼 증폭기를 거쳐 관련 행 도체에 공급되어 선택된 열의 화소로 전달된다. 각 비디오 라인의 단부에서 샘플 앤드 홀드 회로가 전환됨으로써 한 회로의 내용은 행 도체에 공급되는 반면 다른 회로는 샘플링 기능을 수행한다.
디스플레이 장치의 다른 실시예에 있어서, 변형된 행 구동 회로가 개선된 성능을 제공하도록 사용 가능하다. 변형된 행 구동 회로의 한 변형에 있어서, 회로의 단들은 연속 샘플된 신호들과 이들 신호간 전이가 원활하도록 샘플 앤드 홀드 회로와 그 출력 사이에 접속된 저역 필터 또는 선형 보간 회로와 같은 신호 평활 회로를 포함한다. 변형된 행 구동 회로의 또 다른 변형에 있어서, 각 단은 또한 신호 평활 회로와 단의 출력간 샘플 앤드 홀드 회로를 포함하며, 추가의 샘플 앤드 홀드 회로는 제어 회로에 의해 열 주사 레이트에 의해 동작되도록 구성된다. 추가의 샘플 앤드 홀드 회로는 화소의 행에 인가된 데이타 신호의 레벨이 일정하게 유지되면서 화소의 각 열이 어드레스되도록 샘플링 기능을 다시 수행한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 하나 이상의 상이한 표준의 인가된 비디오 신호들을 표시하는 매트릭스 디스플레이를 동작하는 방법이 제공되며, 매트릭스 디스플레이는 소정 설정수의 열 및 행으로 정렬된 화소 어레이를 가진 디스플레이 패널과 인가 비디오 신호에 따라 화소를 구동하는 구동수단을 구비하며, 매트릭스 디스플레이는 인가된 비디오 신호에서 도출된 데이타 신호들을 화소의 행에 공급하는 행 구동 회로와 인가된 비디오 신호의 표준에 따라 상이하나 레이트로 화소의 열을 주사하는 열 구동 회로를 구비하며, 열 구동 회로는 화솨의 열수와 인가된 비디오 신호의 필드 주기수의 함수인 레이트로 화소의 열을 주사하도록 동작한다.
본 발명은, 특히 예를 들어 일렉트로크로믹(electrochromic) 또는 일렉트로포레틱(electrophoretic) 소자인 화소의 매트릭스 어레이를 포함하는 다른 형태의 매트릭스 디스플레이 장치의 이점으로 사용 가능하고, 비디오 신호들을 표시하도록 의도되지만, 액정 매트릭스 디스플레이 장치에 응용 가능하다.
이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.
도면은 단지 개략적이며 어느 기준으로 평가되도록 도시된 것은 아니다. 동일 도면부호는 동일 또는 유사 부분을 나타내도록 도면에 걸쳐서 사용된다.
제1도는 비디오, 예를 들어 상이한 표준의 TV 화상을 표시하는 액정 매트릭스 디스플레이 장치의 회로 구성을 개략 블럭 형태로 도시하고 있다. 제1도에 있어서, 디스플레이 장치는 각 열에서 n개의 수평 정렬된 화소(12)(1 내지 n)를 가진 m개의 열(1내지 m)로 이루어진화소의 열 및 행 어레이를 가진 엑티브 매트릭스 어드레스된 액정 디스플레이 패널(10)을 구비한다. 단순화를 위해 몇 개의 화소만이 도시된다. 실용상 매트릭스 어레이의 총 화소수는 수십만이다. 각 화소(12)는 개개의 스위칭 디바이스를 포함하는데, 본 예에서는 박막 트랜지스터 TFT(11)와 LC 소자(18)의 형태이며, 설정된 열 및 행 어드레스 도체(14, 16)의 각 교차점과 인접하여 위치한다. 동일 열의 화소와 결합된 모든 TFT(11)의 게이트 단자는 게이팅 신호들이 공급되는 공통 열 도체(14)에 연결된다. 이와는 달리, 동일 행내 모든 화소들의 TFT 소스 단자는 데이타(비디오 정보) 신호가 인가되는 공통 행 도체(16)에 연결된다. 디스플레이 패널은 그 한쪽에 배치된 광원에 의해서 조명되며, 디스플레이 패널에 들어오는 광은 패널에 인가된 데이타 신호로 정해지는 대로 LC 소자(18)의 전달 특성에 따라 적절히 변조된다.
비디오 화상들을 표시하기 위한 액정 매트릭스 디스플레이 장치는 공지되어 있으며, 액정 매트릭스 디스플레이 장치의 일반적인 양상에 대해서 자세히 설명할 필요는 없다고 여겨진다. 여기서 참고로 설명되고 있는 또 다른 관련 정보는 영국 특허 제2162984호, 제2134300호 및 미국 특허 제5,003,388호이다.
디스플레이 패널(10)은 열 및 행 어드레스 도체(14, 16) 세트에 연결된 열 및 행 구동 회로(20, 22)에 의해서 구동된다 실시예에서 열 및 행 구동 회로(20, 22)는 통상의 형태로 여기서는 상세히 설명하지 않기로 한다. 요약하면, 열 구동 회로(20)는 디지털 시프트 레지스터를 포함하며, 그의 동작은 규칙적인 클럭 펄스와 제어 회로(21)로부터의 제어 신호에 의해 제어되며, 제어 회로(21)에는 그의 한 입력(25)에 인가된 비디오 신호에서 도출된 동기 신호가 동기 분리기(26)에서 공급되며, 열 도체(14)들을 연속해서 게이팅 신호로 주사하는 제어 회로에 의해 동작 가능하다. 게이트 신호간 간격으로 열 도체는 일정 기준 전위를 공급받는다. 비디오 데이타 신호들은 시프트 레지스터 회로 및 샘플 앤드 홀드 회로(31)를 포함하는 행 구동 회로(22)에서 행 도체(6)로 공급된다. 행 구동 회로(22)에는 비디오 처리 회로(27)로부터의 비디오 정보 신호가 공급되며 입력(25)에 인가된 비디오 신호로부터 도출된다. 입력 비디오 신호의 타이밍 정보로부터 동기 분리기(26)에서 얻어지는 동기 신호들을 이용해서 행 구동 회로를 제어하는 제어 회로(21)에 의해 타이밍 신호들을 발생한다. 행 구동 회로(22)는 패널(10)의 어드레싱에 적절한 비디오 신호의 직렬-병렬 변환을 수행한다. TFT의 각 열을 턴온하기 위해 게이팅(선택)신호와 순차적으로 열 도체(14)를 주사하고 데이타 신호들을 행 도체에 인가함으로써 시간에 따라 열에서 구동된다. 한번에 하나의 열을 어드레스함으로써, 어드레스된 열의 모든 TFT(11)들은 행 도체(16)상에 존재하는 비디오 정보 신호들이 화소(12)에 전달되는 동안 게이트 신호의 존속기간으로 정해진 주기동안 스위치 온 된다. 게이팅 신호의 종료 시, 열의 TFT(11)들은 턴오프되고 이에 따라 화소들은 도체(16)와 분리된다.
LC 물질의 전기화학적 성능 저하를 피하기 위해, 화소(12)들에 인가된 구동 신호들의 극성은 공지의 실시에 따라 주기적으로 반전되는데, 이것이 달성되는 수단은 간략화를 위해 제1도에 도시되지 않는다. 이러한 극성 반전은 디스플레이 패널의 모든 완전 필드(필드 반전) 다음에, 그리고 선택적으로는 모든 열 어드레스(라인 반전) 다음에 발생한다.
이 실시예에서 디스플레이 패널(10)은 625라인(575 엑티브 라인)을 가진 PAL 표준 비디오 신호를 표시하도록 설계되며, 화소의 열수m은 비디오 신호의 엑티브 라인수와 부합하게 선택된다. 1/2 해상도 디스플레이의 경우, 패널은 288 화소 열과 468 화소 행을 가진다. 대신에 디스플레이 패널(10)은 575 열과 720 행을 가진 완전 해상도 디스플레이 패널 일 수 있다. 디스플레이 장치는 525 라인(484 능동 라인)을 가진 NTSC 비디오 신호와 같은 다른 표준의 비디오 신호를 표시하도록 이루어지며, 이를 위해 디스플레이 패널(10)을 어드레싱하는데 있어 열 및 행 회로(20, 22)의 동작은 오직 한 비디오 표준을 디스플레이하도록 의도된 종래의 디스플레이 장치의 동작과 상이하다. 상기 종래의 장치에 있어서, 열 및 행 구동 회로의 동작이 동기 되어 인가된 신호의 비디오 라인 주파수에 따라서 제어된다. 비디오 신호의 각 라인은 화소의 한 열을 어드레스하기 위해 사용되며(완전 해상도 디스플레이의 경우 소위, 라인 쌍 구동 방법(line pairing drive scheme)이 사용되는 두 열의 경우), 열 및 행 구동 회로의 동작 타이밍간에는 직접 링크가 있으며, 각 동작 주기는 비디오 라인 주파수에 의해 정해진다. 이처럼 시프트 레지스터(30)의 동작은 비디오 라인 주파수에 해당하는 규칙적인 클럭 신호로 초기화되며 열 구동 회로는 그 열이 비디오 라인 레이트에 대응하는 레이트로 주사되도록 비디오 라인 주파수(즉, 수평 동기 신호 주파수)에 의해 클럭된다. 그러나, 제1도의 디스플레이 장치에 있어서, 열 구동 회로(20)의 동작 타이밍은 화소의 열수와 인가 비디오 신호의 필드 주기에 따라 정해진다. 이와 관련해서 열 구동 회로(20)의 동작은 디스플레이 패널에서 열의 수 m와 비디오 신호의 필드 주기 함수인 규칙적인 클럭 신호 CLK와 인가 비디오 신호의 수직 동기 신호에서 도출된 시작 신호 ST를 제공하는 제어 회로(21)에 의해 제어된다. 특히, 제어 회로(21)에서 발생된 클럭 신호 CLK는 비디오 신호의 엑티브 필드 주기로 분할된 m과 동일한 주파수를 가진다. 클럭 신호 주파수, 이에 따른 열 구동 입력(20)이 열들을 주사하는 레이트가 열의 수와 비디오 신호 필드 주기에 따르고, 디스플레이 패널의 모든 열이 이 모든 열의 동일 어드레싱 주기로 비디오 신호의 한 필드 주기에서 어드레스되도록 제어 회로(21)에 의해 정해진다. 행 구동 회로(22)가 종래 방식으로 제어되기 때문에, 열 및 행 구동 회로가 비동기적으로 동작함을 이해할 것이다.
PAL 표준 비디오 신호를 표시할 때, 열 구동 회로(20)의 동작의 효과는 디스플레이 패널(10)이 통상의 단일 표준의 디스플레이 장치와 동일한 방식으로 어드레스되다는 것이며, 디스플레이 장치의 열 및 행 구동 회로는 둘 다 비디오 신호 라인 레이트로 동작한다. 이처럼 한 게이팅 신호는 비디오 신호 라인 레이트에 대응하는 일정 레이트로 연속해서 각 열 어드레스 도체(14)에 인가된다. 게이팅 신호의 전속 기간은 비디오 신호 라인 주기 T1과 같거나 그 이하이다. 64 마이크로초의 라인 주기를 가지는 1/2 해상도 PAL 표준 비디오 신호의 경우, 각 열 도체에는 20 밀리초 간격의 게이트 신호가 공급된다.
비디오 신호의 상이한 표준 예를 들어, NTSC 비디오 신호(525 라인)가 인가될 때, 타이밍 및 제어 회로(21)는 비디오 신호의 능동 펄스 주기에서 주사되도록 하기 위해 농동 필드 주기로 분할된 열의 수와 동일한 열수로 다시 정해지는 새로운 클럭 신호 주파수로 열 주사 레이트를 제어하는 열 구동 회로(20)에 인가된 클럭 신호 CLK의 주파수를 변경하기 위해 필드 동기 신호로 정해지는 바와 같이 화소의 모든 열은 상이한 비디오 신호 필드 주기에 대응한다. 따라서, 비디오 화상은 상이한 비디오 신호 표준이 사용될지라도 이용 가능한 디스플레이 영역을 채운다.
비록 상기 실시예는 몇 개의 라인을 가진 하나 이상의 다른 비디오 신호 표준을 표시하는 것이 가능하고 하나의 비디오 신호 표준(PAL)용으로 설계된 디스플레이 패널을 가지는 것으로 설명되었고 그 역의 상황 또한 가능하다. 이처럼, 디스플레이 패널은 많은 라인 수를 가진 PAL과 같은 하나 이상의 다른 비디오 신호 표준을 표시하도록 동작 가능한 장치와 NTSC와 같은 비디오 신호 표준용으로 설계될 수 있다.
디스플레이 장치의 성능은 패널(10)이 1/2 해상도 디스플레이를 제공하는 화소들의 288개 열을 가지는 경우의 각종 동작에 대해 상대 타이밍을 묘사하는 타이밍도로 제2도에 도시된다. 제2(a)도는 비디오 신호 라인 주기를 도시하고 있으며, 여러 개의 연속 라인은 m, m+1, m+2 등으로 도시되며, 개개의 라인 주기는 T1에 도시된다. 이 주기는 행 구동 회로(22)가 인가 비디오 신호를 샘플하는 동안의 주기에 해당한다. 제2(b)도는 라인 X에서의 샘플 전압이 행 도체(16)에 인가되는 동안의 주기를 나타내며, 이러한 전송은 현재의 라인이 샘플되는 동안 이전 비디오 라인으로부터 샘플을 포함한다. 각 비디오 신호 라인이 화소의 한 열을 어드레스하기 위하여 사용되는 1/2 해상도 디스플레이인 통상의 단일 표준에 있어서, 열 및 행 구동 회로의 동작 타이밍은 비디오 라인(수평 동기 신호)주파수로 정해진다. 이것은 제2(c)도에 도시되어 있으며, N, N+1 등으로 표시된 화소의 개개의 열은 비디오 정보를 그 열의 화소로 전달하기 위하여 열 구동 회로(20)로부터 게이팅 신호를 인가함으로써 선택된다. Tr1으로 표시되는 한 열 어드레스 주기는 비디오 라인 주기 T1에 대응한다. 제1도의 디스플레이 장치가 디스플레이 패널(10)이 설계되는 필드당 288 엑티브 라인을 가진 PAL 비디오 신호로 동작될 때, 열 구동 회로(20)는 열 어드레스 주기 Tr1가 비디오 라인 주기 T1에 대응하도록 종래의 장치에서와 같이 실제적으로 동일한 효과로 동작한다.
디스플레이 장치가 NTSC 표준 비디오 신호(필드당 242 능동 라인)를 표시하도록 동작하고 디스플레이 패널의 모든 열이 한 필드주기에서 어드레스되도록 열이 주사 주파수는 전술한 바와 같이 타이밍 및 제어 회로(21)에 의해 설정될 때, 비디오 신호의 라인 정보와 화소의 열수가 비디오 신호의 라인수 이상일 때 디스플레이 패널상에 도시된 정보간에는 더 이상 1:1 관계를 가지지 않는다. 제2(d)도는 이 상황에서 K, K+1, K+2 등으로 표시된 디스플레이 패널의 열에 대한 어드레싱 주기를 도시한다. 비디오 라인 보다 많은 열이 있을 때, 열 어드레싱 주기 Tr2는 열 K 및 K+5와 같은 한 비디오 라인에서 디스플레이 패널의 어떤 열들이 수신하는 결과 비디오 라인 주기 보다 짧은 반면, 다른 열에 대해서, 행 도체(16)에 인가된 화상 정보는 열 K+1, K+2, K+3 및 K+4와 같은 열이 어드레스되면서 변화한다. 이것이 발생되는 경우, 화소의 동적 행동에 따라, 열에 나타나는 정보는 비디오 신호의 두 라인의 어느 평균이 된다. 그 전반적인 영향이란 화상이 패널의 이용 가능한 디스플레이 영역을 채운다는 것이다. 디스플레이 패널의 각 열이 적절한 정보에 따라 어드레스되도록 정보 라인은 상세한 타이밍으로 정해지는 바와 같이 평균화된다.
이런 식으로 동작하는 디스플레이 장치는 패널내 화소의 가용한 열에 걸쳐서 균일하게 분포된다. 각 열은 각 필드 주기에서 일정 레이트로 어드레스되며, 주사는 인가 비디오 신호의 필드에서 필드로 변경하지 않는다. 따라서 디스플레이된 화상은 공지의 다표준 구동 방법이 라인 반복 또는 라인 삭제를 포함하고 있는 것보다 균일한 디스플레이 아티팩트가 될것이다.
표시 장치는 공지 유형의 행 및 열 구동 회로를 이용하여 용이하게 구현될 수 있다. 그러나, 어떤 상황에서, 표시 장치는 모든 각종의 화상 재료의 허용가능한 재생을 제공하지 않을 수 있다. 제3(a)도는 개략 형태로 통상 유형의 행 구동기의 출력단을 위한 회로를 도시하며, 제3(b)도와 제3(c)도는 행 구동 회로의 두 변형의 개개의 단회로를 도시한다. 단순화를 위해 세 회로는 디스플레이 장치가 필드 반전 구동 방법으로 구동되는 경우이다. 제3(a)도의 회로는 시프트 레지스터(30)의 출력 제어하에 라인(34)에 인가된 비디오 파형을 샘플하는 두 샘플 앤드 홀드 섹션 SH1 및 SH2과 제어 회로(21)에 의해 공급되며 비디오 신호 라인 주파수로 정해지는 제어 신호 C1로 이루어진다. 명확히하기 위해, 시프트 레지스터 제어 회로는 본 도면과 다음 도면에서는 생략하였다. 제1섹션 SH1이 비디오 정보 파형을 샘플하면서, 제2섹션 SH2의 출력은 버퍼 증폭기(25)를거쳐 디스플레이 패널의 관련 행 도체(16)에 연결된다. 각 비디오 라인 주기의 단부에서, 두 샘플 앤드 섹션이 기능들을 스왑하도록 출력 스위치(36)는 C1에 의해서 토글됨으로써, SH2는 비디오 신호를 샘플하고, SH1은 출력, 데이타 신호, 전압을 제공한다. 이 회로에 의해서 발생되며 행 도체(16)에 인가된 출력 파형은 제4(a)도에 도시한 바와 같은 비디오 라인 레이트로 하나의 샘플된 전압에서 다음 전압으로 단계를 밟는다.
전술한 단순 어드레싱 방법에 있어서, 화소의 동적 행동은 열 어드레스 주기 Tr2및 비디오 라인 주기 T1가 일치하지 않는 NTSC 신호가 표시될 때 행 전압의 전이 필터링을 제공한다. 이것은 제3(b)도에 도시한 바와 같이 행 구동단내 저역 통과 필터(LPE)를 포함하는 신호 평활 회로를 도입함으로써 화소(12)이외의 행 구동 회로(22)의 잘 제어된 방법으로 행해진다. 이 필터는 스위칭 캐패시터 기술을 이용하거나 저항-캐패시터 조합을 이용하여 구현될 수가 있다. 이때 필터 출력에 나타나는 Vc 신호 파형의 일례가 제4(b)도에 도시된다. 또 다른 미세 구별로서, 이 파형은 디스플레이 패널의 각 열이 어드레스되면서, 행 출력 전압이 일정하게 유지되도록 열 주사 레이트로 동작되는 SH3로 표시한 또 다른 샘플 앤드 홀드 섹션에 의해 다시 샘플링된다. 이러한 회로의 효과는 화상의 수직 정보를 필터하여 다시 샘플링하는 것이며, 비디오 신호의 라인과 부합하지 않는 디스플레이 패널의 열 위치에 대응하는 화상 정보에 효율적으로 근사화하는데 있다.
공지의 샘플값들간 화상 정보를 평가하는 제2방법은 선형보간(linear interpolation)을 실행하는 것이다. 이를 위한 회로가 제3(c)도에 도시된다. 회로(21)에 의한 비디오 라인 레이트로 동작된 샘플 앤드 홀드 회로 SH3와 함께 회로 블럭은 그 입력으로서 비디오 신호의 두 연속 라인으로부터의 샘플값을 취하여 비디오 신호의 라인 주기상의 두 샘플값 사이에서 선형적으로 변화하는 출력 전압을 발생한다. 제4(c)도의 도시된 파형은 디스플레이 패널용의 행 도체 구동 전압 파형을 제공하도록 이전 경우와 같이 낮은 주사 레이트로 동작하는 샘플 앤드 홀드 회로 SH4에 의해 다시 샘플링된다.
3 채널 칼라 프로젝션 시스템에서 사용되는 장치를 포함하는 모노크롬 디스플레이 장치는 기본 방법을 이용하는 공지의 행 구동 회로에 의해 구동될 수 있다. 제5도는 각 행 도체에 결합된 회로의 한 단을 개략적으로 도시한다. 상기 회로는 두쌍의 샘플 앤드 홀드 회로, SH1, SH2 및 SH3, SH4로 이루어진다. 회로는 두 분리 비디오 입력 신호, 데이타 1 및 데이타 2에서 샘플을 취한다. 두 제의 신호는 또한 어느 순간 어느 회로가 SH1 및 SH3 또는 SH2 및 SH4 중 어느 하나를 샘플링하고 있고, 또한 어느 샘플 회로가 출력 버퍼(35)에 연결되는지를 제어하도록 제공된다. 라인 반전시 모노크롬 디스플레이를 구동하기 위해, 한 극성의 비디오 신호는 데이타 1에 전달되고 반대 극성은 데이타 2로 전달된다. 각 라인이 샘플링되도록 비디오 라인 레이트로 제어 신호 C1에 의해 스위치(36)는 토글된다. 디스플레이 패널의 각 열이 어드레스된 다음 행 구동 신호 Vc의 극성이 반전되도록 열 주사 주파수로 제어 회로(21)가 공급하는 공급 제어 신호 C2에 의해 스위치(37)가 토글된다. 전술한 바와 같이 신호 평활 회로는 스위치(36, 37)사이에 포함된다.
모자이크 칼라 필터를 가진 칼라 디스플레이 장치의 경우, 행 구동 회로는 각 열이 어드레스될 때 디스플레이 패널의 행 도체에 인가된 칼라 정보를 전환하기 위한 필요성으로 인해 행 구동 회로가 복잡하게 된다. 제6도는 칼라 필터의 전형적인 스태거형 장치를 도시한다. R, G, B(적, 녹, 청) 필터 소자는 각 화소와 대응한다. 파선은 디스플레이 패널의 행 도체(10)가 어떻게 화소의 연관 행에 연결되는지를 나타낸다. 라인 반전 구동을 위해, 디스플레이 패널은 각 열이 어드레스된 다음 극성이 반전되는 행 전압으로 구동된다. 또한 칼라 정보는 연속 열에 대한 세 칼라 신호중 두 신호 사이에서 교번된다. 예를 들면, 제6도의 좌측의 행을 고려하여, 칼라 신호는 적과 청 사이에서 교번된다. 어느 한 행에서, 오직 두 칼라 정보 신호만이 필요하다. 선택된 일례의 행에서, 이 컬러 정보 신호는 적 신호이며, 반전된 청 신호와 이 컬러 정보 신호는 적 신호를 데이타 1 입력에, 반전된 청 신호를 데이타 2에 연결함으로써 이 컬러 정보 신호가 제5도의 행 구동 회로에 의해 제공된다. 이 행 구동 회로는 또한 행 도체와의 화소 접속이 행 도체가 오직 한 칼라의 화소와 결합되는 것이면, 사용 가능하다.
신호 극성이 모든 제2열이 이용된 다음에 반전되는 종류의 대안의 구동 방법이 사용되면, 어는 단일 행 도체는 네개의 상이한 신호로 구동되어야만 한다. 예를 들어 제6도의 좌측의 행 도체는 정상의 적 신호 및 청 신호로 구동되어야만 하며, 또한 반전된 적신호 및 청신호로 구동되어야만 한다. 제안된 구동 방법에 대해서, 어느 시점에서 행 구동 회로는 열을 어드레스하는데 필요한 네개의 가능한 행 신호중 어느 한 신호를 제공할 수 있어야 한다. 이전 섹션의 칼라 구동 회로는 두개의 가능한 출력 신호중 오직 한 신호를 제공할 수 있다. 이러한 구동 방법에 있어서는, 제7(a)도 또는 제7(b)도에 개략적 으로 도시한 바와 같이 보다 복잡한 구동기를 필요로 한다. 이들 도면에서 회로(21)에 공급된 제어 신호 C1, C2 및 C3는 비디오 라인 레이트, 열 주사 레이트 및 1/2 열 주사 레이트에 대응하는 주파수이다.
상기 실시예에서 화소용 스위칭 소자로서 TFT를 사용한 액정 디스플레이 패널이 사용되었지만 이 대신에 다른 형태의 디스플레이 패널이 채용될 수 있다. 스위칭 소자로서 MIM 또는 다이오드와 같은 2단자 비선형 디바이스를 사용한 액정 디스플레이 패널은 일례로 전술한 바와 같이 영국 특허출원 제2129183호에 기재되어 있다. 또한 디스플레이 패널은 엑티브 매트릭스 형태 뿐만아니라 패시브 매트릭스 형태도 가능하다.
본 명세서로부터, 당업자는 다른 변형이 있을 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 변형은 비디오 매트릭스 디스플레이 장치의 분야에서 이미 공지된 다른 특징들과 여기서 설명하고 있는 특징들을 포함한다.

Claims (9)

  1. 둘 이상의 상이한 표준의 인가된 비디오 신호들을 표시하는 매트릭스 디스플레이 장치로서, 상기 매트릭스 디스플레이 장치는 인가된 비디오 신호에 따라 화소(picture element)들을구동하기 위한 구동 수단과 소정 설정수의 열 및 행으로 배열된 화소 어레이(an array of picture element)를 가진 디스플레이 패널을 구비하며, 상기 구동 수단은 인가된 비디오 신호의 라인 주파수에 따라 동작 가능하며, 도출되는 데이타 신호들을 화소들이 행에 공급하기 위한 행 구동 회로(a column driver circuit)와, 화소들의 열을 주사하기 위한 열 구동 회로(row driver circuit)와, 상기 열 구동 회로의 동작 타이밍을 제어하며 인가된 비디오 신호에 응답해서 비디오 신호의 표준에 따라 열 구동 회로의 열 주사 레이트를 제어하기 위한 제어 회로를 포함하는 상기 매트릭스 디스플레이 장치에 있어서, 상기 제어 회로는 인가된 비디오 신호의 엑티브 필드 주기로 분할된 디스플레이 패널의 화소들의 열 수와 실제적으로 같은 열 주사 레이트로 상기 열 구동 회로를 동작하는 타이밍 신호를 인가된 비디오 신호에 대해서 발생하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 매트릭스 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 행 구동 회로는 인가된 비디오 신호의 라인들을 샘플링하는 샘플 앤드 홀드 회로들을 포함하는 복수단을 구비하며, 상기 각 단의 출력은 디스플레이 패널의 화소들의 각 행에 연결되며, 상기 복수단은 인가된 비디오 신호의 라인 주파수에 대응하는 레이트로 인가된 비디오 신호의 라인들을 샘플링하도록 동작 가능한 매트릭스 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 행 구동 회로의 각 단은 적어도 2개의 샘플 앤드 홀드 회로를 구비하며, 샘플 애드 홀드 회로의 출력은 인가된 비디오 신호의 라인 주파수에 대응하는 레이트로 상기 제어 회로에 의해서 동작 가능한 스위칭 수단에 의해서 교대로 스위칭되는 매트릭스 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 행 구동 회로의 단들은 상기 샘플 앤드 홀드 회로와 단들의 출력 사이에 연결된 신호 평활 회로들을 구비하는 매트릭스 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 신호 평활 회로들은 저역 필터 회로를 포함하는 매트릭스 디스플레이 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 신호 평활 회로들은 선형 보간 회로들을 포함하는 매트릭스 디스플레이 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 행 구동 회로의 각 단은 제어 회로에 의해서 열 주사 레이트로 동작 되도록 구성된 신호 평활 회로와 단의 출력 사이에 접속된 추가의 샘플 앤드 홀드 회로를 포함하는 매트릭스 디스플레이 장치.
  8. 하나 이상의 상이한 표준의 인가된 비디오 신호들을 표시하며, 소정의 설정수의 열 및 행으로 정렬된 화소 어레이를 가진 디스플레이 패널과, 인가된 비디오 신호에 따라 화소들을 구동하는 구동 수단과, 인가된 비디오 신호로부터 도출된 데이타 신호들을 화소의 행에 공급하는 행 구동 회로와, 인가된 비디오 신호의 표준에 따라 상이한 레이트로 화소들의 열을 주사하는 열 구동 회로를 구비하는 매트릭스 디스플레이를 동작하기 위한 방법에 있어서, 인가된 비디오 신호 각각에 대해서 열 구동 회로의 동작은 인가된 비디오 신호의 액티브 필드 주기로 분할된 디스플레이 패널의 화소들의 열 수와 실질적으로 같은 레이트로 화소들의 열을 주사하기 위해 인가된 비디오 신호에 따라 제어되는 매트릭스 디스플레이 동작 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 행 구동 회로는 인가된 비디오 신호의 라인 주파수에 대응하는 레이트로 인가된 비디오 신호의 개개의 라인을 샘플링하도록 동작되며, 화소들의 각각의 행에 대한 연속 샘플링은 화소들의 행들에 공급되기전 평활되는 매트릭스 디스플레이 동작 방법.
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