近晶態液晶多穩態電子紙顯示器的像素電路制造技術

本發明專利技術公開了一種近晶態液晶電子紙顯示器的有源像素電路，其中對對M?x?N點陣的液晶，使用i表示行、使用j表示列，第ij像素的電路包括：晶體管Tij、緩存電容Cij固態升壓變壓器PTij和像素CPij；輸入信號包括：柵控制電壓VGi、源端驅動電壓VSj和中間電壓Vmidij；其中，第i行全部晶體管Tij的柵極和柵控制電壓VGi相連，第j列全部晶體管Tij的源極和源端驅動電壓VSj相連，緩存電容Cij的一端和晶體管Tij的漏端以及固態升壓變壓器PTij的初級一個輸入端子相連，緩存電容Cij的另一端和一個中間電壓Vmidij信號以及固態升壓變壓器PTij的初級另一個輸入端子相連，固態升壓變壓器PTij的次級高壓輸出端和近晶態液晶電子紙顯示器像素CPij的兩個極板相連。該電路提高了顯示器的刷新速度。

【技術實現步驟摘要】
近晶態液晶多穩態電子紙顯示器的像素電路
本專利技術涉及電子紙顯示器(ElectronicPaperDisplayer-EPD)的像素電路，具體涉及一種近晶態液晶多穩態電子紙顯示器的像素電路。
技術介紹
目前，各種形式的反射型電子紙顯示器發展非常迅速。和透射型的傳統液晶顯示器(LCD)等相比，電子紙顯示器具有很好的環境光適應能力，適宜閱讀；透射型的顯示器背光光源需要透過顯示屏各結構層，透過率一般在20％以下，光源利用效率低，電子紙顯示器使用環境光源或者反射式照明光源，光源的利用率高；電子紙顯示器的圖像無需加電維持，顯示材料具有多穩態的性能；因此電子紙顯示器功耗低，綠色環保，和傳統的液晶等顯示器相比具有很大的優勢。當前的電子紙顯示器技術涉及領域很廣，包括E-ink的電子墨水技術、Sipix的微硅杯技術，日本BridgeStone的快速電子粉流技術，等等。特別是源于英國劍橋大學在我國獲得發展的、基于近晶態液晶(SmecticLiquidCrystal)的電子紙顯示器技術(ZL200710175959.9)。和其他電子紙顯示器技術相比：它不需要復雜的專用生產技術，比傳統的雙扭曲型液晶(DSTN)顯示器技術還簡單；通過合理控制施加在導電電極層的電壓大小、頻率或者作用時間，使液晶分子和染料分子呈現不同的排列形態，即可實現宏觀上介質透明和有色遮光狀態之間的切換，并且具有保持當前狀態的“多穩態”特性，因此，具有很強的優勢。圖1A示出了近晶態多穩態液晶較低頻率下的近晶態液晶分子磨砂狀態的排列，圖1B示出了近晶態多穩態液晶較高頻率下的近晶態液晶透明狀態的排列。根據圖1A和圖1B，近晶態液晶材料作為一種調光介質，是一定比例的近晶態液晶31和其他添加物32的混合物。合理控制導電電極層4的信號頻率、幅度和時間，可以使近晶態液晶分子變為部分扭曲，從而產生不同程度的散光，在透明和遮光之間產生不同的中間狀態，顯示圖案。根據當前技術的發展，可以使用30-200V、1000Hz以上的交流信號驅動，可以在不到1秒的時間內，使像素材料從不透明的狀態恢復到全透明的狀態；使用30-200V、50-200Hz的交流信號，作用時間不到1秒，使像素材料從全透明的狀態進入不透明的狀態。而且根據具體的材料特性，當驅動交流信號的幅度大于作用的閾值電壓之后，電壓越高，需要的脈沖數越少，作用的時間越短。根據近晶態液晶電子紙顯示器材料和技術的特點，可以使用無源矩陣的方式構成點陣顯示器(ZL200710304410.5)。圖2示出了近晶態多穩態液晶無源點陣。如圖2，在玻璃基板上加工好透明的導電電極，條狀電極141和條狀電極151垂直交叉，條狀電極的垂直交叉點7形成顯示器的像素點，并形成顯示器的MXN點陣。圖3示出了近晶態液晶無源3x3點陣R波/D波驅動示例，根據圖3，通過在條狀電極層14和條狀電極層15施加相應的驅動信號R波和D波，可以實現顯示器的掃描驅動。圖4示出了近晶態液晶無源點陣驅動的R波/D波合成示例。為了不使非驅動行和驅動行非工作像素(指該像素的當前狀態和前一狀態相同，不需要在不同的狀態之間換)產生誤動作，就要對驅動的R波和D波做出精心的安排。根據圖4，首先，R波作為掃描波，僅工作行有相應的驅動R波脈沖，其他非工作行的驅動信號為零；其次，對于所有的D波，其幅度要足夠低，這樣對于所有的非掃描行，在D波輸出期間，非掃描行不會產生誤動作；最后，對于掃描行的工作像素，要求R波和D波的相位反相，從而在像素兩側的電極上得到大于材料閾值電壓的信號，驅動像素工作，而對于掃描行的非工作像素，R波和D波的相位相同，這樣像素電極的實際電壓幅度低于材料的閾值電壓，像素沒有變化；通過逐行掃描，可以得到MxN點陣的圖像。無源矩陣顯示器具有一定的優點，但是也有很多缺點，因此，需要設計出一種基于有源矩陣的、低壓電源驅動的、近晶態液晶電子紙顯示器，在發揮近晶態液晶電子紙顯示器優點的同時，克服現有實現方案的缺點。
技術實現思路
根據本專利技術的一個方面，公開了MxN點陣的液晶，使用i表示行、使用j表示列，第ij像素的電路包括：晶體管Tij、緩存電容Cij、固態升壓變壓器PTij和像素CPij；輸入信號包括：柵控制電壓VGi、源端驅動電壓VSj和中間電壓Vmidij；其中，i行晶體管Tij的柵極和柵控制電壓VGi相連，j列晶體管Tij的源極和源端驅動電壓VSj相連，緩存電容Cij的一端和晶體管Tij的漏端以及固態升壓變壓器PTij的初級一個輸入端子相連，緩存電容Cij的另一端和一個中間電壓Vmidij信號以及固態升壓變壓器PTij的初級另一個輸入端子相連，固態升壓變壓器PTij的次級高壓輸出端和近晶態液晶電子紙顯示器像素CPij的兩個極板相連，其中，M為液晶的行數，N為液晶的列數，i為小于等于M的正整數，j為小于等于N的正整數。該電路提高了顯示器的刷新速度。附圖說明通過對附圖中本專利技術實施例方式的更詳細描述，本專利技術的上述、以及其它目的、特征和優勢將變得更加明顯，其中，相同的參考標號通常代表本專利技術示例實施例方式中的相同部件。圖1A示出了近晶態多穩態液晶較低頻率下的近晶態液晶分子磨砂狀態的排列，圖1B示出了近晶態多穩態液晶較高頻率下的近晶態液晶透明狀態的排列。圖2示出了近晶態多穩態液晶無源點陣。圖3示出了近晶態液晶無源3x3點陣R波/D波驅動示例。圖4示出了近晶態液晶無源點陣驅動的R波/D波合成示例。圖5A給出了根據本專利技術的一種實施方式的近晶態液晶電子紙顯示器有源像素的電路原理圖，圖5B是近晶態液晶電子紙顯示器有源像素的器件結構圖。圖6示出了近晶態液晶電子紙顯示器的固態升壓變壓器的特性確定方法。圖7示出了近晶態液晶電子紙顯示器的有源像素點陣控制和驅動電壓。圖8示出了近晶態液晶電子紙顯示器的有源像素點陣屏幕刷新的工作方式。具體實施方式將參照附圖更加詳細地描述本專利技術的優選實施方式，在附圖中顯示了本專利技術的優選實施例。然而，本專利技術可以以各種形式實現而不應該理解為被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了使本專利技術更加透徹和完整，并且，完全將本專利技術的范圍傳達給本領域的技術人員。無源矩陣顯示器具有實施簡單的優點，但是缺點也很明顯：首先，足行掃描方式的整屏刷新時間和掃描的行數成正比，顯示器的行越多，整個顯示器刷新速度越慢。這也是無源行掃描顯示器的一般缺點。因此在無源近晶態多穩態液晶屏的驅動方面，又提出了“近晶態夜景顯示屏用列脈沖雙邊驅動方法，申請號：201010139674.1”，其本質是將大的顯示器分為多個小時區域獨立驅動來降低整個屏的刷新時間。其次，對于使用近晶態液晶的電子紙顯示器來說，如果像素的驅動電壓在30V以上，無源顯示屏就需要使用30V幅度的D波和60V幅度的R波(在ZL200710304410.5中使用了+/-100V的R波和+/-50V的D波驅動閾值電壓大于50V的像素)。在顯示器的接口中使用高壓信號是一個很不安全的因素：信號線之間的間距很小，只有幾十到幾百個微米，容易短接對器件造成損傷；電壓脈沖的幅度大于人體的安全電壓(36V)，對使用的人員來講也很不安全。此外，使用兩個獨立的信號源合成單個像素的交流驅動信號，交變驅動信號是分別使用兩個獨立信號源的一個正高壓和一個副高壓相減得到的，交本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種近晶態液晶電子紙顯示器的有源像素電路，其中對MxN點陣的液晶，使用i表示行、使用j表示列，第ij像素的電路包括：晶體管Tij、緩存電容Cij、固態升壓變壓器PTij和像素CPij；輸入信號包括：柵控制電壓VGi、源端驅動電壓VSj和中間電壓Vmidij；其中，第i行全部晶體管Tij的柵極和柵控制電壓VGi相連，第j列全部晶體管Tij的源極和源端驅動電壓VSj相連，緩存電容Cij的一端和晶體管Tij的漏端以及固態升壓變壓器PTij的初級一個輸入端子相連，緩存電容Cij的另一端和一個中間電壓Vmidij信號以及固態升壓變壓器PTij的初級另一個輸入端子相連，固態升壓變壓器PTij的次級高壓輸出端和近晶態液晶電子紙顯示器像素CPij的兩個極板相連，其中，M為液晶的行數，N為液晶的列數，i為小于等于M的正整數，j為小于等于N的正整數。

【技術特征摘要】
1.一種近晶態液晶電子紙顯示器的有源像素電路，其中對MxN點陣的液晶，使用i表示行、使用j表示列，第ij像素的電路包括：晶體管Tij、緩存電容Cij、固態升壓變壓器PTij和像素CPij；輸入信號包括：柵控制電壓VGi、源端驅動電壓VSj和中間電壓Vmidij；其中，第i行全部晶體管的柵極和柵控制電壓VGi相連，第j列全部晶體管的源極和源端驅動電壓VSj相連，緩存電容Cij的一端和晶體管Tij的漏端以及固態升壓變壓器PTij的初級一個輸入端子相連，緩存電容Cij的另一端和一個中間電壓Vmidij信號以及固態升壓變壓器PTij的初級另一個輸入端子相連，固態升壓變壓器PTij的次級高壓輸出端和近晶態液晶電子紙顯示器像素CPij的兩個極板相連，其中，M為液晶的行數，N為液晶的列數，i為小于等于M的正整數，j為小于等于N的正整數。2.根據權利要求要求1所述的電路，其中緩存電容Cij的大小等于像素CPij容值乘上固態升壓變壓器PTij的升壓比再除以固態升壓變壓器PTij的效率。3.根據權利要求1或2所述的電路，其中第ij像素的中間電壓信號Vmidij等于源端驅動電壓VSj的最高電壓VSmax和最低電壓VSmin之和的一半(VSmax+VSmin)/2。4.根據權利要求1或2所述的電路，其中固態升壓變壓器PTij在兩個頻率下工作，選擇位于所述兩個頻率之間的一個頻率設計出固態升壓變壓器PTij。5.根據權利要求4所述的電路，其中對于設計出的固態升壓變壓器PTij，測量該固態升壓變壓器PTij在兩個工作頻率下的升壓比，響應于在兩個工作頻率下的升壓比差別小于5％，選擇相同的最大源驅動信號VSmax和最小源驅動信VSmin；響應于在兩個工作頻率下的升壓比差別大于5％，將源端驅動電壓分為VSmax_lf、VSmax_hf、VSmin_lf、和VSmin_hf，分別對應較高頻率hf信號和較低頻率lf下的驅動電壓，并且(VSmax_lf-VSmin_lf)/2＝(VSmax_hf-VSmin_hf)/2。6.根據權利要求5所述的電路，其中驅動液晶像素工作時，第i行的柵控制電壓VGi信號大于(VSmax+Vth)，晶體管Tij的漏(Drain)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：于秀蘭，張海英，彭春華，
申請(專利權)人：于秀蘭，張海英，彭春華，
類型：發明
國別省市：